中科院王庶民研究团队在量子阱激光器方面取得新进展

  近期，中国科学院上海微系统与信息技术研究所镓砷铋（GaAsBi）量子阱激光器研究取得新进展。研究员王庶民领导的研究团队采用分子束外延方法生长了镓砷铋量子阱材料，并成功制备出目前发光波长最长（1.142微米）的电泵浦镓砷铋室温（300 K）量子阱激光器，突破之前1.06微米的世界纪录，脉冲激射最大输出功率达到127 mW，并在273 K首次报道连续激射。
　稀铋半导体材料具有一系列不同于传统三五族材料的优良特性，是一种富有潜力的新型光电器件材料，也是当前国际上研究的热门领域之一。其中镓砷铋材料由于其较大的带隙收缩效应、自旋轨道分裂能和较低的温敏性等特点，被认为是光通讯系统中非制冷激光器最具潜力的新材料之一。
　但是，为了有效凝入铋组分，镓砷铋材料生长需要较低温度，这就容易导致缺陷密度增大从而影响材料的发光性能，激光器材料生长有极大挑战。上海微系统所吴晓燕、潘文武等人基于分子束外延技术优化生长了高质量的镓砷铋量子阱材料，成功制备较高性能的镓砷铋量子阱激光器，发光波长拓展到1.142微米，同时其特征温度和波长温敏系数均优于当前商用的InP基激光器。该项研究有助于推动新型稀铋材料在光电器件领域的应用。

　该项工作得到了“973”项目和国家自然科学基金重点项目的资助。
　编辑点评
　量子阱激光器是有源层非常薄，而产生量子尺寸效应的异质结半导体激光器。根据有源区内阱的数目可分为单量子阱和多量子阱激光器。量子阱激光器在阈值电流、温度特性、调制特性、偏振特性等方面都显示出很大的优越性，被誉为理想的半导体激光器，是光电子器件发展的突破口和方向。为了进一步改善量子阱激光器的性能，人们又在量子阱中引入了应变和补偿应变，出现了应变量子阱激光器和补偿应变量子阱激光器。应变的引入减小了空穴的有限质量，进一步减小了价带间的跃迁，从而使量子阱激光器的阀值电流大为降低，量子效率和振荡频率大大提高，并且由于价带间的跃迁的减小和俄歇复合的降低而进一步改善了温度特性，实现了激光器无致冷工作。