可見光半導體雷射材料是指用於製作發光波長位於可見波段的半導體雷射器材料。最早是採用SiC材料製成的，但這種材料合成溫度很高，難以獲得單晶。
基本介紹
- 中文名：可見光半導體雷射材料
- 外文名：materials of visiblesemiconductorI aser
- 學科：材料工程
- 領域：工程技術
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簡介
可見光半導體雷射材料是指用於製作發光波長位於可見波段的半導體雷射器材料。
研究歷程
最早是採用SiC材料製成的，但這種材料合成溫度很高，難以獲得單晶。研究最多的是紅光波段和藍綠光波段的半導體材料，大多採用MBE ( molecular beam epitaxy) 及MOVPE (metalorganic vapor phase epitaxy)等先進薄膜生長技術製備的量子阱材料。635~670nm波段採用InGaAlP/GaAs材料。採用這種材料製成的紅光半導體雷射器已投入市場。藍綠光雷射材料可採用寬頻I-V族材料，這種材料主要是採用MBE方法生長的ZnSe/CdZnSe、ZnSe/ZnS量子阱材料。利用這些材料已製成藍綠光波段室溫脈衝運轉的雷射器。除了紅光、藍綠光可見光雷射器外，還有黃光雷射器，使用的材料有InGaAsP/InP、(Zn，Cd)Te/ZnTe等異質結。
可見光半導體雷射器
半導體雷射器的分類有多種方法。按波長分有中遠紅外雷射器、近紅外雷射器、可見光雷射器、紫外雷射器等多種類別。而可見光半導體雷射器便是其中一個重要的類別。它指的是輸出光波長在可見光範圍內（400~700nm）的一類半導體雷射器。
由於它獨特的可見特性，可見光半導體雷射器在用作彩色顯示器光源，光存貯的讀出和寫入，雷射列印，雷射印刷，高密度光碟存儲系統，條碼讀出器以及固體雷射器的泵浦源等方面有著廣泛的用途。
半導體雷射器
半導體雷射器又稱雷射二極體，是用半導體材料作為工作物質的雷射器。由於物質結構上的差異，不同種類產生雷射的具體過程比較特殊。常用工作物質有砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。 半導體雷射器件，可分為同質結、單異質結、雙異質結等幾種。同質結雷射器和單異質結雷射器在室溫時多為脈衝器件，而雙異質結雷射器室溫時可實現連續工作。
半導體二極體雷射器是最實用最重要的一類雷射器。它體積小、壽命長，並可採用簡單的注入電流的方式來泵浦其工作電壓和電流與積體電路兼容，因而可與之單片集成。並且還可以用高達GHz的頻率直接進行電流調製以獲得高速調製的雷射輸出。由於這些優點，半導體二極體雷射器在雷射通信、光存儲、光陀螺、雷射列印、測距以及雷達等方面以及獲得了廣泛的套用。
可見光
可見光是電磁波譜中人眼可以感知的部分，可見光譜沒有精確的範圍；一般人的眼睛可以感知的電磁波的波長在400到700納米之間，但還有一些人能夠感知到波長大約在380到780納米之間的電磁波。正常視力的人眼對波長約為555納米的電磁波最為敏感，這種電磁波處於光學頻譜的綠光區域。人眼可以看見的光的範圍受大氣層影響。大氣層對於大部分的電磁波輻射來講都是不透明的，只有可見光波段和其他少數如無線電通訊波段等例外。不少其他生物能看見的光波範圍跟人類不一樣，例如包括蜜蜂在內的一些昆蟲能看見紫外線波段，對於尋找花蜜有很大幫助。
半導體雷射器
半導體雷射器是以一定的半導體材料做工作物質而產生受激發射作用的器件。.其工作原理是通過一定的激勵方式，在半導體物質的能帶（導帶與價帶）之間，或者半導體物質的能帶與雜質（受主或施主）能級之間，實現非平衡載流子的粒子數反轉，當處於粒子數反轉狀態的大量電子與空穴複合時，便產生受激發射作用。半導體雷射器的激勵方式主要有三種，即電注入式，光泵式和高能電子束激勵式。電注入式半導體雷射器，一般是由砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等等材料製成的半導體面結型二極體，沿正向偏壓注入電流進行激勵，在結平面區域產生受激發射。光泵式半導體雷射器，一般用N型或P型半導體單晶（如GaAS，InAs，InSb等）做工作物質，以其他雷射器發出的雷射作光泵激勵.高能電子束激勵式半導體雷射器，一般也是用N型或者P型半導體單晶(如PbS，CdS，ZhO等)做工作物質，通過由外部注入高能電子束進行激勵。在半導體雷射器件中，性能較好，套用較廣的是具有雙異質結構的電注入式GaAs二極體雷射器。
波長控制
半導體光電器件的工作波長是和製作器件所用的半導體材料的種類相關的。半導體材料中存在著導帶和價帶，導帶上面可以讓電子自由運動，而價帶下面可以讓空穴自由運動，導帶和價帶之間隔著一條禁帶，當電子吸收了光的能量從價帶跳躍到導帶中去時，就把光的能量變成了電，而帶有電能的電子從導帶跳回價帶，又可以把電的能量變成光，這時材料禁帶的寬度就決定了光電器件的工作波長。材料科學的發展使我們能採用能帶工程對半導體材料的能帶進行各種精巧的裁剪，使之能滿足我們的各種需要並為我們做更多的事情，也能使半導體光電器件的工作波長突破材料禁頻寬度的限制擴展到更寬的範圍。
