氮化镓/铟铝氮啁啾短周期超晶格作为蓝光激光二极管的无应变顶部包层

摘要： 本研究对无应变啁啾短周期超晶格（C-SPSL）作为450nm发射的InGaN激光二极管（LD）顶部波导芯层和包层进行了理论分析。原参考LD采用总厚度530nm的结构（含100nm p-GaN波导层、30nm Al0.15Ga0.85N电子阻挡层及Al0.065Ga0.935N包层），现替换为300nm厚的C-SPSL结构——包含33周期10层GaN/2层In0.18Al0.82N、48周期6层GaN/2层In0.18Al0.82N及97周期2层GaN/2层In0.18Al0.82N。参考LD的光学限制因子为3.28%，而C-SPSL LD达到3.42%。通过高折射率对比的C-SPSL结构，在减薄厚度的同时实现了更优的光学限制。该结构应变可忽略不计，在约10kA/cm2注入电流密度下，电子泄漏从2.54kA/cm2降至0.166kA/cm2，空穴输运能力提升2.31kA/cm2。C-SPSL构型还增强了电子阻挡效应，因此无需设置电子阻挡层。新结构在500mA（10kA/cm2）电流注入下的光输出功率达248mW（参考LD约143mW），斜率效率从约0.55W/A提升至约0.89W/A，I-V特性动态电阻也从约1.12Ω降至约0.94Ω。