專利名稱：用于低功耗顯示設(shè)備的光量子環(huán)激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器，尤其涉及一種適用于低功耗顯示器的具有多波長振蕩特性的光量子環(huán)(PQR)激光器。

背景技術(shù)：
在顯示器領(lǐng)域最為突出的發(fā)光二極管(LED)主要具有諸如卓越的抗振動(dòng)性、高穩(wěn)定性和低功耗等優(yōu)良的特性。這種LED已經(jīng)得到很好的發(fā)展，從而使其具有改善的性能，例如，亮度和發(fā)射波長能在寬范圍內(nèi)變化以及能夠進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。由此，這種LED的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，例如移動(dòng)式顯示器的背光源、高速公路上的路標(biāo)、股票報(bào)價(jià)板、地鐵路標(biāo)板、安裝在車輛內(nèi)的發(fā)光器等。尤其是，為了降低能耗甚至將這種LED應(yīng)用于交通信號(hào)燈。雖然LED由于其發(fā)射波長范圍可按照LED所使用的增益材料，例如GaInN、GaAsP和InGaAsP而擴(kuò)展，從而發(fā)射三原色的光，但是這些LED具有一個(gè)缺點(diǎn)，這個(gè)缺點(diǎn)在于，其隨波長變化的半最大值全寬(FWHM)通常具有幾十nm到100nm的寬波長分布，如LED的強(qiáng)度分布圖中所示。
已經(jīng)進(jìn)行的研究提供了一種諧振腔二極管(RCLED)，這種諧振腔二極管通過將具有低反射率的諧振器加入到具有基本結(jié)構(gòu)的LED中而制成，以便實(shí)現(xiàn)光的直線度和強(qiáng)度以及溫度穩(wěn)定性的改進(jìn)，或者實(shí)現(xiàn)將FWHM降低到幾nm，從而在保證亮度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)功耗的降低。
本發(fā)明的公開 技術(shù)問題 然而，RCLED具有的缺陷在于由于諧振器具有低的品質(zhì)因數(shù)(Q)，因此它與激光器相比具有極高的FWHM。
因此，需要提供一種新的低功耗顯示設(shè)備，其能在保證與LED相同的令人滿意的色彩和高亮度的同時(shí)表現(xiàn)出低功耗。
技術(shù)解決方案 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種適用于低功耗顯示器的PQR激光器，該激光器與LED相比表現(xiàn)出低的閾值電流，同時(shí)保證了與LED相同的令人滿意的色彩和高亮度。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種用于低功耗顯示器的三維(3D)光量子環(huán)(PQR)激光器，其中該P(yáng)QR激光器具有足夠小的半徑，以調(diào)整在PQR激光器的給定半導(dǎo)體材料的增益輪廓線內(nèi)的包絡(luò)波長范圍中離散地進(jìn)行多波長振蕩的振蕩模式的模式間間距(IMS)，從而使得IMS具有最大值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供一種用于低功耗顯示器的三維(3D)光量子環(huán)(PQR)激光器，其中該P(yáng)QR激光器具有足夠小的半徑，以將在PQR激光器的給定半導(dǎo)體材料的增益輪廓線內(nèi)的包絡(luò)波長范圍中離散地進(jìn)行多波長振蕩的振蕩模式的數(shù)量調(diào)整為1。
有益效果 因此，可以用本發(fā)明的顯示器代替用于顯示設(shè)備的具有幾十nm到100nm發(fā)射波長FWHM的常規(guī)LED。
附圖簡述 根據(jù)下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目的以及特征將變得顯而易見，在附圖中，

