GaN基紫外半导体激光器

氮化镓（GaN）材料被称为第三代半导体材料，其光谱范围覆盖了近红外、可见光和紫外全波段，在光电子学领域有重要的应用价值。其中GaN基紫外半导体激光器具备波长短、光子能量大的特点，在消毒杀菌、病毒检测、激光加工、紫外固化和短距离光通信等领域具有重要应用，一直是国际相关领域的研究热点和技术难点。但由于该激光器是基于大失配异质外延材料技术制备而成，导致其缺陷多、发光效率低，器件研制难度大。

中国科学院半导体研究所赵德刚研究员团队长期致力于GaN基光电子材料外延生长与器件研究。近年来，团队逐步解决了紫外半导体激光器发光效率低、高Al组分AlGaN的p掺杂困难、大失配外延应力调控以及器件自发热等一系列关键问题，在紫外半导体激光器研制方面取得了一系列重要进展。2016年实现了国内第一支GaN基紫外半导体激光器的电注入激射。2022年研制出激射波长为384nm、室温连续输出功率为2W的大功率紫外半导体激光器，研究成果在大功率紫外半导体激光器领域达到世界顶尖水平。2022年还成功研制出波长为357.9nm紫外半导体激光器，该激光器也是目前国内首次公开报道的电注入激射AlGaN激光器。

未来，团队将继续在材料外延生长、器件研制以及可靠性等方面进行科技攻关，为GaN基紫外半导体激光器的产业应用做出积极贡献。

图1  波长为384 nm的GaN基紫外半导体激光器激射光谱

图2  波长为384 nm GaN基紫外半导体激光器P-I-V曲线

图3波长为357.9 nm的AlGaN紫外半导体激光器激射光谱

图4 波长为357.9nm的AlGaN紫外半导体激光器P-I曲线，插图为紫外激光器的激射光斑（插图中蓝色光斑为紫外激光器照射在白色打印纸上产生的蓝色荧光）