中科院半导体所研制成功砷化镓基量子级联激光器

在国家自然科学基金重点项目、国家“973”和“863”项目共同支持下，中国科学院半导体研究所材料科学重点实验室于近日在量子级联激光器研究方面获得重大突破。在亚洲首次研制成功具有自主知识产权的砷化镓基量子级联激光器，实现120K激射(占空比1%)，波长9.1微米，81K下的峰值功率大于70毫瓦(mW)，标志着我国红外量子级联激光器研究进入世界前列。

　　量子级联激光器(QCL)是一种基于子带间电子跃迁的中红外波段单极光源，其工作原理与通常的半导体激光器截然不同。其激射方案是利用垂直于纳米级厚度的半导体异质结薄层内由量子限制效应引起的分离电子态，在这些激发态之间产生粒子数反转，该激光器的有源区是由耦合量子阱的多级串接组成(通常大于500层)而实现单电子注入的多光子输出。量子级联激光器的出现开创了利用宽带隙材料研制中、远红外半导体激光器的先河，在中、远红外半导体激光器的发展史上树立了新的里程碑。

　　由于量子级联激光器是集量子工程和先进的分子束外延技术于一体，与常规的半导体激光器在工作原理上不同，其特点优于普通激光器，因技术含量很高，相关产品的开发具有重要的社会和经济价值。

据了解，量子级联激光器是一个高难度的量子工程，特点是工作波长与所用材料的带隙无直接关系，仅由耦合量子阱子带间距决定，从而可实现对波长的大范围剪裁。砷化镓(GaAs)基材料体系的导带带阶通常为290毫电子伏特(meV)，研制难度更大，国际上仅有少数几个课题组开展这方面的研究。 

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