研究目的
研究II型AlInN/ZnGeN2量子阱在紫外激光二极管中的应用潜力，重点关注自发辐射和增益特性。
研究成果
II型AlInN/ZnGeN2量子阱结构显著增强了空穴载流子限制、电子-空穴波函数重叠、自发辐射速率和材料增益，同时降低了阈值载流子密度和电流密度，使其适用于紫外激光二极管。
研究不足
该研究是理论性的，未考虑活性区域中元素种类可能发生的相互扩散，而这种扩散可能会影响电子特性。
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用于紫外激光二极管的II型AlInN/ZnGeN?量子阱
DOI：10.1063/1.5120302
期刊：Journal of Applied Physics
出版年份：2019
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
我们提出一种II型AlInN/ZnGeN?量子阱（QW）结构作为紫外（UV）激光二极管的发光区。采用这种II型AlInN/ZnGeN?量子阱结构可实现极低的阈值电流密度，为研制电驱动氮化物基半导体紫外激光二极管提供了可行途径。ZnGeN?与GaN具有非常相近的晶格常数和带隙，其与GaN之间的大带阶差使其有望作为空穴限制层来增强发光区电子-空穴波函数重叠度。本研究探究了不同ZnGeN?层厚度的II型AlInN/ZnGeN?量子阱的自发辐射和增益特性。结果表明：在发光区采用ZnGeN?层能显著改善空穴载流子限制效果，使电子-空穴波函数重叠度提升约5倍。这种增强效应可使自发辐射速率和材料增益大幅提高约6倍，同时与传统AlGaN基量子阱设计相比阈值载流子浓度显著降低——这些特性对实现实用化紫外激光二极管至关重要。
作者：
Hanlin Fu，Justin C. Goodrich，Onoriode Ogidi-Ekoko，Nelson Tansu
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