Grünliches Leuchten

Physik Journal  - Eine Galliumnitrid-Laserdiode strahlt im kontinuierlichen Betrieb bei 499,8 nm.

Die Entwicklung einer Laserdiode im grünen Spektralbereich ist ein Ziel der Halbleiterfertigung. Eine solche Diode wäre z. B. eine kompakte und effiziente Strahlungsquelle für mobile Projektoren. Forscher des japanischen Halbleiterherstellers Rohm haben nun das Labormuster eines GaN-Lasers vorgestellt, der bei 499,8 nm emittiert. Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der Eigenerwärmung der Diode, durch die sich ihr Strahlungsmaximum um gut 10 nm zu längeren Wellenlängen verschiebt. Allerdings verkürzt sich dadurch die Lebensdauer der Diode deutlich, sodass sich der Effekt nicht für eine Massenproduktion eignet.

Die Wissenschaftler stellten zwei Varianten der Diode her, für die sie kommerzielle Substrate aus sog. m-plane-GaN als Ausgangsbasis nutzten. Mithilfe der metall-organischen chemischen Gasphasenabscheidung brachten sie eine InGaN-Vielquantentopf-Diode auf das nichtpolare Material auf. Die optischen Resonatoren der Bauteile waren so ausgelegt, dass die Auskoppelspiegel 70 bzw. 97 Prozent des Lichts reflektierten.

Die Wellenlänge der Laseremission steigt mit zunehmender Eingangsleistung: Mit 3,03 W erreichen die Dioden mit den höher reflektierenden Auskoppelspiegeln eine Ausgangsleistung von 15 mW bei 499,8 nm. Ihre Schwellenstromdichte beträgt 3,1 kA/cm² bei einem Schwellenstrom von 46 mA. Die Dioden mit 70 Prozent Reflektivität benötigen eine geringere Schwellenstromdichte (2,8 kA/cm²), um die maximale Ausgangsleistung von 92 mW zu erreichen - dann aber bei 492,8 nm. Beide Labormuster liefern bessere Werte als der bisherige Rekordhalter unter den GaN-Laserdioden: ein Labormuster, das Rohms japanischer Konkurrent Nichia Anfang 2008 präsentiert hatte. Es emittierte 5 mW bei 488 nm.

Michael Vogel
Quelle: Physik Journal, April 2009, S. 14


Weitere Infos:

• K. Okamoto et al., Appl. Phys. Lett. 94, 071105 (2009)

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