超發(fā)光二極管(SLDs)既具有激光二極管(LDs)的高定向輸出功率，又具有發(fā)光二極管(LED)的相對(duì)較寬的光譜發(fā)射和較低的相干性。sld利用沿著波導(dǎo)的受激發(fā)射來(lái)放大自發(fā)發(fā)射，但抑制其在各個(gè)方面的反饋，并防止凈往返增益，否則將導(dǎo)致激光。如果沒(méi)有激光，就沒(méi)有模態(tài)選擇或高度相干的發(fā)射。LDs和led之間的中間特性使sld非常適合于各種應(yīng)用。微微投影儀利用高功率定向發(fā)射，而相對(duì)寬的光譜寬度降低了與LDs相關(guān)的眼睛損傷風(fēng)險(xiǎn)，低相干性降低了相干噪聲或“散斑”。SLD具有高光纖耦合，允許在光纖耦合照明和光纖陀螺儀中的應(yīng)用。這些裝置也可用于光學(xué)相干斷層掃描和視網(wǎng)膜掃描顯示器。

隨著低擴(kuò)展缺陷密度獨(dú)立氮化鎵基底的出現(xiàn)，在半極性和非極性晶體平面上生長(zhǎng)的量子阱(QW)結(jié)構(gòu)由于可以抑制或消除QCSE而引起了人們的關(guān)注。不平衡的雙軸平面內(nèi)應(yīng)變導(dǎo)致重孔和光孔價(jià)帶的分裂，導(dǎo)致理論上預(yù)測(cè)沿非極平面和半極平面相對(duì)于c平面有更高的增益。非極性m平面LDs已經(jīng)在紫色、藍(lán)色、和藍(lán)綠色的光譜區(qū)域得到了證實(shí)。m平面QWs中QCSE的缺失隨著驅(qū)動(dòng)電流的增加而減少了藍(lán)移，并允許更厚的QWs，這增加了光學(xué)限制，而不損失輻射重組效率。

在圖1中，示出了氫氧化鉀處理后c面和c面的掃描電子顯微照片。僅在c面上觀察到六邊形金字塔的形成。六角錐直徑范圍從0.3到n型GaN上為1.6 m，p型GaN上為100至150 nm。刻面的粗糙度會(huì)散射入射光，顯著降低刻面的反射率并增加鏡面損耗。c刻面上沒(méi)有明顯的蝕刻。

圖1 顯示氫氧化鉀處理前類(lèi)似裝置的碳面的激光衍射和掃描電鏡圖像示意圖

光譜數(shù)據(jù)和L–I特性分別顯示在圖2和圖3中。所有電測(cè)量都在脈沖操作下進(jìn)行，脈沖寬度為1秒，頻率為5千赫，占空比為0.5%。對(duì)于圖2(a)所示的氫氧化鉀處理前的發(fā)射光譜，在低至190毫安(9.05千安/平方厘米)的注入電流下觀察到激光峰值，峰值波長(zhǎng)為436.8納米，半峰全寬(FWHM)為0.3納米。圖2(b)中的SLD光譜通過(guò)315 mA沒(méi)有觀察到受激發(fā)射峰，但是由于受激發(fā)射的存在，光譜寬度變窄到9 nm，盡管SLD的FWHM仍然比LD大一個(gè)數(shù)量級(jí)。單反二極管在315毫安時(shí)的峰值波長(zhǎng)為439納米。

圖2 (a)氫氧化鉀處理前4m脊LD的光譜和(b)氫氧化鉀處理后相同裝置的光譜

圖3 氫氧化鉀處理前后激光二極管的伏安特性。虛線是激光二極管數(shù)據(jù)的眼睛指南，實(shí)線是激光二極管數(shù)據(jù)的指數(shù)擬合

在圖3中，顯示了SLD的L–I特性。從c面測(cè)量的單反的功率輸出達(dá)到大約5 mW。在氫氧化鉀處理之前，左旋碘曲線有一個(gè)非常尖銳的激光閾值。

在圖4中，示出了在c面和垂直于波導(dǎo)的器件下方的平面內(nèi)放置光纖測(cè)量積分強(qiáng)度的L-I曲線。前者測(cè)量由波導(dǎo)中的放大引起的自發(fā)輻射和受激輻射，而后者僅測(cè)量通過(guò)襯底傳輸?shù)淖园l(fā)輻射。根據(jù)沿波導(dǎo)受激輻射引起的平面內(nèi)和器件下方測(cè)量的積分強(qiáng)度的發(fā)散，可以在大約100毫安(4.76千安/平方厘米)時(shí)估計(jì)出超發(fā)光的開(kāi)始。面內(nèi)發(fā)射可以很好地?cái)M合為R2為0.995的指數(shù)曲線，而通過(guò)襯底的發(fā)射可以用線性函數(shù)擬合。兩種擬合都是針對(duì)超發(fā)光開(kāi)始時(shí)間以上的數(shù)據(jù)進(jìn)行的。

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圖4 (a)探測(cè)器設(shè)置示意圖和(b)作為+c面和背面面內(nèi)測(cè)量電流函數(shù)的光譜積分強(qiáng)度

總之，使用新穎的選擇性化學(xué)蝕刻工藝制造的非極性m-平面藍(lán)色SLD被證明是可行的。SLD制造只需要在標(biāo)準(zhǔn)m面LD制造工藝結(jié)束時(shí)添加一次額外的化學(xué)蝕刻。l–I特性顯示強(qiáng)度作為電流的函數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)，輸出功率達(dá)到5 mW，光譜寬度為9 nm，峰值波長(zhǎng)為439 nm，在100毫安(4.76 kA/cm2)左右開(kāi)始超發(fā)光。