Полупроводниковые лазеры ближнего инфракрасного диапазона (760–1060 нм) на основе GaAs-подложек являются наиболее зрелыми и широко используемыми и уже коммерциализированы.Мы можем поставить лазерную диодную пластину GaAs для длины волны 940 нм.. Кроме того, могут быть предложены различные лазерные пластины с различной длиной волны.https://www.powerwaywafer.com/gaas-wafers/epi-wafer-for-laser-diode.
Теоретические и экспериментальные исследования показали, что, регулируя состав и толщину каждого слоя, длина волны генерации лазера с квантовыми ямами InGaAs/AlGaAs может охватывать диапазон 900-1300 нм. Это не только заполняет пробел GaAs-лазеров и InP-лазеров в этом диапазоне, но также значительно способствует развитию лазеров и других смежных отраслей. Дополнительные характеристики эпитаксиальной пластины GaAs-лазерного диода см. в таблице ниже:
1. Эпитаксиальная структура лазерного диода InGaAs/GaAs с длиной волны 940 нм
| Структура LD 940 нм (PAM201224-940LD) | |||
| Материал | Концентрация допинга | Толщина | PL |
| P+ GaAs | Р>5Е19 | – | |
| P-AlGaAs | – | – | |
| Нелегированный AlGaAs | – | LOC ~ 0,42 мкм | |
| Нелегированный активный слой GaInAs | – | – | 922+ -3нм |
| Нелегированный AlGaAs | – | – | |
| N-AlGaAs | – | г ~ 2,5 мкм | |
| N-GaAs-буфер | – | – | |
| Подложка N GaAs, N=(0,4~4)x1018, d=350~625 мкм, (100) 15° | |||
2. Зачем использовать систему материалов InGaAs/GaAs для изготовления лазерного диода?
Чтобы реализовать лазерный диод GaAs с длиной волны 940 нм, поскольку его энергия перехода составляет около 1,319 эВ, что намного меньше, чем ширина запрещенной зоны GaAs, обычно используются соответствующие GaAs/AlGaAs (λ=0,7–0,9 мкм) и InGaAsP/InP. (λ=1,1-1,65 мкм) труднодостижимо. Длина волны излучения материала InGaAs может составлять от 0,9 до 1,1 мкм. Однако ни одно из бинарных соединений не имеет субстрата, соответствующего его решетке. Для выращивания на подложке GaAs требуется рассогласование решеток около 3%. Если эпитаксиальный ростовой слой достаточно тонкий, напряжение из-за несоответствия решеток может противостоять упругой деформации ростового слоя без образования дефектов или дислокаций, вызванных чрезмерным напряжением.
Лазеры с напряженными квантовыми ямами InGaAs/GaAs не подвержены внезапным отказам, связанным с дефектами темных линий, и имеют более длительный срок службы, чем полупроводниковые лазеры AlGaAs/GaAs. Дефект темной линии <100> имеет высокую скорость роста в лазерах с квантовыми ямами GaAs, но подавляется в лазерах с квантовыми ямами InGaAs. Причина этого в том, что, поскольку атомы In больше, чем атомы Ga, Al и As, распространение дефектов затруднено и действует как агент, отщепляющий дислокации. Кроме того, по сравнению с лазером на основе GaAs/AlGaAs энергия, выделяемая при излучательной и безызлучательной рекомбинации в лазере с квантовыми ямами на InGaAs, меньше; интерфейс InGaAs/GaAs имеет меньше центров безызлучательной рекомбинации, чем интерфейс AlGaAs/GaAs. Подложка GaAs прозрачна до длины волны 940 нм, что снижает скорость дефектных реакций за счет усиления рекомбинации, такой как диффузия, диссоциация и аннигиляция. Таким образом, квантовая яма деформации InGaAs имеет лучшую надежность для эпитаксиального лазера на арсениде галлия.
Because GaAs laser 940nmn adopts the important energy band engineering of semiconductor materials, not only the performance of semiconductor lasers has been further improved and improved, such as lower threshold current density, higher gain coefficient, and lower temperature sensitivity , more suitable for making high-power and long-life lasers, etc. Meanwhile, since the emission wavelength range of InGaAs/GaAs material system is 0.9-1.1um, it fills the emission wavelength blind area of matching GaAs/AlGaAs and InGaAsP/InP materials. Gallium arsenide semiconductor laser grown InGaAs as active layer has wider and more important application prospects in communication, medical and other fields.
Remark：
The Chinese government has announced new limits on the exportation of Gallium materials (such as GaAs, GaN, Ga2O3, GaP, InGaAs, and GaSb) and Germanium materials used to make semiconductor chips. Starting from August 1, 2023, exporting these materials is only allowed if we obtains a license from the Chinese Ministry of Commerce. Hope for your understanding and cooperation!
Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте по адресу victorchan@powerwaywafer.com и powerwaymaterial@gmail.com.