激光器芯片中的漏电流

漏电流,听名字就知道是个比较负能量的一个东西。在半导体领域,二极管在反向截止的时候,并不是完全理想的截止。在承受反压的时候,会有些微小的电流从阴极漏到阳极。
这个电流通常很小,而且反压越高,漏电流越大,温度越高,漏电流越大。大的漏电流会带来较大的损耗,特别在高压应用场合。
产生的原因:从半导体材料内部结构看,是外加反向电压在pn结势垒区所产生的反向电场e大于势垒区扩散电荷形成的电场e。
导致了通过pn结的反向漏电电流。势垒区的薄厚,以及所加反向电压的大小共同决定了漏电电流的大小。
在激光器芯片中,激光器也是二极管的一种,对其两端施加正向偏压时,电子从n流向有源区,但是也有一部分电子会有足够的能量从有源区溢出并流向p区,这些流到p的电流,就叫漏电流。
漏电流可分为两个部分,一部分如上说的,另一部分是拥有足够的热能从而超过电位势垒。
另一部分是由于p能内部本身有少量电子渗透或漂移到p接触区域,形成漏电流。
漏电流对发光没有贡献,只会使得器件内部量子效率减少。同时对温度十分敏感,漏电流会随着温度上升迅速增加。
同样对于短波长激光器比长波长的激光器更容易漏电。例如短波长的磷化铝镓铟。
如上图,波长690nm的磷化铝镓铟芯片导电带能隙差400mev,但是波长650nm的磷化铝镓铟相差只有320mev,电子更容易溢出。
减少短波长磷化铝镓铟漏电的几个方法:
1)提高p包覆层的掺杂浓度。增加导电能隙差值,增加电子越过电位的难度。
2)增加量子阱的个数,使得可容纳载子变多而减少电流溢出;随着量子阱的增加,必须要注入更多的电流产生laser,因而临界电流也会增加。


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