6163银河线路检测中心凝聚态物理与材料物理研究所、人工微结构和介观物理全国重点实验室、纳光电子前沿科学中心、宽禁带半导体研究中心许福军、沈波团队创新提出AlGaN基垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL）制备新方法，成功研制出低阈值光泵浦深紫外VCSEL。相关成果以“晶圆尺寸III族氮化物深紫外垂直腔面发射激光器谐振腔腔长的纳米级控制”（Wafer scale III-nitride deep-ultraviolet vertical-cavity surface-emitting lasers featuring nanometer-class control of cavity length）为题，于2025年12月21日发表于《先进科学》（Advanced Science）。

VCSEL具有光束质量高、易于二维集成等一系列性能优势，在光通信、激光雷达、卫星导航等领域具有重要应用价值。基于氮化物半导体AlGaN的深紫外短波长VCSEL可进一步应用于3D打印、半导体芯片无掩膜光刻等领域，是宽禁带半导体光电子材料和器件的重要方向之一。氮化物VCSEL的核心难题在于如何在谐振腔两个端面制备高反射率的分布式布拉格反射镜（Distributed Bragg Reflector，DBR），同时精确控制谐振腔腔长，进而实现高品质谐振腔的构筑。

针对上述难题，团队采用自主创新的基于GaN/蓝宝石模板的深紫外光电器件研制新技术路线，发展出4英寸蓝宝石衬底的晶圆级无损伤剥离、氮极性氮化物材料的自截止刻蚀等关键技术，成功实现了晶圆尺寸内谐振腔腔长的纳米级控制，研制出激射波长285.6 nm的光泵浦深紫外VCSEL，阈值功率密度低至0.38 MW/cm⟡，为国际报道的领先水平，并为后续电泵浦深紫外VCSEL的研制提供了自主可控的解决方案。

图a：本研究提出的AlGaN基深紫外VCSEL结构示意图。图b：AlGaN基深紫外VCSEL谐振腔的截面TEM图像。图c：波长285.6 nm深紫外VCSEL的光泵浦结果。图d：深紫外VCSEL的光泵浦阈值。