锑化物填补中红外光谱激光器的空白
由于带隙比氮化物、磷化物或砷化物更小，锑化物占据了光纤通信波段 1650 nm 端以外的红外光谱部分。这使锑化物激光器成为人们关注的焦点，对发射中红外 (IR) 的紧凑型室温半导体激光器的兴趣日益浓厚。其中，锑化镓（GaSb）晶片是锑化物激光器的常用衬底，其晶格常数为 0.61 nm，大于类似的砷化镓 (GaAs) 和磷化铟 (InP)，其带隙能量为 0.726 eV，对应波长为 1.7 µm (见图 1)。厦门中芯晶研可提供锑化镓晶片用于激光器外延。
图1 锑化物材料晶格常数、能隙及波长参数
锑化镓作为一种发光材料很早就开始了。1955 年，Rubin Braunstein 将GaSb用于制造三种初始类型的 III-V 发光二极管之一。俄罗斯研究人员在 1976 年首次报道了双异质结构 AlGaAsSb/GaSb 激光器的室温激光发射，到 1981 年已经证明了激光工作在 1.55 和 1.8 µm 之间，在 1.7 到 1.8 µm时最低阈值电流为 1.5 到 2.5 kA/cm2 。在 1990 年代初期，锑化物双异质结构激光器足以达到 2.2 µm 的 CW 室温操作，并且切换到传统的量子阱激光器提高了性能。2003年，samoff公司将锑化物多量子阱激光器的发光波长延长到2.9um，实现了室温激射。而后，3.2~3.5µm波长的锑化物量子阱激光器得到了进一步的发展。
可见III-V族锑化物填补了二极管激光光谱中磷化铟光谱的 1.7 µm 长端和量子级联激光范围的短波长端（约 4.2 µm）之间的空白。 在这个范围内，锑化物是唯一可以提供理想光源的材料。
为了提高中长波段的发光波长和功率，采用由耦合量子阱的多级串接的量子级联结构作为有源层，这一技术实现单电子注入的多光子输出。经过几十年的发展，锑化物激光器已经逐步应用到现代化光电器件中，工作波段覆盖了2~30µm的中远红外范围，在下一代小体积、轻重量、低功耗、低成本系统的应用方面有很大的优势，是高分辨、高探测率红外技术重要发展方向。
锑化物激光器的进步有望填补中红外激光光谱中空白，为从医学诊断和分子气体测量到红外对抗等应用提供新的激光源。
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陈经理