For en laserchip med en enkelt udgangs optisk effekt på mere end 500mW er det allerede en højeffekt laserchip. Konverteringseffektiviteten varierer alt efter materialet. For eksempel kan den nuværende høje effekt af rødt lys nå 50%, og den resterende elektriske energi omdannes til varmeenergi.
For laveffekt LD'er, såsom mW-niveauet, der bruges i optisk kommunikation, overvejes kavitetsoverfladekatastrofe generelt sjældent. Laserchips med høj effekt er tilbøjelige til at blive ramt af kavitetsoverfladekatastrofe Katastrofal optisk beskadigelse, COD. Optisk katastrofal skade, også kendt som katastrofal optisk spejlskade (COMD), er en fejltilstand for højeffektlasere.
Normalt tror vi, at COD er forårsaget af, at halvlederens PN-forbindelse er overbelastet på grund af overskridelse af effekttætheden og absorbering af for meget lysenergi genereret af forstærkningen, hvilket i sidste ende fører til smeltning og omkrystallisation af hulrummets overfladeareal, og det berørte område vil producere et stort antal gitterdefekter, som vil ødelægge enhedens ydeevne. Når det berørte område er stort nok, vil vi kalde hulrumsoverfladen sortfarvning, revner, riller og andre fænomener observeret under et optisk mikroskop som "ekstern COD-mekanisme".
Forbedring af rødlyschippens evne til at modstå COD (katastrofale optiske spejlskader) kan opnås gennem en række forskellige metoder, hovedsageligt inklusive materialevalg, ikke-absorberende vinduesteknologi og chipdesignoptimering.
Materialevalg:
Brugen af materialer af høj kvalitet er grundlaget for at forbedre COD-modstanden. For eksempel viser AlGaInP-materiale god ydeevne i det røde spektrum og kan bruges til at fremstille højeffektive røde LED'er.
I Micro LED-chips kan brugen af indium-galliumnitrid-materiale (InGaN) kombineret med V-formet pit-teknologi effektivt afhjælpe adskillelsen af komponenter med højt indhold og dermed forbedre chippens overordnede ydeevne.
Ikke-absorberende vinduesteknologi:
Ikke-absorberende vinduesteknologi er en effektiv metode, der markant kan reducere lysabsorptionen af laserchips og derved undertrykke genereringen af COD. For eksempel ved at bruge Zn-diffusionsteknologien til at danne et ikke-absorberende vindue, kan der fremstilles en højeffekts 660nm halvlederlaser, hvis endeflades lysabsorption reduceres, hvilket hjælper med at undertrykke COD.
Chip design optimering:
Under chipdesignstadiet kan COD-modstanden forbedres ved at optimere strukturen og parametrene. For eksempel, ved at kontrollere lokaliseringen af bærere, kan indvirkningen af overflade ikke-strålende rekombination på intern kvanteeffektivitet reduceres betydeligt, hvorved chippens overordnede ydeevne forbedres.
I materialeepitaksistadiet kan der også udføres optimering for at sikre materialets ensartethed og stabilitet og derved forbedre chippens COD-modstand.
Andre tekniske midler:
Forbedring af konverteringseffektiviteten af laserchips er også en vigtig retning. For en enkelt laserchip med en optisk udgangseffekt på mere end 500mW kan konverteringseffektiviteten nå op på 50%, og den resterende elektriske energi omdannes til varmeenergi, hvilket er med til at reducere chippens temperatur og dermed forbedre dens COD-modstand.
Sammenfattende, ved omfattende brug af materialer af høj kvalitet, ikke-absorberende vinduesteknologi, optimering af chipdesign og andre relaterede tekniske midler, kan COD-modstanden for røde lyschips effektivt forbedres og derved forbedre deres samlede ydeevne og pålidelighed.
Når først COD opstår, vil chippen blive irreversibelt beskadiget, generelt med et fald i optisk effekt på mere end 50 %, eller endda intet lys. Hvordan forbedrer man chippens evne til at modstå COD? Vi kan gøre en indsats i materialeepitaksistadiet, spåndesignstadiet, spånprocesstadiet og overfladebehandling af spånendefladehulrum.
Flere muligheder for at forbedre spånmodstanden mod COD:
1 Stram kvantebrøndteknologi
Som den mest udbredte aktive region af halvlederlasere udviser kvantebrønde kvantiserede subbånd- og trintilstandstætheder indeni, hvilket i høj grad vil forbedre tærskelstrømtætheden og temperaturstabiliteten af laseren; ved at ændre den potentielle brøndbredde og barrierehøjde, kan den ændre det kvantiserede energiinterval og realisere laserens afstembare egenskaber. Sammenlignet med den traditionelle dobbelte heterojunction halvlederlaser kan den effektivt reducere laserens tærskelstrøm og forbedre kvanteeffektiviteten og differentialforstærkningen. Indførelsen af belastning i kvantebrønden vil ændre dens egen energibåndstruktur markant. Ved at justere positionerne af de tunge og lette hulbånd i valensbåndet vil designparametrene og frihedsgraden af chip-epitaksialstrukturen blive øget. Generelt set vil introduktion af kompressionsspænding i kvantebrøndens epitaksiale struktur bestående af III-V ternære og kvaternære materialer intensivere ændringen af energibåndsfunktionen og derved reducere laserens tærskelstrøm; mens den introducerer trækspænding, vil det udjævne energibåndfunktionen. Til en vis grad forbedres materialets gevinst ved arbejde med høj effekt. Fremkomsten af anstrengte kvantebrønde gør det muligt at opnå den nødvendige energibåndstruktur og øge forstærkningen ved at justere belastningen, hvilket gør et stort spring i ydeevnen af halvlederlasere.
2 Aluminiumsfri kvantebrøndteknologi
Aluminiumsfri lasere har åbenlyse fordele i forhold til aluminiumholdige lasere:
1) Aluminiumfrie materialer har højere COMD-effekttæthed end aluminiumholdige materialer. Aluminium i det aktive område oxideres let og producerer mørke linjedefekter, hvilket reducerer effekttætheden, når COMD opstår og gør det lettere at producere COMD, hvilket begrænser laserens kraft og levetid.
2) Samtidig, sammenlignet med aluminiumholdige kvantebrønde, har aluminiumfri kvantebrønde lavere modstand og højere termisk ledningsevne, så overfladerekombinationshastigheden er lav, overfladetemperaturstigningen er lav, hulrumsoverfladenedbrydningshastigheden er langsom stigningen af mørke linjedefekter hæmmes, og den indre nedbrydningshastighed af materialet er langsom.
3. Chippakningsstruktur og -metode: Fra perspektivet af design af enhedens emballagestruktur, vælg materialer med bedre termisk udvidelseskoefficient og termisk ledningsevne, design den termiske udvidelseskoefficient og termiske ledningsevne af kølepladematerialer efter region, indfør emballagespænding af forskellige størrelser og typer, øge båndgabets bredde og dermed forbedre chippens COD-modstand.
Vores adresse
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District 310030 Hangzhou Zhejiang Kina
Telefonnummer
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
