Wpływ warstwy ZnO na parametry pracy azotkowych laserów o emisji krawędziowej

• Autorzy: Dąbrówka Dominika , Sarzała Robert P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.10.49

Warianty tytułu

EN

The impact of the ZnO layer on the operating parameters of edge-emitting nitride lasers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki numerycznej analizy laserów krawędziowych na bazie azotku galu. Emiter został zaprojektowany do pracy w temperaturze pokojowej i ciągłej emisji światła zielonego (540 nm). Pokazano, że zastosowanie warstwy ZnO, jako ograniczenie optyczne po stronie p, w porównaniu z warstwą ITO, pozwala polepszyć parametry pracy lasera w połączeniu z innymi warstwami zapewniającymi efektywne ograniczenie modu od strony n. Wynika to między innymi ze znacznie niższej wartości współczynnika absorpcji materiału ZnO oraz z lepszej przewodności cieplnej ZnO w porównaniu do ITO.

EN

The paper presents the results of the numerical analysis of edge-emitting lasers based on gallium nitride. The emitter was designed for operation at room temperature and continuous emission of green light (540 nm). It is shown that the use of a ZnO layer as a p-type optical confinement, compared to an ITO layer, allows improved laser operating parameters in combination with other layers providing optical confinement on the n-side. This is due to the significantly lower value of the absorption coefficient of the ZnO material and the much better thermal conductivity of ZnO compared to ITO.

Słowa kluczowe

PL

zielony laser półprzewodnikowy; InGaN/GaN; ZnO; symulacja komputerowa

EN

green diode laser; InGaN/GaN; ZnO; computer simulation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 10
• Strony: 241--244
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dąbrówka Dominika

• Politechnika Łódzka, Instytut Fizyki, ul. Wólczańska 217/221, 93-005 Łódź

• https://orcid.org/0000-0001-8571-3082

autor

Sarzała Robert P.

• Politechnika Łódzka, Instytut Fizyki, ul. Wólczańska 217/221, 93-005 Łódź

• https://orcid.org/0000-0002-2929-0844

Bibliografia

• [1] Lei H., Xiaoyu R., Jianping L., Aiqin T., Lingrong J., Siyi H., Wei Z., Liqun Z., Hui Y., High-power hybrid GaN-based green laser diodes with ITO cladding layer, Photonics Research 8(3), 279-285 (2020)
• [2] Nakatsu Y., Nagao Y., Kozuru K., Hirao T., Okahisa E., Masui S., Yanamoto T., Nagahama S., High-efficiency blue and green laser diodes for laser displays, Proc. SPIE 10918, 99-107 (2019)
• [3] Xiu H., Xu P., Wen P., Zhang Y., Yang J., Rapid degradation of InGaN/GaN green laser diodes, Superlattices and Microstructures, 142, 106517 (2020)
• [4] Marioli M., Meneghini M., Rossi F., Salviati G., de Santi C., Mura G., Meneghesso G., Zanoni E., Degradation mechanisms and lifetime of state-of-the-art green laser diodes, Phys. Status Solidi, 212, 974–979 (2015)
• [5] Tian A., Hu L., Zhang L., Liu J., Yang H., Design and growth of GaN-based blue and green laser diodes, Science China Materials, 63, 1348-1363 (2020)
• [6] Hardy T., Holder C.O., Feezell D.F., Nakamura S., Speck J.S., Cohen D.A.,. DenBaars S.P, Indium-tin oxide clad blue and true green semipolar InGaN/GaN laser diodes”, Appl. Phys. Lett., 103, 081103 (2013)
• [7] Myzaferi A., Mughal A.J., Cohen D.A., Farrell R.M., Nakamura S., Speck J.S., DenBaars S.P., Zinc oxide clad limited area epitaxy semipolar III-nitride laser diodes, Opt. Express 26, 12490-12498 (2018)
• [8] Kuc M., Sokół A.K., Piskorski Ł., Dems M., Wasiak M., Sarzała R.P., Czyszanowski T., ITO layers as an optical confinement for nitride edge-emitting lasers, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 68(1), 147-154 (2020)
• [9] Kuc M., Piskorski Ł., Dems M., Wasiak M., Sokół A.K., Sarzała R.P., Czyszanowski T., Numerical Investigation of the Impact of ITO, AlInN, Plasmonic GaN and Top Gold Metalization on Semipolar Green EELs, Materials, 13(6), 1444 (2020)
• [10] Dąbrówka D., Sarzała R.P., Tłumienie efektu thermal crosstalk w linijkach laserowych, Przegląd Elektrotechniczny 98(9), 164-167 (2022)
• [11] Carlin J.F., Zellweger C., Dorsaz J., Nicolay S., Christmann G., Feltin E., Butté R., Grandjean N., Progresses in III-nitride distributed Bragg reflectors and microcavities using AlInN/GaN materials, Phys. Status Solidi B 242(11), 2326–2344 (2005)
• [12] Castiglia A., Feltin E., Cosendey G., Altoukhov A., Carlin J.- F., Butté R., Grandjean N., Al0.83In0.17N lattice-matched to GaN used as an optical blocking layer in GaN-based edge emitting lasers, Appl. Phys. Lett. 94(19), 193506 (2009)
• [13] Perlin P., Holc K., Sarzyński M., Scheibenzuber W., Marona Ł., Czernecki R., Leszczyński M.,Bockowski M., Grzegory I., Porowski S., Cywiński G., Firek P., Szmidt J., Schwarz U., Suski T, Application of a composite plasmonic substrate for the suppression of an electromagnetic mode leakage in InGaN laser diodes, Appl. Phys. Lett. 95(26), 261108 (2009)
• [14] Berger C., Lesnik A., Zettler T., Schmidt G., Veit P., Dadgar A., Bläsing J., Christen J., Strittmatter A., Metalorganic chemical vapor phase epitaxy of narrow-band distributed Bragg reflectors realized by GaN:Ge modulation doping, J. Crystal Growth 440, 6–12 (2016)
• [15] Mehari S., Cohen D.A., Becerra D.L., Nakamura S., DenBaars S.P., Demonstration of enhanced continuous-wave operation of blue laser diodes on a semipolar 202¯1¯ GaN substrate using indium-tin-oxide/thin-p-GaN cladding layers, Opt. Express 26, 1564-1572 (2018)
• [16] Mroziewicz B., Bugajski M., Nakwaski W., Physics of Semiconductor Laser, North Holland, Amsterdam, 1991