可见光激光器---二

半导体蓝、绿光激光器

半导体可见光激光器的色系发展同LED同步。在1968年红色LED在美国问世。红、绿、蓝三基色一直是人们追求的单色光。在20世纪70年代人们实现了GaAlAs/GaAs 0.8um--0.85um的短波长异质结结构的半导体激光器。并在InP上实现了四元InGaAsP发射1.3um-1.55um的室温连续光谱，在光通信领域取得巨大应用。

然而半导体蓝光、绿光LD的进展却十分缓慢。但是蓝、绿光LD在高密度信息读写、水下通信、激光打印、生物、医疗方面有着很大的应用前景，各国学者掀起了研究热潮。

在早期的蓝光研究领域，可谓是三国争霸。SiC、以GaN为代表的氮化物和宽带隙的二六族半导体材料。

其中SiC是间接带隙半导体，发光效率始终不如后面两种。1995年Cree宣布在SiC衬底上生长了晶体优越的SiC和GaN的合金，蓝光LED发光效率达到850uW。在前期的研究时期，很多人给予很大希望，但是后期被GaN系打败退出研究。

氮化物AlN、GaN、InN是直接带隙材料。可以配比三种组分，AlGaN是宽带隙材料，主要用作与GaN的准晶格匹配的异质结。InGaN的带隙对应了绿光、蓝光、紫光范围，可以作为有源层。早期氮化物是人们注意到较早的一个体系，但是阻碍GaN激光器发展的主要障碍是缺乏与GaN材料在晶格常数和热膨胀系数方面相匹配的衬底材料和获得高P型掺杂的问题。

到了上世纪80年代，日本中村修二采用沉积过渡层的方法在蓝宝石上生长了高质量的GaN及其合金材料。

2014年10月7日赤崎勇、天野弘和中村修二因发明“高效蓝色发光二极管”获得2014年诺贝尔物理学奖。

日亚化学也 一跃成为全球最大的蓝光LED制造商。

上图是一种多量子阱GaN激光器芯片结构示意图，蓝宝石衬底。由于蓝宝石没有晶向比较难形成激光器需要的腔面，需要把wafer和衬底剥离，倒装芯片工艺，把GaN wafer转移到易于切割解离的衬底上。

二六族蓝绿光激光器

如ZnSe和ZnS及其固溶体在整个可见光波段都是直接带隙半导体。与GaAs的晶格失配仅为0.27，可以在砷化镓衬底上生长出高质量的ZnSe薄膜以实现光电子器件集成。

提高寿命、减少欧姆接触电阻、缩短波长是ZnSe激光实用化的关键。