Trong số mới nhất của SCIENCE CHINA Materials, nhóm của Liu Jianping' từ Viện Công nghệ nano và Sinh học nano Tô Châu, Học viện Khoa học Trung Quốc đã công bố tiến trình nghiên cứu về điốt laze xanh dựa trên GaN (LD).
Bài báo sử dụng các phương pháp đo quang học khác nhau để mô tả cấu trúc và chip của LD xanh. (Thông tin bài viết: Tian, A., Hu, L., Li, X. và các cộng sự. Đã triệt tiêu rất nhiều khả năng không đồng nhất và cải thiện hiệu suất của điốt laze xanh InGaN mặt phẳng c. Khoa học viễn tưởng Trung Quốc Mater. (2021). Https: // doi.org/10.1007/s40843-021-1804-x)
(A) Cấu trúc thiết bị (b) Cấu trúc trục
(C) Giản đồ phân bố ánh sáng của LD màu lục vuông góc với tiếp giáp pn
Kết quả mô tả đặc điểm cho thấy khi mật độ công suất kích thích là 7 W cm-2 thì nửa chiều cao phát quang ở 300 K là 108 meV và khi mật độ dòng điện là 20 A cm-2 thì nửa chiều cao phát quang là 114 meV. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tính đồng nhất của năng lượng tiềm năng đã được cải thiện đáng kể. Đồng thời, giá trị của σ, đặc trưng cho độ rộng phân bố của trạng thái cục bộ thu được từ thử nghiệm phát quang nhiệt độ thay đổi và giá trị E0 của trạng thái đuôi của dải cục bộ exciton thu được từ thử nghiệm phát quang phân giải theo thời gian, đều rất nhỏ, cho thấy thêm rằng độ đồng đều của thế năng là rất cao. tốt. Do tính đồng nhất về năng lượng tiềm năng được cải thiện đáng kể, chip LD màu xanh lá cây với hiệu suất dốc 0,8 W A-1 và công suất quang đầu ra là 1,7 W đã đạt được.
(A) Phổ EL dưới các mật độ dòng điện khác nhau (b) công suất đầu ra của LD màu xanh lá cây
Ngoài ra, nhóm Liu Jianping cũng đã báo cáo về kết quả nghiên cứu của laser xanh GaN tại Hội nghị học thuật bán dẫn băng tần rộng lần thứ tư vào ngày 8 tháng 11 năm 2021. Dựa trên nghiên cứu trước đó, thông qua việc sử dụng công nghệ chip lật và cấu trúc bao bì điện trở nhiệt thấp. , công suất đầu ra quang học của tia laser xanh làm việc liên tục đã được tăng lên đáng kể. Điện trở nhiệt của gói là 6,7 K / W và công suất quang đầu ra làm việc liên tục đạt 7,5 W.
Biểu đồ điện áp-quang hiện tại của tia laser xanh được phát triển bởi nhóm Liu Jianping' tại Viện Công nghệ nano Tô Châu
Chúng tôi nhận thấy rằng nghiên cứu gần đây về laser dựa trên GaN tiếp tục nóng lên và liên tục có các báo cáo về các phát triển liên quan. Vào tháng 3 năm nay, nhóm của Kang Junyong và Li Jinchai thuộc Đại học Hạ Môn và San'an Optoelectronics đã đạt được kết quả đột phá trong một dự án nghiên cứu công nghệ chung. Việc thiết kế và sản xuất tia laser xanh InGaN công suất cao cực 8 watt đã đạt tiêu chuẩn quốc tế. Kết quả đã được công bố trên tạp chí Quang học và Công nghệ Laser
Vào tháng 8, nhóm nhà nghiên cứu Zhao Degang từ Phòng thí nghiệm trọng điểm nhà nước về Quang điện tử tích hợp thuộc Viện Chất bán dẫn thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc đã phát triển một tia laser xanh công suất cao dựa trên gali nitride (GaN) với công suất đầu ra liên tục lên đến 6 W ở nhiệt độ phòng. Kết quả đã được công bố trên Tạp chí Chất bán dẫn (thông tin bài báo: doi: 10.1088 / 1674-4926 / 42/11/112801).
Sự bùng nổ nghiên cứu bắt nguồn từ sự tăng trưởng nhanh chóng và ổn định của thị trường laser GaN, đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hiển thị, lưu trữ, quân sự, y tế, thiết bị đo đạc, giải trí, in thạch bản và in ấn. Tuy nhiên, laser GaN rất khó sản xuất và có các rào cản kỹ thuật lớn. Các sản phẩm đã được kiểm soát bởi một số công ty quốc tế lớn trong một thời gian dài và được mệnh danh là viên ngọc quý trên vương miện. Các khó khăn kỹ thuật chủ yếu bao gồm: vật liệu nền chất lượng cao, cấu trúc biểu mô chất lượng cao, tiếp điểm ohmic chất lượng cao và sự phân tách tinh thể nguyên tử.
Quy mô và phân loại thị trường ứng dụng laser toàn cầu
Lấy vật liệu nền chất lượng cao làm ví dụ, vật liệu nền bắt buộc phải là vật liệu có mật độ khuyết tật thấp. So với các thiết bị GaN khác, laser dựa trên GaN có yêu cầu nghiêm ngặt nhất về chất lượng tinh thể, vì mật độ hiện tại của laser GaN gấp một trăm hoặc thậm chí nghìn lần so với các thiết bị thông thường. Do đó, nếu vật liệu có các khuyết tật mật độ cao, đường rò rỉ sẽ được hình thành, dẫn đến hỏng hóc thiết bị nhanh chóng.
Phương pháp thông thường là tạo hình biểu mô cấu trúc laser trên chất nền đơn tinh thể GaN, và sau đó điều chế laser bán dẫn. Hiện tại, Sumitomo Electric, nhà cung cấp chất nền đơn tinh thể GaN hàng đầu thế giới' cũng là đối tác quan trọng của Nichia, và đã bị cấm vận nghiêm ngặt do mục đích sử dụng quân sự quan trọng của nó.
May mắn thay, trong những năm gần đây, các nhà sản xuất chất nền lớn trong nước do Tô Châu Navitas và Dongguan Zhonggal đại diện đã đạt được tiến bộ nhanh chóng trong việc phát triển chất nền đơn tinh thể GaN chất lượng cao. Mật độ trật khớp của các sản phẩm Navitas đã lên tới 104cm-2. , Tiếp cận trình độ tiên tiến của thế giới' về cơ bản giải quyết vấn đề nan giải của vật liệu nền laser GaN là" mắc kẹt" của nước ngoài.
Tóm lại là
Nichia vẫn kiểm soát thị trường laser GaN công suất cao hiện tại, trong khi Sharp và Osram là nhà cung cấp chính của' các nhà cung cấp laser dựa trên GaN công suất vừa và nhỏ trên thế giới. Nếu nước tôi muốn gia nhập thị trường này, nước này cần tăng cường đầu tư cho kỹ thuật và công nghiệp hóa, nỗ lực khắc phục những tồn tại và khó khăn của quá trình công nghiệp hóa, để hoàn toàn thoát khỏi thế độc quyền quốc tế và thực sự nội địa hóa laser dựa trên GaN.
