該項研究成果論文：《Design and Fabrication of High Power InGaN Blue Laser Diode over 8 W》已被國際知名SCI期刊Optics and Laser Technology收錄，論文編號： JOLT-20-00675R3。

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據了解，自從上實際九十年代末日亞制造出氮化物藍光激光器后，各國科學家和工程師投入了大量的人力物力，以期GaN基藍光激光器光功率密度趕上GaAs基紅光激光器。由于氮化物半導體禁帶寬度寬、缺陷控制難等特點，制約了載流子（尤其是空穴）濃度的提高，大功率激光器所需要的粒子數反轉條件；氮化物半導體中極化電場強，量子阱有源層中的量子限制斯塔克效應（QCSE）隨著注入電流密度而變化，不同阱發射的光波長差異大，限制了電激射增益的提高；大功率藍光激光器發射的光子能量高，傳統光學諧振腔的分布式布拉格反射器材料結構在高功率密度藍光照射下容易變質。

 

因此，大功率InGaN藍光激光器的研發進展緩慢。目前有關于藍色激光器的報道都僅為3A電流下4~5W光功率輸出，大功率InGaN藍光激光器的研發進展遠落后于人們的需求。Nichia和Osram等公司雖然也實現了大功率InGaN藍光激光器，相關關鍵技術和關鍵工藝制作仍然處于保密狀態。我國相關的企業開發了激光顯示產品，然而關鍵的器件大功率藍光激光器等仍然受限于國外產品。

 

記者從研究團隊負責人了解到，該研究針對大功率藍光激光器的關鍵科學問題和技術難點，開展了系統的研發，取得了多方面的技術成果。一是通過模擬分析不同量子阱結構有源層中電子與空穴分布、遷移率、輻射復合等特性，掌握量子阱結構與載流子注入、輻射效率的內在關系，提出了有源層中電子與空穴匹配是實現粒子數反轉條件的關鍵思路。設計了非對稱量子阱結構，補償極化場和注入電流密度差異的輻射復合波長效應；通過優化量子阱數量，設計了同時匹配注入電子與空穴的雙量子阱有源層，即避免單量子阱注入電子與空穴冗余不足問題，又減少大電流注入時的載流子溢出。

 

二是采用分選生長單體的單分子層生長的MOVPE技術，在GaN單晶襯底上外延藍光激光器結構，尤其是Mg摻雜p型結構層和量子結構有源層。即降低了位錯等缺陷的密度，又精確控制了非對稱量子阱結構，提高了空穴注入效率和兩量子阱中載流子復合輻射波長的一致性。

 

三是針對藍光高、低折射率材料，篩選并優化了Al2O3作為與GaN更匹配的首層腔面材料，并與Ta2O5共同構建分布式布拉格反射器。發展了近原子層沉積的電子回旋共振技術，制備出的分布式布拉格反射器中Al2O3和Ta2O5高結晶質量，界面陡峭，將諧振腔抗光學災變損傷閾值提高至接近26.8 MW/cm2。基于上述研發，制作出輸出光功率高達8.04 W、波長為444.9 nm的藍光激光器，達國際同類技術的領先水平。

上述項目負責人表示：“此次廈門大學聯合三安光電技術攻關取得的突破，標志著我國大功率InGaN藍光激光管即將擺脫對進口產品的依賴；同時，確認了研究思路和技術路線的可行性；為業界提供了具體的制備工藝。”

 

研發團隊負責人還向記者透露：“接下來將開展藍光InGaN激光器可靠性研究，盡快落地形成產品，以便實際使用于激光投影等；同時也搭配結合熒光陶瓷的使用，研究白光激光的效果，后續用于激光照明等。進一步將把相關的技術應用于大功率綠光激光器，全面擺脫對進口產品的依賴。”