氮化鎵（GaN）材料被稱為第三代半導(dǎo)體材料，其光譜范圍覆蓋了近紅外、可見光和紫外全波段，在光電子學(xué)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。其中GaN基紫外半導(dǎo)體激光器具備波長短、光子能量大的特點(diǎn)，在消毒殺菌、病毒檢測、激光加工、紫外固化和短距離光通信等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，一直是國際相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)。但由于該激光器是基于大失配異質(zhì)外延材料技術(shù)制備而成，導(dǎo)致其缺陷多、發(fā)光效率低，器件研制難度大。

 

中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所趙德剛研究員團(tuán)隊(duì)長期致力于GaN基光電子材料外延生長與器件研究。近年來，團(tuán)隊(duì)逐步解決了紫外半導(dǎo)體激光器發(fā)光效率低、高Al組分AlGaN的p摻雜困難、大失配外延應(yīng)力調(diào)控以及器件自發(fā)熱等一系列關(guān)鍵問題，在紫外半導(dǎo)體激光器研制方面取得了一系列重要進(jìn)展。2016年實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)第一支GaN基紫外半導(dǎo)體激光器的電注入激射。2022年研制出激射波長為384nm、室溫連續(xù)輸出功率為2W的大功率紫外半導(dǎo)體激光器，研究成果在大功率紫外半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域達(dá)到世界頂尖水平。2022年還成功研制出波長為357.9nm紫外半導(dǎo)體激光器，該激光器也是目前國內(nèi)首次公開報(bào)道的電注入激射AlGaN激光器。

 

未來，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)在材料外延生長、器件研制以及可靠性等方面進(jìn)行科技攻關(guān)，為GaN基紫外半導(dǎo)體激光器的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用作出積極貢獻(xiàn)。

 

 

圖1 波長為384 nm的GaN基紫外半導(dǎo)體激光器激射光譜

 

 

圖2 波長為384 nm GaN基紫外半導(dǎo)體激光器P-I-V曲線

 

 

圖3 波長為357.9 nm的AlGaN紫外半導(dǎo)體激光器激射光譜

 

 

圖4 波長為357.9 nm的AlGaN紫外半導(dǎo)體激光器P-I曲線，插圖為紫外激光器的激射光斑（插圖中藍(lán)色光斑為紫外激光器照射在白色打印紙上產(chǎn)生的藍(lán)色熒光）

（來源：中科院半導(dǎo)體所）