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开尔文探针力显微镜研究的金属有机气相外延生长的量子级联激光器结构

DOI：10.3390/cryst10020129 期刊：Crystals 出版年份：2020 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 已开发出一种直接研究量子级联激光器（QCL）内部电压分布的技术。通过梯度扫描开尔文探针力显微镜（KPFM）对两种中红外量子级联激光器结构解理面进行测量，获得了激光器包层和激光器核心区域电势的详细分布图谱。采用InP包层的InGaAs/InAlAs量子级联器件在激光器核心区域呈现线性电势分布，掺杂包层两端保持恒定压降。相比之下，使用AlInP包层的GaAs/AlGaAs器件电势分布极不均匀，超过半数电压降落在激光器核心周围的包层及界面区域，这大幅提高了实现激射阈值所需的总电压值。因此，KPFM技术可用于揭示QCL器件设计与制造中的缺陷。
作者： Konstantin Ladutenko，Vadim Evtikhiev，Dmitry Revin，Andrey Krysa
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种直接研究量子级联激光器（QCL）内施加电压分布的技术，并分析激光器包层和激光器核心区域的电势分布。

研究成果

开发的开尔文探针力显微镜技术为量子级联激光器内部的电压分布提供了重要见解，揭示了设计和制造缺陷。采用AlInP包层的GaAs基量子级联激光器显示出非均匀的电势分布，而InP基量子级联激光器则表现出更可预测的激光核心区压降。该方法对优化量子级联激光器设计和外延生长技术具有重要价值。

研究不足

该研究仅限于两种特定的量子级联激光器结构，可能无法推广至所有量子级联激光器设计。该技术需要精确控制实验条件，且可能受到表面态和电荷积累的影响。

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