第1期 张洋,等:GaN基激光器的研究进展 且PL发光波长发生红移现象。2015年, Marioli[7]中国航空报.美国研制出世界首款飞秒激光3D打印 等对商业绿光激光器研究发现,恒电流模式下导 Bl[dB/ol].(2017-09-12)[2019-04-111]http://www.sohu 致阈值电流的增加,且与老化时间呈指数关系,有 com. cn/a/191390854115926 源区的点缺陷的增加致使激光器退化。2016年 [8]光与世界.中国最大尺寸选择性激光烧结3D打印设 Wen等研究早期失效的GaN基激光器的有源区 备交付用户DDB/OL](201903-27)[201904-1Ihttps: laser, ofweek. com. cn/2019-03/ART-240001-8120- 发生了局部退化,其原因是因为金属镓的形成导致 30315262html 了局部组织的损伤,致使发生早期退化。De等的 [9]半导体照明网.LED照明微激光照明OLED照明三种 在2018年发现GaN基激光器可以受到与灾难性光 汽车照明技术大PK谁更胜一筹?[DBOL](2016-0508) 学损伤无关的光子驱动产生退化,通过对PL光谱 [2019-04-11]https://ights.ofweek.com.cn/2016-05art- 分析,认为退化的一个可能的原因是镓空位脱氢, 220001-11000-29094342html 它导致有源区缺陷的数量增加。缺陷的来源及导致0 NAKAMURA S, SENOH M, NAGAHAMA S I,etal 激光器退化的本质仍未有定论,激光器的退化机制 In GaN-based multi-quantum-well-structure diodes[J]. Japanese Journal of Applied Physics, 1996, 还需要进一步的深入研究。 35(Part2,No.1B):L74-L76 [11 NAKAMURA S, SENOH M, NAGAHAMA S I, et al 4结语 In GaN-based multi-quantum-well-structure laser GaN基半导体材料作为第三代半导体材料,由 Letters,1998,37(2B):Ll020. 于其优越的性能被应用于各行各业。GaN基激光器t2 NAKAMURA S, SENOH M, NAGAHAMA S I,eta 自1995年被首次报道以来,二十几年时间内取得了 Room-temperature continuous-wave operation of IngaN 巨大的进展与广泛的应用。GaN基激光器在生长条 multi-quantum-well structure laser diodes[J]. Applied 件和制备工艺的摸索方面取得了很大的进步,最新[1 NAKAMURA S. SENOH M. NAGAHAMA S1eal 报道的蓝光与绿光激光器输出功率高达525W和 Room-temperature continuous-wave operation of IngaN 2W,但相关退化机制的研究需要进一步加强,让人 multi-quantum-well structure laser diodes with a lifetime 们对激光器的生长与退化机制有更加全面的认识 of 27 hours[J]. Applied Physics Letters, 1997, 70(11) 第三代半导体材料GaN基激光器在当今的信息化 时代会有更加长远的应用前景。 [14 NAKAMURA S. SENOH M, NAGAHAMA S. et al. n GaN/GaN/AlGaN-based laser diodes with modulation- 参考文献 doped strained-layer superlattices[J]. Japanese Journal of Applied Physics, 1997, 36(Part 2, No. 12A) [1]梁春广,张冀GaN-第三代半导体的曙光半导体学 L1568L1571 报,1999,202):89-99 [15 NAKAMURA S In GaN/GaN/AlGaN-based laser diodes [2]郎佳红,顾彪,徐茵,等GaN基半导体材料研究进展 grown on free-standing Gan substrates J]. Materials [激光与光电子学进展,2003,403)45-49 Science& Engineering B, 1999, 59(173): 370-375 [3] LIN Y D, YAMAMOTO S, HUANGCY, et a [16] GOTO S, OHTA M, YABUKI Y, et al. Super high- quality In GaN/AIGan multiple quantum wells for power AlGalnN-based laser diodes with a single broad- semipolar In gan green laser diodes]. Applied Physics area stripe emitter fabricated on a GaN substrate] Express,2010,3(8):082001 Physica Status Solidi C, 2003, 200(1): 122-125 [4] LEE J H, MuN Y K, Do s W, et al. SPIE [17] KODA R, OKI T, KONO S, et al. 300 w peak power Proceedings[]. Proceedings of SPIE - The International picosecond optical pulse generation by blue-violet GaInn mode-locked laser diode and semiconductor [5] OFWEEK.CES2018有哪些前瞻性的显示技术成果? optical amplifier[J]. Applied Physics Express, 2012, 5(2) DB/OL(2018-01-11)[201904-11]htps:∥ display. 022702. ofweek. com [18]李德尧.GaN基蓝紫光激光器研究[D].北京:中国科 [6] DO NEWS.揭秘春晚黑科技[DB/OL](2019-02-1 学院半导体研究所,2006 [2019-04-1]https;laserofweek.com.cn/2019-02/ART-[19]张立群连续激射的GaN基激光器研究D]中国科学 240015-8120-303033452html. 院半导体研究所,2009且 PL 发光波长发生红移现象 。 2015 年 ， Marioli 等 [41] 对商业绿光激光器研究发现，恒电流模式下导 致阈值电流的增加，且与老化时间呈指数关系，有 源区的点缺陷的增加致使激光器退化。2016 年 ， Wen 等 [42] 研究早期失效的 GaN 基激光器的有源区 发生了局部退化，其原因是因为金属镓的形成导致 了局部组织的损伤，致使发生早期退化。De 等 [43] 在 2018 年发现 GaN 基激光器可以受到与灾难性光 学损伤无关的光子驱动产生退化，通过对 PL 光谱 分析，认为退化的一个可能的原因是镓空位脱氢， 它导致有源区缺陷的数量增加。