圖1和2分別示出使用環(huán)狀垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)等結(jié)構(gòu)的三維回音壁型(WG)光量子環(huán)(PQR)激光器的橫截面和部分放大視圖； 圖3、4和5分別示出PQR激光器的3D環(huán)狀腔結(jié)構(gòu)和PQR激光器中的振蕩模式的CCD圖像照片的示意圖； 圖6是描繪PQR激光器的多波長振蕩光譜和通過計(jì)算得到的波長分布分析的曲線圖； 圖7是使用柱狀坐標(biāo)系示意性地描繪3D環(huán)狀腔的視圖； 圖8是描繪GaInN/GaN藍(lán)色LED、GaInN/GaN綠色LED和AlGaInP/GaAs紅色LED的常見發(fā)射波長分布曲線圖； 圖9和10是描繪PQR激光器和高質(zhì)量RCLED型器件的光譜的曲線圖；以及 圖11是描繪根據(jù)本發(fā)明的紅色PQR激光器的振蕩光譜的曲線圖。
最佳實(shí)施方式 在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的適用于低功耗顯示器光量子環(huán)(PQR)激光器。
參照?qǐng)D1和圖2，其分別示出了根據(jù)本發(fā)明適用于低功耗顯示器、使用環(huán)狀垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)等結(jié)構(gòu)的三維回音壁型(whispering gallelry)(WG)光量子環(huán)(PQR)激光器的橫截面圖和部分放大視圖。在圖1和圖2中示出的3D PQR激光器在2003年2月11日授權(quán)的美國專利No.6,519,271中充分公開了，其公開內(nèi)容將以引用方式并入此處。
3D PQR激光器類似于垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)，但是表現(xiàn)出如下特性即，激光器開始振蕩的閾值電流在μA到nA的范圍內(nèi)，顯著低于LED和VCSEL的閾值電流。根據(jù)振蕩光譜的屬性可以將這種3D PQR激光器分類為瑞利一法布里一波羅(RFP)WG模式激光器。如圖1和2中所示，3D PQR激光器是通過采用如下的工藝來制備的將具有多個(gè)量子阱例如四個(gè)量子阱的有源區(qū)18外延沉積在襯底12上，使其夾在n型分布式布拉格反射器(DBR)16和p型DBR 20之間；使用干蝕刻形成圓柱形臺(tái)面；通過聚酰亞胺的平面化包圍該圓柱形臺(tái)面；以及將條帶狀的或有多個(gè)部分的p電極26加到圓柱形臺(tái)面的頂部，將一個(gè)n電極10加到襯底12的下部。具體而言，襯底12由任何合適的材料制成，例如砷化鎵(GaAs)、鎵銦氮化物(GaInN)等，并且通常是n+摻雜的以便于隨后多個(gè)層的外延生長。通常，使用任何合適的外延沉積方法，例如分子束外延(MBE)、金屬有機(jī)化學(xué)汽相沉積(MOCVD)等來產(chǎn)生所需要的多層。這些方法使得可以進(jìn)行材料層，例如砷化鋁、砷化鎵、鋁鎵砷化物等的外延沉積。應(yīng)該理解，外延沉積被廣泛地用來產(chǎn)生多層。在具有0.3μm厚度的n+GaAs緩沖層14沉積在例如可以由n+GaAs制成的襯底12上之后，具有兩個(gè)不同折射率的許多層相互堆疊，即一層在另一層之上，從而形成n型DBR 16。也就是說，如圖2中所示，將41個(gè)AlxGa1-xAs的低層16-L和40個(gè)AlyGa1-yAs的高層16-H交替沉積以形成n型DBR 16，其中0≤x，y≤1，x和y分別優(yōu)選0.9和0.3。AlxGa1-xAs優(yōu)選具有相對(duì)低的折射率，AlyGa1-yAs優(yōu)選具有相對(duì)高的折射率，從而使得具有相對(duì)低的折射率的低層16-L可以鄰近有源區(qū)18。