中國蘇州納米技術與納米仿生研究所(SINANO)已在硅上使用n型脊形波導(nRW)制造了氮化銦鎵(InGaN)發(fā)射紫光的激光二極管(LDs),與pRW LDs相比,其電阻更低,熱性能更好。普通工藝要求基于InGaN的激光二極管中的RW位于器件的p側,但p-GaN的電阻比n-GaN的電阻大得多,因此出現(xiàn)了熱和電問題。
該團隊認為nRW-LD器件可以與大規(guī)模的硅基互補金屬氧化物半導體(CMOS)主流電子產品完全兼容,并且可以在單片集成硅光子學中用作高效的片上光源,以實現(xiàn)高功率加快數(shù)據(jù)通信和計算速度。
RW-LD的III-氮化物異質結構在硅上生長,并控制穿線錯位密度。激光二極管結構由夾在波導層之間的五個InGaN量子阱組成。將激光二極管結構的p面朝下鍵合到具有p型歐姆接觸電極表面的精確Si(100)晶片上。倒置的RW-LD結構使包層的n型側面約為0.5μm。在非倒置結構中,n覆層位于厚GaN模板的頂部,倒置RW-LD覆層的p側較厚,為1.2μm。最終將鍵合材料制成10μmx800μmRW-LD器件。
研究人員表示低熱導率的n型AlGaN包層厚度減小可以降低由于AlGaN和GaN模板之間晶格失配而產生的熱阻和拉應力,從而提高器件性能和制造成品率。
在-5V反向偏置下,反向泄漏電流為?10-7A。開啟電壓約為3.0V。反向nRW-LD注入350mA時的差分電阻為1.2Ω,反向器件的熱阻估計為18.2K / W。在350mA下連續(xù)波(CW)操作下的結溫為48.5°C。
在100mA注入時,nRW-LD結構的半峰全寬(FWHM)光譜線為12nm。在320mA時,線寬縮小到0.8nm,在閾值處給出的激光模式波長為418.3nm。
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