半導體所研制出GaN基紫外激光器

　　12月14日，中國科學院半導體研究所集成光電子學國家重點實驗室研究員趙德剛團隊研制出GaN基紫外激光器。GaN被稱為第三代半導體，在光電子學和微電子學領域有廣泛的應用，其中GaN基紫外激光器在紫外固化、紫外殺菌等領域有重要的應用價值，也是國際上的研究熱點。GaN基紫外激光器技術難度很大，目前國際上僅有日本的日亞公司等極少數(shù)單位有產(chǎn)品或研究報道。紫外激光器的研制成功也是我國在GaN基藍光和綠光激光器突破之后取得的又一重要進展。

　　趙德剛帶領的團隊長期致力于GaN基光電子材料和器件研究，對材料生長機理、材料物理和器件物理有自己的理解和認識，發(fā)現(xiàn)和解決了一系列激光器的關鍵問題：掌握了InGaN量子阱局域態(tài)調(diào)控和缺陷抑制方法，提高了發(fā)光效率；闡明了碳雜質的補償機制，獲得了高質量的p-GaN材料；設計出優(yōu)化的器件結構，減小了吸收損耗和電子泄漏；利用變程跳躍的物理機制，實現(xiàn)了良好的p-GaN歐姆接觸；解決了同質外延中襯底翹曲的難題，采用MOCVD生長出高質量的器件結構。在此基礎上，與中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所進行工藝合作，最終實現(xiàn)了GaN紫外激光器的室溫電注入激射。條寬為10 μm、腔長為600 μm的激光器閾值電流密度為1.6-2.0 kA/cm2，激射波長為392-395 nm，連續(xù)激射輸出光功率可達80 mW。圖1為紫外激光器的激射光譜，圖2為P-I曲線，圖3為紫外激光器激射時照到復印紙上形成的藍色熒光光斑（紫外光人眼看不見，紫外激光照到復印紙上會發(fā)出藍色熒光）。

　　該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、科學挑戰(zhàn)計劃、中科院百人計劃等多個項目的支持。

　　圖1  GaN基紫外激光器激射光譜

　　圖2  GaN基紫外激光器的P-I曲線

　　圖3 紫外激光器激射時照到復印紙上形成的藍色熒光光斑