中科院王庶民研究團(tuán)隊(duì)在量子阱激光器方面取得新進(jìn)展

  近期，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所鎵砷鉍（GaAsBi）量子阱激光器研究取得新進(jìn)展。研究員王庶民領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)采用分子束外延方法生長(zhǎng)了鎵砷鉍量子阱材料，并成功制備出目前發(fā)光波長(zhǎng)最長(zhǎng)（1.142微米）的電泵浦鎵砷鉍室溫（300 K）量子阱激光器，突破之前1.06微米的世界紀(jì)錄，脈沖激射最大輸出功率達(dá)到127 mW，并在273 K首次報(bào)道連續(xù)激射。
　稀鉍半導(dǎo)體材料具有一系列不同于傳統(tǒng)三五族材料的優(yōu)良特性，是一種富有潛力的新型光電器件材料，也是當(dāng)前國(guó)際上研究的熱門領(lǐng)域之一。其中鎵砷鉍材料由于其較大的帶隙收縮效應(yīng)、自旋軌道分裂能和較低的溫敏性等特點(diǎn)，被認(rèn)為是光通訊系統(tǒng)中非制冷激光器最具潛力的新材料之一。
　但是，為了有效凝入鉍組分，鎵砷鉍材料生長(zhǎng)需要較低溫度，這就容易導(dǎo)致缺陷密度增大從而影響材料的發(fā)光性能，激光器材料生長(zhǎng)有極大挑戰(zhàn)。上海微系統(tǒng)所吳曉燕、潘文武等人基于分子束外延技術(shù)優(yōu)化生長(zhǎng)了高質(zhì)量的鎵砷鉍量子阱材料，成功制備較高性能的鎵砷鉍量子阱激光器，發(fā)光波長(zhǎng)拓展到1.142微米，同時(shí)其特征溫度和波長(zhǎng)溫敏系數(shù)均優(yōu)于當(dāng)前商用的InP基激光器。該項(xiàng)研究有助于推動(dòng)新型稀鉍材料在光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用。

　該項(xiàng)工作得到了“973”項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。
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　量子阱激光器是有源層非常薄，而產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)的異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器。根據(jù)有源區(qū)內(nèi)阱的數(shù)目可分為單量子阱和多量子阱激光器。量子阱激光器在閾值電流、溫度特性、調(diào)制特性、偏振特性等方面都顯示出很大的優(yōu)越性，被譽(yù)為理想的半導(dǎo)體激光器，是光電子器件發(fā)展的突破口和方向。為了進(jìn)一步改善量子阱激光器的性能，人們又在量子阱中引入了應(yīng)變和補(bǔ)償應(yīng)變，出現(xiàn)了應(yīng)變量子阱激光器和補(bǔ)償應(yīng)變量子阱激光器。應(yīng)變的引入減小了空穴的有限質(zhì)量，進(jìn)一步減小了價(jià)帶間的躍遷，從而使量子阱激光器的閥值電流大為降低，量子效率和振蕩頻率大大提高，并且由于價(jià)帶間的躍遷的減小和俄歇復(fù)合的降低而進(jìn)一步改善了溫度特性，實(shí)現(xiàn)了激光器無致冷工作。