SiC-Substrate sind gute Kandidaten zur Herstellung von hochleistungsfähigen AlGaN-basierten Ultraviolett-Tieflaser. Durch metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) wurde auf einem 4H-SiC-Substrat eine tief-ultraviolette AlGaN/AlN-Multiquantentopf-Struktur (MQWs) gezüchtet. Es wurde systematisch untersucht, wie die Wachstumsparameter der MQWs die Eigenschaften der spontanen und stimulierten Emission der tief-ultravioletten Laserstruktur beeinflussen. Eine umfassende Analyse der Oberflächenmorphologie und Lumineszenzleistung der MQWs zeigte, dass mit steigendem NH₃-Durchfluss und wachsender Wachstumstemperatur die Oberflächenrauheit der MQWs abnimmt und die interne Quanteneffizienz steigt. Nach Optimierung erreichte die interne Quanteneffizienz der MQWs 74,1 %, die Schwellenwerte der optischen Leistungsdichte und die Linienbreite bei Raumtemperatur lagen bei 1,03 MW/cm² bzw. 1,82 nm, die Emissionswellenlänge betrug 248,8 nm. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass ein hoher NH₃-Durchfluss und eine hohe Wachstumstemperatur die Einlagerung von Kohlenstoffverunreinigungen im aktiven Bereich hemmen, die strahlungsbedingte Rekombinationseffizienz der Ladungsträger und den Materialgewinn erhöhen; gleichzeitig sinkt die Wachstumsrate, was die Oberflächenmorphologie der MQW-Struktur verbessert und Streuverluste an der Grenzfläche verringert. Durch ein kombiniertes Verfahren aus Trockenätzen und Nassätzen wurde eine glatte, steile Resonatorkammer hergestellt, wodurch die Verluste an der Resonatorfläche reduziert und die Schwellenleistungsdichte sowie die Linienbreite auf 889 kW/cm² beziehungsweise 1,39 nm weiter gesenkt wurden.

AlGaN;SiC;optisch gepumpter Laser;V/III-Verhältnis;Wachstumstemperatur