SCMs|高质量的AlGaN外延结构和UVC垂直腔面发射激光器的实现

AlGaN基垂直腔面发射激光器（VCSEL）因其优越的材料性质和器件优点吸引了很多关注。然而，由于材料外延生长和器件制备工艺的局限，AlGaN基VCSEL制备很困难。

近日，厦门大学张保平教授等人在Science China Materials发表研究论文，通过侧向外延生长技术制备了高质量的AlGaN多量子阱（MQWs）结构的外延片，并通过X射线衍射（XRD）和光致发光（PL）实验对外延片进行了分析。

本文要点：

1) XRD测量显示，外延片中的AlN模板层几乎是弛豫的，刃位错密度为10⁹ cm^-2。随后，生长的AlGaN/AlN超晶格（SL）层被用来减少刃位错密度，使得量子阱中的位错密度为10⁸ cm^-2。

2) 根据PL测试结果，MQWs的内量子效率（IQE）为62%，且在室温下的发光以辐射复合为主。

3) 通过激光剥离（LLO）和化学机械抛光（CMP）技术，将这些外延片制备成UVC VCSEL。经过这些工艺，MQWs的晶体质量没有受到影响，还在抛光之后的表面观察到了UVC波段的受激辐射。

4) 这些AlGaN基UVC VCSEL在275.91、276.28和277.64 nm实现了激射，最小激射阈值为0.79 MW cm^-2。

文章信息

Zheng Z., Wang Y., Hu J., et al. High-quality AlGaN epitaxial structures and realization of UVC vertical-cavity surface-emitting lasers. Sci. China Mater. (2023).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2310-5

点击阅读全文，了解更多