中科院成功研制出世界首只GaInNAsGaAs多量子阱谐振腔增强探测器

由中国科学院半导体研究所承担的国家“973”项目、“863”项目和中科院重大项目“新一代镓铟氮砷(GaInNAs)长波长光电子材料与器件”近日取得重要突破。在国际上首次研制出第一只镓铟氮砷/镓砷(GaInNAs/GaAs)多量子阱谐振腔增强探测器，室温探测模式波长1.55微米，量子效率34%，响应度大于0.4安培/瓦，暗电流密度小于4.96E-3安培/平方米，响应时间1纳秒；在国内首次制备出第一只镓铟氮砷/镓砷(GaInNAs/GaAs)量子阱边发射激光器，实现室温连续激射，激射波长1.30微米，采用脊形波导条形结构腔面镀膜的激光器阈值电流密度小于650安培/平方厘米，输出功率大于30毫瓦。镓铟氮砷/镓砷量子阱长波长探测器和激光器的研制成功，标志着我国砷化镓基近红外波段光电子材料与器件的研究水平已进入世界先进行列。

 镓铟氮砷(GaInNAs)属四元半导体化合物，是新一代半导体长波长光电子材料，是制备光通讯、光互联等多种用途新一代光电子器件的理想材料。将比现有的商用磷化铟基材料和器件的成本更低、性能更稳定，更有利于制备规模化半导体单片光子、光电子功能集成器件，市场应用前景广阔。随着互联网等信息产业的飞速发展，高速、大容量光纤通讯网络的市场需求逐年成倍增长，发展适于光通讯波段的砷化镓基新一代半导体材料和光子集成器件已经成为国际学术界和产业界研发的热点。镓铟氮砷/镓砷量子阱长波长探测器和激光器材料制备技术难度很大，是近年来欧、美、日等发达国家的研究重点，竞争非常激烈。

半导体所研制成功镓铟氮砷/镓砷量子阱长波长探测器和激光器，最关键的突破在于掌握了制备镓铟氮砷材料的核心技术，拥有多项自主知识产权。主要创新成果包括：发明了“氮气源瞬态控制装置”，从根本上改善了氮源的可重复精确控制。此技术已申报国家发明专利；掌握了大应变量子阱的低温生长技术；采用了高铟含量、小氮含量的量子阱结构优化设计方法；这些创新性研究方法保障了在拓展镓铟氮砷量子阱发光波长的同时，大幅度提高镓铟氮砷量子阱的发光效率。

 在知识创新工程的大力支持下，科研人员协作创新，经过多年艰苦攻关，在砷化镓基近红外材料和器件研究方面，掌握发明专利技术10项，取得了一系列有国际影响的研究成果。
 

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