Dans un article récent publié par l'AIP, des chercheurs indie ont présenté une technologie de pointe pour les diodes électroluminescentes superluminescentes (SLED) qui émettent une lumière verte, basée sur des revêtements de type n InAlN. Les performances de ces dispositifs, y compris les caractéristiques électro-optiques, le confinement optique et les fuites de substrat, ont été considérablement améliorées par rapport aux dispositifs traditionnels basés sur des revêtements AlGaN.
En dépit des recherches approfondies menées pour mettre au point des moteurs d'éclairage RVB lumineux, efficaces, à faible consommation d'énergie et compacts pour une imagerie de haute qualité dans les affichages tête haute (HUD), les architectures d'affichage de réalité mixte (MR) et de réalité augmentée (AR), plusieurs défis technologiques doivent encore être relevés pour répondre aux demandes des consommateurs. Les principaux défis concernent la faible efficacité des dispositifs émettant de la lumière verte et la cohérence temporelle des diodes laser (LD). Les diodes laser, tout en étant des sources spatialement cohérentes avec une grande efficacité de couplage aux éléments optiques et aux guides d'ondes (WG), souffrent de bruit de speckle et d'artefacts d'interférence indésirables en raison de leur cohérence temporelle.
Les diodes électroluminescentes superluminescentes (SLED) constituent une alternative prometteuse aux diodes électroluminescentes. Les SLED, qui adoptent une architecture de guide d'ondes à crête similaire à celle des LD, suppriment la rétroaction optique en inclinant le guide d'ondes et en appliquant des revêtements antireflets sur la facette de sortie. Par conséquent, les dispositifs SLED émettent une lumière spatialement cohérente mais temporellement incohérente, en s'appuyant sur l'émission spontanée amplifiée (ASE) à large bande tout en empêchant l'émission d'un effet laser grâce à leur conception. Toutefois, les gains modaux relativement faibles dans la région spectrale verte ont limité l'efficacité des bouchons muraux des SLED et des LD développés jusqu'à présent.
Dans leur récente étude publiée dans Applied Physics Letters (AIP Volume 122, Issue 20, 5 mai 2023), les chercheurs indie démontrent l'utilisation de revêtements en n-InAlN dans des SLED et LD de pointe qui émettent dans la gamme spectrale verte. Les résultats révèlent également une réduction significative du courant de fonctionnement ainsi qu'une amélioration substantielle de la qualité du profil d'émission, sans aucune fuite de substrat.
L'InAlN, avec une composition de 18 % d'indium, est parfaitement adapté au GaN et présente un contraste d'indice de réfraction quatre fois supérieur à celui de l'Al0,06Ga0,94N, ce qui en fait un candidat idéal pour les couches de revêtement dans les LD et les SLED. Bien qu'il ait été proposé il y a deux décennies, l'adoption de l'InAlN a été entravée par les défis posés par la croissance cristalline, le contrôle précis de la composition de l'indium (qui dépend fortement de la température), les champs piézoélectriques importants aux interfaces avec le GaN qui affectent la conductivité des porteurs verticaux, et le dopage de type p extrêmement difficile. Des mises en œuvre réussies de l'InAlN dans des dispositifs à émission verticale et à émission par les bords ont été signalées récemment, mais elles se sont limitées jusqu'à présent à des diodes laser dans la gamme spectrale bleue. Les chercheurs d'EXALOS ont maintenant réussi à mettre en œuvre l'InAlN dans des diodes électroluminescentes de 512 nm de pointe, ce qui a permis d'améliorer le confinement optique et les performances électro-optiques.
L'InAlN, avec une composition de 18 % d'indium, est parfaitement adapté au GaN et présente un contraste d'indice de réfraction quatre fois supérieur à celui de l'Al0,06Ga0,94N, ce qui en fait un candidat idéal pour les couches de revêtement dans les LD et les SLED. Bien qu'il ait été proposé il y a deux décennies, l'adoption de l'InAlN a été entravée par les défis posés par la croissance cristalline, le contrôle précis de la composition de l'indium (qui dépend fortement de la température), les champs piézoélectriques importants aux interfaces avec le GaN qui affectent la conductivité des porteurs verticaux, et le dopage de type p extrêmement difficile. Des mises en œuvre réussies de l'InAlN dans des dispositifs à émission verticale et à émission par les bords ont été signalées récemment, mais se sont limitées jusqu'à présent à des diodes laser dans la gamme spectrale bleue. Les chercheurs d'EXALOS ont maintenant réussi à mettre en œuvre l'InAlN dans des diodes électroluminescentes 512 nm de pointe, ce qui a permis d'améliorer le confinement optique et les performances électro-optiques.
Ces résultats sont particulièrement importants dans la région spectrale verte où la haute qualité du matériau et les faibles pertes internes sont cruciales. Les résultats expérimentaux s'alignent sur les prédictions théoriques qui indiquent une augmentation du confinement optique et du gain modal lors de l'utilisation de couches d'InAlN.
Compte tenu de la qualité cristalline obtenue, les revêtements d'InAlN sont prometteurs en tant qu'option appropriée pour les dispositifs LD et SLED avec des longueurs d'onde d'émission plus longues, telles que les émetteurs vert foncé.
Les résultats de la recherche seront présentés le 29 juin par le Dr Malinverni d'Exalos à CLEO/Europe, qui se tient cette année à l'occasion du Laser World of Photonics, à Munich.
Article complet dans l'édition numérique sur AIP.com
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