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高功率850纳米垂直腔面发射激光器阵列的制备与特性研究

DOI：10.1016/j.surfcoat.2020.125489 期刊：Surface and Coatings Technology 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 本文研究了高功率选择性氧化限制的AlxGa1-xAs/GaAs 850 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL），并采用光刻掩模技术制备了二维VCSEL阵列。在台面工艺中运用感应耦合等离子体（ICP）刻蚀形成深平台。阵列中发光激光器数量设计为60、85和109个。我们进一步研究了发光激光器数量对VCSEL器件特性的影响。发现阈值电流显著上升至约93 mA、118 mA和149 mA。注入电流需超过临界电流密度才能满足粒子数反转条件。但对应电压几乎保持不变，在1.57~1.63 V范围内。最大光输出功率提升更为显著，分别达到448 mW、592 mW和746 mW。另一方面，器件等效串联电阻随阵列中发光激光器数量增加而降低，平均电阻值分别为4.16 Ω、3.14 Ω和2.47 Ω。此外，光学光谱更加分散，阵列中发光激光器数量最多的样品显示出更多激射模式。峰值波长半高全宽也略有增大。相关电光特性已汇总并进一步讨论。
作者： G.M. Wu，F.C. Kung，C.Y. Lee
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

高功率选择性氧化限制型AlxGa1-xAs/GaAs 850纳米垂直腔面发射激光器（VCSEL）的研究及通过光刻技术使用光掩模制备二维VCSEL阵列。

研究成果

成功完成了二维高功率氧化限制型AlxGa1-xAs 850纳米VCSEL阵列芯片的制备与表征研究。研究表明：增加阵列中发光激光器数量可提升光输出功率和阈值电流，同时降低器件等效串联电阻。光谱分析显示，更多发光激光器的阵列具有更多激射模式，且峰值波长半高全宽略有增加。这些发现有助于开发适用于实际工业应用的高输出功率、低阈值电流VCSEL器件。

研究不足

该研究未探究超出测试参数范围时氧化时间变化对VCSEL阵列性能的影响。此外，本研究仅针对特定波长（850纳米）展开，若无进一步研究，可能无法直接适用于其他波长。

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