Экстраполяционная кристаллическая окружность VCSEL (вертикальный эмиссионный лазер) является основной базой для производства чипов VCSEL, характеристики которых напрямую определяют производительность, надежность и стоимость конечного лазера. Для новичков, не углубляясь в сложную теорию эпитаксиального роста, чтобы захватить следующие ключевые характеристики, вы можете быстро установить паруЭкстраполяционная окружность VCSELОсновные познания.

I. Основные структурные характеристики: "вертикальные полости" являются фундаментальными

Основной особенностью экстенсивной окружности VCSEL является то, что она имеет « вертикально сложенную резонаторную структуру», которая также является ее самым существенным отличием от традиционной экстенсивной пластины лазера бокового излучения. Структура состоит в основном из трех вертикальных частей, толщина и компоненты каждого слоя тщательно контролируются:

Распределенное пражское зеркало (DBR) сверху вниз: вырастает поочередно из многослойного полупроводникового материала с различными коэффициентами преломления, что эквивалентно « оптическому зеркалу», которое ограничивает свет повторным отражением в полости и образует лазерные колебания. Отражение DBR напрямую влияет на эффективность светового выхода лазера, а отражательная способность DBR высококачественных экстенсивных кругов обычно составляет более 99%.

Активная область: расположенная между верхним и нижним DBR, является « основной областью, которая производит лазер», обычно используя структуру поликвантовой ловушки (MQW). Слои, толщина и компоненты материала квантовой ловушки (например, InGaAs / GaAs) определяют длину волны, излучаемой VCSEL (обычно 850 нм, 940 нм и т.д.), и плотность световой мощности.

Ограниченный слой и контактный слой: ограничительный слой используется для ограничения носителей и светового поля для повышения световой эффективности; Контактный слой обеспечивает хорошую электропроводность для последующей подготовки электродов, а его концентрация легирования и однородность влияют на электрические характеристики чипа.

II. Ключевые характеристики производительности: производительность непосредственно связанного устройства

Производственные характеристики экстенсивного кристаллического круга являются « врожденной основой » последующего производства чипов, основное внимание уделяется следующим трем моментам:

однородность длины волны: отклонение длины волны, излучаемой VCSEL в разных местах на одном и том же кристаллическом круге, должно быть минимальным (обычно требуется ±2 нм). Плохая однородность длины волны может привести к непоследовательной производительности чипа массового производства, влияя на применение оптических коммуникаций, сенсорных и других сцен. Эта характеристика напрямую определяется однородностью температуры и потока газа в процессе эпитаксиального роста.

Эффективность светового выхода: в основном зависит от квантовой эффективности активной зоны и эффективности отражения DBR. Высокоэффективные экстенсивные кристаллы позволяют VCSEL выводить более высокую световую мощность при более низком приводном токе, как для снижения энергопотребления, так и для снижения тепла чипа и повышения надежности. Высококачественный экстенсивный круг в отрасли соответствует световой отдаче чипа до 30%.

Качество кристалла: с « плотностью дислокации » в качестве основного показателя, дислокация является дефектом, возникающим в процессе роста кристалла, будет захватывать носитель, как « примеся», что приводит к снижению мощности света и сокращению срока службы. высокое качествоЭкстраполяционная окружность VCSELПлотность дислокации должна контролироваться ниже 10 м³ см², чтобы гарантировать долгосрочную надежность чипа (срок службы обычно требует более 100 000 часов).

III. Характеристики адаптации процессов и приложений: соответствие требованиям производства и сцены

В дополнение к основной структуре и производительности, технологическая адаптация экстенсивной кристаллической окружности и соответствие сцены также имеют решающее значение, что напрямую влияет на производительность и эффективность применения:

Размеры и выравнивание кристаллической окружности: текущие основные размеры 4 дюйма, 6 дюймов, более крупные размеры (например, 8 дюймов) могут увеличить производство чипов в одной кристаллической окружности и снизить удельную стоимость. В то же время выравнивание кристаллической окружности (деформация обычно требует 50 мкм) влияет на точность последующих процессов фотолитографии, резания и других процессов, избегая снижения хорошей скорости чипа.

однородность легирования: однородность концентрации легирования в эпитаксиальном слое (например, легирование n - типа и p - типа слоя DBR) влияет на согласованность порогового тока и напряжения чипа. Если смешивание неравномерно, некоторые чипы могут иметь проблемы, такие как чрезмерный ток привода и серьезная лихорадка, увеличивая затраты на скрининг.

Адаптация сценариев применения: различные сценарии требуют различных характеристик экстенсивных кристаллов VCSEL. Например, потребительская электроника (например, распознавание лиц) с использованием кристаллических кругов должна быть сосредоточена на стабильности длины волны и низкой стоимости; Промышленные сенсорные кристаллы должны усиливать надежность при высоких температурах; Квадратные кристаллы имеют более высокие требования к эффективности выхода света и скорости модуляции.

4 Ключевые напоминания для новичков

- характеристики экстенсивной кристаллической окружности являются « врожденными», последующий процесс чипирования трудно компенсировать врожденные дефекты, выбор должен отдавать приоритет подтверждению соответствия основных показателей потребностям;

- Различные технологии эпитаксиального роста (например, MOCVD, MBE) влияют на характеристики кристаллического круга, MOCVD из - за хорошей производительности, контролируемой стоимости, является основным технологическим маршрутом в настоящее время;

- При приемке основное внимание уделяется ключевым проверочным отчетам, таким как однородность длины волны и плотность дислокации, чтобы избежать воздействия на последующее производство из - за несоответствия показателей.