中科院半導(dǎo)體所研制瓦級(jí)中波紅外量子級(jí)聯(lián)激光器

近日，半導(dǎo)體研究所的研究人員在《光學(xué)學(xué)報(bào)》期刊上發(fā)表了題為“MOCVD生長(zhǎng)的瓦級(jí)中波紅外高功率量子級(jí)聯(lián)激光器"的論文，報(bào)道了通過(guò)金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)生長(zhǎng)的高性能瓦級(jí)中波紅外量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）。通過(guò)優(yōu)化MOCVD生長(zhǎng)條件，實(shí)現(xiàn)了高界面質(zhì)量雙聲子共振結(jié)構(gòu)材料生長(zhǎng)，制備出室溫連續(xù)（CW）功率為1.21W的4.6μm QCL。本研究工作對(duì)于提升QCL材料制備效率、推進(jìn)QCL技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。

基于子帶間躍遷的QCL是中遠(yuǎn)紅外波段理想的激光光源，通過(guò)精巧的能帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可突破半導(dǎo)體材料本征帶隙限制、實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)拓展，是半導(dǎo)體激光器發(fā)展具有里程碑意義的器件，在紅外光電對(duì)抗、環(huán)境檢測(cè)、工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)、自由空間通信等國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防安全眾多領(lǐng)域具有迫切應(yīng)用需求。

自QCL發(fā)明以來(lái)，材料制備主要以分子束外延（MBE）技術(shù)為主。隨著MOCVD設(shè)備的不斷發(fā)展，基于MOCVD技術(shù)的QCL研究也逐漸發(fā)展。雖然分MBE技術(shù)可以更好地控制界面以及層厚，從而實(shí)現(xiàn)高性能QCL，但是隨著QCL的廣泛使用，MBE技術(shù)由于超高真空操作工藝，生產(chǎn)效率低、成本高，限制了QCL的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推進(jìn)。具有高效率特性、更適合于產(chǎn)業(yè)化的MOCVD技術(shù)是實(shí)現(xiàn)QCL材料高效制備的重要選擇，基于MOCVD技術(shù)的高性能QCL研究對(duì)于推進(jìn)QCL產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

基于此，本文報(bào)道了通過(guò)MOCVD生長(zhǎng)的高性能中波紅外QCL。通過(guò)MOCVD生長(zhǎng)條件優(yōu)化，獲得了高界面質(zhì)量應(yīng)變補(bǔ)償InGaAs/InAlAs/InP QCL材料，制備出室溫CW功率為1.21W的4.6μm QCL。

來(lái)源：半導(dǎo)體研究所