缺陷的来源及导致 激光器退化的本质仍未有定论，激光器的退化机制 还需要进一步的深入研究。 4 结 语 GaN 基半导体材料作为第三代半导体材料，由 于其优越的性能被应用于各行各业。GaN 基激光器 自 1995 年被首次报道以来，二十几年时间内取得了 巨大的进展与广泛的应用。GaN 基激光器在生长条 件和制备工艺的摸索方面取得了很大的进步，最新 报道的蓝光与绿光激光器输出功率高达 5.25 W 和 2 W，但相关退化机制的研究需要进一步加强，让人 们对激光器的生长与退化机制有更加全面的认识。 第三代半导体材料 GaN 基激光器在当今的信息化 时代会有更加长远的应用前景。 参考文献： 梁春广, 张冀. GaN-第三代半导体的曙光 [J]. 半导体学 报, 1999, 20(2): 89–99. [  1  ] 郎佳红, 顾彪, 徐茵, 等. GaN 基半导体材料研究进展 [J]. 激光与光电子学进展, 2003, 40(3): 45–49. [  2  ] LIN  Y  D,  YAMAMOTO  S,  HUANG  C  Y,  et  al.  High quality  InGaN/AlGaN  multiple  quantum  wells  for semipolar InGaN green laser diodes[J]. Applied Physics Express, 2010, 3(8): 082001. [  3  ] LEE  J  H,  MUN  Y  K,  DO  S  W,  et  al.  SPIE Proceedings[J]. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 2002, 4657: 138–145. [  4  ] OFWEEK. CES 2018 有哪些前瞻性的显示技术成果？ [DB/OL].  (2018-01-11)  [2019-04-11] https://display. ofweek.com. [  5  ] DO NEWS.  揭秘春晚黑科技 [DB/OL].  (2019-02-11) [2019-04-11] https://laser.ofweek.com.cn/2019-02/ART- 240015-8120-30303345_2.html. [  6  ] 中国航空报. 美国研制出世界首款飞秒激光 3D 打印 机[DB/OL]. (2017-09-12)[2019-04-11]]http://www.sohu. com.cn/a/191390854_115926. [  7  ] 光与世界. 中国最大尺寸选择性激光烧结 3D 打印设 备交付用户 [DB/OL]. (2019-03-27)[2019-04-11] https:// laser.ofweek.com.cn/2019-03/ART-240001-8120- 30315262.html. [  8  ] 半导体照明网. LED 照明/激光照明/OLFD 照明三种 汽车照明技术大 PK 谁更胜一筹？[DB/OL]. (2016-05-08) [2019-04-11] https://lights.ofweek.com.cn/2016-05/ART- 220001-11000-29094342.html. [  9  ] NAKAMURA  S,  SENOH  M,  NAGAHAMA  S  I,  et  al. InGaN-based  multi-quantum-well-structure  laser diodes[J]. Japanese  Journal  of  Applied  Physics,  1996, 35(Part 2, No. 1B): L74–L76. [10] NAKAMURA  S,  SENOH  M,  NAGAHAMA  S  I,  et  al. InGaN-based  multi-quantum-well-structure  laser diodes[J]. Japanese  Journal  of  Applied  Physics  Pt Letters, 1998, 37(2B): L1020. [11] NAKAMURA  S,  SENOH  M,  NAGAHAMA  S  I,  et  al. Room-temperature continuous-wave operation of InGaN multi-quantum-well  structure  laser  diodes[J]. Applied Physics Letters, 1997, 70(7): 868–870. [12] NAKAMURA  S,  SENOH  M,  NAGAHAMA  S  I,  et  al. Room-temperature continuous-wave operation of InGaN multi-quantum-well structure laser diodes with a lifetime of  27  hours[J]. Applied  Physics  Letters,  1997,  70(11): 1417. [13] NAKAMURA  S,  SENOH  M,  NAGAHAMA  S  I,  et  al. InGaN/GaN/AlGaN-based laser diodes with modulation￾doped strained-layer superlattices[J]. Japanese Journal of Applied  Physics,  1997,  36(Part  2,  No.  12A): L1568–L1571. [14] NAKAMURA S. InGaN/GaN/AlGaN-based laser diodes grown  on  free-standing  GaN  substrates[J]. Materials Science & Engineering B, 1999, 59(1/3): 370–375. [15] GOTO  S,  OHTA  M,  YABUKI  Y,  et  al.  Super  high￾power AlGaInN-based laser diodes with a single broad￾area  stripe  emitter  fabricated  on  a  GaN  substrate[J]. Physica Status Solidi C, 2003, 200(1): 122–125. [16] KODA  R,  OKI  T,  KONO  S,  et  al.  300  W  peak  power picosecond  optical  pulse  generation  by  blue-violet GaInN  mode-locked  laser  diode  and  semiconductor optical amplifier[J]. Applied Physics Express, 2012, 5(2): 022702. [17] 李德尧. GaN 基蓝紫光激光器研究 [D]. 北京：中国科 学院半导体研究所, 2006. [18] 张立群. 连续激射的 GaN 基激光器研究 [D]. 中国科学 院半导体研究所, 2009. [19] 第 1 期 张    洋，等：GaN 基激光器的研究进展 59