最新研究結(jié)果顯示，m晶面氮化鎵材料制作的半導(dǎo)體激光器有潛力克服現(xiàn)有藍(lán)光二極管技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)。 rRTKF0+  
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自1996年藍(lán)紫波段的氮化鎵半導(dǎo)體激光器首次成功運轉(zhuǎn)以來，十年間，人們已經(jīng)在該領(lǐng)域取得了相當(dāng)顯著的成績。外延生長技術(shù)的進(jìn)步、低缺陷襯底材料和成熟的器件設(shè)計，已經(jīng)使具有商業(yè)化價值的高性能激光器成為現(xiàn)實。這些產(chǎn)品已作為關(guān)鍵部件應(yīng)用于下一代DVD播放系統(tǒng)中，比如藍(lán)光光盤和HD-DVD。此外，這些激光器也非常適合用于投影顯示、高精度印刷和光學(xué)傳感等領(lǐng)域。 v{u3[c   
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然而，傳統(tǒng)的氮化鎵激光器雖然取得了巨大成功，卻受困于材料固有的限制，也就是外加電場的極化特性制約了激光器的光學(xué)效率。為了解決這一基礎(chǔ)性問題，加州大學(xué)圣巴巴拉分校的研究小組一直在探索采用無極性晶面制作氮化鎵激光二極管，從而避免極化電場的影響。無極性氮化鎵激光二極管作為一種備選結(jié)構(gòu)已得到迅速改進(jìn)，它正像人們所期望的那樣，正在替代基于極性c面的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 }:m#}s  
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傳統(tǒng)的氮化鎵激光二極管制作在纖鋅礦晶格的c平面上，因此存在異質(zhì)結(jié)構(gòu)自發(fā)的壓電極化效應(yīng)。[1] 這些極化效應(yīng)產(chǎn)生干擾InGaN量子阱的電場，使阱區(qū)能帶變?yōu)槿�角型，電子和空穴的波函�?shù)在空間上發(fā)生分離，導(dǎo)致輻射復(fù)合效率降低。對于電注入激光二極管而言，外部注入的載流子必須經(jīng)過這些電場區(qū)域，并且在獲得有效增益前先要填平傾斜的能帶。這個過程相當(dāng)于使激光器的閾值電流密度增大。 bz*@[NQ  
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而且，c面結(jié)構(gòu)通常要求采用小于4nm厚的薄層量子阱，以緩解與極化相關(guān)的效應(yīng)，因為量子阱厚度較大時極化干擾非常強(qiáng)。這一要求給c面氮化鎵激光器帶來了光學(xué)設(shè)計上的難題。困難之一就是需要引入較厚的含鋁的波導(dǎo)覆蓋層，比如AlGaN/GaN超晶格，用于實現(xiàn)所需的橫向光場限制。然而，較厚的含鋁層通常加工起來很困難，會出現(xiàn)破裂、工作電壓更高、良品率更低、電抗穩(wěn)定性變差等問題。 ZO+RE7f*?c  
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為了解決這些問題，科研人員一直在開發(fā)基于氮化鎵無極性面的器件結(jié)構(gòu)。與c面激光二極管相比，無極性面激光二極管制作在纖鋅礦晶格的側(cè)面上，也就是常說的m面。這樣的器件不受極化電場的影響，而c面器件則深受極化電場的影響。m面氮化鎵上生長的InGaN量子阱的能帶不發(fā)生變形，其矩形結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的砷化鎵和磷化銦上的量子阱保持得更好。這些量子阱中不存在電子和空穴波函數(shù)分離的問題，而這在c面結(jié)構(gòu)中是非常典型的。此外，由于沒有極化電場的影響，也就不需要有額外的載流子來保證有效的光學(xué)增益。實際上，理論分析預(yù)計這些結(jié)構(gòu)將具有更高的光增益。[2] $LP(\T([