硅基GaN微腔制作及其激射特性（特邀）

馬立龍，謝敏超，歐偉，梅洋，張保平

（廈門大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院微納光電子研究室，福建廈門361005）

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半導(dǎo)體微諧振腔能將有源介質(zhì)所發(fā)出的光子限制在與光波長可比擬的一個小體積范圍內(nèi)，進而展現(xiàn)出許多新穎的物理光學(xué)特性。使用半導(dǎo)體微諧振腔可以人為地調(diào)控諧振腔內(nèi)有源介質(zhì)的自發(fā)輻射特性，以開發(fā)更為高效的光電子器件。同時，半導(dǎo)體微諧振腔也是進行腔量子電動力學(xué)（Cavity Quantum Electrodynamics，CQED）等基礎(chǔ)研究的一個極好的平臺［1-2］。基于半導(dǎo)體微腔的光電子器件如今已得到廣泛應(yīng)用，如半導(dǎo)體微腔激光器、微腔傳感器、微腔光過濾器等。具有代表性的半導(dǎo)體光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)主要有三種，分別為法布里一珀羅（Fabry-Pérot，F(xiàn)P）型微腔、光子晶體（Photonic Ciystal，PC）型微腔和回音壁模式（Wispering-Gallery Mode，WGM）微腔［3］。其中，在WGM 半導(dǎo)體微腔中，光子沿半導(dǎo)體波導(dǎo)層側(cè)壁循環(huán)傳播，通過在波導(dǎo)層與周圍空氣界面處發(fā)生的全反射來形成對光場的限制，因此WGM 微腔能夠?qū)崿F(xiàn)極高的Q值與較小的模式體積。而且WGM 微腔相比于前兩種微腔結(jié)構(gòu)簡單、制備方便，且更加易于片上集成，在光電子集成領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用。

GaN 基半導(dǎo)體材料是一種具有直接帶隙的寬禁帶半導(dǎo)體材料，包括AlN、GaN、InN 以及他們之間的多元合金。通過調(diào)整合金組分，其發(fā)光波長可以覆蓋深紫外至近紅外波段，因此是制備光電子器件極為重要的半導(dǎo)體材料［4-7］。此外，GaN 基半導(dǎo)體材料具有較大的激子束縛能以及振子強度，與WGM 微腔結(jié)合可實現(xiàn)小體積、高效率的微腔光電子器件，且可用于室溫下腔量子電動力學(xué)研究［8-9］。……