Определение температуры и теплового сопротивления мощных лазерных AlInGaN-диодов методом релаксации прямого напряжения

Предложен усовершенствованный метод определения температуры лазерного диода и теплового сопротивления основных элементов эквивалентной тепловой цепи, базирующийся на измерении переходной термочувствительной характеристики — прямого напряжения на p-n-переходе в ответ на скачкообразное воздействие греющего токового импульса. Экспериментально исследованы и проанализированы отдельные составляющие и общее тепловое сопротивления лазерного диода. Установлено, что основной вклад в общее тепловое сопротивление, которое составило ~7.4 К/Вт, вносят собственно слой лазерного кристалла от p-n-перехода до нижней плоскости (~2.8 К/Вт) и AlN-коммутационная теплопроводящая подложка (~2.6 К/Вт), для которых не просматриваются пути дальнейшего снижения. Показано, что без значительного перегрева ΔT < 40 К реализуется непрерывный режим работы с шестикратным превышением порога до I ≈ 2 A и мощностью генерации P ≈ 2.5 Вт, КПД ≈ 30 % и дифференциальным квантовым выходом η ≈ 60 %. 

1. Zh. Zhong, Sh. Lu, J. Li, W. Lin, K. Huang, Sh. Li, D. Cai, Ju. Kang. Opt. Laser Tech., 139 (2021) 106985

2. A. L. Zakgeim, A. V. Aladov, A. E. Ivanov, N. A Talnishnikh, A. E. Chernyakov. Tech. Phys. Lett., 48, N 7 (2022) 29—31

3. A. V. Aladov, A. L. Zakgeim, A. E. Ivanov, A. E. Chernyakov. Light Eng., 31, N 12 (2023) 50—56

4. А. В. Аладов, А. Л. Закгейм, А. Е. Иванов, А. Е. Черняков. Журн. прикл. спектр., 91, № 2 (2024) 204—209 [A. V. Aladov, A. L. Zakgeim., A. E. Ivanov, A. E. Chernyakov. J. Appl. Spectr., 91, N 2 (2024) 286—291]

5. B. Heinen, F. Zhang, M. Sparenberg, B. Kunert, M. Koch, W. Stolz. IEEE J. Quantum Electron., 48, N 7 (2012) 934—940

6. A. S. Payusov, A. A. Beckman, G. O. Kornyshov, Yu. M. Shernyakov, M. V. Maximov, N. Yu. Gordeev. Semiconductors, 56, N 12 (2022) 919—924

7. Ф. И. Зубов, Ю. М. Шерняков, А. А. Бекман, Э. И. Моисеев, Ю. А. Салий, М. М. Кулагина, Н. А. Калюжный, С. А. Минтаиров, А. В. Николаев, Е. В. Шерстнев, М. В. Максимов. ФТП, 57, № 9 (2023) 767—772

8. L. Deng, T. Li, Zh. Wang, P. Zhang, Sh. Wu, J. Liu, Ju. Zhang, L. Chen, Jia. Zhang, W. Huang, R. Zhang. Electronics, 13, N 1 (2024) 203

9. A. E. Chernyakov, K. A. Bulashevich, S. Yu. Karpov, A. L. Zakgeim. Phys. Status Solidi (a), 210, N 3 (2013) 466—469

10. Y. Wang, A. Qi, Y. Wang, H. Qu, W. Zheng. Electron. Lett., 57, N 2 (2021) 564—566

11. https://www.mentor.com/products/mechanical/micred/t3ster/

12. V. Székely. Microelectronics J., 28, N 3 (1997) 277—292

13. G. Farkas, S. Haque, F. Wall, P. S. Martin, A. Poppe, Q. van Voorst Vader, G. Bogná. Proc. Twentieth Annual IEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium, 11—11 March 2004, San Jose, CA, USA, IEEE (2004) 168—176