n型DBR16的每一層是四分之一波長λn/4厚，其中波長λn(＝λ/n)是VCSEL模式下發(fā)射的激光輻射在該層中的波長，λ是激光輻射的自由空間波長，n是AlxGa1-xAs或AlyGa1-yAs的折射率。如圖2中所示，夾在低和高AlGaAs隔離層17和19之間的有源區(qū)18沉積在n型DBR 16上，該低和高AlGaAs隔離層17和19中的每一個(gè)厚為850，其中有源區(qū)18由四組包括具有小帶隙能的AlzGa1-zAs 18-L和具有大帶隙能的AlxGa1-xAs 18-H的交替層制成，其中z和x分別優(yōu)選是0.11和0.3，從而在有源區(qū)18中形成由AlzGa1-zAs 18-L形成的4個(gè)量子阱。AlzGa1-zAs 18-L和AlxGa1-xAs 18-H中的每一層優(yōu)選為80厚。應(yīng)該注意的是，兩個(gè)AlGaAs隔離層17和19以及有源區(qū)18的總垂直尺寸是VCSEL模式輻射的一個(gè)波長的厚度，兩個(gè)AlGaAs隔離層17和19以及有源區(qū)18之中每一個(gè)的垂直尺寸取決于它的折射率。在上隔離層19上，具有兩個(gè)不同折射率的許多層相互堆疊，從而形成了具有高得多的折射率的p型DBR 20。也就是說，如圖2中所示，30個(gè)AlxGa1-xAs或AlyGa1-yAs低層20-L和30個(gè)AlyGa1-yAs高層20-H交替沉積以形成p型DBR 20，其中x和y分別優(yōu)選0.9和0.3。p型DBR20中的每一層優(yōu)選是四分之一波長λn/4厚。在p型DBR 20上沉積p+GaAs覆蓋層22。在上述外延層沉積之后，用干蝕刻例如化學(xué)輔助離子束蝕刻(CAIBE)來蝕刻有源區(qū)18以及兩個(gè)隔離層17和19的側(cè)壁，以便形成平滑的圓柱形臺(tái)面。應(yīng)該注意，通過CAIBE蝕刻的側(cè)壁表面比用任何其它蝕刻方法例如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)所蝕刻的表面更加均勻。圓柱形臺(tái)面的直徑可以從次μm(sub-μm)變化到幾十μm。
通過聚酰亞胺平面化技術(shù)用聚酰亞胺溝道24來包圍蝕刻后的圓柱形臺(tái)面。聚酰亞胺溝道24支撐如下所述的條帶狀的或有多個(gè)部分的p電極26，并提供了用于傳送在環(huán)狀腔中產(chǎn)生的PQR模式的輻射的通道?？梢杂葾uGe/Ni/Au制成的n電極10被沉積在n+襯底12的下面，條帶狀的或有多個(gè)部分的p電極26被沉積在p+GaAs覆蓋層22的上面。通過快速熱退火工藝使金屬的n和p電極10和26分別與半導(dǎo)體也就是GaAs襯底12和p+GaAs覆蓋層22歐姆接觸。
依照由設(shè)置在多量子阱(MQW)有源層的上方和下方的DBR層16和20所形成的光子的垂直限制和由沿PQR激光盤的側(cè)面邊界發(fā)生的全反射所形成的光子的水平限制，PQR激光器在3D RFP條件下形成了環(huán)狀腔型WG模式，如在微盤型激光器中那樣。依據(jù)光量子圍欄(corral)效應(yīng)(PQCE)，在限定為環(huán)狀的環(huán)內(nèi)MQW有源表面上的載體被以量子線(QWR)的同心環(huán)的形式重新分布，從而產(chǎn)生了電子-空穴的重新組合，由此產(chǎn)生了光子。
本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整PQR激光器的光譜振蕩模式波長和模式間間距(IMS)，與常規(guī)的LED相比可以將PQR激光器的能耗降低 也就是說，本發(fā)明的PQR激光器表現(xiàn)出與LED的寬FWHM和PQR激光器的n個(gè)模式中的窄FWHM之和之間的比值相對(duì)應(yīng)的能耗降低。依照本發(fā)明，PQR激光器的振蕩模式波長和模式間間距的調(diào)整是通過減小PQR激光器的盤的半徑來實(shí)現(xiàn)的。