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氮化鎵基異質結有望在子帶間(ISB)器件中取得廣泛應用

蘇州納維科技有限公司

最近,Caroline B Lim和她的團隊在日本應用物理雜志發表了一篇論文,文章主要討論生長在自支撐GaN襯底晶片上的非極性m面GaN:Si/Al(Ga)N異質結的子帶間光電子在短波,中期和遠紅外范圍的狀態。半絕緣自支撐m-GaN襯底由蘇州納維科技有限公司提供。蘇州納維提供的半絕緣非極性面自支撐氮化鎵襯底晶片,位錯密度,晶體質量較好,非常適合制作新型光電子器件。

到目前為止,大多數關于III組氮化物多量子躍子代間(ISB)研究都集中在極性面結構。然而在這個晶體取向,偏振電場使ISB躍遷能量的量子阱應變狀態更敏感,阻礙了ISB對遠紅外波長轉換。雖然電場可以通過多層量子阱結構實現部分補償,它仍然是設備設計的一個主要障礙。而非極性晶體取向的使用導致GaN / AlGaN異質結構內部沒有電場,這有利于突出GaN的材料的優點

他們設計了三個系列不同厚度和Al含量的m-Gan:AlGaN量子阱,來確定短波紅外吸收光譜范圍。結構分析表明,若使隔斷層中鋁的組分至低于10%,會得到更加平坦和規律的層,位錯密度也會降低。在光學方面,主要研究了1.5–5.8μm范圍(827–214 MeV)子帶間吸收。通過增加量子阱寬度和降低隔斷層中鋁的組分,可能會使ISB吸收轉移到1.5-9赫茲(6.3~37.4 MeV)的紅外范圍,這表明GaN有希望覆蓋7–10 THz波段,打破GaAs的技術壁壘。然而,高摻雜濃度時,在短波紅外和中紅外區域(高能量轉換200–800 MeV),會出現子帶間寬帶吸收。但是降低一個數量級的摻雜水平會導致吸收線寬度明顯減少。

GaN / AlGaN結構已經成為制備ISB設備的有前途的材料,并且有望覆蓋整個紅外光譜。在短波紅外(SWIR),其大的導帶偏移和亞皮秒弛豫時間使它有希望用于電信方面的超快光子學器件。在紅外光譜的另一端,它更是加速了緊湊的固態太赫茲源的發展,其應用在生物醫學,工業和藥品質量控制,安全掃描和通信。

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