ในฉบับล่าสุดของ SCIENCE CHINA Materials ทีมงาน Liu Jianping' จาก Suzhou Institute of Nanotechnology และ Nano-Bionics สถาบัน Chinese Academy of Sciences ได้เผยแพร่ความคืบหน้าการวิจัยเกี่ยวกับไดโอดเลเซอร์สีเขียวแบบ GaN
บทความนี้ใช้วิธีการวัดทางแสงแบบต่างๆ เพื่อกำหนดลักษณะโครงสร้างและเศษของ LD สีเขียว (ข้อมูลบทความ: Tian, A. , Hu, L. , Li, X. et al. ยับยั้งความไม่เท่าเทียมกันที่อาจเกิดขึ้นอย่างมากและการปรับปรุงประสิทธิภาพของไดโอดเลเซอร์สีเขียว InGaN ของเครื่องบิน c-plane Sci. China Mater (2021) https:// doi.org/10.1007/s40843-021-1804-x)
(A) โครงสร้างอุปกรณ์ (b) โครงสร้าง Epitaxial
(C) แผนผังของการกระจายแสงของ LD สีเขียวตั้งฉากกับทางแยก pn
ผลการจำแนกลักษณะแสดงให้เห็นว่าเมื่อความหนาแน่นของพลังงานกระตุ้นคือ 7 W cm-2 ความกว้างครึ่งความสูงโฟโตลูมิเนสเซนซ์ที่ 300 K คือ 108 meV และเมื่อความหนาแน่นกระแสคือ 20 A ซม. -2 ความกว้างครึ่งความสูงการเรืองแสงด้วยไฟฟ้าจะเท่ากับ 114 ฉันวี เหล่านี้ ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าความสม่ำเสมอของพลังงานศักย์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ในเวลาเดียวกัน ค่าของ σ ซึ่งกำหนดลักษณะความกว้างของการแจกแจงของรัฐในพื้นที่ที่ได้รับจากการทดสอบการเรืองแสงด้วยอุณหภูมิแปรผัน และค่า E0 ของสถานะหางของแถบท้องถิ่น exciton ที่ได้จากการทดสอบโฟโตลูมิเนสเซนซ์ที่แก้ไขเวลา มีขนาดเล็กมาก แสดงว่ามีความสม่ำเสมอของพลังงานศักย์สูงมาก ดี. เนื่องจากความสม่ำเสมอของพลังงานศักย์ที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก จึงได้ชิป LD สีเขียวที่มีประสิทธิภาพความชัน 0.8 W A-1 และกำลังแสงเอาต์พุต 1.7 W
(A) สเปกตรัม EL ภายใต้ความหนาแน่นกระแสต่างกัน (b) กำลังขับของ LD . สีเขียว
นอกจากนี้ ทีม Liu Jianping ยังรายงานผลการวิจัยของเลเซอร์สีน้ำเงิน GaN ที่งานประชุมวิชาการ Fourth Wide Bandgap Semiconductor Academic Conference เมื่อวันที่ 8 พฤศจิกายน พ.ศ. 2564 โดยอิงจากงานก่อนหน้านี้ ผ่านการใช้เทคโนโลยีชิปพลิกและโครงสร้างบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อความร้อนต่ำ , กำลังขับแสงของเลเซอร์สีน้ำเงินที่ทำงานอย่างต่อเนื่องเพิ่มขึ้นอย่างมาก ความต้านทานความร้อนของแพ็คเกจคือ 6.7 K/W และกำลังออปติคัลเอาท์พุตที่ทำงานอย่างต่อเนื่องถึง 7.5 W
ไดอะแกรมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแสงของเลเซอร์สีน้ำเงินที่พัฒนาโดยทีมงาน Liu Jianping' ที่สถาบันนาโนเทคโนโลยีซูโจว
เราสังเกตเห็นว่าการวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับเลเซอร์ที่ใช้ GaN ยังคงร้อนขึ้น และมีรายงานอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการพัฒนาที่เกี่ยวข้อง ในเดือนมีนาคมปีนี้ ทีมงานของ Kang Junyong และ Li Jinchai จากมหาวิทยาลัยเซียะเหมินและ San'an Optoelectronics ประสบความสำเร็จอย่างมากในโครงการวิจัยเทคโนโลยีร่วมกัน การออกแบบและการผลิตเลเซอร์สีน้ำเงิน InGaN กำลังสูงพิเศษ 8 วัตต์ได้มาตรฐานสากลแล้ว ผลลัพธ์ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Optics and Laser Technology
