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具有n型脊的硅衬底InGaN激光器

稿件来源:今日半导体 责任编辑:ICAC 发布时间:2020-10-19

  中国苏州纳米技术与纳米仿生研究所(SINANO)已在硅上使用n型脊形波导(nRW)制造了氮化铟镓(InGaN)发射紫光的激光二极管(LDs),与pRW LDs相比,其电阻更低,热性能更好。普通工艺要求基于InGaN的激光二极管中的RW位于器件的p侧,但p-GaN的电阻比n-GaN的电阻大得多,因此出现了热和电问题。

  该团队认为nRW-LD器件可以与大规模的硅基互补金属氧化物半导体(CMOS)主流电子产品完全兼容,并且可以在单片集成硅光子学中用作高效的片上光源,以实现高功率加快数据通信和计算速度。

  RW-LD的III-氮化物异质结构在硅上生长,并控制穿线错位密度。激光二极管结构由夹在波导层之间的五个InGaN量子阱组成。将激光二极管结构的p面朝下键合到具有p型欧姆接触电极表面的精确Si(100)晶片上。倒置的RW-LD结构使包层的n型侧面约为0.5μm。在非倒置结构中,n覆层位于厚GaN模板的顶部,倒置RW-LD覆层的p侧较厚,为1.2μm。最终将键合材料制成10μmx800μmRW-LD器件。

  研究人员表示低热导率的n型AlGaN包层厚度减小可以降低由于AlGaN和GaN模板之间晶格失配而产生的热阻和拉应力,从而提高器件性能和制造成品率。

  在-5V反向偏置下,反向泄漏电流为?10-7A。开启电压约为3.0V。反向nRW-LD注入350mA时的差分电阻为1.2Ω,反向器件的热阻估计为18.2K / W。在350mA下连续波(CW)操作下的结温为48.5°C。

  在100mA注入时,nRW-LD结构的半峰全宽(FWHM)光谱线为12nm。在320mA时,线宽缩小到0.8nm,在阈值处给出的激光模式波长为418.3nm。

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