一種大功率量子阱半導體激光器外延片結構制造技術

本發明專利技術公開了一種大功率量子阱半導體激光器外延片結構，包括有n-GaAs襯底，在n-GaAs襯底上由下至上依次外延生長n-GaAs緩沖層、n-AlxGa1-xAs組分漸變層、n-AlxGa1-xAs下限制層、AlxGa1-xAs下波導層、AlxGa1-xAs下勢壘層、量子阱有源層、AlxGa1-xAs上勢壘層、AlxGa1-xAs上波導層、p-AlxGa1-xAs上限制層、p-AlxGa1-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層；AlxGa1-xAs上波導層的厚度小于AlxGa1-xAs下波導層的厚度，量子阱有源層中包含一個AlxGa1-xAs雙勢壘阻擋層，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。本發明專利技術可以降低激光器激射波長線寬，減少電子散失，提高有源區內電子與空穴的輻射復合效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體激光器領域，尤其是指一種大功率量子阱半導體激光器外延片結構。
技術介紹
半導體激光器是一種新型高效的小型光源，具有體積小、電光轉換效率高等優點，在材料處理、醫療儀器、航天及軍事等領域獲得了廣泛的應用。對于大功率半導體激光器而言，特別是對于含有量子阱結構有源區的大功率半導體激光器，提高激光器的量子阱電子注入效率是關鍵。普通量子阱中的兩種載流子的復合幾率仍有提升空間。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足與缺點，提出一種大功率量子阱半導體激光器外延片結構，可以降低激光器激射波長線寬，減少電子散失，提高有源區內電子與空穴的輻射復合效率。為實現上述目的，本專利技術所提供的技術方案為：一種大功率量子阱半導體激光器外延片結構，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下波導層、AlxGa1-xAs下勢壘層、量子阱有源層、AlxGa1-xAs上勢壘層、AlxGa1-xAs上波導層、p-AlxGa1-xAs上限制層、p-AlxGa1-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層；所述AlxGa1-xAs上波導層的厚度小于所述AlxGa1-xAs下波導層的厚度，所述量子阱有源層中包含一個AlxGa1-xAs雙勢壘阻擋層，所述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。所述n-AlxGa1-xAs組分漸變層與p-AlxGa1-xAs組分漸變層的厚度范圍在800nm至1500nm。所述n-AlxGa1-xAs下限制層與AlxGa1-xAs下波導層總厚度范圍在200nm至800nm。所述AlxGa1-xAs下勢壘層與AlxGa1-xAs上勢壘層的Al含量相同；所述AlxGa1-xAs雙勢壘阻擋層中的Al含量為AlxGa1-xAs上勢壘層或AlxGa1-xAs下勢壘層的Al含量的三分之一至二分之一。所述n-AlxGa1-xAs上限制層與上波導層總厚度范圍在200nm至800nm。所述p-GaAs頂層的摻雜濃度大于5×1019cm/m3。本專利技術與現有技術相比，具有如下優點與有益效果：由于量子阱中存在多種子能級，為了增加量子阱里兩種載流子在特定能級差之間的復合機率，降低激光器激射波長線寬。本專利技術提出一種特殊設計的量子阱有源區結構，在該量子阱中，添加一雙勢壘阻擋層，只有在外加電壓一定的情況下，量子阱中的某一子能級上的電子才能發生共振遂穿，從而起到顯著降低激光器激射波長線寬和提高載流子復合效率的效果。附圖說明圖1為本專利技術所述大功率量子阱半導體激光器外延片結構示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步說明。如圖1所示，本實施例所述的大功率量子阱半導體激光器外延片結構，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下波導層、AlxGa1-xAs下勢壘層、量子阱有源層、AlxGa1-xAs上勢壘層、AlxGa1-xAs上波導層、p-AlxGa1-xAs上限制層、p-AlxGa1-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層；所述AlxGa1-xAs上波導層的厚度小于所述AlxGa1-xAs下波導層的厚度，所述量子阱有源層中包含一個AlxGa1-xAs雙勢壘阻擋層，所述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。所述n-AlxGa1-xAs組分漸變層與p-AlxGa1-xAs組分漸變層的厚度范圍在800nm至1500nm。所述n-AlxGa1-xAs下限制層與AlxGa1-xAs下波導層總厚度范圍在200nm至800nm。所述AlxGa1-xAs下勢壘層與AlxGa1-xAs上勢壘層的Al含量相同；所述AlxGa1-xAs雙勢壘阻擋層中的Al含量為AlxGa1-xAs上勢壘層或AlxGa1-xAs下勢壘層的Al含量的三分之一至二分之一。所述n-AlxGa1-xAs上限制層與上波導層總厚度范圍在200nm至800nm。所述p-GaAs頂層的摻雜濃度大于5×1019cm/m3。由上述結構外延片所制備的米大功率激光器芯片，典型電學性能如下；350微米條寬，2mm光腔尺寸下，外加共振遂穿發生電壓，12安培注入電流情況下，最大輸出功率達到15.5W，電光轉換效率高達65.6％。激光中心波長半寬小于1納米。綜上所述，相比現有技術，本專利技術提出了一種特殊設計的量子阱有源區結構，在該量子阱中，添加一雙勢壘阻擋層，只有在外加電壓一定的情況下，量子阱中的某一子能級上的電子才能發生共振遂穿，從而起到顯著降低激光器激射波長線寬和提高載流子復合效率的效果，值得推廣。以上所述實施例只為本專利技術之較佳實施例，并非以此限制本專利技術的實施范圍，故凡依本專利技術之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本專利技術的保護范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大功率量子阱半導體激光器外延片結構，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下波導層、AlxGa1?xAs下勢壘層、量子阱有源層、AlxGa1?xAs上勢壘層、AlxGa1?xAs上波導層、p?AlxGa1?xAs上限制層、p?AlxGa1?xAs組分漸變層、p?GaAs頂層；所述AlxGa1?xAs上波導層的厚度小于所述AlxGa1?xAs下波導層的厚度，所述量子阱有源層中包含一個AlxGa1?xAs雙勢壘阻擋層，所述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。

【技術特征摘要】
1.一種大功率量子阱半導體激光器外延片結構，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下波導層、
AlxGa1-xAs下勢壘層、量子阱有源層、AlxGa1-xAs上勢壘層、AlxGa1-xAs上波
導層、p-AlxGa1-xAs上限制層、p-AlxGa1-xAs組分漸變層、p-GaAs頂層；所述
AlxGa1-xAs上波導層的厚度小于所述AlxGa1-xAs下波導層的厚度，所述量子阱
有源層中包含一個AlxGa1-xAs雙勢壘阻擋層，所述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。
2.根據權利要求1所述的一種大功率量子阱半導體激光器外延片結構，其
特征在于：所述n-AlxGa1-xAs組分漸變層與p-AlxGa1-xAs組分漸變層的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：潘旭，張露，吳波，張小賓，楊翠柏，
申請(專利權)人：中山德華芯片技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44