ในเดือนสิงหาคม ทีมนักวิจัย Zhao Degang จาก State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics ของ Institute of Semiconductors ของ Chinese Academy of Sciences ได้พัฒนาเลเซอร์สีน้ำเงินกำลังสูงที่ใช้แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) โดยมีกำลังขับต่อเนื่องสูงถึง 6W ที่อุณหภูมิห้อง ผลลัพธ์ถูกตีพิมพ์ใน Journal of Semiconductors (ข้อมูลบทความ: doi: 10.1088/1674-4926/42/11/112801)
ความเจริญด้านการวิจัยเกิดขึ้นจากการเติบโตอย่างรวดเร็วและมั่นคงของตลาดเลเซอร์ GaN ซึ่งเริ่มมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา เช่น การจัดแสดง การจัดเก็บ การทหาร การแพทย์ เครื่องมือวัด ความบันเทิง การพิมพ์หิน และการพิมพ์ อย่างไรก็ตาม เลเซอร์ GaN นั้นผลิตได้ยากและมีอุปสรรคทางเทคนิคมากมาย ผลิตภัณฑ์ถูกควบคุมโดยบริษัทข้ามชาติขนาดใหญ่หลายแห่งมาเป็นเวลานาน และเป็นที่รู้จักในนามอัญมณีบนมงกุฎ ปัญหาทางเทคนิคส่วนใหญ่รวมถึง: วัสดุซับสเตรตคุณภาพสูง โครงสร้างเอพิเทกเซียลคุณภาพสูง หน้าสัมผัสโอห์มมิกคุณภาพสูง และความแตกแยกของผลึกปรมาณู
ขนาดและการจำแนกประเภทแอปพลิเคชันตลาดเลเซอร์ทั่วโลก
ตัวอย่างวัสดุพื้นผิวคุณภาพสูง วัสดุพิมพ์จะต้องเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นของข้อบกพร่องต่ำ เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ GaN อื่นๆ เลเซอร์ที่ใช้ GaN มีข้อกำหนดที่เข้มงวดที่สุดสำหรับคุณภาพคริสตัล เนื่องจากความหนาแน่นในปัจจุบันของเลเซอร์ GaN นั้นสูงกว่าอุปกรณ์ทั่วไปหนึ่งแสนหรือพันเท่า ดังนั้น หากมีข้อบกพร่องที่มีความหนาแน่นสูงของการเคลื่อนตัวในวัสดุ จะเกิดเส้นทางการรั่วไหล นำไปสู่ความล้มเหลวของอุปกรณ์อย่างรวดเร็ว
วิธีการทั่วไปคือการ epitaxial โครงสร้างเลเซอร์บนพื้นผิวผลึกเดี่ยว GaN แล้วเตรียมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ ปัจจุบัน Sumitomo Electric ซึ่งเป็นซัพพลายเออร์วัสดุพิมพ์ monocrystalline ชั้นนำของโลก' เป็นพันธมิตรที่สำคัญของ Nichia และถูกห้ามค้าขายอย่างเข้มงวดเนื่องจากการใช้งานทางทหารที่สำคัญ
โชคดีที่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตวัสดุพิมพ์รายใหญ่ในประเทศซึ่งเป็นตัวแทนของ Suzhou Navitas และ Dongguan Zhonggal มีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในการพัฒนาพื้นผิวคริสตัลเดี่ยว GaN คุณภาพสูง ความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ของผลิตภัณฑ์ Navitas สูงถึง 104cm-2 , การเข้าถึงโลก&ระดับสูง #39; โดยทั่วไปการแก้ปัญหาของวัสดุพื้นผิวเลเซอร์ GaN ที่เป็น"ติดอยู่" โดยต่างประเทศ
สรุปแล้ว
Nichia ยังคงควบคุมตลาดเลเซอร์ GaN กำลังแรงสูงในปัจจุบัน ในขณะที่ Sharp และ Osram เป็นซัพพลายเออร์รายใหญ่ของโลก' ของเลเซอร์ที่ใช้ GaN ขนาดกลางและขนาดเล็ก หากประเทศของฉันต้องการเข้าสู่ตลาดนี้ จะต้องเพิ่มการลงทุนในด้านวิศวกรรมและอุตสาหกรรม และมุ่งมั่นที่จะเอาชนะปัญหาและความยากลำบากของอุตสาหกรรม เพื่อที่จะทำลายการผูกขาดระหว่างประเทศได้อย่างสมบูรณ์และตระหนักถึงการแปลเลเซอร์ที่ใช้ GaN อย่างแท้จริง
