Schlieren, Suisse, 20 février 2024.
L'équipe indie (anciennement EXALOS) développe une nouvelle approche pour la fabrication de diodes laser bleu-vert et de diodes superluminescentes très efficaces.
Une étude menée par M. Malinverni et ses collègues de l'indie a montré le potentiel d'une nouvelle conception épitaxiale comportant des couches d'indium-nitrure d'aluminium (InAlN).
Les chercheurs indie montrent que cette approche est la clé de la fabrication de diodes laser bleu-vert (LD) et de diodes superluminescentes (SLED) très efficaces.
"Cette avancée ouvre la voie à l'adoption généralisée de l'InAlN dans la fabrication des dispositifs optoélectroniques de la prochaine génération et ouvre la voie au développement d'une émission efficace à des longueurs d'onde plus grandes", a déclaré M. Malinverni.
Ces travaux, publiés dans deux articles récents et présentés lors de la récente conférence SPIE Photonics West, tirent parti des propriétés de l'InAlN.
Avec une composition de 18 % d'indium, l'InAlN est adapté au réseau de GaN et offre un contraste d'indice de réfraction quatre fois supérieur aux couches de guidage d'ondes par rapport à l'AlGaN conventionnel. Cette caractéristique fait de l'InAlN un candidat idéal pour le revêtement des LD et des SLED.
Bien qu'elle ait été proposée il y a deux décennies, la mise en œuvre de l'InAlN dans des dispositifs commerciaux s'est heurtée à des difficultés, notamment en termes de dégradation morphologique rapide lors de la croissance de couches épaisses, ainsi qu'à des problèmes de transport électrique à travers l'interface de l'InAlN avec les couches environnantes.
Cependant, les chercheurs de indie ont surmonté ces deux obstacles. Les défis liés à la croissance de couches épaisses ont été relevés en introduisant une conception de gaine de type n basée sur de multiples paires GaN/InAlN, ce qui a permis d'obtenir des dispositifs avec des facteurs de confinement optique améliorés et, par conséquent, un meilleur rendement énergétique. L'optimisation du dopage et des conditions de croissance aux interfaces GaN/InAlN a permis d'obtenir un transport de courant efficace et une faible résistivité. L'étude a optimisé le transport vertical des porteurs à travers les interfaces InAlN/GaN, ce qui a conduit à des pénalités de tension négligeables par rapport aux dispositifs dotés de revêtements AlGaN conventionnels.
La nouvelle conception a permis d'obtenir des diodes électroluminescentes avec un faible courant de seuil de 3 mA dans la gamme spectrale bleue et de 12 mA dans la gamme verte. En outre, une diminution notable de 85 mA du courant de fonctionnement a été signalée pour les SLED vertes de pointe.
L'étude a utilisé une combinaison de données expérimentales et de simulations pour étudier les forces et les défis des revêtements InAlN. L'étude prouve une augmentation significative du gain modal grâce à l'analyse de puces laser avec plusieurs longueurs de cavité et divers revêtements de facettes. Cela correspond à l'augmentation attendue du facteur de confinement optique obtenu par des simulations de modes optiques.
La recherche porte également sur la réduction des fuites de modes optiques vers le substrat qui affectent généralement les dispositifs conventionnels dotés de revêtements en AlGaN, ce qui se traduit par une amélioration remarquable des modèles d'émission de lumière en champ lointain lors de l'utilisation d'un revêtement inférieur en InAlN.
Compound Semiconductor couvre l'actualité.
Les études :
InAlN cladding implementation in green superluminescent diodes and lasers' par M. Malinverni et al ; Appl. Phys. Lett.122 (20) (2023)
"Blue and Green Low Threshold Laser Diodes With InAlN Claddings" par M. Malinverni et al ; IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 24, pp. 1303-1306, (2023).
