Quantenkaskadenlaser (QCL) sind hochwertige Lichtquellen im mittleren bis fernen Infrarotbereich mit vielen Vorteilen wie kleinem Volumen, geringem Gewicht und hoher elektrooptischer Umwandlungseffizienz. Sie haben wichtige Anwendungsaussichten in den Bereichen Sensorik, Kommunikation und Verteidigung. Die Metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) ist eine effizientere Epitaxiemethode, und es sollte eine MOCVD-Epitaxiewachstumstechnik entwickelt werden, die für QCL geeignet ist, um die schnell wachsende Marktnachfrage zu befriedigen. In diesem Artikel wird ein komplett mittels MOCVD epitaktisch gewachsener QCL berichtet. Die traditionelle Aktivzonenstruktur mit "Doppelphononresonanz" wurde zu einer Struktur mit "Einzelphononresonanz kombiniert mit kontinuierlicher Extraktion" überarbeitet, wodurch die thermische Elektronenflucht reduziert und die Temperatureigenschaften des Geräts verbessert wurden. Für diese Struktur wurde die Dotierkonzentration der Aktivzone weiter geändert und die Auswirkungen verschiedener Dotierkonzentrationen auf die Geräteleistung verglichen. Ein Gerät mit höher dotierter Aktivzone, KavitLänge 8 mm und durchschnittlicher Gratbreite von ca. 6,7 μm erzielt bei 20 °C eine kontinuierliche Ausgangsleistung von 3,43 W, eine Zentralwellenlänge von ca. 4,6 μm und eine elektrooptische Umwandlungseffizienz von 13,1 %; ein Gerät mit niedriger dotierter Aktivzone und 8 mm Kavitätslänge erreicht bei 20 °C eine kontinuierliche Ausgangsleistung von 2,73 W, eine Zentralwellenlänge von ca. 4,5 μm, eine Schwellenstromstärke von nur 0,56 A und eine maximale elektrooptische Umwandlungseffizienz von 15,6 %. Die Ausgangsleistung und die elektrooptische Umwandlungseffizienz des Geräts sind im Vergleich zu zuvor berichteten QCLs, die mit MOCVD hergestellt wurden, deutlich verbessert. Dieses Ergebnis zeigt, dass MOCVD voll in der Lage ist, leistungsstarke QCLs zu züchten, was für die Förderung des technologischen Fortschritts von QCLs von großer Bedeutung ist.

Quantenkaskadenlaser; Mittelinfrarot; Hochleistung; metallorganische chemische Gasphasenabscheidung