一種大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，尤其是指一種大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器是一種新型高效的小型光源，具有體積小、電光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，在材料處理、醫(yī)療儀器、航天及軍事等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于大功率半導(dǎo)體激光器而言，特別是對(duì)于含有量子阱結(jié)構(gòu)有源區(qū)的大功率半導(dǎo)體激光器，提高激光器的量子阱電子注入效率是關(guān)鍵。普通量子阱中的兩種載流子的復(fù)合幾率仍有提升空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺點(diǎn)，提出一種大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)，可以降低激光器激射波長(zhǎng)線寬，減少電子散失，提高有源區(qū)內(nèi)電子與空穴的輻射復(fù)合效率。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)，包括有n-GaAs襯底，在所述n-GaAs襯底上由下至上依次外延生長(zhǎng)n-GaAs緩沖層、n-AlxGal-xAs 組分漸變層、n-AlxGal-xAs 下限制層、AlxGa 1-xAs 下波導(dǎo)層、AlxGa 1-xAs下勢(shì)皇層、量子講有源層、AlxGal-xAs上勢(shì)皇層、AlxGal-xAs上波導(dǎo)層、p-AlxGal-xAs上限制層、p-AlxGal-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層;所述AlxGal-xAs上波導(dǎo)層的厚度小于所述AlxGal-xAs下波導(dǎo)層的厚度，所述量子講有源層中包含一個(gè)AlxGal-xAs雙勢(shì)皇阻擋層，所述p-AlxGal-xAs上限制層、p-AlxGal-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層中的摻雜劑為四溴化碳或者四氯化碳。
[0005]所述η-AlxGal-xAs組分漸變層與p-AlxGal-xAs組分漸變層的厚度范圍在800nm至1500nmo
[0006]所述η-AlxGal-xAs下限制層與AlxGal-xAs下波導(dǎo)層總厚度范圍在200nm至800nm。
[0007]所述AlxGal-xAs下勢(shì)皇層與AlxGal-xAs上勢(shì)皇層的Al含量相同；所述AlxGal-xAs雙勢(shì)皇阻擋層中的Al含量為AlxGal-xAs上勢(shì)皇層或AlxGal-xAs下勢(shì)皇層的Al含量的三分之一至二分之一O
[0008]所述η-AlxGal-xAs上限制層與上波導(dǎo)層總厚度范圍在200nm至800nm。
[0009]所述p-GaAs頂層的摻雜濃度大于5 X 1019cm/m3。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0011]由于量子阱中存在多種子能級(jí)，為了增加量子阱里兩種載流子在特定能級(jí)差之間的復(fù)合機(jī)率，降低激光器激射波長(zhǎng)線寬。本發(fā)明提出一種特殊設(shè)計(jì)的量子阱有源區(qū)結(jié)構(gòu)，在該量子阱中，添加一雙勢(shì)皇阻擋層，只有在外加電壓一定的情況下，量子阱中的某一子能級(jí)上的電子才能發(fā)生共振遂穿，從而起到顯著降低激光器激射波長(zhǎng)線寬和提高載流子復(fù)合效率的效果。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1所示，本實(shí)施例所述的大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)，包括有n-GaAs襯底，在所述n-GaAs襯底上由下至上依次外延生長(zhǎng)n-GaAs緩沖層、η-AlxGal-xAs組分漸變層、η-AlxGal-xAs下限制層、AlxGal-xAs下波導(dǎo)層、AlxGal-xAs下勢(shì)皇層、量子講有源層、△]^6&11厶8上勢(shì)皇層、厶]^6&11厶8上波導(dǎo)層4-厶]^6&11厶8上限制層、p-AlxGal-xAs組分漸變層、P-GaAs頂層;所述AlxGal-xAs上波導(dǎo)層的厚度小于所述AlxGal-xAs下波導(dǎo)層的厚度，所述量子講有源層中包含一個(gè)AlxGal-xAs雙勢(shì)皇阻擋層，所述p-AlxGal-xAs上限制層、P-AlxGal-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層中的摻雜劑為四溴化碳或者四氯化碳。
[0015]所述η-AlxGal-xAs組分漸變層與p-AlxGal-xAs組分漸變層的厚度范圍在800nm至1500nmo
[0016]所述η-AlxGal-xAs下限制層與AlxGal-xAs下波導(dǎo)層總厚度范圍在200nm至800nm。
[0017]所述AlxGal-xAs下勢(shì)皇層與AlxGal-xAs上勢(shì)皇層的Al含量相同；所述AlxGal-xAs雙勢(shì)皇阻擋層中的Al含量為AlxGal-xAs上勢(shì)皇層或AlxGal-xAs下勢(shì)皇層的Al含量的三分之一至二分之一O
