发光波长位于2-3μm波段的高性能半导体激光光源因可以广泛应用于气体探测、超长距离无中继通信、生物医学等领域而成为人们研究的热点。目前,2-3μm波段半导体激光器有源区材料主要采用GaSb基量子阱和InP基量子阱结构。GaSb基量子阱材料因其生长结构复杂,含Sb的四元甚至五元系化合物生长及界面难以控制,特别是采用适合大规模生产应用的MOCVD更难实现高质量多元锑化物的生长制备。相比较,InP基InAs量子阱在材料制备及器件工艺制作方面具有诸多优势。除了具有高质量、低成本的衬底材料,InP基激光器因其兼容传统通讯用激光器成熟的制备工艺,且易与其它器件实现集成等优势而具有更好的应用前景。
基于此,海洋之神8590vip半导体研究所半导体材料科学重点实验室研究员杨涛课题组开展了InAs/InP量子阱理论计算及MOCVD生长制备方面的研究。近日,成功地解决了InP基外延大失配(3.2%)InAs量子阱的技术难题,获得了高质量的半导体量子阱材料。其发光波长实现2.0-2.5μm范围可控调节。制备的2.0μm窄条激光器(6μm×1.5mm)实现室温连续激射,阈值电流45mA,单面出光功率大于25mW。制备的2.1μm宽条激光器(250μm×2mm)在脉冲注入下,出光功率超过110mW,阈值电流750mA,对应阈值电流密度低至150A/cm2,为目前已报道该体系半导体激光器的国际先进水平。有关成果将在第十三届全国MOCVD学术会议(扬州,2014年5月6-9日)上报告。
2.0μm窄条激光器P-I,V-I特性曲线,插图给出了50mA注入条件下,激光器的激射谱。
2.1μm宽条激光器P-I,V-I特性曲线,插图给出了750mA注入条件下,激光器的激射谱。