通過實(shí)現(xiàn)PQR激光器的盤的半徑R的減小，可以調(diào)整PQR激光器的模式間間距，在這個(gè)模式間間距下PQR激光器在幾nm到幾十nm的PQR激光器的給定半導(dǎo)體材料的增益輪廓線內(nèi)的包絡(luò)波長范圍中的多個(gè)波長下離散地進(jìn)行振蕩。而且，通過這種模式間間距的調(diào)整，可以確定在PQR激光器的整個(gè)所限定的包絡(luò)中的振蕩模式的數(shù)量。由此，可以控制PQR激光器消耗的功率量。根據(jù)本發(fā)明，取決于PQR激光器的結(jié)構(gòu)和形狀(例如三角形或矩形)以及所用的半導(dǎo)體材料，PQR激光器的半徑R在15μm到2μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選約3μm。PQR激光器中模式的數(shù)量n優(yōu)選是1。
上面描述的作為激光光源的PQR激光器具有下面的振蕩特性和優(yōu)勢(shì)。首先將描述PQR激光器的電流特性。如上所述，在PQR激光器中，沿著3D環(huán)狀RFP腔中的MQW盤的圓周邊緣形成了瑞利環(huán)。PQR激光器在閾值電流的超低狀態(tài)下被驅(qū)動(dòng)，同時(shí)通過瑞利環(huán)中的某些QWR同心圓產(chǎn)生電子-空穴的重新組合。由此，PQR激光器在其中心部分甚至表現(xiàn)出比自轉(zhuǎn)換(self-transition)型LED的發(fā)射能力更優(yōu)的發(fā)射能力。而且PQR激光器的優(yōu)勢(shì)在于由于QWR特性，可以穩(wěn)定地保持PQR激光器的輸出波長。圖3、4和5分別示出了PQR激光器的3D環(huán)狀腔結(jié)構(gòu)、當(dāng)注入12μA的電流時(shí)從直徑15μm的PQR激光器中的瑞利環(huán)中發(fā)射的PQR模式、以及當(dāng)注入12mA的電流時(shí)VCSEL模式在PQR激光器的中心部分處振蕩。
接下來將描述PQR激光器的波長特性。PQR激光器具有由3D環(huán)狀腔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的多波長振蕩特性。圖6示出了當(dāng)將7mA的電流注入到具有40μm直徑的PQR激光器中時(shí)產(chǎn)生的多波長振蕩光譜。從圖6中可以知道，可以注意到在PQR激光器的增益范圍內(nèi)產(chǎn)生的諧振模式在范圍從845nm到850nm的整個(gè)光譜的包絡(luò)范圍中離散地形成了具有約～0.2nm/模式的平均模式間間距(IMS)的激光振蕩模式。因此，通過使PQR激光器的具有上述波長分布特性的振蕩處于分別與低功耗顯示設(shè)備例如LED的紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)相對(duì)應(yīng)的波長范圍內(nèi)，可以將本發(fā)明的PQR激光器應(yīng)用于低功耗顯示設(shè)備。此外，可以通過在藍(lán)PQR上涂覆釔鋁石榴石(YAG)或用其它方法而產(chǎn)生具有白色的PQR光譜。整個(gè)光譜中的模式的數(shù)量n以及IMSΔλ只取決于PQR激光器的尺寸?？梢酝ㄟ^將非垂直入射(off-normal)的法布里-波羅諧振和WG諧振之間的邊界條件應(yīng)用到3D環(huán)狀微腔上而分析這種波長特性。圖7用圓柱形坐標(biāo)系示意性地示出了具有半徑R和厚度d的3D環(huán)狀腔。在圓柱形腔中存在的光波的常見形式可以由下面的表達(dá)式1表示 [表達(dá)式1]Ψm(r，φ，z)∝Jm(ktr)exp(±imφ)exp(±ikzz) 其中，m是整數(shù)(＝0，±1，±2，±3，…)， Jm表示第m階貝塞耳函數(shù)，以及 kz和kt(＝krφ)表示腔中的波矢量的縱向和橫向分量。
