สำหรับชิปเลเซอร์ที่มีกำลังแสงเอาต์พุตเดี่ยวมากกว่า 500mW แสดงว่าชิปเลเซอร์กำลังสูงอยู่แล้ว ประสิทธิภาพการแปลงแตกต่างกันไปตามวัสดุ ตัวอย่างเช่น พลังงานสูงของแสงสีแดงในปัจจุบันสามารถสูงถึง 50% และพลังงานไฟฟ้าที่เหลือจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน
สำหรับ LD ที่ใช้พลังงานต่ำ เช่น ระดับ mW ที่ใช้ในการสื่อสารด้วยแสง โดยทั่วไปแล้วจะไม่ค่อยพิจารณาถึงภัยพิบัติที่พื้นผิวช่อง ชิปเลเซอร์กำลังสูงมีแนวโน้มที่จะเกิดภัยพิบัติที่พื้นผิวของโพรง ความเสียหายทางแสงที่รุนแรง, COD ความเสียหายจากภัยพิบัติทางแสงหรือที่รู้จักกันในชื่อความเสียหายของกระจกเงาแบบรุนแรง (COMD) เป็นรูปแบบความล้มเหลวของเลเซอร์กำลังสูง
โดยปกติเราคิดว่า COD เกิดจากการที่จุดเชื่อมต่อ PN ของเซมิคอนดักเตอร์มีภาระมากเกินไปเนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานเกินและการดูดซับพลังงานแสงมากเกินไปที่เกิดจากเกน ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การหลอมละลายและการตกผลึกใหม่ของพื้นที่ผิวของโพรง และพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจะทำให้เกิด ข้อบกพร่องขัดแตะจำนวนมากซึ่งจะทำลายประสิทธิภาพของอุปกรณ์ เมื่อพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบมีขนาดใหญ่เพียงพอ เราจะเรียกการทำให้พื้นผิวของโพรงดำคล้ำ รอยแตก ร่อง และปรากฏการณ์อื่น ๆ ที่พบภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงว่าเป็น "กลไก COD ภายนอก"
การปรับปรุงความสามารถของชิปแสงสีแดงในการต้านทาน COD (ความเสียหายจากกระจกมองภาพแบบภัยพิบัติ) สามารถทำได้ด้วยวิธีการที่หลากหลาย โดยส่วนใหญ่รวมถึงการเลือกใช้วัสดุ เทคโนโลยีหน้าต่างไม่ดูดซับ และการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบชิป
การเลือกใช้วัสดุ:
การใช้วัสดุคุณภาพสูงเป็นพื้นฐานในการปรับปรุงความต้านทาน COD ตัวอย่างเช่น วัสดุ AlGaInP แสดงประสิทธิภาพที่ดีในสเปกตรัมสีแดง และสามารถใช้เพื่อเตรียม LED สีแดงประสิทธิภาพสูงได้
ในชิป Micro LED การใช้วัสดุอินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ (InGaN) รวมกับเทคโนโลยีหลุมรูปตัว V สามารถช่วยลดการแยกส่วนประกอบที่มี In สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของชิป
เทคโนโลยีหน้าต่างไม่ดูดซับ:
เทคโนโลยีหน้าต่างไม่ดูดซับเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพซึ่งสามารถลดการดูดกลืนแสงของชิปเลเซอร์ได้อย่างมาก จึงยับยั้งการสร้าง COD ตัวอย่างเช่น ด้วยการใช้เทคโนโลยีการแพร่กระจายของ Zn เพื่อสร้างหน้าต่างที่ไม่ดูดซับ สามารถเตรียมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง 660 นาโนเมตรได้ ซึ่งการดูดกลืนแสงที่ส่วนหน้าจะลดลง ซึ่งช่วยลด COD
การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบชิป:
ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบชิป ความต้านทาน COD สามารถปรับปรุงได้โดยการปรับโครงสร้างและพารามิเตอร์ให้เหมาะสม ตัวอย่างเช่น โดยการควบคุมการแปลตำแหน่งของพาหะ ผลกระทบของการรวมตัวกันใหม่ของพื้นผิวโดยไม่มีการแผ่รังสีต่อประสิทธิภาพควอนตัมภายในจะลดลงอย่างมาก ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของชิป
ในขั้นตอนการเอพิแทกซีของวัสดุ การปรับให้เหมาะสมยังสามารถดำเนินการได้เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอและความเสถียรของวัสดุ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความต้านทาน COD ของชิป
วิธีการทางเทคนิคอื่น ๆ :
การปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงของชิปเลเซอร์ก็เป็นทิศทางที่สำคัญเช่นกัน สำหรับชิปเลเซอร์ตัวเดียวที่มีกำลังแสงเอาท์พุตมากกว่า 500mW ประสิทธิภาพการแปลงจะสูงถึง 50% และพลังงานไฟฟ้าที่เหลือจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิของชิปและปรับปรุงความต้านทาน COD
