SCIENCE CHINA Materials 최신호에서 Chinese Academy of Sciences, Suzhou Institute of Nanotechnology and Nano-Bionics의 Liu Jianping'팀은 GaN 기반 녹색 레이저 다이오드(LD)에 대한 연구 진행 상황을 발표했습니다.
이 기사에서는 다양한 광학 측정 방법을 사용하여 녹색 LD의 구조와 칩을 특성화합니다. (기사 정보: Tian, A., Hu, L., Li, X. et al. c-plane InGaN 녹색 레이저 다이오드의 잠재적인 이질성과 성능 향상을 크게 억제했습니다. Sci. China Mater. (2021). https:// doi.org/10.1007/s40843-021-1804-x)
(A) 소자 구조 (b) 에피택시 구조
(C) pn 접합에 수직인 녹색 LD의 배광의 개략도
특성화 결과는 여기 전력 밀도가 7W cm-2일 때 300K에서 광발광 반높이 폭이 108meV이고 전류 밀도가 20A cm-2일 때 전계발광 반높이 폭이 114임을 보여줍니다. meV. 이러한 연구 결과는 위치 에너지의 균일성이 크게 향상되었음을 보여줍니다. 동시에, 가변 온도 광발광 시험에서 얻은 국부 상태의 분포 폭을 특성화하는 σ의 값과 시간 분해 광발광 시험에서 얻은 여기자 국부 밴드의 꼬리 상태의 E0 값, 매우 작아 위치 에너지 균일성이 매우 높음을 나타냅니다. 좋은. 크게 향상된 위치 에너지 균일성으로 인해 기울기 효율이 0.8W A-1이고 출력 광출력이 1.7W인 녹색 LD 칩이 달성되었습니다.
(A) 다른 전류 밀도에서 EL 스펙트럼 (b) 녹색 LD의 출력 전력
또한 Liu Jianping 팀은 2021년 11월 8일 제4회 Wide Bandgap Semiconductor Academic Conference에서 GaN 청색 레이저의 연구 결과를 보고했습니다. 이전 작업을 기반으로 플립 칩 기술과 저열 저항 패키징 구조를 사용하여 , 연속 작동 블루 레이저의 광 출력이 크게 증가했습니다. 패키지 열 저항은 6.7K/W이고 연속 작동 출력 광 전력은 7.5W에 이릅니다.
Suzhou Institute of Nanotechnology의 Liu Jianping&팀이 개발한 청색 레이저의 전류-광학 전력-전압 다이어그램
우리는 GaN 기반 레이저에 대한 최근 연구가 계속 가열되고 관련 개발에 대한 지속적인 보고가 있음을 확인했습니다. 올해 3월 Xiamen University의 Kang Junyong과 Li Jinchai와 San'an Optoelectronics의 팀은 공동 기술 연구 프로젝트에서 획기적인 결과를 달성했습니다. 초 8와트 고출력 InGaN 청색 레이저의 설계 및 생산은 국제 표준에 도달했습니다. 결과는 광학 및 레이저 기술 저널에 게재되었습니다.
지난 8월 중국과학원 반도체연구소 국가핵심연구소의 Zhao Degang 연구원 팀은 최대 실온에서 6W. 그 결과는 Journal of Semiconductors(기사 정보: doi: 10.1088/1674-4926/42/11/112801)에 게재되었습니다.
연구 붐은 디스플레이, 스토리지, 군사, 의료, 계측, 엔터테인먼트, 리소그래피 및 인쇄와 같은 많은 분야에서 널리 사용되기 시작한 GaN 레이저 시장의 빠르고 꾸준한 성장에서 비롯됩니다. 그러나 GaN 레이저는 생산이 어렵고 기술적 장벽이 크다. 이 제품은 오랫동안 여러 대형 국제 회사에서 통제되어 왔으며 왕관의 보석으로 알려져 있습니다. 기술적인 어려움은 주로 고품질 기판 재료, 고품질 에피택시 구조, 고품질 옴 접촉 및 원자 결정 분열을 포함합니다.
글로벌 레이저 시장 적용 규모 및 분류
고품질 기판 재료를 예로 들면, 기판은 결함 밀도가 낮은 재료가 요구된다. 다른 GaN 장치와 비교할 때 GaN 기반 레이저는 GaN 레이저의 전류 밀도가 일반 장치의 전류 밀도의 100배 또는 10000000배이기 때문에 결정 품질에 대한 가장 엄격한 요구 사항이 있습니다. 따라서 재료에 고밀도 전위 결함이 있으면 누출 경로가 형성되어 빠른 장치 고장으로 이어집니다.
기존의 방법은 GaN 단결정 기판에 레이저 구조를 에피택셜한 후 반도체 레이저를 준비하는 것이다. 현재 세계 최고의 GaN 단결정 기판 공급업체인 Sumitomo Electric도 Nichia의 중요한 파트너이며 중요한 군사용으로 인해 엄격히 금지되었습니다.
다행히 최근 몇 년 동안 Suzhou Navitas와 Dongguan Zhonggal로 대표되는 주요 국내 기판 제조업체는 고품질 GaN 단결정 기판 개발에서 급속한 발전을 이루었습니다. Navitas 제품의 전위 밀도는 104cm-2에 도달했습니다. , 세계'의 고급 수준에 도달, 기본적으로&'고착&'인 GaN 레이저 기판 재료의 딜레마를 해결합니다. 외국에 의해.
결론적으로
Nichia는 여전히 현재의 고출력 GaN 레이저 시장을 통제하고 있으며 Sharp와 Osram은 중소 전력 GaN 기반 레이저의 세계 주류 공급업체입니다. 우리나라가 이 시장에 진입하려면 엔지니어링 및 산업화에 대한 투자를 늘리고 산업화의 문제와 어려움을 극복하기 위해 노력해야 국제 독점을 완전히 돌파하고 GaN 기반 레이저의 국산화를 진정으로 실현할 수 있습니다.
