上文在《真空回流焊爐/真空焊接爐——半導體激光器封裝》中我們提到，半導體激光器作為一種基礎的光電子器件，在所有激光器種類中，半導體激光器占比達99%，在光電子技術行業中應用廣泛。可靠性是半導體激光器應用中的一個重要問題，本文將探討半導體激光器的失效模式和機理，幫助感興趣的朋友了解并能預防半導體激光器失效的問題。

半導體激光器失效分為三種形式：
（1）快速失效：在恒定驅動電流工作條件下，半導體激光器的輸出光功率在較短時間內 （100 小時內）下降得很快，功率降為初始的一半甚至更小。這主要是因為內部非輻射復合區域的形成，如暗線缺陷或暗點缺陷。
（2）突然失效：半導體激光器在工作時突然無輸出，這種失效大多是元件有缺陷造成的，如電流電壓過載、電極退化、災變光學損傷等。
（3）緩慢失效：半導體激光器在恒定驅動電源工作下，輸出的光功率隨著時間的推移慢慢減小，常表現為有源區出現均勻暗化或暗點缺陷。

通過對半導體激光器失效的分析，總結了以下幾種失效模式：
（1）有源區退化：有源區的退化有兩種情況，一種是均勻退化，屬于緩慢失效；一種是形成了暗線或暗點缺陷，導致激光器快速失效。這些缺陷是位錯網絡的形成和不斷擴大導致的。由于有源區發生退化，非輻射復合區擴大，從而引起量子效率和電流閾值降低。

（2）腔面退化：不同于其它微電子器件，腔面退化是激光器獨有的失效模式。腔面退化又分為腔面災變光學損傷和化學腐蝕。當芯片制造工藝均勻性或一致性較差時，激光器有源區材料內含有的Al（鋁）或In（銦）元素會在高功率工作環境下發生熔化或是再結晶，這會導致腔面出現雜質或是缺陷，從而使該區域的溫度不斷升高，表面態復合增多，增加對光的吸收。腔面對光吸收后會產生電子空穴對，隨著電子空穴對的產生，非輻射復合不斷增強，從而使溫度不斷升高。溫度的升高會使材料帶隙減小，端面的電流密度繼續增大，促進光的進一步吸收，從而產生惡性循環，最終導致災變光學損傷。

（3）電極退化：電極退化通常發生在金屬與半導體材料的交界面。焊料在擴散作用下擴散進了半導體內部形成了缺陷結構，在大電流的作用下，缺陷位置持續積累熱量，最終導致附近的金屬化層被燒毀。

（4）歐姆接觸：如果芯片和焊料存在較大的熱失配，在焊接或工作時會導致激光器的材料界面產生應力集中，進而引起焊料開裂或芯片裂損。在焊接激光器時，如果芯片和焊料間存在焊接空隙，會導致激光器發生失效，同時焊接中的焊料溢出也易導致PN結短路。
（5）端面絕緣層失效：芯片端面未鍍膜或是鍍膜質量不好，焊料會沿著端面浸潤到芯片的另一極從而引起短路，導致激光器失效。特別是當大電流注入后，會產生高溫，在這種環境下，焊料易形成晶須，從而導致PN結短路。
（6）環境污染：灰塵、水汽、離子污染物等顆粒進入半導體激光器內部后，會附著在芯片表面，導致芯片短路或斷路，最終造成器件失效。

通過以上對半導體激光器失效模式的簡單整理和介紹，相信大家對此有了基本的認識。此外，還可通過光致發光技術、陰極發光技術、電致發光技術、紅外熱成像、微光顯微鏡這5種技術對缺陷進行分析和檢測，5種檢測手段的原理各不相同，在檢測技術難度、樣品制備方式、檢測所需時間、檢測費用、檢測類型等方面上都有較大的差異，需要客戶綜合考慮并選出最合適的檢測方式，在這里我們不過多贅述，若感興趣的人較多我們可以之后再出文章介紹。

通過上面的分析可以看出，半導體激光器大多數失效問題如果在制造過程中的封裝階段做好了就可以避免，具體的注意事項可以移步《真空回流焊爐/真空焊接爐——半導體激光器封裝》，里面做了詳細的介紹，還有我司為客戶焊接的激光器打樣結果可供參考，希望對您有所幫助。

關于半導體激光器失效分析的介紹就到這里，若有不當之處歡迎各位朋友予以指正和指教；若與其他原創內容有雷同之處，請與我們聯系，我們將及時處理。我司的真空回流焊爐/真空焊接爐可滿足半導體激光器焊接的要求，同時搭載我司持有的“正負壓焊接工藝”專利，共晶空洞率可達到＜1%，如您感興趣，可與我們聯系共同討論，或前往我司官網了解。

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