Tuairiscíonn Nichia Corporation agus Ollscoil Kyoto sa tSeapáin go leathnaítear cumais na léasair fótónacha astaithe dromchla-criostail (PCSELanna) chuig banna glas an speictrim infheicthe [Natsuo Taguchi et al, Appl. Fis. Sloinn, v17, p012002, 2024].
Déanann na taighdeoirí cur síos ar fhorbairt PCSELs glasa mar "primitive" i gcomparáid le PCSELs gorm nó dé-óid léasair astaithe imeall glas agus dé-óid léasair astaithe dromchla-cuas ingearach. Mar sin féin, tá súil ag an bhfoireann go mbeidh na feistí seo tarraingteach d'iarratais cosúil le próiseáil ábhar, soilsiú ard-gile, agus taispeántais.
Úsáideann criostail fhótónacha (ríomhairí pearsanta) struchtúr laitíse déthoiseach ábhar le hinnéacsanna athraonta éagsúla chun iompar optúil a rialú. Tá na taighdeoirí ag súil go háirithe go n-úsáidfidh PCSELanna an rialú seo chun é a dhéanamh níos éasca iompar aonmhód a bhaint amach ag cumhachtaí aschuir níos airde, rud a chuirfeadh feabhas ar cháilíocht an léasa.
Dúirt na taighdeoirí, "Trí shaothrú uathúlachtaí (m.sh., Γ) criostail fhótónacha, baineann PCSEL amach ascaluithe aonmhód ingearacha agus cliathánach chomh maith le léasacha radaíochta íseal-éagsúlachta le huillinneacha níos lú ná 0.2 céim." Scaipeann PCSEL an chumhacht optúil freisin thar líon athshondóra níos mó, rud a sheachnaíonn damáiste tubaisteach optúil (COD) de bharr dlús optúil dian.
Cruthaíodh criostail fhótónacha i gciseal teagmhála p-GaN an ábhair epitaxial PCSEL ag baint úsáide as ábhar filler dé-ocsaíd sileacain (SiO2) seachas aer, a bhí níos coitianta i staidéir roimhe seo (Fíor 1). Tríd an gciseal gníomhach a fhás agus ansin an criostail fhótónach a chruthú is féidir an tairiseach laitíse (a) den chriostail fhótónach a choigeartú de réir thonnfhad gnóthachain tomhaiste ciseal gníomhach an struchtúir epitaxial.
Fíor 1: Struchtúr PCSEL GaN-bhunaithe le tonnfhad glas: (a) Trasghearradh den sliseanna gearrtha; (b) (barr) Íomhá scanadh leictreon-mhicreascóp (SEM) den chriostal fótónach ar an dromchla p-GaN tar éis na leictreoidí ITO a bhaint; (bun) Scéim deartha criostail fótónach dé-laitíse.
Nuair a líonadh na laitíse le SiO2, cuireann sé cosc ar sceitheadh reatha ó dhul tríd na cáithníní seoltacha ar bhallaí taobh na bpoll laitíse, rud a fhágann go mbíonn rialú reatha níos cobhsaí agus laghdaítear sruthanna sceitheadh seadánacha. modh treorach chun bogadh i dtreo an chriostail fótónach agus cuireann sé an cúpláil leis an réimse optúil.
Míbhuntáiste amháin a bhaineann le húsáid SiO2 ná go laghdaíonn sé an chodarsnacht athraonta innéacs idir an criostail fhótónach agus GaN, rud a fhágann go bhfuil sé níos deacra tonnta solais a rialú san eitleán criostail fhótónach. Mar chúiteamh air seo, mhéadaigh na taighdeoirí trastomhas na bpoll laitíse agus d'úsáid siad struchtúr dé-laitíse, áit a bhfuil cill aonad comhdhéanta de dhá pholl laitíse fritháirithe ag 0.4a sna treoracha x agus y. Rinneadh é seo, a dúirt na taighdeoirí, chun "go leor iata agus cúplála in-eitleán a fháil fiú má tá an chodarsnacht athraonta idir an p-GaN agus SiO2 a líonadh an criostail fhótónach íseal."
