当前位置 >> 首页 >> 学习园地 >>  业内热点

业内热点

微电子所在905nm多有源区级联VCSEL研究方面取得新进展

稿件来源:高频高压中心 韩超 潘冠中 责任编辑:ICAC 发布时间:2021-09-06

  近日,微电子所高频高压中心吴德馨院士团队在905nm多有源区级联垂直腔面发射激光器(VCSEL)研究方面取得新进展,成功研发出高性能905nm双有源区级联VCSEL器件,斜率效率达到2.27W/A,微分量子效率为164%,功率密度为257W/mm2 10mA电流下),相当于传统单有源区VCSEL的两倍(见图1a);功率转换效率达到52.4%,比传统单有源区VCSEL提高了16.4%(见图1b)。这种高效率、高功率密度多有源区级联VCSEL器件可为中短距离激光雷达提供高性能的光源。 

  近年来, VCSEL正迅速从数据通信领域渗透到消费电子领域和汽车应用领域,这些应用领域要求VCSEL需具有高功率和高转换效率,以提高系统的信噪比,同时降低系统功耗。目前,增加输出功率最常用的方法是增大VCSEL的出光孔径(如图2a所示),或将多个VCSEL单元集成到一个二维阵列中。但这两种方法均会增大VCSEL器件的发光面积,不仅会降低功率密度,还会给光学准直带来困难。 

  为解决上述问题,团队利用隧道结载流子再生效应,在VCSEL外延结构上纵向集成多个有源区(器件结构如图2b所示)。通过精准、严格设计重掺杂的隧道结、有源区量子阱、氧化层的位置, 使VCSEL器件的微分量子效率和光功率密度获得较大幅度提高。  

  基于本研究成果的论文“High Slope Efficiency Bipolar Cascade 905nm Vertical Cavity Surface Emitting Laser”发表在国际微电子器件领域的权威期刊《IEEE Electron Device Letters》上(DOI: 10.1109/LED.2021.3098899)。微电子所高频高压中心潘冠中为该文章的第一作者,荀孟为该文章的通讯作者。   

  论文链接:https://ieeexplore.ieee.org/document/9492046 


1团队研制的隧道级联双有源区VCSEL与传统VCSEL的(aL-I-Vb)功率转换效率对比

           

2 a)传统单有源区VCSEL结构. b)本论文设计的隧道级联双有源区VCSEL结构

附件:
相关新闻:
微电子所在集成电路先导工艺源漏接触技术研究方面取得新进展
微电子所在纳米森林等离激元效应的微器件应用研究方面取得新进展