Lejżers tas-semikondutturi konvenzjonali, bħal lasers tal-kavità Fabry - Pérot (FP), lasers ta 'feedback distribwiti (DFB), u lasers li jarmu l-wiċċ tal-wiċċ vertikali (VCSELs), ma jistgħux jiksbu fl-istess ħin operazzjoni ta' modalità waħda, produzzjoni ta 'enerġija għolja, u angolu ta' diverġenza żgħira . madankollu, fotoniċi tal-fotoniċi tal-wiċċ tal-fotoniku . Uża diffrazzjoni ta 'Bragg fi kristalli fotoniċi b'żewġ dimensjonijiet biex tikseb output tal-lejżer b'qawwa għolja, b'angolu ta' diverġenza żgħira (Figura 1), li jagħmilhom wieħed mis-suġġetti ta 'riċerka sħuna kemm domestikament kif ukoll internazzjonalment .
Gallium nitride (GaN)-based semiconductor materials have a direct bandgap, with emission wavelengths spanning the visible to deep ultraviolet spectrum, offering advantages such as high luminous efficiency and excellent chemical stability, making them suitable for PCSEL fabrication. GaN-based PCSELs hold promising applications in emerging fields such as novel displays, material processing, Dawl tal-lejżer, komunikazzjoni taħt l-ilma, komunikazzjoni interstellari, arloġġi atomiċi taċ-ċippa, esplorazzjoni tal-ispazju fond, radar atomiku, u mediċina bil-lejżer, li tiġbed attenzjoni mifruxa .
Figura 1. Dijagrammi strutturali, angoli tipiċi ta 'diverġenza ta' kamp imbiegħed, u karatteristiċi spettrali tal-ħruġ ta 'lasers li jarmu t-tarf FP, lasers li jarmu t-tarf DFB, VCSels, u Pcsels .
It-tim tal-Professur Noda fl-Università ta 'Kyoto fil-Ġappun l-ewwel ippropona l-kunċett ta' PCSELs fl-1999 u rrapporta l-ewwel temperatura tal-kamra tal-injezzjoni ta 'temperatura tal-kamra tal-Violet PCSELs ibbażati fuq Gan fix-Xjenza 319, 445 (2008) {. sussegwentement, b'kollaborazzjoni mal-Kumpanija Stany tal-Ġappun fl-2022 u Pcsels ibbażati fuq il-GAN għall-faxex tad-dawl blu u aħdar . Bħalissa, il-Ġappun biss kiseb emissjoni indotta mill-injezzjoni elettrika ta 'pcsels ibbażati fuq il-GAN globalment .
F'kollaborazzjoni mal-laboratorju ewlieni ta 'materjali u ċipep tal-wiri tas-semikondutturi u l-laboratorju Suzhou, it-tnejn stabbiliti mill-Istitut ta' Nanoteknoloġija Suzhou u nanoskjenzi ta 'l-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi, laser fotoniku bbażat fuq il-gan-laser (PCSEL) ġie żviluppat reċentement, u l-kamra ta' l-elettro-injezzjoni ta 'l-kamra kienet miksuba
It-tim ta 'riċerka l-ewwel simula u ddisinja l-istruttura tal-apparat PCSEL ibbażat fuq il-GAN, imbagħad epitaxjalment kiber materjali tal-lejżer ibbażati fuq il-GAN ta' kwalità għolja, u żviluppa proċessi ta 'inċiżjoni u passivazzjoni ta' kristall fotoniku ta 'ħsara baxxa biex ifassal l-istruttura PCSEL ibbażata fuq GAN PCSEL ibbażat fuq il-GAN fid-direzzjoni γ-X bl-użu ta 'spettroskopija solvuta bl-angolu (Figura 3), ġie osservat li: f'kurrenti ta' injezzjoni baxxa, l-istruttura tal-medda hija ċara, bil-mod C għandu l-ogħla intensità; Hekk kif tiżdied il-kurrent, l-intensità tal-modalità mhux radjattiva B ttejjeb b'mod sinifikanti sakemm isseħħ il-lasing . billi tkejjel l-istruttura tal-medda, ġie determinat li l-apparat jilgħab fil-mod fundamentali B, b'nofs wisa 'ta' madwar 0 . 05 nm ħdejn il-limitu tal-kurrent.
Figura 2. (a) Dijagramma skematika tal-istruttura bbażata fuq il-GAN, (b) struttura tal-medda tal-kristall fotoniku miksuba minn testijiet tal-ippumpjar ottiku, u (c) wiċċ u (d) immaġini elettroniċi tal-iskannjar tal-mikroskopju tal-kristall fotoniku .
Figura 3. (a - e) Struttura tal-medda tal-pcsel ibbażata fuq il-GAN fid-direzzjoni γ-X imkejla f'kurrenti ta 'injezzjoni differenti, (f) kurva li turi l-varjazzjoni tal-quċċata ta' mewġa u nofs wisa 'spettrali tal-PCSEL ibbażata fuq il-GAN bil-kurrent ta' injezzjoni .
Ibbażat fuq ix-xogħol ta 'hawn fuq, it-tim ta' riċerka kiseb l-injezzjoni elettrika tat-temperatura tal-kamra ta 'laser li jarmi l-wiċċ tal-kristall fotoniku bbażat fuq il-GAN (Figura 4), b'tul ta' mewġa ta 'lasing ta' madwar 415 nm, kurrent ta 'limitu ta' 21 {. 96 a, limitu korrispondenti tad-densità tal-kurrent korrispondenti ta 'madwar 13 {16} Qawwa tal-ħruġ ta 'madwar 170 MW. Fil-pass li jmiss, it-tim jippjana li juża substrati ta 'kristall wieħed ta' kwalità għolja GAN biex jiddisinjaw struttura ġdida bbażata fuq il-GAN u jegħlbu sfidi fil-fabbrikazzjoni tal-apparat PCSEL u l-imballaġġ / teknoloġija tal-ġestjoni termali biex jiksbu l-output tal-lejżer b'power għoli (10-100 W).
Figura 4. pcsel ibbażat fuq il-GAN: (a) Spettri ta 'elettroluminesċenza f'kurrenti ta' injezzjoni differenti, (b) ħruġ ta 'kurvi ta' vultaġġ ta 'kurrent ottiku, (c) post fuq il-post, u (d) qabel u (e) wara immaġini qrib il-kamp ta' pcsel ibbażat fuq il-GAN .
