في العدد الأخير من العلوم CHINA Materials، نشر فريق ليو جيان بينغ من معهد سوتشو للتكنولوجيا النانوية ونانو بيونيكس، الأكاديمية الصينية للعلوم التقدم البحثي على ثنائيات الليزر الخضراء القائمة على GaN (LD).
المادة يستخدم أساليب القياس البصري المختلفة لتوصيف هيكل ورقاقة من LD الخضراء (المادة المعلومات: تيان، A.، هو، L.، لي، X. وآخرون قمعت إلى حد كبير عدم التجانس المحتملة وتحسين الأداء من C-الطائرة InGaN ثنائيات الليزر الأخضر. الخيال العلمي الصين ماتر. (2021). https:// doi.org/10.1007/s40843-021-1804-x)
(أ) هيكل الجهاز (ب) الهيكل الإكسابي
(C) مخطط تخطيطي لتوزيع الضوء من الأخضر LD عمودي على تقاطع ف ن
تظهر نتائج التوصيف أنه عندما تكون كثافة طاقة الإثارة 7 W cm-2 ، فإن عرض نصف الارتفاع الضوئي عند 300 K هو 108 meV ، وعندما تكون الكثافة الحالية 20 سم -2 ، يكون عرض نصف الارتفاع الكهربائي 114 meV. هذه نتائج البحث تبين أن التوحيد من الطاقة المحتملة قد تحسنت بشكل ملحوظ. وفي الوقت نفسه، فإن قيمة σ، التي تميز عرض التوزيع للدولة المحلية التي تم الحصول عليها من اختبار الإضاءة الضوئية ذات درجة الحرارة المتغيرة، وقيمة E0 لحالة الذيل للنطاق المحلي exciton التي تم الحصول عليها من اختبار الإضاءة الضوئية الذي تم حله منذ وقت، صغيرة جدا، مما يشير كذلك إلى أن التوحيد المحتمل للطاقة مرتفع جدا. جيد. نظرا لاتساق الطاقة المحتملة المحسنة إلى حد كبير ، تم تحقيق رقاقة LD خضراء بكفاءة منحدرة تبلغ 0.8 W A-1 وقوة بصرية ناتجة تبلغ 1.7 واط.
(أ) طيف EL تحت كثافات تيار مختلفة (ب) قوة إنتاجية من LD الخضراء
بالإضافة إلى ذلك، قدم فريق ليو جيان بينغ تقريرا عن نتائج أبحاث أشعة الليزر الزرقاء GaN في المؤتمر الأكاديمي الرابع لأشباه الموصلات في Bandgap في 8 نوفمبر 2021. استنادا إلى العمل السابق، من خلال استخدام تكنولوجيا رقاقة الوجه وانخفاض هيكل التعبئة والتغليف المقاومة الحرارية، وقد زادت قوة الإخراج البصري لليزر الأزرق العمل المستمر إلى حد كبير. تبلغ مقاومة الحزمة الحرارية 6.7 كيلو واط/ واط، وتصل الطاقة البصرية المستمرة الناتجة عن العمل إلى 7.5 واط.
الرسم البياني الحالي للجهد الكهربائي البصري لليزر الأزرق الذي طوره فريق ليو جيان بينغ في معهد سوتشو لتكنولوجيا النانو
لقد لاحظنا أن الأبحاث الأخيرة على الليزر القائم على GaN لا تزال ساخنة ، وهناك تقارير مستمرة عن التطورات ذات الصلة. وفى مارس من هذا العام حقق فريق كانغ جون يونغ و لى جين تشاى من جامعة شيامن وسانان للالكترونيات البصرية نتائج اختراقية فى مشروع بحثى تكنولوجيا مشترك . لقد وصل تصميم وإنتاج الليزر الأزرق فائق الطاقة من InGaN بقوة 8 واط إلى المعايير الدولية. ونشرت النتائج في مجلة البصريات وتكنولوجيا الليزر
في أغسطس، طور فريق الباحث تشاو دي جانغ من مختبر الدولة الرئيسي للإلكترونيات البصرية المتكاملة التابع لمعهد أشباه الموصلات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ليزر أزرق عالي الطاقة قائم على الغاليوم (GaN) مع قوة إنتاج مستمرة تصل إلى 6 واط في درجة حرارة الغرفة. ونشرت النتائج في مجلة أشباه الموصلات (معلومات المقال: doi: 10.1088/1674-4926/42/11/112801).
تنبع طفرة الأبحاث من النمو السريع والمطرد لسوق ليزر GaN ، والذي بدأ استخدامه على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل العرض والتخزين والجيش والطب والأجهزة والترفيه والطباعة الحجرية والطباعة. ومع ذلك، من الصعب إنتاج أشعة الليزر GaN ولها حواجز تقنية كبيرة. وقد تم التحكم في المنتجات من قبل العديد من الشركات الدولية الكبيرة لفترة طويلة، وتعرف باسم جوهرة في التاج. وتشمل الصعوبات التقنية أساسا: مواد الركيزة عالية الجودة، وهياكل عالية الجودة فوق الضرائب، والاتصالات ذات جودة عالية ohmic، والانقسام الكريستال الذري.
مقياس وتصنيف تطبيقات سوق الليزر العالمية
مع الأخذ في مواد الركيزة عالية الجودة كمثال، مطلوب الركيزة لتكون مادة ذات كثافة عيب منخفضة. بالمقارنة مع أجهزة GaN الأخرى ، فإن الليزر القائم على GaN لديه المتطلبات الأكثر صرامة لجودة الكريستال ، لأن الكثافة الحالية لأشعة الليزر GaN هي مائة أو حتى ألف مرة من الأجهزة العادية. لذلك ، إذا كانت هناك عيوب عالية الكثافة في الاضطرابات في المادة ، سيتم تشكيل مسار تسرب ، مما يؤدي إلى فشل الجهاز السريع.
الطريقة التقليدية هي لepitaxial هيكل الليزر على الركيزة الكريستال GaN واحد، ومن ثم إعداد ليزر أشباه الموصلات. في الوقت الحاضر ، سوميتومو إلكتريك ، أكبر مورد للركيزة أحادية البلورات في العالم ، هي أيضا شريك مهم لشركة Nichia ، وتم حظرها بشكل صارم بسبب استخدامها العسكري الهام.
لحسن الحظ، في السنوات الأخيرة، حققت الشركات المصنعة الركيزة المحلية الرئيسية ممثلة سوتشو نافيتاس ودونغوان تشونغغال تقدما سريعا في تطوير ركائز الكريستال GaN واحدة عالية الجودة. وصلت كثافة خلع منتجات نافيتاس إلى 104 سم-2. ، الوصول إلى المستوى المتقدم في العالم ، حل أساسا معضلة المواد الركيزة ليزر GaN يجري "عالقة" من قبل البلدان الأجنبية.
في الختام
لا تزال Nichia تسيطر على سوق ليزر GaN الحالي عالي الطاقة ، في حين أن Sharp وOsram هما الموردان الرئيسيان في العالم لأشعة الليزر الصغيرة والمتوسطة التي تعتمد على GaN. وإذا كان بلدي يريد دخول هذه السوق، فإنه يحتاج إلى زيادة الاستثمار في الهندسة والتصنيع، والسعي إلى التغلب على مشاكل وصعوبات التصنيع، من أجل اختراق الاحتكار الدولي بالكامل وتحقيق توطين الليزر القائم على GaN.
