Đối với chip laser có công suất quang đầu ra duy nhất trên 500mW, nó đã là chip laser công suất cao. Hiệu suất chuyển đổi thay đổi tùy theo vật liệu. Ví dụ, công suất cao hiện tại của đèn đỏ có thể đạt tới 50% và phần năng lượng điện còn lại được chuyển thành năng lượng nhiệt.
Đối với các LD công suất thấp, chẳng hạn như mức mW được sử dụng trong truyền thông quang học, thảm họa bề mặt khoang thường hiếm khi được xem xét. Các chip laser công suất cao dễ bị gây ra thảm họa quang học thảm khốc trên bề mặt khoang, COD. Thiệt hại nghiêm trọng về quang học, còn được gọi là thiệt hại nghiêm trọng do gương quang học (COMD), là một dạng hư hỏng của tia laser công suất cao.
Thông thường chúng ta nghĩ rằng COD là do tiếp giáp PN bán dẫn bị quá tải do vượt quá mật độ công suất và hấp thụ quá nhiều năng lượng ánh sáng do khuếch đại tạo ra, cuối cùng dẫn đến sự tan chảy và kết tinh lại diện tích bề mặt khoang, và khu vực bị ảnh hưởng sẽ tạo ra một số lượng lớn các khuyết tật mạng sẽ phá hủy hiệu suất của thiết bị. Khi diện tích bị ảnh hưởng đủ lớn, chúng ta sẽ gọi bề mặt khoang bị đen, vết nứt, rãnh và các hiện tượng khác được quan sát dưới kính hiển vi quang học là "cơ chế COD bên ngoài".
Có thể đạt được việc cải thiện khả năng chống lại COD (thiệt hại gương quang học thảm khốc) của chip đèn đỏ thông qua nhiều phương pháp khác nhau, chủ yếu bao gồm lựa chọn vật liệu, công nghệ cửa sổ không hấp thụ và tối ưu hóa thiết kế chip.
Lựa chọn vật liệu:
Việc sử dụng vật liệu chất lượng cao là cơ sở để nâng cao khả năng kháng COD. Ví dụ, vật liệu AlGaInP cho thấy hiệu suất tốt trong quang phổ màu đỏ và có thể được sử dụng để chế tạo đèn LED màu đỏ hiệu suất cao.
Trong chip Micro LED, việc sử dụng vật liệu indium gallium nitride (InGaN), kết hợp với công nghệ hố hình chữ V, có thể làm giảm hiệu quả sự phân tách của các thành phần có hàm lượng In cao, từ đó cải thiện hiệu suất tổng thể của chip.
Công nghệ cửa sổ không hấp thụ:
Công nghệ cửa sổ không hấp thụ là một phương pháp hiệu quả có thể làm giảm đáng kể sự hấp thụ ánh sáng của chip laser, từ đó ngăn chặn việc tạo ra COD. Ví dụ, sử dụng công nghệ khuếch tán Zn để tạo thành cửa sổ không hấp thụ, có thể điều chế được laser bán dẫn công suất cao 660nm, có khả năng hấp thụ ánh sáng ở mặt cuối giảm, giúp triệt tiêu COD.
Tối ưu hóa thiết kế chip:
Trong giai đoạn thiết kế chip, khả năng chống COD có thể được cải thiện bằng cách tối ưu hóa cấu trúc và các thông số. Ví dụ, bằng cách kiểm soát việc định vị các hạt tải điện, tác động của sự tái hợp không bức xạ bề mặt đến hiệu suất lượng tử bên trong có thể giảm đi đáng kể, từ đó cải thiện hiệu suất tổng thể của chip.
Ở giai đoạn epitaxy vật liệu, việc tối ưu hóa cũng có thể được thực hiện để đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của vật liệu, từ đó cải thiện khả năng chống COD của chip.
Các phương tiện kỹ thuật khác:
Nâng cao hiệu suất chuyển đổi của chip laser cũng là một hướng quan trọng. Đối với một chip laser đơn có công suất quang đầu ra hơn 500mW, hiệu suất chuyển đổi có thể đạt tới 50% và năng lượng điện còn lại được chuyển thành năng lượng nhiệt, giúp giảm nhiệt độ của chip và do đó cải thiện khả năng chống COD của nó.
