三项技术，日本一团队开发出高功率紫外产品

UVLED风向 · 2023-10-24

行家说UV 导读：

日前，来自日本的名城大学、三重大学、Ushio Inc.和Seishin Corporation的研究小组宣布，他们开发出了一种可以实现高光输出的“垂直AlGaN基UV-B半导体激光器”。每个元件的光输出预计将超过1W。

据了解，通过集成这些元件，将有可能创建光学输出为数十瓦至数百瓦的激光光源，半导体激光器与固体激光器相比具有许多优点，例如尺寸更小、寿命更长、功耗更低、效率更高等。然而，在室温下发射紫外光的AlGaN半导体激光器的最大光输出仅为150mW左右。

传统的基于AlGaN的紫外半导体激光器具有电流横向流过器件内的薄n型AlGaN薄膜的结构。这使得电流难以均匀地通过，从而难以通过增加器件的尺寸来增加注入电流。

因此，研究小组致力于开发一种垂直器件，其中p电极和n电极在p-n结中彼此面对放置。为了实现这一目标，开发了三项主要技术。这些是“绝缘基板剥离技术”、“半导体加工技术”和“光学谐振器形成技术”。

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关于第一项技术“绝缘基板剥离技术”，三重大学在蓝宝石基板上制作了高品质的AlN。名城大学利用纳米压印光刻和等离子蚀刻技术创建了周期性的AlN纳米柱，然后在其顶部放置了基于AlGaN的激光结构。

然后，Seishin Shoji开发了一种方法，使用固态脉冲激光分解AlN和AlGaN界面处的晶体，仅剥离器件结构。这是一种被称为“激光剥离法”的方法。然而，AlGaN 中会形成Al液滴，导致晶体击穿。为此通过使用氮化铝纳米柱和脉冲固态激光器解决了之前的问题。

第二项开发“半导体工艺技术”是由名城大学和牛尾株式会社共同进行的。我们开发了按设计制造电极、绝缘层、电流限制结构等的技术。

结果，实现了激光振荡所需的器件结构。关于第三种“光学谐振器的形成技术”，名城大学开发了使用刀片的劈开方法，并成功地形成了光学谐振器。

模拟半导体激光器截面结构的图和新开发的技术来源：名城大学等

当所制造的垂直AlGaN基深紫外半导体激光器在室温环境下进行脉冲驱动时，证实了独特的激光特性，例如极其尖锐的发射光谱、TE偏振特性和点状发射图案，振荡波长为298.1 nm，对应于UV-B区域。

来源：eetimes.itmedia.co.jp、行家说UV翻译整理

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