当前，我们日常生活中用到的电能，绝大多数都是通过导线以有线的方式进行传输。但是，在一些诸如航空器或微型卫星等特殊供能场景中，很难或无法对其进行实体导线的架设，因此只能以无线输能的方式对其进行电能的供给。目前在无线输能领域主要有两大分支：微波无线输能与激光无线输能。由于微波指向性差、传输损耗大，并且在进行大功率无线输能时，微波的发射与接收天线体积都相对较大。而激光无线输能就很好的避免了这些问题，同时由于该种输能是以光的形式进行的，能量在传输的过程中不会产生电磁干扰，使得此种输能方式在精密仪器制造、航空航天等领域都有着很好的应用前景，因此激光无线输能越来越得到人们的重视。而激光能量转换器（Laser Power Converter, LPC）就是构成激光无线输能系统的关键部件之一。

对于808 nm GaAs基激光能量转换器，由于MOCVD材料的生长特性，传统LPC各个功能层的掺杂浓度都是均一的，因此这类结构在pn结之外的区域没有电场存在，即这些区域产生的光生载流子只能通过效率相对较低的扩散的方式进行输运。在入射光强较高的情况下，这些区域就会出现载流子积累，进而使得此处的复合率会相对较高。中国科学院半导体研究所韩培德研究员课题组创新地通过引入渐变式掺杂（图1），实现了渐变区的能带的调控，使之发生倾斜，从而将电场引入这些区域。电场的存在可以在提高渐变区光生载流子输运效率的基础上，进一步提高电子空穴对的分离，降低此处的复合率，进而提高LPC的综合性能。

图1. 渐变掺杂区示意图（其中红色虚线所框区域为渐变掺杂区，通过绿色至蓝色的渐变来表示掺杂浓度的变化，绿色表示高浓度掺杂区域、蓝色表示低浓度掺杂区域。根据渐变掺杂区在发射区和基区的位置关系不同，共有图中所示四种结构。）

Energy band adjustment of 808 nm GaAs laser power converters via gradient doping

Yingjie Zhao, Shan Li, Huixue Ren, Shaojie Li, Peide Han

J. Semicond. 2021, 42(3): 032701

doi: 10.1088/1674-4926/42/3/032701

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