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凡亿专栏 | 叠加式激光外延设计到底能不能量产
叠加式激光外延设计到底能不能量产

       激光器的外延层设计是半导体激光器性能优化的核心环节,需综合考虑材料选择、能带结构、光学限制、载流子限制等因素。例如一个典型外延层结构(以边发射InGaAsP/InP激光器为例)

从衬底向上依次生长:

  1. 衬底(Substrate):如InP(用于长波长)、GaAs(用于短波长)。

  2. 缓冲层(Buffer Layer):减少衬底缺陷,如非故意掺杂InP。

  3. 下限制层(Lower Cladding Layer):低折射率、宽禁带材料(如InP),限制光场纵向扩展。

  4. 下波导层(Lower Waveguide):稍窄禁带材料(如InGaAsP),引导光场。

  5. 有源层(Active Layer):

  • 量子阱(QW)结构:多量子阱(MQW)设计(如InGaAsP/InGaAs),厚度通常5-20 nm,提升载流子限制和增益。

  • 势垒层(Barrier):如InGaAsP,调节能带对齐。

上波导层(Upper Waveguide):与下波导对称或优化设计。

上限制层(Upper Cladding Layer):如InP,与下限制层共同形成光波导。

接触层(Contact Layer):重掺杂(如InGaAs),降低欧姆接触电阻。

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而如果想得到多波长或者宽波段的激光器,在外延结构上理论上是可以做成下图的外延设计。523c53d92e26f584d677eb1b5ec053.jpg    

在N和P之间的插入不同组分的有源层。公开号:CN116157972A,专利权人:赛米尼克斯有限公司,公开日:2023.05.23公布的一个专利。

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400、500、600作为独立的单片式LD发光区,通过不同类型的隧道结串联起来。在P和N上加电压,分别发出光。可以相当于二极管的串联。对于芯片制造来说,没有大的工艺变动。但是这种设计可能有量产品质隐患。1:测试条件不同,内部的热扩散可能是个致命问题。2:外延生长不容易,容易引起缺陷,且不好确定是哪一层引起的,工艺调整起来问题多多。3:应用场景有限,有针对的开发才行,后端应用估计要做不少让步才能使用。光博会的时候也见过别人有类似的外延PPT说明,没看到过具体产品,如果真能做好,还是前景不错的。162e7615f01159bffc706f2c16b903.jpg

特别是在激光显示领域,可以间接改善激光散斑的问题,大家以为如何呢。d21fe65c2ec33e3aca093767867920.jpg


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