Tóm lại, bằng cách sử dụng toàn diện vật liệu chất lượng cao, công nghệ cửa sổ không hấp thụ, tối ưu hóa thiết kế chip và các phương tiện kỹ thuật liên quan khác, khả năng chống COD của chip đèn đỏ có thể được cải thiện một cách hiệu quả, từ đó cải thiện hiệu suất và độ tin cậy tổng thể của chúng.
Một khi COD xảy ra, chip sẽ bị hư hỏng không thể phục hồi, thường là công suất quang giảm hơn 50% hoặc thậm chí không có ánh sáng. Làm thế nào để cải thiện khả năng chịu đựng COD của chip? Chúng tôi có thể nỗ lực trong giai đoạn epitaxy vật liệu, giai đoạn thiết kế chip, giai đoạn xử lý chip và xử lý bề mặt khoang mặt đầu chip.
Một số tùy chọn để cải thiện khả năng chống COD của chip:
1Công nghệ giếng lượng tử Strain
Là vùng hoạt động được sử dụng rộng rãi nhất của laser bán dẫn, giếng lượng tử thể hiện mật độ trạng thái bước và băng tần con được lượng tử hóa bên trong, điều này sẽ cải thiện đáng kể mật độ dòng điện ngưỡng và độ ổn định nhiệt độ của laser; bằng cách thay đổi chiều rộng giếng tiềm năng và chiều cao rào cản, Nó có thể thay đổi khoảng năng lượng lượng tử hóa và nhận ra các đặc tính có thể điều chỉnh của tia laser. So với laser bán dẫn dị vòng kép truyền thống, nó có thể làm giảm dòng ngưỡng của laser một cách hiệu quả và cải thiện hiệu suất lượng tử và mức tăng chênh lệch. Việc đưa lực căng vào giếng lượng tử sẽ làm thay đổi đáng kể cấu trúc dải năng lượng của chính nó. Bằng cách điều chỉnh vị trí của các dải lỗ nặng và nhẹ trong dải hóa trị, các thông số thiết kế và mức độ tự do của cấu trúc epiticular chip sẽ được tăng lên. Nói chung, việc đưa biến dạng nén vào cấu trúc epiticular giếng lượng tử bao gồm các vật liệu bậc ba và bậc bốn III-V sẽ tăng cường sự thay đổi chức năng của dải năng lượng, do đó làm giảm dòng ngưỡng của laser; trong khi tạo ra lực căng, nó sẽ làm phẳng chức năng của dải năng lượng. Ở một mức độ nhất định, độ lợi của vật liệu khi làm việc ở công suất cao được cải thiện. Sự xuất hiện của giếng lượng tử biến dạng giúp có thể thu được cấu trúc dải năng lượng cần thiết và tăng mức tăng ích bằng cách điều chỉnh biến dạng, tạo ra bước nhảy vọt lớn về hiệu suất của laser bán dẫn.
2 Công nghệ giếng lượng tử không chứa nhôm
Laser không chứa nhôm có những ưu điểm rõ ràng so với laser chứa nhôm:
1) Vật liệu không chứa nhôm có mật độ năng lượng COMD cao hơn vật liệu chứa nhôm. Nhôm ở vùng hoạt động dễ bị oxy hóa và tạo ra các khuyết tật vạch tối, làm giảm mật độ năng lượng khi COMD xảy ra và dễ tạo ra COMD hơn, từ đó hạn chế công suất và tuổi thọ của tia laser.
2) Đồng thời, so với giếng lượng tử chứa nhôm, giếng lượng tử không chứa nhôm có điện trở thấp hơn và độ dẫn nhiệt cao hơn nên tốc độ tái hợp bề mặt thấp, nhiệt độ bề mặt tăng thấp, tốc độ phân hủy bề mặt khoang chậm , sự leo lên của các khuyết tật vạch tối bị ức chế và tốc độ phân hủy bên trong của vật liệu chậm.
3. Cấu trúc và phương pháp đóng gói chip: Từ góc độ thiết kế cấu trúc đóng gói thiết bị, chọn vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt và độ dẫn nhiệt tốt hơn, thiết kế hệ số giãn nở nhiệt và độ dẫn nhiệt của vật liệu tản nhiệt theo vùng, đưa ra ứng suất đóng gói ở các kích cỡ khác nhau và các loại, tăng độ rộng khoảng cách băng tần và do đó cải thiện khả năng chống COD của chip.
Địa chỉ của chúng tôi
B-1507 Ruiding Mansion,No.200 Zhenhua Rd,xihu District 310030 Hàng Châu Chiết Giang Trung Quốc
Số điện thoại
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