當(dāng)將3D環(huán)狀微腔的邊界條件應(yīng)用到表達(dá)式1上時(shí)，可以得到PQR激光器的振蕩模式。當(dāng)如圖7中所示，任意行波以入射角θin，進(jìn)入具有與一個(gè)波長相對(duì)應(yīng)的厚度d，也就是1-λ的腔中時(shí)，并且沿著該腔行進(jìn)，同時(shí)在腔的上和下反射表面之間進(jìn)行反復(fù)的透射和反射，則該行波的縱向和橫向波矢量分量可由下面的表達(dá)式2和3所限定 [表達(dá)式2]kz＝kcosθin [表達(dá)式3]kt＝ksinθin 其中，該腔的波數(shù)k由(2π/λ)n來表示，也就是k＝(2π/λ)n，其中λ是自由空間的波長，并且n是該腔中給定波長下的折射率。
當(dāng)具有入射角θin的光波以角度θ射入空氣中時(shí)，建立如下關(guān)系 sinθ＝nsinθin。而且假設(shè)λ0表示沿縱向(z方向)發(fā)射到自由空間中的光的波長，以及n0表示波長λ0的折射率，則縱向波矢量分量kz用下面的表達(dá)式表示 kz＝(2π/λ0)n0。
通過把這些條件應(yīng)用到表達(dá)式2上，并且考慮到邊界條件ktR，則對(duì)于WG諧振模式，也就是其中R是盤的半徑，并且xm1是當(dāng)假設(shè)貝塞耳函數(shù)Jm(ktr)在點(diǎn)r(r＝R)處與0(零)相對(duì)應(yīng)，也就是Jm(ktr)＝0時(shí)，貝塞耳函數(shù)Jm(ktr)的第一個(gè)根，那么可以獲得如下面的表達(dá)式4所示的量子化的發(fā)射波長(模式) [表達(dá)式4] 從表達(dá)式4中可以簡單地得到IMS，也就是|λm+1-λm|如下面的表達(dá)式5所示 [表達(dá)式5] 其中，Δxm1是m階和m+1階貝塞耳函數(shù)的第一個(gè)根之差，并且α是在各自的模式下隨折射率變化的參數(shù)，但是假設(shè)它是恒定的。在Joongwoo Bae等人于2003年10月在Opt.Lett.雜志第28卷第20期第1861-1863頁上發(fā)表的“Spectum of the three-dimentsional photonicquantum-ring microdisk cavitiescomparison between theory andexperiment(三維光量子環(huán)微盤空腔理論和實(shí)驗(yàn)的比較)”中公開了細(xì)節(jié)。從表達(dá)式5的結(jié)果中可以看出，依照模式的階m的增加IMS逐漸變寬，并且與PQR激光器的半徑R的平方成反比。例如，當(dāng)將表達(dá)式4和5應(yīng)用到圖6的PQR激光器上時(shí)，其中將7mA的電流注入到具有40μm直徑的PQR激光器元件中，可以看到PQR激光器元件的實(shí)際測(cè)量的離散波長分布恰好與計(jì)算出的多波長振蕩位置的分布一致。雖然IMS朝著短波長增加，但是平均的IMS約是0.2nm/模式。而且，雖然FWHM隨各個(gè)振蕩波長而變化，但是它約等于平均FWHM，也就是FWHMm，其值約是0.4nm從上面的結(jié)果中可以看出，通過調(diào)整PQR激光器的尺寸，也就是減小PQR激光器元件的尺寸，可以在比LED的FWHM窄得多的覆蓋幾nm的振蕩范圍中調(diào)整離散波長的分布。這個(gè)原理意味著可以通過控制振蕩模式的數(shù)量n而降低功耗，同時(shí)保證適當(dāng)?shù)念伾土炼取?br> 通常，商用的但不用于高功率應(yīng)用的LED通過用約2V到4V的電壓來驅(qū)動(dòng)，以注入20mA的電流來激發(fā)具有R、G和B發(fā)射波長帶的增益材料，例如AlGaAs、InGaAsP、GaP和InGaN。也就是，這種LED消耗40mW到80mW的驅(qū)動(dòng)功率，具有確定的發(fā)射波長分布，從而依照LED的制備細(xì)節(jié)，在符合R、G或B的約700nm到400nm的波長范圍內(nèi)FWHM為幾nm大到100nm。
