Onderzoekers van Meijo University en Nagoya University in Japan demonstreerden een ontwerp van op GaN gebaseerde verticale-cavity oppervlakte-emitterende lasers (VCSEL's) die een goede elektrische geleidbaarheid bieden en gemakkelijk kunnen worden gekweekt. De bevindingen worden gerapporteerd in Applied Physics Express.

Dit onderzoek staat in het novembernummer van de online JSAP-bulletin .

"Op GaN gebaseerde oppervlakte-emitterende lasers (VCSEL's) met verticale holte zullen naar verwachting in verschillende toepassingen worden toegepast, zoals displays voor het scannen van het netvlies, adaptieve koplampen, en snelle communicatiesystemen voor zichtbaar licht, " leggen Tetsuya Takeuchi en collega's van Meijo University en Nagoya University in Japan uit in hun laatste rapport. tot dusver, de structuren die zijn ontworpen voor het op de markt brengen van deze apparaten hebben slechte geleidende eigenschappen, en bestaande benaderingen om de geleidbaarheid te verbeteren introduceren fabricagecomplexiteiten terwijl de prestaties worden geremd. Een rapport van Takeuchi en collega's heeft nu een ontwerp aangetoond dat zorgt voor een goede geleiding en gemakkelijk te kweken is.

VCSEL's gebruiken over het algemeen structuren die gedistribueerde Bragg-reflectoren worden genoemd om de nodige reflectiviteit te bieden voor een effectieve holte waardoor het apparaat kan laseren. Deze reflectoren zijn afwisselende lagen van materialen met verschillende brekingsindices, wat resulteert in een zeer hoge reflectiviteit. Intraholtecontacten kunnen de slechte geleidbaarheid van GaN VCSEL's helpen verbeteren, maar deze vergroten de holtegrootte, wat leidt tot slechte optische opsluiting, complexe fabricageprocessen, hoge drempelstroomdichtheden en een laag uitgangs-versus-ingangsvermogensrendement (d.w.z. het hellingsrendement).

De lage geleidbaarheid in DBR-structuren is het resultaat van polarisatieladingen tussen de lagen van verschillende materialen - AlInN en GaN. Om de effecten van polarisatieladingen te overwinnen, Takeuchi en collega's gebruikten met silicium gedoteerde nitriden en introduceerden "modulatie-doping" in de lagen van de structuur. De verhoogde siliciumdoteringsconcentraties aan de grensvlakken helpen de polarisatie-effecten te neutraliseren.

Onderzoekers van Meijo en Nagoya University hebben ook een methode bedacht om de groeisnelheid van AlInN te versnellen tot meer dan 0,5 m/h. Het resultaat is een op GaN gebaseerde VCSEL met een holte van 1,5λ met een n-type geleidende AlInN/GaN-gedistribueerde Bragg-reflector met een piekreflectie van meer dan 99,9%. drempelstroom van 2,6 mA, overeenkomend met een drempelstroomdichtheid van 5,2 kA/cm2, en een bedrijfsspanning was 4,7 V.