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科技前沿 | Research Review

更好的缓冲器可提高激光器寿命

高质量的缓冲层将量子点激光器的寿命延长到数百万小时

加 利福尼亚的研究人员称，通过降低 GaAs 缓冲层中的
穿透性位错密度，为硅基 III-V 族 1.3 μm 激光器创造
老化温度 T = 35℃
约 2 x Ith的恒定电流
了新的寿命记录。
它们形成的量子点激光器工作寿命达几百万小时，可为
旨在实现大规模硅电子器件和 III-V 族光子器件单片集成的
研发工作提供帮助。 推测寿命 (小时)
作为加州大学圣芭芭拉分校和 Intel 公司研究人员之 量子点(QD)激光器
间合作项目的发言人， Daewhan Jung 解释说 ：“我们的工作 第一代激光器
第二代激光器
所取得的突破是将硅基 GaAs 模板中的穿透性位错密度从 第三代激光器
Ge/Si基激光器
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3×10 cm 降至 7×10 cm 。”
这种较低的穿透性位错密度将激光器的寿命提高了 5
GaAs/Si中的穿透性位错密度TDD (cm )
-2
个数量级，达到 1000 万小时以上。相比之下，现用的硅基
III-V 族技术（基于 GaAs 的量子阱激光器）是在过去的 10 降低穿透性位错密度可实现量子点激光器寿命的大幅提高。
年里开发的，往往仅工作几百个小时就会因暗线缺陷而导致
器件故障。 装入一个 MBE 反应室，并生长 GaAs/AlGaAs 渐变折射率分
通过评估在不同质量的硅基 GaN 结构上形成的量子点 别限制异质结构。在第一代和第二代激光器中使用的是 7 个
激光器的寿命，美国西海岸的这支研究团队突显了高质量缓 调制掺杂量子点层。同时，第三代激光器件包含 5 个非故意
冲层的重要性。 掺杂量子点层——在室温条件下，这个活性区有望导致较低
对于所有的激光器而言，底层结构包括一个采用 的门限电流。
雅時國際商訊（ACT International）成立於1998年，為高速增長的中國市場中廣大高技術行業服
MOCVD 工艺生长的 45 nm 厚 GaP 伪形态层，这个 GaP 伪 工程师将外延片加工成具有 3 μm 至 5 μm 脊形波导宽
務。ACT通過它的一系列產品－包括雜誌和網上出版物、培訓、會議和活動－為跨國公司及中國企業
形态层没有应变弛豫和反相域。Jung 补充说 ：“通过在薄膜 度和 1 μm 至 1.64 μm 腔长的激光器。为了改善性能，其中
架設了拓展中國市場的橋樑。 ACT的產品包括多種技術雜誌和相關的網站，以及各種技術會議，服
生长之前进行特殊的热处理和表面预处理，可在同轴（001） 的一个激光器腔面上涂覆了一层反射率为 99% 的薄膜。
務於機器視覺設計、電子製造、鐳射/光電子、射頻/微波、化合物半導體、半導體製造、潔淨及污染
硅上生长高质量的 GaP，而不会有任何有意的错误切割。” 在 Intel 公司进行的可靠性测试显示 ：第一代激光器的
控制、電磁相容等領域的約二十多萬專業讀者及與會者。ACT 亦是若干世界領先技術出版社及展會
第一代激光器是在 GaAs 缓冲层上制作的，该缓冲层是 寿命（其被定义为使门限电流倍增所需的时间）在 35 ℃ 温
的銷售代表。ACT總部在香港，在北京、上海、深圳和武漢設有聯絡處。
在两种不同温度下采用 MOCVD 生长工艺形成的，而第二 度下仅为 355 小时。相比之下，第二代和第三代激光器件的
代激光器件的制造则增添了 4 个热退火周期。另外，通过从 寿命则分别为几万小时和几千万小时。当第三代激光器件的
第二代激光器制造方法入手并增加应变超晶格（由 InGaAs 温度达到 60 ℃ 时，寿命缩短至大约 65,000 小时。
和 GaAs 的配对形成），该研究团队还生产了第三代激光器。 Jung 说，在数据中心里，激光器可能必须在 60 ℃ 至
这些超晶格是专为充当位错过滤器而设计的。 80 ℃ 的温度范围内工作。“我们选择 60 ℃ 作为第一步，以
利用电子通道衬度成像仔细观察所有三种形式的缓冲 测试我们的激光器在升高温度下的有效工作期限。我们计划
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层，结果显示 ：穿透性位错密度可从 2.8×10 cm 减低至 将测试温度提高到 80 ℃ 。”
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7.1×10 cm ，再通过从用于第一代激光器的工艺进步到用
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于第二代和第三代激光器的工艺，还可降低到 7.3×10 cm 。 参考文献
在进行了这些测量之后，工程师将所有三种形式的模板 D. Jung et al. Appl. Phys. Lett. 112 153507 (2018)

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www.laserfocusworld.com.cn ISSN: 1817-6917
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