高出力半導体レーザーバーストリップの封止において、チップとヒートシンク間の熱膨張係数の不整合によって生じる残留熱応力は、デバイスの性能と信頼性を制約する重要な課題です。この応力はチップの反りを引き起こし、SMILE効果を誘発してレーザの光学的均一性を劣化させます。これらの問題に対し、本論文ではGa-Diamond液状金属複合接合層に基づく常温封止方案を提案し、リフロー工程中の温度勾配および界面の剛性拘束を回避することで、メカニズム的に熱応力の効果的な抑制を実現しました。シミュレーション結果から、本封止方案を用いることでチップの最大応力は約0.9 MPaまで低減され、変形量はほぼゼロとなることが示されました。実験結果はさらに、SMILE値が1.40μmから0.17μmへと著しく低減されたことを検証しました。50A駆動電流下で、デバイスの光出力は58.5Wから63.5Wへ向上し、電光変換効率も58.5%から64.8%へ増加しました。研究は、Ga-Diamond液状金属接合層によって提供される柔軟な界面と常温封止プロセスが熱ミスマッチひずみを効果的に解放し、低応力・高輝度半導体レーザーバーストリップの実現に向けた有望な技術的道筋を示すことを明らかにしました。

半導体レーザー;レーザーバーストリップ;封止;熱応力;SMILE効果