Τα συμβατικά λέιζερ ημιαγωγών, όπως τα λέιζερ της κοιλότητας Fabry-Pérot (FP), τα λέιζερ κατανεμημένης ανατροφοδότησης (DFB) και τα λέιζερ επιφανειακής εκπομπής (VCSELS), δεν μπορούν να επιτύχουν ταυτόχρονα τη λειτουργία μονής λειτουργίας, την υψηλή ισχύ και τη γωνία Divergence .. Η διάθλαση σε δισδιάστατους φωτονικούς κρυστάλλους για την επίτευξη εξόδου λέιζερ υψηλής ισχύος, με μια μικρή γωνία απόκλισης (Σχήμα 1), καθιστώντας τα ένα από τα καυτά ερευνητικά θέματα τόσο σε εγχώρια όσο και σε διεθνές επίπεδο .
Τα υλικά ημιαγωγών που βασίζονται σε γάλλιο (GAN) έχουν άμεσο bandgap, με μήκη κύματος εκπομπής που καλύπτουν το ορατό σε βαθιά υπεριώδη φάσμα, προσφέροντας πλεονεκτήματα όπως η υψηλή φωτεινή απόδοση και η εξαιρετική χημική σταθερότητα, καθιστώντας τα κατάλληλα για την κατασκευή PCSel { Η υποβρύχια επικοινωνία, η διαστρική επικοινωνία, τα ατομικά ρολόγια τσιπ, η εξερεύνηση βαθύ χώρο, το ατομικό ραντάρ και η ιατρική με λέιζερ, προσελκύοντας ευρεία προσοχή .
Σχήμα 1. Δομικά διαγράμματα, τυπικές γωνίες απόκλισης μακρινού πεδίου και φασματικά χαρακτηριστικά εξόδου των λέιζερ που εκπέμπουν άκρα FP, λέιζερ που εκπέμπουν άκρα DFB, VCSEL και PCSEL .
Η ομάδα του καθηγητή Noda στο Πανεπιστήμιο του Κιότο στην Ιαπωνία πρότεινε για πρώτη φορά την έννοια των PCSels το 1999 και ανέφερε το πρώτο δωματίου-θερμοκρασίας Lasing Lasing της Gan Violet PCSels στο Science 319, 445 (2008).} Στη συνέχεια, σε συνεργασία με την Ιαπωνία Stanley Company το 2022 και την Ιαπωνία Nichia Company στο 2024 PCSels στις μπλε και πράσινες λυχνίες φωτός . Επί του παρόντος, μόνο η Ιαπωνία έχει επιτύχει την εκπομπή που προκαλείται από την ηλεκτρική έγχυση των PCSEL με βάση το GAN παγκοσμίως .
Σε συνεργασία με το βασικό εργαστήριο των υλικών οθόνης ημιαγωγών και των τσιπς και του εργαστηρίου Suzhou, και τα δύο ιδρύθηκαν από το Suzhou Institute of Nanotechnology και η νανοεπιστήμη της κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, το Laser Electroture Actoctions με βάση το GaN και το Droom-In-Incectioning Laser
Η ερευνητική ομάδα προσομοιώθηκε για πρώτη φορά και σχεδίασε τη δομή της συσκευής PCSEL με βάση το GAN, και στη συνέχεια αυξήθηκε επιταξικά υλικά με βάση το GaN με βάση το GaN και αναπτύχθηκε χαμηλής δομής κρυστάλλινα κρυστάλλινα και διαμέτρους της δομής της λωρίδας με βάση το GAN με βάση το PCSE Γ-Χ κατεύθυνση χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία με διαχωρισμένη γωνία (Εικόνα 3), παρατηρήθηκε ότι: σε ρεύματα χαμηλής έγχυσης, η δομή της ζώνης είναι καθαρή, με τον τρόπο C να έχει την υψηλότερη ένταση. Καθώς το ρεύμα αυξάνεται, η ένταση του μη ακτινοβολίας του τρόπου Β βελτιώνει σημαντικά μέχρι να εμφανιστεί το Lasing ., με τη μέτρηση της δομής της ζώνης, προσδιορίστηκε ότι η συσκευή εξαφανίζεται στη θεμελιώδη λειτουργία Β, με μισό πλάτος περίπου 0. 05 nm κοντά στο ρεύμα κατωφλίου.
Σχήμα 2. (α) Σχηματικό διάγραμμα της δομής PCSEL με βάση το GAN, (β) της δομής φωτονικής κρυστάλλου που λαμβάνεται από τις δοκιμές οπτικής άντλησης και (C) επιφάνεια και (d) εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης του φωτονικού .}}
Σχήμα 3. (a-e) Η δομή ζώνης του PCSEL με βάση το GAN στην κατεύθυνση γ-Χ που μετράται σε διαφορετικά ρεύματα έγχυσης, (f) καμπύλη που δείχνει τη μεταβολή του μέγιστου μήκους κύματος και του φασματικού μισού πλάτους του PCSEL με το GAN με ρεύμα έγχυσης .}}}}
Με βάση την παραπάνω εργασία, η ερευνητική ομάδα πέτυχε ηλεκτρική ένεση δωματίου με βάση το φαινόμενο με βάση το GaN με βάση το φαινόμενο με βάση το όριο που εκπέμπει το κατώφλι (Σχήμα 4), με ένα μήκος κύματος περίπου 415 nm, ένα κατώφλι ρεύμα 21 . 96 a, ένα αντίστοιχο κατώφλι, ένα αιχμή 13 {}}}}}}}} { ισχύς περίπου 170 mW. Στο επόμενο βήμα, η ομάδα σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει υψηλής ποιότητας υποστρώματα μονής κρυστάλλων GAN για να σχεδιάσει μια νέα δομή PCSEL με βάση το GAN και να ξεπεράσει τις προκλήσεις στην κατασκευή και τη συσκευασία/θερμική τεχνολογία συσκευασίας/θερμικής διαχείρισης για την επίτευξη εξόδου λέιζερ υψηλής ισχύος (10-100 W).
Εικόνα 4. Gan με βάση το PCSEL: (α) φάσματα ηλεκτροφωταύγειας σε διαφορετικά ρεύματα έγχυσης, (β) εξόδου οπτικών καμπυλών ισχύος-τάσης-τάσης, (γ) σημείο μακρινού πεδίου και (δ) πριν και (ε)
