專利名稱：一種高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器在泵浦固體激光器和光纖激光器領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域和通訊信息領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用和市場需求。它主要用作固體激光器的高效泵浦光源，激光醫(yī)療器械，摻鉺光纖放大器泵浦光源和超高速超大容量全光通信網(wǎng)絡(luò)光源和放大器泵浦光源。由于巨大的市場需求，980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器迅速發(fā)展，不管是低閾值、單模器件還是寬波導(dǎo)多模器件均有長足進(jìn)展。隨著對激光器功率的要求越來越高，器件可靠性問題越來越突出。對980nm大功率半導(dǎo)體激光器而言，由于高輸出光功率密度引起的腔面光學(xué)災(zāi)變損傷和各種載流子復(fù)合熱效應(yīng)引起的溫升是限制其可靠性和壽命的主要因素。
為了解決上述問題，通常的設(shè)計方案是采用InGaAsP寬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有結(jié)構(gòu)是以InGaAs作量子阱，AlGaAs作限制層和1300nm InGaAsP作波導(dǎo)層的980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。但是，對于現(xiàn)有外延工藝水平來說，很難得到高質(zhì)量的InGaAsP外延層材料，這將導(dǎo)致載流子復(fù)合熱效應(yīng)的進(jìn)一步加劇。同時，由于In原子和Al原子的不同溫度生長特性，InGaAsP波導(dǎo)層和AlGaAs限制層界面的外延質(zhì)量也很差，這樣界面態(tài)復(fù)合導(dǎo)致溫升會進(jìn)一步增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，它能夠得到高質(zhì)量的外延層材料，有效降低各種載流子復(fù)合熱效應(yīng)導(dǎo)致的溫升，提高激光器的可靠性。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，以薄的InGaAsP作壘層，以GaAs作寬波導(dǎo)層，以AlGaAs作限制層。現(xiàn)有外延工藝水平容易得到高質(zhì)量的薄InGaAsP壘層和厚GaAs波導(dǎo)層，且GaAs波導(dǎo)層和AlGaAs限制層的界面處容易過渡，從而減少界面態(tài)。這樣的結(jié)構(gòu)可以降低各種載流子復(fù)合熱效應(yīng)導(dǎo)致的溫升，提高激光器的可靠性。
本發(fā)明所涉及的高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)容易采用現(xiàn)有的各種外延設(shè)備實現(xiàn)，而且具有非常好的重復(fù)性，從而提高激光器外延片的成品率。


以下通過結(jié)合附圖對具有實施例的詳細(xì)描述，進(jìn)一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特點以及技術(shù)上的改進(jìn)，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明具體實施例高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。
參閱圖1，本實施例的高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)包括一襯底1，該襯底用于在其上進(jìn)行激光器各層材料外延生長，襯底是(100)面的N型鎵砷；一緩沖層2，該緩沖層制作在襯底1上，為N-鎵砷材料；一N型下限制層3，該N型下限制層制作在緩沖層2上，為N-鋁鎵砷材料；
一下波導(dǎo)層4，該下波導(dǎo)層制作在下限制層3上，為N-鎵砷材料；一下壘層5，該下壘層制作在下波導(dǎo)層4上，為銦鎵砷磷材料；一量子阱層6，該量子阱層制作在下壘層5上，為銦鎵砷材料；一上壘層7，該上壘層制作在量子阱層6上，為銦鎵砷磷材料；一上波導(dǎo)層8，該上波導(dǎo)層制作在上壘層7上，為P-鎵砷材料；一P型上限制層9，該P型上限制層制作在上波導(dǎo)層8上，為P-鋁鎵砷材料；一過渡層10，該過渡層制作在P型上限制層9上，為P-鎵砷材料；一電極接觸層11，該電極接觸層11制作在過渡層10之上，為P-鎵砷材料。
下波導(dǎo)層4和上波導(dǎo)層8為鎵砷材料，容易得到高質(zhì)量的外延材料，減少載流子復(fù)合熱效應(yīng)引起的溫升，提高激光器的可靠性。
下壘層5和上壘層7為銦鎵砷磷材料，容易形成強的載流子限制結(jié)構(gòu)，降低漏電流，抑制溫升，提高激光器的可靠性。
N型下限制層3與下波導(dǎo)層4的界面，容易形成高質(zhì)量的異質(zhì)結(jié)，減少界面態(tài)數(shù)目，降低界面態(tài)復(fù)合熱效應(yīng)引起的溫升，提高激光器的可靠性。
上波導(dǎo)層8與P型上限制層9的界面，容易形成高質(zhì)量的異質(zhì)結(jié)，減少界面態(tài)數(shù)目，降低界面態(tài)復(fù)合熱效應(yīng)引起的溫升，提高激光器的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一襯底(1)，該襯底用于在其上進(jìn)行激光器各層材料外延生長，襯底是(100)面的N-鎵砷；一緩沖層(2)，該緩沖層制作在襯底(1)上，為N-鎵砷材料；一N型下限制層(3)，該N型下限制層制作在緩沖層(2)上，為N-鋁鎵砷材料；一下波導(dǎo)層(4)，該下波導(dǎo)層制作在下限制層(3)上，為N-鎵砷材料；一下壘層(5)，該下壘層制作在下波導(dǎo)層(4)上，為銦鎵砷磷材料；一量子阱層(6)，該量子阱層制作在下壘層(5)上，為銦鎵砷材料；一上壘層(7)，該上壘層制作在量子阱層(6)上，為銦鎵砷磷材料；一上波導(dǎo)層(8)，該上波導(dǎo)層制作在上壘層(7)上，為P-鎵砷材料；一P型上限制層(9)，該P型上限制層制作在上波導(dǎo)層(8)上，為P-鋁鎵砷材料；一過渡層(10)，該過渡層制作在P型上限制層(9)上，為P-鎵砷材料；一電極接觸層(11)，該電極接觸層(11)制作在過渡層(10)之上，為P-鎵砷材料；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于，下波導(dǎo)層(4)和上波導(dǎo)層(8)為鎵砷材料，容易得到高質(zhì)量的外延材料，減少載流子復(fù)合熱效應(yīng)引起的溫升，提高激光器的可靠性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于，下壘層(5)和上壘層(7)為銦鎵砷磷材料，容易形成強的載流子限制結(jié)構(gòu)，降低漏電流，抑制溫升，提高激光器的可靠性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于，N型下限制層(3)與下波導(dǎo)層(4)的界面，容易形成高質(zhì)量的異質(zhì)結(jié)，減少界面態(tài)數(shù)目，降低界面態(tài)復(fù)合熱效應(yīng)引起的溫升，提高激光器的可靠性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于，上波導(dǎo)層(8)與P型上限制層(9)的界面，容易形成高質(zhì)量的異質(zhì)結(jié)，減少界面態(tài)數(shù)目，降低界面態(tài)復(fù)合熱效應(yīng)引起的溫升，提高激光器的可靠性。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域，一種高可靠性980nm大功率量子阱半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。包括襯底1，緩沖層2，N型下限制層3，下波導(dǎo)層4，下壘層5，量子阱層6，上壘層7，上波導(dǎo)層8，P型上限制層9，過渡層10，電極接觸層11。它能夠得到高質(zhì)量的外延層材料，有效降低各種載流子復(fù)合熱效應(yīng)導(dǎo)致的溫升，提高激光器的可靠性。
文檔編號H01S5/20GK1866653SQ20051007292
公開日2006年11月22日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者王俊, 馬驍宇 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所