美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校(UCSB)的研究人員采用了失配位錯(MD)移離阱內量子點有源層,提高了硅基砷化銦量子點激光二極管(InAs QD LD)的性能。
錯配位錯是在從540°C生長溫度降溫時形成的,而不是在生長過程中。砷化鎵(GaAs)和硅的熱膨脹差異約為3x10-6/K,該團隊在錯配位錯和DWELL之間放置了一層薄而無滑行的層,以提高性能。然后,研究人員生產了激光結構,并制成了3μmx1.5mm的脊形波導激光二極管。由于頂層p-GaAs接觸層足夠厚,足以發生螺紋位錯滑動,因此研究人員在用作活性層的五層DWELL上方和下方插入了80nm的陷阱層。
兩個捕集層中的銦含量相同,但底部捕集層中的鎵被鋁代替。使用斷層掃描技術進行的更深入檢查表明,存在陷阱層,也存在一些螺紋位錯滑移,根據平面掃描透射電子顯微鏡(STEM),陷獲層使大部分錯配位錯長度從量子點上移開。
陷阱層的存在使光致發光幾乎增加了兩倍。在電偏壓下,帶有陷獲層的閾值電流也降低了約兩倍。捕獲層的最低閾值為16mA,比最低基線值降低40%。在基線激光二極管上的中值斜率效率(+60%)和中值峰值單面輸出功率(3.4x)中顯示了其他改進。在具有陷獲層的熱翻轉之前,中值輸入功率為0.85W,而基線為0.46W。
該團隊認為,與通過將線錯位密度從7x107/cm2降低到7x106/cm2所獲得的性能相比,捕獲層的性能提升具有可比性。由于器件厚度對于許多應用至關重要,因此,使用薄的失配陷獲層獲得的這些性能增益具有很大的優勢。
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