因此，減小PQR激光器的半徑R可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PQR激光器的振蕩模式波長和IMS的調(diào)整，尤其是，依照PQR激光器的半徑R的這種減小，可以增加IMS，從而依照IMS的這種調(diào)整，可以使模式的數(shù)量n最小化。
圖8示出了GaInN/GaN藍(lán)色LED、GaInN/GaN綠色LED和AlGaInP/GaAs紅色LED的常見發(fā)射波長分布。LED具有150nm的全光譜分布范圍和約～25nm的FWHM，從而它們具有寬的波長分布，其甚至可以高達(dá)PQR激光器的波長分布的30倍(5mm×30＝150nm)(在Toyota Gosei Corp.2000之后)。當(dāng)假設(shè)LED發(fā)光強(qiáng)度與PQR激光器的發(fā)光強(qiáng)度之比是

時(shí)，LED的功耗與PQR激光器的功耗之比可以通過下面的表達(dá)式6獲得 [表達(dá)式6] 其中，n表示PQR激光器的整個(gè)包絡(luò)中的振蕩模式的數(shù)量，并且如上所述取決于PQR激光器的半徑R。具體而言，值n是包括在PQR激光器的包絡(luò)的FWHM中的離散模式的數(shù)量，在如圖6所示的情況下是7。優(yōu)選的是值n最小為1。在這種情況下，PQR激光器工作在單模式中。
當(dāng)假設(shè)

為1時(shí)，可以獲得相當(dāng)于LED的功率增益9倍的功率增益。這種增益隨著PQR激光器的半徑R的降低而逐漸增加。這意味著在PQR激光器中用于發(fā)出與LED相同顏色的光所需要的功率降低了。圖9和10示出了實(shí)施例，圖9和10是描繪850nm波長帶中的PQR激光器和高質(zhì)量RCLED型器件的光譜的曲線圖。尤其是，圖10示出了在n＝1的情況下，PQR激光器和高質(zhì)量RCLED型器件的光譜。在使用諧振器將其FWHM降低約幾nm的RCLED的情況下，與PQR激光器相比，RCLED消耗了大量的功率。在單模PQR激光器的情況下，由于取決于PQR激光器尺寸的DBR串聯(lián)阻抗，該P(yáng)QR激光器具有增加的阻抗。然而，在這種情況下，因?yàn)镻QR激光器用具有幾μA的閾值的極低的電流發(fā)生振蕩，因此可以充分補(bǔ)償由比LED高的阻抗所引起的功耗。
圖11是描繪當(dāng)300μA的電流注入到具有15μm直徑的紅色PQR激光器中時(shí)產(chǎn)生的振蕩光譜，其中示出了具有35nm的FWHM的整個(gè)包絡(luò)范圍，在該包絡(luò)范圍內(nèi)存在兩個(gè)顯著的模式振蕩并且具有3nm的FWHMm。從上面的描述中顯而易見的是，本發(fā)明的顯示設(shè)備使用PQR激光器，該P(yáng)QR激光器被設(shè)計(jì)為顯示出比LED低的閾值電流并且在幾nm到幾十nm的包絡(luò)波長范圍中具有多波長模式，而且本發(fā)明的顯示設(shè)備通過調(diào)整該P(yáng)QR激光器的多波長振蕩特性和IMS，能夠在保證與LED相同的另人滿意的顏色和高亮度的同時(shí)，使得消耗的功率降低。因此，本發(fā)明的顯示設(shè)備可以代替用于顯示器的具有幾十nm到100nm的發(fā)射波長FWHM的常規(guī)LED。
雖然只參照特定的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是在不偏離下面的權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以進(jìn)行其它的修改和變化。
權(quán)利要求
1、一種用于低功耗顯示器的三維(3D)光量子環(huán)(PQR)激光器，其中該P(yáng)QR激光器具有足夠小的半徑，以調(diào)整在該P(yáng)QR激光器的給定半導(dǎo)體材料的增益輪廓線內(nèi)的包絡(luò)波長范圍中離散地進(jìn)行多波長振蕩的振蕩模式的模式間間距(IMS)，從而使得所述IMS具有最大值。
