Una nueva técnica de deposición multicapa con haz de electrones para crear contactos intracavitarios, un componente importante de los láseres emisores de superficie de cavidad vertical VCSEL a base de nitruro de galio VCSEL, no solo produce propiedades optoelectrónicas intrigantesallana el camino para que otros ingresen a este ámbito de investigación. La nueva técnica fue desarrollada por un equipo de investigadores de la Universidad de California, Santa Bárbara.
Como informa el equipo en el Revista de Física Aplicada de AIP Publishing, llevaron a cabo una serie de simulaciones para explorar la dependencia de parámetros de rendimiento importantes como la reflectancia espejo, la densidad de corriente umbral y la eficiencia diferencial en la pérdida de dispersión causada por la aspereza del óxido de indio dopado con estaño ITOcontactos intracavitarios para láseres emisores de superficie de cavidad vertical VCSEL basados en nitruro III de 405 nm con chip de volteo.
"Durante el período 2012-2013, demostramos un dispositivo VCSEL, pero luego tuvimos problemas para obtener resultados repetibles", explicó John T. Leonard, un candidato a doctorado que trabaja dentro del grupo de investigación del premio Nobel Shuji Nakamura en la iluminación de estado sólido& Energy Electronics Center, Departamento de Materiales en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de California, Santa Bárbara.
Por lo tanto, el equipo decidió rastrear "las diversas fuentes potenciales de pérdida en nuestros dispositivos", dijo Leonard. "Vimos que desarrollar un contacto intracavitario ITO depositado con haz de electrones altamente uniforme como una parte crítica para mejorar nuestro rendimiento y rendimiento VCSEL"
En el corazón del trabajo del equipo se combinan simulaciones en física fundamental, incluida la difracción dispersión de la luz desde las interfaces, el diseño del láser para aproximar las corrientes de umbral a las que se enciende un láser y la ciencia de los materiales diseño y desarrollo depelícula ITO multicapa.
"Comenzamos explorando cómo una película ITO aproximada cambia la forma en que la luz se dispersa en los espejos altamente reflectantes utilizados en los VCSEL", dijo Leonard. "Para hacer esto, utilizamos una técnica de simulación llamada 'método de matriz de transmisión'. Perotambién incluyó parámetros para explicar la dispersión de la luz en las interfaces, que tiende a ignorarse en el método de matriz de transmisión y el análisis VCSEL ".
Después de obtener una mejor comprensión de cómo las interfaces aproximadas cambian la reflectancia del espejo, el equipo pasó a explorar cómo este cambio podría afectar los VCSEL de nitruro III. "Específicamente, analizamos cómo la corriente láser y la eficiencia del láser se verían afectadas por las interfaces aproximadas y/ o contactos ásperos de la intracavidad de ITO ", señaló Leonard." Luego buscamos formas de lograr películas de ITO altamente uniformes ".
La esperanza original del equipo era que sería posible cambiar simplemente la temperatura o la presión de oxígeno a la que se depositó la película ITO para lograr las propiedades optoelectrónicas y de rugosidad superficial deseadas. "Pero este no fue el caso", dijo Leonard."Terminamos desarrollando una técnica multicapa para depositar primero una película ITO muy delgada a baja temperatura, seguida de otra película ITO más gruesa a alta temperatura, y nos dio excelentes propiedades de rugosidad superficial y optoelectrónica".
La importancia clave del trabajo del equipo es que proporciona a los investigadores interesados en los VCSEL de nitruro III una forma simple de desarrollar contactos intracavitarios de ITO de alta calidad, que son una parte crítica de este tipo de VCSEL.
"Si bien las técnicas de deposición de múltiples capas se han aplicado a muchos sistemas de materiales diferentes y diferentes métodos de cultivo / depósito de materiales, fue relativamente inexplorado en la deposición de haz de electrones", dijo Leonard. "Nuestro trabajo muestra que el uso de películas de múltiples capas produce resultados significativos e inesperadosmejoras en las propiedades optoelectrónicas "
Si bien los VCSEL de nitruro III todavía se consideran en su infancia, "muestran un gran potencial para muchas aplicaciones que requieren luz altamente direccional con una alta densidad de potencia de salida, incluidas pantallas de visualización frontal, faros de automóviles, datos de luz visibletransmisión y comunicación, también conocido como 'LiFi' y proyectores pico ", dijo.
Leonard señaló que la influencia de la rugosidad de la superficie en el rendimiento del VCSEL es particularmente significativa para los VCSEL de nitruro III de longitud de onda corta, "porque cuando la longitud de onda de emisión - violeta, UV, azul y verde - se divide por el índice de refracción, tomaen el mismo orden que la rugosidad de la superficie, lo que hace que la luz se disperse / interactúe con las características de rugosidad de la superficie de una manera mucho más intensa que los VCSEL infrarrojos o rojos ".
El equipo continúa haciendo "mejoras dramáticas en el rendimiento y la eficiencia de nuestros VCSEL", agregó.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :