【期刊】中国半导体十大研究进展候选推荐（2022-006）——中科院半导体所研制出波长小于360nm的AlGaN紫外激光器

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工作简介

         ——中科院半导体所研制出波长小于360nm的AlGaN紫外激光器

2022年1月，中科院半导体所集成光电子学国家重点实验室赵德刚研究员团队报道了铝镓氮（AlGaN）紫外激光器，电注入激射波长为357.9nm，输出功率约11mW。这是目前国内唯一的电注入激射AlGaN激光器，是国际上极少数能够实现波长小于360nm紫外激光器的研究报道，也是赵德刚研究员团队在大功率蓝光激光器突破之后取得的又一重要进展。

氮化镓（GaN）基材料被称为第三代半导体，其光谱范围覆盖了近红外、可见光和紫外全波段，在光电子学领域有重要的应用价值。AlGaN是GaN基材料体系的重要部分，在紫外方面有独特的优势（其波段覆盖200-365nm）。AlGaN紫外激光器由于波长短、光子能量大，在紫外曝光、病毒检测、激光加工、紫外固化等领域有重要的应用。但由于AlGaN紫外激光器基于大失配异质外延材料技术制备而成，缺陷多、发光效率低，器件研制难度大，是国际半导体激光器领域公认的难题。目前，国际上仅有日本诺贝尔奖获得者Akasaki教授、Amano教授课题组及滨松光子学株式会社（Hamamatsu Photonics）等少数团队可以实现波长小于360nm的AlGaN紫外激光器电注入激射。

赵德刚研究员团队长期聚焦于GaN基光电子材料与器件研究，2016年研制出我国第一支GaN基紫外激光器（380-395nm波段）。2021年以来对紫外激光器材料生长机理和器件物理有了更深入的理解和认识，解决了紫外激光器发光效率低、高Al组分AlGaN的p掺杂困难、以及大失配外延应力调控等一系列紫外激光器的关键问题，最终实现电注入激射波长小于360nm的AlGaN紫外激光器。图1为AlGaN紫外激光器的激射光谱，图2为AlGaN紫外激光器的光功率-电流（P-I）曲线，插图为紫外激光器的激射光斑。

图1. AlGaN紫外激光器激射谱。

图2. AlGaN紫外激光器P-I曲线，插图为紫外激光器的激射光斑（插图中蓝色的激射光斑为紫外激光器照射在白色打印纸上产生的蓝色荧光）。

该成果以“A 357.9nm GaN/AlGaN multiple quantum well ultraviolet laser diode”为题发表在Journal of Semiconductors [Journal of Semiconductors 43, 010501 (2022) doi: 10.1088/1674-4926/43/1/010501]上。杨静副研究员为论文第一作者，赵德刚研究员为论文通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中科院青促会、北京市科委和中科院先导专项等多个项目的支持。

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作者简介

第一作者

杨静，女，1985年12月出生，博士，中国科学院半导体研究所副研究员，硕士生导师。2019年加入中国科学院青年创新促进会，2020年入选北京市科技新星计划。

2015年在中国科学院大学获得博士学位，同年加入中科院半导体研究所，一直从事氮化镓（GaN）基材料的MOCVD生长、性能分析、光电子器件制备及相关物理机理的研究。发现了碳（C）杂质在p型材料中的补偿机制和氢（H）原子的钝化机制，解决低温P型掺杂难题；研究了高Al组分AlGaN生长技术，制备出低电阻率的n和p高Al组分AlGaN材料；提出了非对称量子阱结构，抑制了电子泄漏，进而解决了制约紫外激光器性能提升的载流子阱外损耗问题，最终生长出室温连续输出功率2W的大功率紫外激光器外延片（384nm），并研制出AlGaN紫外激光器，电注入激射波长为357.9nm。近年来发表SCI论文100余篇，其中第一作者发表SCI文章30篇。第一发明人授权专利8项。

通讯作者

赵德刚，男，1972年出生，博士，中国科学院半导体研究所研究员、博士生导师、光电子研究发展中心主任，国家杰出青年科学基金获得者，中国青年科技奖获得者，国家百千万人才工程入选者，国家中青年科技创新领军人才，国家万人计划入选者，国家重点研发计划首席科学家，享受国务院政府特殊津贴专家，有突出贡献中青年专家，中国科学院特聘研究员。

主要从事GaN基光电子材料生长与器件研究，对材料生长机理、材料物理、器件设计及器件物理有较深入的理解和认识，解决了GaN材料大失配异质外延技术等关键难题，研制出我国第一支GaN基紫外激光器、长寿命大功率蓝光激光器和紫外雪崩光电探测器，还在碳杂质研究做出了系统性、创新性工作。发表SCI论文300多篇，获得国家发明专利40多项。

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原文传递

详情请点击论文链接：

http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/1/0‍1501

《半导体学报》简介：

《半导体学报》是中国科学院主管、中国电子学会和中国科学院半导体研究所主办的学术刊物，1980年创刊，首任主编是王守武院士，黄昆先生撰写了创刊号首篇论文，2009年改为全英文刊Journal of Semiconductors（简称JOS），同年开始与IOPP英国物理学会出版社合作向全球发行。现任主编是中科院副院长、国科大校长李树深院士。2019年，JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。2020年，JOS被EI收录。

“中国半导体十大研究进展”推荐与评选工作简介：

《半导体学报》于2020年初启动实施 “中国半导体年度十大研究进展”的推荐和评选工作，记录我国半导体科学与技术研究领域的标志性成果。以我国科研院所、高校和企业等机构为第一署名单位，本年度公开发表的半导体领域研究成果均可参与评选。请推荐人或自荐人将研究成果的PDF文件发送至《半导体学报》电子邮箱：[e-mail]，并附简要推荐理由。被推荐人须提供500字左右工作简介，阐述研究成果的学术价值和应用前景。年度十大研究进展将由评审专家委员会从候选推荐成果中投票产生，并于下一年度春节前公布。

JOSarXiv预发布平台简介：

半导体科技发展迅猛，科技论文产出数量逐年增加。JOSarXiv致力于为国内外半导体领域科研人员提供中英文科技论文免费发布和获取的平台，保障优秀科研成果首发权的认定，促进更大范围的学术交流。JOSarXiv由《半导体学报》主编李树深院士倡导建立，编辑部负责运行和管理，是国内外第一个专属半导体科技领域的论文预发布平台，提供预印本论文存缴、检索、发布和交流共享服务。

JOSarXiv于2020年1月1日正式上线（http://arxiv.jos.ac.cn/），通过《半导体学报》官网（http://www.jos.ac.cn/）亦可访问。敬请关注和投稿！

半导体学报公众号

微信号 : JournalOfSemicond

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编辑：王媛媛

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