Is éard atá i gceist leis an bpróiseas foirmithe criostail fhótónach ná seoltóir trédhearcach ocsaíd stáin indium (ITO) a thaisceadh ar ábhar epitaxial nítríde grúpa III, agus ansin poill laitíse an chriostail fhótóinigh a dhruileáil le heitseáil ian imoibríoch plasma atá cúpláilte go hionduchtach (ICP-RIE), agus ansin iad a líonadh. le SiO2 ag baint úsáide as deascadh plasma gaile ceimiceach (CVD). tá an t-ábhar ITO bainte den struchtúr, rud a fhágann lár-réigiún ciorclach {{2} µm-trastomhas mar an p-leictreoid agus an criostail p-GaN mar an p-leictreoid. lárréigiún ciorclach a fheidhmíonn mar seoladán idir an p-leictreoid agus p-GaN.
Tuairiscíonn na taighdeoirí go bhfuil poll beag aeir i lár na bpiléir líonta SiO sa chriostail fhótónach, de réir scanadh íomháithe micreascópachta leictreon. Dúirt an fhoireann, "Tá cruth an poll aeir aonfhoirmeach laistigh den eitleán criostail fhótónach, agus mar sin creidtear nach gcuireann láithreacht an poll aeir isteach go mór ar fheidhmíocht an PCSEL."
Sula ndéantar próiseas monaraithe na feiste a chríochnú, is gá an ciseal n-GaN a bheith eitseáil tábla agus ansin SiO2 a thaisceadh chun an tábla a chlúdach (ach amháin i gcás limistéar lárnach ITO); déantar p-leictreoidí agus n-leictreoidí a thaisceadh ar na dromchlaí barr agus bun, faoi seach; agus cuirtear sciath frith-fhrithchaiteach (AR) i bhfeidhm ar an limistéar aschuir léasair ciorclach bun. Gearradh na gléasanna ansin agus iompaíodh iad ar fho-fheist le haghaidh tomhais feidhmíochta.
Bhain an gléas le tairiseach laitíse criostail fhótónach de 210 nm uaschumhacht aschurtha de thart ar 50 mW amach ag sruth insteallta 5 A ag giniúint 500 ns bíoga ag minicíocht athrá 1 kHz. Ba é a éifeachtúlacht chomhshó leictreastatach (WPE) ná 0.1%. Baineadh an tairseach léasair amach ag dlús reatha 3.89 kA/cm2. Ba é an éifeachtacht fána 0.02 W/A. Bhí an léasair aschuir polaraithe go líneach le cóimheas polaraithe de 0.8. Ba é 0.2 céim uillinn éagsúlachta an phhatrún ciorclach fadraoin (FFP). Ba é 505.7 nm an tonnfhad léasair.
Is féidir tonnfhad an léasair a thiúnadh go pointe áirithe nuair a athraítear an paraiméadar laitíse criostail fhótónach a idir 210 nm agus 217 nm (Fíor 2). Is é 520.5 nm an tonnfhad uasta astaithe den fheiste 217 nm. tá buaic ghnóthachan na ciseal gníomhach thart ar 505 nm, agus mar sin tá sé níos deacra solas léasair a tháirgeadh ag tonnfhaid níos faide, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú ar an tairseach leis an méadú ar an tairiseach laitíse criostail fhótónach.
Tuairiscíonn na taighdeoirí freisin go n-asaíonn roinnt gléasanna a bhfuil tairisigh laitíse ard-chriostail fótónacha acu léasú leathbhanda le patrúin líneacha i bhfad i gcéin. Déanann an fhoireann a leithéid de léasú banna comhréidh a chur i leith luaineachtaí sa struchtúr criostail fhótónach agus comhéifeacht cúplála réasúnta íseal an chriostail fhótóinigh.
Dúirt na taighdeoirí, "Is féidir an éifeachtúlacht chomhshó leictreastatach a fheabhsú trí bharrfheabhsú a dhéanamh ar an gciseal criostail fhótónach agus ar an gciseal criostail epitaxial. Le haghaidh criostail fhótónacha, táthar ag súil le cúpláil in-eitleáin níos láidre agus radaíocht ingearach trí bharrfheabhsú na céimseata. Ba cheart go mbeadh an ciseal criostail epitaxial a dhearadh chun neart na modhanna treorach bunúsacha sa réigiún criostail fhótónach a uasmhéadú, agus caillteanas neamh-luminescent na n-iompróirí insteallta á gcur san áireamh freisin."
Tá géarghá le taighde amach anseo chun oibriú na dtonnta leanúnaí a réadú.