[0018]所述η-AlxGal-xAs上限制層與上波導(dǎo)層總厚度范圍在200nm至800nm。
[0019]所述p-GaAs頂層的摻雜濃度大于5 X 1019cm/m3。
[0020]由上述結(jié)構(gòu)外延片所制備的米大功率激光器芯片，典型電學(xué)性能如下；
[0021 ] 350微米條寬，2mm光腔尺寸下，外加共振遂穿發(fā)生電壓，12安培注入電流情況下，最大輸出功率達(dá)到15.5W，電光轉(zhuǎn)換效率高達(dá)65.6%。激光中心波長(zhǎng)半寬小于I納米。
[0022]綜上所述，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出了一種特殊設(shè)計(jì)的量子阱有源區(qū)結(jié)構(gòu)，在該量子阱中，添加一雙勢(shì)皇阻擋層，只有在外加電壓一定的情況下，量子阱中的某一子能級(jí)上的電子才能發(fā)生共振遂穿，從而起到顯著降低激光器激射波長(zhǎng)線寬和提高載流子復(fù)合效率的效果，值得推廣。
[0023]以上所述實(shí)施例只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大功率量子講半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括有n-GaAs襯底，在所述n-GaAs襯底上由下至上依次外延生長(zhǎng)n-GaAs緩沖層、n-AlxGal-xAs組分漸變層、n-AlxGal-xAs下限制層、AlxGal-xAs下波導(dǎo)層、AlxGal-xAs下勢(shì)皇層、量子講有源層、AlxGal-xAs上勢(shì)皇層、AlxGal-xAs上波導(dǎo)層、p-AlxGal-xAs上限制層、p-AlxGal-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層;所述AlxGal-xAs上波導(dǎo)層的厚度小于所述AlxGal-xAs下波導(dǎo)層的厚度，所述量子講有源層中包含一個(gè)AlxGal-xAs雙勢(shì)皇阻擋層，所述p-AlxGal-xAs上限制層、p-AlxGal-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層中的摻雜劑為四溴化碳或者四氯化碳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述η-AlxGal-xAs組分漸變層與p-AlxGal-xAs組分漸變層的厚度范圍在800nm至1500nm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述η-AlxGal-xAs下限制層與AlxGal-xAs下波導(dǎo)層總厚度范圍在200nm至800nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述AlxGal-xAs下勢(shì)皇層與AlxGal-xAs上勢(shì)皇層的Al含量相同；所述AlxGal-xAs雙勢(shì)皇阻擋層中的Al含量為AlxGal-xAs上勢(shì)皇層或AlxGal-xAs下勢(shì)皇層的Al含量的三分之一至二分之一O5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述η-AlxGal-xAs上限制層與上波導(dǎo)層總厚度范圍在200nm至800nm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述口-6348頂層的摻雜濃度大于5\1019011/1113。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大功率量子阱半導(dǎo)體激光器外延片結(jié)構(gòu)，包括有n-GaAs襯底，在n-GaAs襯底上由下至上依次外延生長(zhǎng)n-GaAs緩沖層、n-AlxGa1-xAs組分漸變層、n-AlxGa1-xAs下限制層、AlxGa1-xAs下波導(dǎo)層、AlxGa1-xAs下勢(shì)壘層、量子阱有源層、AlxGa1-xAs上勢(shì)壘層、AlxGa1-xAs上波導(dǎo)層、p-AlxGa1-xAs上限制層、p-AlxGa1-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層；AlxGa1-xAs上波導(dǎo)層的厚度小于AlxGa1-xAs下波導(dǎo)層的厚度，量子阱有源層中包含一個(gè)AlxGa1-xAs雙勢(shì)壘阻擋層，p-AlxGa1-xAs上限制層、p-AlxGa1-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層中的摻雜劑為四溴化碳或者四氯化碳。本發(fā)明可以降低激光器激射波長(zhǎng)線寬，減少電子散失，提高有源區(qū)內(nèi)電子與空穴的輻射復(fù)合效率。
【IPC分類】H01S5/343
【公開號(hào)】CN105633797
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610168707
【發(fā)明人】潘旭, 張露, 吳波, 張小賓, 楊翠柏
【申請(qǐng)人】中山德華芯片技術(shù)有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月22日