SiC-skivor kan erbjudas för forskning om lasereffektomvandlare, se ytterligare informationhttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html. Eventuella frågor vänligen kontakta vårt säljteam medvictorchan@powerwaywafer.com.

Den nuvarande laseröverföringsteknologin med hög effekt står inför två stora begränsningar när det gäller att förbättra effektiviteten hos optoelektroniska mottagare: inneboende entropiförluster associerade med material med låga bandgap (som GaAs) och serieresistansförluster som minskar enhetens prestanda vid höga effekttätheter. Den nya arkitekturen som använder material med högt bandgap och lasereffektomvandlare (LPC) har setts som en alternativ lösning för att övervinna dessa begränsningar.

Forskare har för första gången kombinerat användningen av material med högt bandgap och vertikal epitaxiell heterostrukturarkitektur (VEHSA) strukturer som två strategier för att förbättra högeffekts laseröverföringsteknologi. För detta ändamål undersöktes tillämpligheten av polykristallina 3C-, 4H- och 6H SiC-material som vanligt använda basmaterial för horisontella lasereffektomvandlare (hLPC) strukturer. Optimerade hLPC-strukturen med ett ineffekttäthetsområde på 1-1000Wcm^-2. Alla polykristallina typer överträffar nuvarande experimentella LPC:s bästa prestanda, och effektiviteten för hLPC baserad på 3C-SiC är högre än andra polykristallina typer vid alla testade ineffekttätheter. Resultaten indikerar att VEHSA presterar bättre än hLPC-strukturen i alla ineffektområden, på grund av strömminskningen, vilket kan öka höjden på dessa enheter och absorbera större strålar än hLPC-strukturen. I hLPC-strukturen är diffusionslängden för laddningsbärare en av de huvudsakliga begränsande faktorerna. Dessutom kan en ökning av antalet VEHSA-batterier också minska förlusterna som orsakas av Joule-effekten. Vid höga lasereffekttätheter påverkas VEHSA med 2 batterier av serieresistansförluster. Jämfört med VEHSA med 4 batterier minskar effektiviteten med 1,6 % och 3,6 % vid 1000 W cm^-2och 3000 W cm^-2, respektive. Men vid dessa lasereffekttätheter är effektiviteten för VEHSA med 2 batterier 5 % respektive 11,3 % högre än för hLPC. Vid 3000 W cm cm^-2, effektiviteten för VEHSA med 4 batterier är 87,4 %.

Fig. 1 Samband mellan effektivitet och temperatur för tre hLPC SiC polytypmaterial optimerade under 1000 W cm^-2skick

Fig. 2 Samband mellan effektivitet och ineffekttäthet (Pin) för 3C-SiC-baserade enheter som använder hLPC-arkitektur och VEHSA med 2, 3 och 4 batterier. Detta inkluderar experimentenheten GaAs VEHSA-5 med bästa prestanda.

Det är värt att notera att det framtida antagandet av högeffekts laseröverföringsteknologi kan ställas inför utmaningar, såsom behovet av en rak linje från laserkällan till målet (såvida man inte använder fiberoptik), hög lasereffektdämpning som kan finnas i media såsom luft (lägre än traditionell galliumarsenidbaserad LPC i SiC), och effekten av att använda högeffektlasrar som arbetar i miljöer med synligt ljus på ögonsäkerheten (vilket kan åtgärdas genom skräddarsydda automatiska laseravstängningar och automatiska effektreduceringssystem).

Även om prestandan för äkta LPC baserad på SiC kan påverkas av tillverkningsproblem, indikerar de visade resultaten att kombinationen av 3C-SiC och VEHSA-arkitektur är ett fördelaktigt komplement, vilket öppnar en lovande väg för effektiv överföring av ultrahög lasereffekttäthet . Den föreslagna tekniken har skapat ett nytt paradigmskifte som kan överföra effekttäthet på upp till kilowatt per kvadratcentimeter över långa avstånd genom media som markatmosfär (som ger ström till flygdrönare, fjärrsensorer och robotar), vatten (för autonoma undervattensfordon ), eller yttre rymden (för rovers och satelliter).

För mer information, vänligen kontakta oss maila påvictorchan@powerwaywafer.com och powerwaymaterial@gmail.com.