超發(fā)光二極管(SLDs)既具有激光二極管(LDs)的高定向輸出功率，又具有發(fā)光二極管(LED)的相對較寬的光譜發(fā)射和較低的相干性。sld利用沿著波導(dǎo)的受激發(fā)射來放大自發(fā)發(fā)射，但抑制其在各個方面的反饋，并防止凈往返增益，否則將導(dǎo)致激光。如果沒有激光，就沒有模態(tài)選擇或高度相干的發(fā)射。LDs和led之間的中間特性使sld非常適合于各種應(yīng)用。微微投影儀利用高功率定向發(fā)射，而相對寬的光譜寬度降低了與LDs相關(guān)的眼睛損傷風(fēng)險，低相干性降低了相干噪聲或“散斑”。SLD具有高光纖耦合，允許在光纖耦合照明和光纖陀螺儀中的應(yīng)用。這些裝置也可用于光學(xué)相干斷層掃描和視網(wǎng)膜掃描顯示器。

隨著低擴展缺陷密度獨立氮化鎵基底的出現(xiàn)，在半極性和非極性晶體平面上生長的量子阱(QW)結(jié)構(gòu)由于可以抑制或消除QCSE而引起了人們的關(guān)注。不平衡的雙軸平面內(nèi)應(yīng)變導(dǎo)致重孔和光孔價帶的分裂，導(dǎo)致理論上預(yù)測沿非極平面和半極平面相對于c平面有更高的增益。非極性m平面LDs已經(jīng)在紫色、藍色、和藍綠色的光譜區(qū)域得到了證實。m平面QWs中QCSE的缺失隨著驅(qū)動電流的增加而減少了藍移，并允許更厚的QWs，這增加了光學(xué)限制，而不損失輻射重組效率。

在圖1中，示出了氫氧化鉀處理后c面和c面的掃描電子顯微照片。僅在c面上觀察到六邊形金字塔的形成。六角錐直徑范圍從0.3到n型GaN上為1.6 m，p型GaN上為100至150 nm?？堂娴拇植诙葧⑸淙肷涔猓@著降低刻面的反射率并增加鏡面損耗。c刻面上沒有明顯的蝕刻。

圖1 顯示氫氧化鉀處理前類似裝置的碳面的激光衍射和掃描電鏡圖像示意圖

光譜數(shù)據(jù)和L–I特性分別顯示在圖2和圖3中。所有電測量都在脈沖操作下進行，脈沖寬度為1秒，頻率為5千赫，占空比為0.5%。對于圖2(a)所示的氫氧化鉀處理前的發(fā)射光譜，在低至190毫安(9.05千安/平方厘米)的注入電流下觀察到激光峰值，峰值波長為436.8納米，半峰全寬(FWHM)為0.3納米。圖2(b)中的SLD光譜通過315 mA沒有觀察到受激發(fā)射峰，但是由于受激發(fā)射的存在，光譜寬度變窄到9 nm，盡管SLD的FWHM仍然比LD大一個數(shù)量級。單反二極管在315毫安時的峰值波長為439納米。

圖2 (a)氫氧化鉀處理前4m脊LD的光譜和(b)氫氧化鉀處理后相同裝置的光譜

圖3 氫氧化鉀處理前后激光二極管的伏安特性。虛線是激光二極管數(shù)據(jù)的眼睛指南，實線是激光二極管數(shù)據(jù)的指數(shù)擬合

在圖3中，顯示了SLD的L–I特性。從c面測量的單反的功率輸出達到大約5 mW。在氫氧化鉀處理之前，左旋碘曲線有一個非常尖銳的激光閾值。

在圖4中，示出了在c面和垂直于波導(dǎo)的器件下方的平面內(nèi)放置光纖測量積分強度的L-I曲線。前者測量由波導(dǎo)中的放大引起的自發(fā)輻射和受激輻射，而后者僅測量通過襯底傳輸?shù)淖园l(fā)輻射。根據(jù)沿波導(dǎo)受激輻射引起的平面內(nèi)和器件下方測量的積分強度的發(fā)散，可以在大約100毫安(4.76千安/平方厘米)時估計出超發(fā)光的開始。面內(nèi)發(fā)射可以很好地擬合為R2為0.995的指數(shù)曲線，而通過襯底的發(fā)射可以用線性函數(shù)擬合。兩種擬合都是針對超發(fā)光開始時間以上的數(shù)據(jù)進行的。

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圖4 (a)探測器設(shè)置示意圖和(b)作為+c面和背面面內(nèi)測量電流函數(shù)的光譜積分強度

總之，使用新穎的選擇性化學(xué)蝕刻工藝制造的非極性m-平面藍色SLD被證明是可行的。SLD制造只需要在標(biāo)準(zhǔn)m面LD制造工藝結(jié)束時添加一次額外的化學(xué)蝕刻。l–I特性顯示強度作為電流的函數(shù)呈指數(shù)增長，輸出功率達到5 mW，光譜寬度為9 nm，峰值波長為439 nm，在100毫安(4.76 kA/cm2)左右開始超發(fā)光。