河南省中医药大数据产业调研咨询报告
半导体激光器应用于生活的方方面面，用钙钛矿材料制作半导体激光器是最新的方法之一，但此前该类激光器需在苛刻的低温环境下才能持续工作。如何让钙钛矿半导体激光器在室温下输出更稳定，成为该研发领域的重要课题。
针对这一重要课题，秦川江团队与日本九州大学安达千波矢团队开展国际合作，历时5年取得重要进展。团队采用特殊设计的钙钛矿材料，制作出高效半导体激光器。秦川江介绍，钙钛矿半导体激光器只能在低温条件下(零下153摄氏度附近)稳定工作，在室温下工作数分钟后，激光便会消失，主要源于钙钛矿中存在一种名为“三重态激子”的物质。团队利用特殊材料设计将该物质转移出来，进而实现了钙钛矿半导体激光器在室温下持续稳定的输出。
根据中研普华《2020-2025年中国半导体激光行业深度分析及发展前景预测报告》分析：该研究成果未来有望在光通信、光信息处理、光储存、照明和显示等领域得到广泛应用。
研究员秦川江联合日本科研人员，在制作新型半导体激光器的研发上取得进展，为下一步半导体激光器更稳定工作提供重要支撑。该成果于9月2日在《自然》期刊上发表。
新型氮化镓半导体激光器
III族氮化物半导体是继第一代Si、Ge元素半导体和第二代GaAs、InP化合物半导体之后的第三代半导体，通常又被称为宽禁带半导体。其为直接带隙材料，禁带宽度在0.7 eV (InN)至6.2 eV (AlN)之间连续可调，发光波长覆盖了近红外、可见光到深紫外等波段;其还具有发光效率高、热导率大、化学稳定性好等优点，可用于制作半导体激光器。基于III族氮化物的半导体激光器在激光显示、激光照明、激光通信、材料加工和激光医疗等领域具有重要的应用(图1)，因此得到了国内外产业界知名企业和全球顶尖科研机构的广泛关注。
自1996年日本日亚公司研制了国际首支GaN基激光器以来，GaN基激光器性能得到了巨大提升，单颗芯片连续输出功率已超过7瓦，然而其电光转换效率仍然较低(<50%)，远小于GaAs基激光器的电光转换效率(≈80%)。究其主要原因是GaN基激光器的串联电阻较大、热阻较高，导致工作电压和工作结温较高，最终严重影响了器件性能和可靠性。
针对上述问题，中科院苏州纳米所孙钱团队从半导体掺杂和载流子输运理论出发，有效利用III族氮化物材料中施主激活效率比受主高、电子迁移率比空穴大的特点，提出了一种新型GaN基激光器结构：翻转脊形波导激光器(图2)，该结构的关键是将脊形波导从高电阻率的p侧转移到低电阻率的n侧，可大幅降低器件的串联电阻和热阻，显著降低工作电压和结温，从而有效提升器件性能和可靠性。另外，翻转脊形波导激光器还可与硅基CMOS实现更好的兼容。相关结构申请了国家发明专利并已授权(ZL 201710022586.5);还通过PCT(PCT/CN2017/116518)进入了美国、日本、德国，其中美国专利已授权(US 10840419)。
想了解更详实的中国半导体激光行业分析请点击中研普华出版的《2020-2025年中国半导体激光行业深度分析及发展前景预测报告》
河南省中医药大数据产业调研咨询报告
