Tlenkowe kontakty omowe z kryształami fotonicznymi dla wydajnych diod PCSEL opartych na GaN

(PC) diody laserowe (LD) poprzez wprowadzenie nowej koncepcji – przezroczystej, przewodzącej warstwy tlenku służącej zarówno jako podłoże PC, warstwa rozpraszająca prąd, jak i kontakt omowy dla warstwy p-GaN. Diody laserowe GaN są wielowarstwowymi strukturami epitaksjalnymi o wysokim stopniu złożoności, których wytworzenie w jakości odpowiedniej dla urządzeń wymaga znacznego doświadczenia i zaawansowanej technologii. Główną przeszkodą utrudniającą ich zastosowanie jako źródeł światła o dużej mocy jest trudność w osiągnięciu wysokiej gęstości mocy, pracy w trybie jednomodowym i niskiej dywergencji wiązki przy użyciu jednej z dostępnych technologii. Niedawno pojawiło się nowe podejście wykorzystujące sprzężenie modów światła między obszarem aktywnym diody laserowej a kryształem fotonicznym wykonanym w jej pobliżu. Urządzenia takie, zwane laserami fotonicznymi z kryształem powierzchniowym, wymagają wytrawienia wzorów o rozmiarach poniżej mikrometra w górnej warstwie p-GaN struktury epitaksjalnej opartej na GaN. Istnieją dwa ważne wyzwania związane z produkcją laserów PCSEL opartych na półprzewodnikach azotkowych. Proces wytrawiania otworów w górnych warstwach lasera może prowadzić do poważnego pogorszenia właściwości elektrycznych warstwy typu p, ponieważ wiadomo, że proces wytrawiania powoduje powstawanie defektów typu donorowego w wytrawionym materiale. Jeśli rozważano by wytwarzanie PC w warstwie GaN typu n poniżej obszaru aktywnego, wymagałoby to bardzo trudnego ponownego wzrostu i planaryzacji struktury, co stanowi wyzwanie dla epitaksji półprzewodników azotkowych. Mając na uwadze te ograniczenia, opracowaliśmy strategię opracowania nowatorskiego Mając na uwadze te ograniczenia, opracowaliśmy strategię opracowania nowatorskiego podejścia do produkcji PC w diodach PCSEL opartych na GaN, wykorzystując stabilny, przezroczysty, wysoce wydajny kontakt omowy oparty na ZnO:Al (AZO) do warstwy p-GaN, która byłaby nośnikiem PC zamiast warstwy p- GaN. W rezultacie nie doszłoby do degradacji struktury epitaksjalnej GaN spowodowanej trawieniem, a warstwa AZO działałaby jednocześnie jako warstwa PC i warstwa rozpraszająca prąd, co poprawiłoby wydajność takich diod w porównaniu z diodami z PC wytrawionymi w p-GaN.