2、根據(jù)權(quán)利要求1的3D PQR激光器，其中將所述IMS調(diào)整到最大值使得在所述包絡(luò)中振蕩的振蕩模式的數(shù)量將被調(diào)整到最小值。
3、根據(jù)權(quán)利要求2的3D PQR激光器，其中根據(jù)所述PQR激光器的結(jié)構(gòu)和形狀以及所述半導(dǎo)體材料，所述PQR激光器的半徑在15μm到2μm的范圍內(nèi)。
4、根據(jù)權(quán)利要求1的3D PQR激光器，其中所述PQR激光器的半徑約是3μm。
5、根據(jù)權(quán)利要求3的3D PQR激光器，其中所述PQR激光器的振蕩模式的數(shù)量的值為1。
6、根據(jù)權(quán)利要求4的3D PQR激光器，其中所述PQR激光器的振蕩模式的數(shù)量的值為1。
7、根據(jù)權(quán)利要求1的3D PQR激光器，其中所述PQR激光器在與紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)中之一相對(duì)應(yīng)的振蕩波長帶中振蕩，由此從所述PQR激光器發(fā)射出相應(yīng)的顏色。
8、根據(jù)權(quán)利要求7的3D PQR激光器，其中在與藍(lán)色相對(duì)應(yīng)的波長帶中振蕩的所述PQR激光器涂覆有能產(chǎn)生具有白色的PQR光譜的材料。
9、一種用于低功耗顯示器的三維(3D)光量子環(huán)(PQR)激光器，其中該P(yáng)QR激光器具有足夠小的半徑以進(jìn)行調(diào)整，從而使得在該P(yáng)QR激光器的給定半導(dǎo)體材料的增益輪廓線內(nèi)的包絡(luò)波長范圍中離散地進(jìn)行多波長振蕩的振蕩模式的數(shù)量為1。
10、根據(jù)權(quán)利要求9的3D PQR激光器，其中根據(jù)所述PQR激光器的結(jié)構(gòu)和形狀以及所述半導(dǎo)體材料，所述PQR激光器的半徑在15μm到2μm的范圍內(nèi)。
11、根據(jù)權(quán)利要求9的3D PQR激光器，其中所述PQR激光器的半徑約是3μm。
12、根據(jù)權(quán)利要求10的3D PQR激光器，其中所述PQR激光器在與紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)中之一相對(duì)應(yīng)的振蕩波長帶中進(jìn)行振蕩，由此從所述PQR激光器發(fā)射出相應(yīng)的顏色。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的3D PQR激光器，其中在與藍(lán)色(B)相對(duì)應(yīng)的振蕩波長帶中振蕩的所述PQR激光器涂覆有能產(chǎn)生具有白色的PQR光譜的材料。
全文摘要
一種用于低功耗顯示器的三維(3D)光量子環(huán)(PQR)激光器，其中該P(yáng)QR激光器具有足夠小的半徑，以調(diào)整在PQR激光器的給定半導(dǎo)體材料的增益輪廓線內(nèi)的包絡(luò)波長范圍中離散地進(jìn)行多波長振蕩的振蕩模式的模式問間距(IMS)，從而使得IMS具有最大值，振蕩模式的數(shù)量具有最小值。該P(yáng)QR激光器顯示出依據(jù)3D環(huán)狀腔結(jié)構(gòu)的多波長振蕩特性，并且設(shè)計(jì)為顯示出比LED低的閾值電流且在幾nm到幾十nm的包絡(luò)波長范圍中具有多波長模式。通過調(diào)整該P(yáng)QR激光器的多波長振蕩特性和IMS，該P(yáng)QR激光器消耗的能量降低，同時(shí)保證了與LED相同的令人滿意的顏色和高亮度。
文檔編號(hào)H01S1/00GK1957509SQ20058000938
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者權(quán)五大, 裴重佑, 安成宰, 金東權(quán) 申請(qǐng)人:學(xué)校法人浦項(xiàng)工科大學(xué)校