人工晶体学报

作者：梁财安, 董海亮, 贾志刚, 贾伟, 梁建, 许并社

单位：1.太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室,太原 030024; ；2.山西浙大新材料与化工研究院,太原 030024; ；3.太原理工大学材料科学与工程学院,太原 030024; ；4.陕西科技大学材料原子·分子科学研究所,西安 710021

关键词：锑化物,应变补偿量子阱结构,非对称异质双窄波导,输出功率,电光转换效率,1 060 nm激光二极管,大功率,

基金：国家自然科学基金(61904120,21972103);山西浙大新材料与化工研究院资助项目(2022SX-TD018,2021SX-AT001、002、003);山西省“1331工程”项目

本文设计了GaAs基1 060 nm高性能激光二极管的有源区结构,通过在有源区中引入锑化物的应变补偿结构GaAsP/InGaAs/GaAsSb/InGaAsSb/GaAsP,改变了有源区的能带结构,解决了禁带宽度对发光波长的限制,将弱Ⅱ型的量子阱能带结构变为Ⅰ型,增大了电子空穴的波函数重叠,提高了激光二极管跃迁概率和辐射复合概率及内量子效率,降低了非辐射复合,有效增强了器件输出功率和电光转换效率。同时,设计了非对称异质双窄波导结构,p侧采用导带差大、价带差小的AlGaAs作为内、外波导层,有利于价带空穴注入有源区且对导带中的电子形成良好的限制。n侧采用导带差小、价带差大的GaInAsP作为内、外波导层,有利于导带电子的注入且对价带中的空穴形成更高的势垒。电子注入势垒和空穴注入势垒分别由原先的218、172 meV降低到148、155 meV,提高了激光二极管的载流子注入效率;电子泄漏势垒和空穴泄漏势垒分别由252、287 meV上升到289、310 meV,增强了载流子限制能力。最后获得的激光二极管的输出功率和电光转换效率分别达到了6.27 W和85.39%,为制备高性能GaAs基1 060 nm激光二极管提供了理论指导和数据支撑。

来源：2023年第9期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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