โดยสรุป ด้วยการใช้วัสดุคุณภาพสูง เทคโนโลยีหน้าต่างไม่ดูดซับ การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบชิป และวิธีการทางเทคนิคอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องอย่างครอบคลุม ความต้านทาน COD ของชิปแสงสีแดงสามารถปรับปรุงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือโดยรวม
เมื่อ COD เกิดขึ้น ชิปจะได้รับความเสียหายอย่างถาวร โดยทั่วไปแล้วพลังงานแสงจะลดลงมากกว่า 50% หรือแม้กระทั่งไม่มีแสงเลย จะปรับปรุงความสามารถของชิปในการทนต่อ COD ได้อย่างไร? เราสามารถพยายามในขั้นตอน epitaxy ของวัสดุ ขั้นตอนการออกแบบชิป ขั้นตอนกระบวนการชิป และการรักษาพื้นผิวช่องใบหน้าส่วนปลายของชิป
มีหลายทางเลือกในการปรับปรุงความต้านทานชิปต่อ COD:
1เทคโนโลยีหลุมควอนตัมความเครียด
ในฐานะที่เป็นพื้นที่แอคทีฟเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ควอนตัมหลุมแสดงความหนาแน่นของแถบความถี่ย่อยและสถานะขั้นตอนเชิงปริมาณภายใน ซึ่งจะปรับปรุงความหนาแน่นกระแสตามเกณฑ์และความเสถียรของอุณหภูมิของเลเซอร์ได้อย่างมาก โดยการเปลี่ยนความกว้างของหลุมศักย์และความสูงของสิ่งกีดขวาง ทำให้สามารถเปลี่ยนช่วงพลังงานเชิงปริมาณและตระหนักถึงลักษณะที่ปรับได้ของเลเซอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบเฮเทอโรจังค์ชั่นแบบเดิม มันสามารถลดกระแสเกณฑ์ของเลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงประสิทธิภาพควอนตัมและอัตราขยายที่แตกต่างกัน การนำความเครียดเข้าสู่หลุมควอนตัมจะเปลี่ยนโครงสร้างแถบพลังงานของตัวเองอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยการปรับตำแหน่งของแถบรูที่หนักและเบาในแถบวาเลนซ์ พารามิเตอร์การออกแบบและระดับความเป็นอิสระของโครงสร้างเอพิแทกเซียลของชิปจะเพิ่มขึ้น โดยทั่วไปแล้ว การแนะนำความเครียดแรงอัดในโครงสร้าง epitaxx ของหลุมควอนตัมที่ประกอบด้วยวัสดุไตรภาค III-V และควอเทอร์นารีจะทำให้การเปลี่ยนแปลงของฟังก์ชันแถบพลังงานรุนแรงขึ้น ซึ่งจะช่วยลดกระแสเกณฑ์ของเลเซอร์ ในขณะที่ทำให้เกิดความเครียดแรงดึง มันจะทำให้ฟังก์ชันแถบพลังงานแบนลง การเพิ่มขึ้นของวัสดุเมื่อทำงานที่กำลังไฟสูงจะดีขึ้นในระดับหนึ่ง การเกิดขึ้นของหลุมควอนตัมที่ทำให้เครียดทำให้ได้โครงสร้างแถบพลังงานที่ต้องการ และเพิ่มเกนโดยการปรับความเครียด ทำให้เกิดประสิทธิภาพแบบก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในประสิทธิภาพของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์
2 เทคโนโลยีหลุมควอนตัมไร้อะลูมิเนียม
เลเซอร์ที่ปราศจากอลูมิเนียมมีข้อได้เปรียบเหนือเลเซอร์ที่ประกอบด้วยอลูมิเนียมอย่างเห็นได้ชัด:
1) วัสดุที่ปราศจากอลูมิเนียมมีความหนาแน่นของพลังงาน COMD สูงกว่าวัสดุที่ประกอบด้วยอลูมิเนียม อะลูมิเนียมในบริเวณแอคทีฟจะถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายและทำให้เกิดข้อบกพร่องของเส้นสีเข้ม ซึ่งจะลดความหนาแน่นของพลังงานเมื่อเกิด COMD และทำให้สร้าง COMD ได้ง่ายขึ้น ซึ่งเป็นการจำกัดกำลังและอายุการใช้งานของเลเซอร์
2) ในเวลาเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบกับหลุมควอนตัมที่ประกอบด้วยอลูมิเนียม ช่องควอนตัมที่ปราศจากอลูมิเนียมมีความต้านทานต่ำกว่าและมีค่าการนำความร้อนสูงกว่า ดังนั้นอัตราการรวมตัวกันของพื้นผิวจึงต่ำ อุณหภูมิพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นต่ำ อัตราการย่อยสลายพื้นผิวของโพรงจะช้า การไต่ขึ้นของข้อบกพร่องของเส้นสีเข้มจะถูกยับยั้ง และอัตราการย่อยสลายภายในของวัสดุจะช้า
3. โครงสร้างและวิธีการบรรจุภัณฑ์แบบชิป: จากมุมมองของการออกแบบโครงสร้างบรรจุภัณฑ์ของอุปกรณ์ ให้เลือกวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนและการนำความร้อนที่ดีขึ้น ออกแบบค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนและการนำความร้อนของวัสดุระบายความร้อนตามภูมิภาค แนะนำความเครียดของบรรจุภัณฑ์ที่มีขนาดแตกต่างกันและ เพิ่มความกว้างของช่องว่างของแถบความถี่ และปรับปรุงความต้านทาน COD ของชิป
ที่อยู่ของเรา
B-1507 Ruiding Mansion,No.200 Zhenhua Rd, Xihu District 310030 หางโจว เจ้อเจียง จีน
หมายเลขโทรศัพท์
0086 181 5840 0345
อีเมล
info@brandnew-china.com
