[發明專利]納米晶體表面發射激光器

在審

• 申請號: 202080069836.0
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN114503380A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 羅龍虎;R·T·拉希德;劉先河;米澤田
• 申請（專利權）人: 密歇根大學董事會
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/34
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉

1.一種納米線，包括：

第一半導體區域；

第二半導體區域；以及

異質結構，其設置在所述第一半導體區域和所述第二半導體區域之間并且耦合到所述第一半導體區域和所述第二半導體區域；

其中，所述納米線是可操作的，以在至少小于每平方厘米十千安培(10kA/cm²)的數量級的電流密度下發射具有在520-560納米的范圍內的波長的受激發射光。

2.根據權利要求1所述的納米線，其中所述電流密度在0.4kA/cm²或更小的數量級上。

3.根據權利要求1所述的納米線，其中所述第一半導體區域包括n摻雜的氮化鎵，并且其中所述第二半導體區域包括p摻雜的氮化鎵。

4.根據權利要求1所述的納米線，其中所述異質結構包括殼層和量子盤，并且其中所述殼層包括氮化鋁鎵，并且所述量子盤包括氮化銦鎵。

5.根據權利要求1所述的納米線，其中所述異質結構包括殼層和量子盤，并且其中所述量子盤與所述殼層交錯。

6.根據權利要求1所述的納米線，其中所述異質結構是錐形并且隨著距襯底的距離增加而變窄。

7.根據權利要求1所述的納米線，其中所述異質結構包括：

量子盤，其設置在所述納米線的第一半極性平面中；以及

殼層，其設置在所述納米線的第二半極性平面中。

8.根據權利要求1所述的納米線，其中所述納米線具有為六邊形的橫截面。

9.一種器件，包括：

襯底；以及

表面發射激光器，其耦合到所述襯底并且包括納米晶體陣列，所述納米晶體陣列包括多個納米線。

10.根據權利要求9所述的器件，其中所述納米晶體陣列包括光學腔。

11.根據權利要求9所述的器件，其中所述納米線具有包括光學腔的光子晶體結構；并且其中，在工作中，所述光子晶體結構被配置為在沒有動態布拉格反射器的情況下在所述光子晶體結構中形成駐波。

12.根據權利要求11所述的器件，其中所述光子晶體結構的倒易晶格包括六個等效且耦合的布里淵區伽馬點。

13.根據權利要求11所述的器件，其中所述納米晶體陣列在工作中表現出均勻的光子帶-邊緣諧振效應。

14.根據權利要求9所述的器件，其中所述納米線是可操作的，以在至少小于每平方厘米十千安培的數量級的電流密度下發射具有在520-560納米的范圍內的波長的受激發射光。

15.根據權利要求9所述的器件，其中所述納米線是可操作的，以發射具有選自由以下各項組成的組的范圍內的波長的受激發射光：10-400納米；以及635-700納米。

16.根據權利要求9所述的器件，其中所述多個納米線中的每個納米線包括：

n型半導體區域；

p型半導體區域；以及

異質結構，其在所述n型半導體區域與所述p型半導體區域之間，所述異質結構包括：

量子盤，其設置在所述納米線的第一半極性平面中；以及

殼層，其設置在所述納米線的第二半極性平面中。

17.根據權利要求9所述的器件，其中所述納米晶體陣列包括多行所述納米線，其中每行包括多個納米線，其中所述多個納米線中的每個納米線具有為六邊形的橫截面，并且其中所述納米線以三角形晶格布置在所述陣列中。