美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校(UCSB)的研究人員采用了失配位錯(cuò)(MD)移離阱內(nèi)量子點(diǎn)有源層,提高了硅基砷化銦量子點(diǎn)激光二極管(InAs QD LD)的性能。
錯(cuò)配位錯(cuò)是在從540°C生長(zhǎng)溫度降溫時(shí)形成的,而不是在生長(zhǎng)過(guò)程中。砷化鎵(GaAs)和硅的熱膨脹差異約為3x10-6/K,該團(tuán)隊(duì)在錯(cuò)配位錯(cuò)和DWELL之間放置了一層薄而無(wú)滑行的層,以提高性能。然后,研究人員生產(chǎn)了激光結(jié)構(gòu),并制成了3μmx1.5mm的脊形波導(dǎo)激光二極管。由于頂層p-GaAs接觸層足夠厚,足以發(fā)生螺紋位錯(cuò)滑動(dòng),因此研究人員在用作活性層的五層DWELL上方和下方插入了80nm的陷阱層。
兩個(gè)捕集層中的銦含量相同,但底部捕集層中的鎵被鋁代替。使用斷層掃描技術(shù)進(jìn)行的更深入檢查表明,存在陷阱層,也存在一些螺紋位錯(cuò)滑移,根據(jù)平面掃描透射電子顯微鏡(STEM),陷獲層使大部分錯(cuò)配位錯(cuò)長(zhǎng)度從量子點(diǎn)上移開(kāi)。
陷阱層的存在使光致發(fā)光幾乎增加了兩倍。在電偏壓下,帶有陷獲層的閾值電流也降低了約兩倍。捕獲層的最低閾值為16mA,比最低基線值降低40%。在基線激光二極管上的中值斜率效率(+60%)和中值峰值單面輸出功率(3.4x)中顯示了其他改進(jìn)。在具有陷獲層的熱翻轉(zhuǎn)之前,中值輸入功率為0.85W,而基線為0.46W。
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,與通過(guò)將線錯(cuò)位密度從7x107/cm2降低到7x106/cm2所獲得的性能相比,捕獲層的性能提升具有可比性。由于器件厚度對(duì)于許多應(yīng)用至關(guān)重要,因此,使用薄的失配陷獲層獲得的這些性能增益具有很大的優(yōu)勢(shì)。
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