Investigadores de la Universidad de Meijo y la Universidad de Nagoya en Japón demostraron un diseño de láseres emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL) basados ​​en GaN que proporciona una buena conductividad eléctrica y se cultiva fácilmente. Los hallazgos se informan en Applied Physics Express.

Esta investigación aparece en la edición de noviembre de 2016 de la Boletín JSAP .

"Se espera que se adopten láseres emisores de superficie de cavidad vertical basados ​​en GaN (VCSEL) en diversas aplicaciones, como pantallas de escaneo de retina, faros adaptativos, y sistemas de comunicación de luz visible de alta velocidad, "explica Tetsuya Takeuchi y sus colegas de la Universidad de Meijo y la Universidad de Nagoya en Japón en su último informe. Sin embargo, hasta aquí, las estructuras diseñadas para comercializar estos dispositivos tienen malas propiedades conductoras, y los enfoques existentes para mejorar la conductividad introducen complejidades de fabricación mientras se inhibe el rendimiento. Un informe de Takeuchi y sus colegas ahora ha demostrado un diseño que proporciona una buena conducción y se cultiva fácilmente.

Los VCSEL generalmente usan estructuras llamadas reflectores Bragg distribuidos para proporcionar la reflectividad necesaria para una cavidad efectiva que permite que el dispositivo haga láser. Estos reflectores son capas alternas de materiales con diferentes índices de refracción, lo que da como resultado una reflectividad muy alta. Los contactos intracavitarios pueden ayudar a mejorar la mala conductividad de los VCSEL de GaN, pero estos aumentan el tamaño de la cavidad, lo que conduce a un confinamiento óptico deficiente, procesos de fabricación complejos, altas densidades de corriente de umbral y una baja eficiencia de potencia de salida frente a entrada (es decir, la eficiencia de pendiente).

La baja conductividad en las estructuras DBR es el resultado de cargas de polarización entre las capas de diferentes materiales:AlInN y GaN. Para superar los efectos de las cargas de polarización, Takeuchi y sus colegas utilizaron nitruros dopados con silicio e introdujeron "dopaje de modulación" en las capas de la estructura. Las mayores concentraciones de dopante de silicio en las interfaces ayudan a neutralizar los efectos de polarización.

Los investigadores de Meijo y de la Universidad de Nagoya también han ideado un método para acelerar la tasa de crecimiento de AlInN a más de 0,5 μm / h. El resultado es un VCSEL basado en GaN de cavidad de 1,5λ con un reflector Bragg distribuido de AlInN / GaN conductor de tipo n que tiene una reflectividad máxima de más del 99,9%, corriente umbral de 2,6 mA, correspondiente a una densidad de corriente umbral de 5,2 kA / cm2, y una tensión de funcionamiento fue de 4,7 V.