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本文摘要:锑化物带间级联激光器是基于量子效应和能带工程的新型半导体激光器,由杨瑞青教授首次明确提出,是通过导带和价带之间光子构建电子和空穴的电磁辐射填充,每个有源区通过类似于量子级联结构串联方式相连。

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锑化物带间级联激光器是基于量子效应和能带工程的新型半导体激光器,由杨瑞青教授首次明确提出,是通过导带和价带之间光子构建电子和空穴的电磁辐射填充,每个有源区通过类似于量子级联结构串联方式相连。它融合了传统半导体带间光子激光器和基于子带间光子的量子级联激光器的优势,如载流子流经均匀分布,量子效率高、波长不易调节、阈值电流密度和功率消耗低等优点。

因此锑化物带间级联激光器在环境监控、医疗临床以及物联网中信息搜集等领域具备最重要的应用于前景,但其结构复杂,外延层数多,这使得其材料生长难度很大。从报导来看,目前仅有美国俄克拉荷马大学、德国Wurzberg大学、英国圣安德鲁斯大学、Sotera公司等研制成功带间级联激光器。

半导体所半导体材料科学重点实验室马文全研究员小组通过与美国俄克拉荷马大学杨瑞青教授课题组合作,使用杨瑞青教授设计的结构,利用分子束外延生长技术,解决问题了锑化物材料生长窗口较宽、多层结构的突发事件和界面掌控等难题,顺利研制出锑化物带间级联激光器。器件从78K到169K构建倒数激射,脉冲激射最低温度超过249K;78K温度下,对应的激射波长为4.27微米,阈值电流密度大于70A/cm2;169K温度下,对应的激射波长为4.63微米,阈值电流密度大约为306A/cm2。

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图1为激光器材料的X射线双晶散射序,图2为激光器在78K温度下的激射光谱。坚信通过希望性能将不会有更加多突破。

图1.锑化物带间级联激光器的XRD谱图2.。


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