【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體光電器件，尤其涉及一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器。
技術介紹
1、激光器廣泛應用于激光顯示、激光電視、激光投影儀、通訊、醫療、武器、制導、測距、光譜分析、切割、精密焊接、高密度光存儲等領域。激光器的各類很多，分類方式也多樣，主要有固體、氣體、液體、半導體和染料等類型激光器；與其他類型激光器相比，全固態半導體激光器具有體積小、效率高、重量輕、穩定性好、壽命長、結構簡單緊湊、小型化等優點。
2、激光器與氮化物半導體發光二極管存在較大的區別，1)激光是由載流子發生受激輻射產生，光譜半高寬較小，亮度很高，單顆激光器輸出功率可在w級，而氮化物半導體發光二極管則是自發輻射，單顆發光二極管的輸出功率在mw級；2)激光器的使用電流密度達ka/cm2，比氮化物發光二極管高2個數量級以上，從而引起更強的電子泄漏、更嚴重的俄歇復合、極化效應更強、電子空穴不匹配更嚴重，導致更嚴重的效率衰減droop效應；3)發光二極管自發躍遷輻射，無外界作用，從高能級躍遷到低能級的非相干光，而激光器為受激躍遷輻射，感應光子能量應等于電子躍遷的能級之差，產生光子與感應光子的全同相干光；4)原理不同：發光二極管為在外界電壓作用下，電子空穴躍遷到量子阱或p-n結產生輻射復合發光，而激光器需要激射條件滿足才可激射，必須滿足有源區載流子反轉分布，受激輻射光在諧振腔內來回振蕩，在增益介質中的傳播使光放大，滿足閾值條件使增益大于損耗，并最終輸出激光。
3、氮化物半導體激光器存在以下問題：紫光激光器的快軸發散角偏大，
技術實現思路
1、本專利技術提出一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，調制下波導層的厚度、折射率變化曲線，使光束接近高斯光束，降低快軸發散角和腔面功率密度，減輕腔面負荷和襯底模式泄漏，提升激光器的光功率、相干性和遠場ffp圖像質量。
2、本專利技術提供的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，從下至上依次包括襯底、下包覆層、下波導層、有源層、上波導層、上包覆層，所述下波導層為低快軸發散角下波導層；所述低快軸發散角下波導層為ingan、gan、inn、alingan的任意一種或任意組合；所述低快軸發散角下波導層的峰值速率電場分布具有折線型分布。
3、優選地，所述低快軸發散角下波導層的峰值速率電場分布往下包覆層方向呈上升趨勢，上升變化角度為40～90°。
4、優選地，所述低快軸發散角下波導層的峰值速率電場分布近似反向“l”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
5、優選地，所述低快軸發散角下波導層的極化光學聲子能量分布具有折線型分布往下包覆層方向呈上升趨勢，上升變化角度為40～90°。
6、優選地，所述低快軸發散角下波導層的極化光學聲子能量分布近似反向“l”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
7、優選地，所述低快軸發散角下波導層的分離能分布近似反向“l”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
8、優選地，所述低快軸發散角下波導層的重空穴有效質量分布近似反向“l”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
9、優選地，所述有源層為阱層和壘層組成的周期結構，周期數為3≥m≥1，阱層為gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn、金剛石的任意一種或任意組合，厚度為10～150埃米，壘層為gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn、金剛石的任意一種或任意組合，厚度為10～200埃米。
10、優選地，所述下包覆層、上波導層、上包覆層為gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn、金剛石的任意一種或任意組合的任意一種或任意組合。
11、優選地，所述襯底包括藍寶石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、inp、inas、gasb、藍寶石/sio2復合襯底、mo、tiw、cuw、cu、藍寶石/aln復合襯底、金剛石、藍寶石/sinx、藍寶石/sio2/sinx復合襯底、藍寶石/sinx/sio2復合襯底、鎂鋁尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2復合襯底的任意一種。
12、相比于現有技術，本專利技術實施例提供的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其有益效果在于：本專利技術形成低快軸發散角下波導層，調制下波導層的厚度、折射率變化曲線，使光束接近高斯光束，降低快軸發散角和腔面功率密度，減輕腔面負荷和襯底模式泄漏，提升激光器的光功率、相干性和遠場ffp圖像質量；同時，降低下波導層的俄歇復合、載流子與異質結界面態和表面態的復合，降低內部光學吸收損耗，降低激光器的溫度上升，改善激光器的可靠性和老化光衰。
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1.具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，從下至上依次包括襯底(100)、下包覆層(101)、下波導層(102)、有源層(103)、上波導層(104)、上包覆層(105)，其特征在于，所述下波導層(102)為低快軸發散角下波導層(102)；所述低快軸發散角下波導層(102)為InGaN、GaN、InN、AlInGaN的任意一種或任意組合；所述低快軸發散角下波導層(102)的峰值速率電場分布具有折線型分布。
2.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的峰值速率電場分布往下包覆層(101)方向呈上升趨勢，上升變化角度為40～90°。
3.根據權利要求2所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的峰值速率電場分布近似反向“L”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
4.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層
5.根據權利要求4所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的極化光學聲子能量分布近似反向“L”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
6.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的分離能分布近似反向“L”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
7.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的重空穴有效質量分布近似反向“L”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
8.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述有源層(103)為阱層和壘層組成的周期結構，周期數為3≥m≥1，阱層為GaN、InGaN、InN、AlInN、AlGaN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、InGaAsN、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、InAsSb、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3、BN、金剛石的任意一種或任意組合，厚度為10～150埃米，壘層為GaN、InGaN、InN、AlInN、AlGaN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、InGaAsN、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、InAsSb、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3、BN、金剛石的任意一種或任意組合，厚度為10～200埃米。
9.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述下包覆層(101)、上波導層(104)、上包覆層(105)為GaN、InGaN、InN、AlInN、AlGaN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、InGaAsN、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、InSb、InAs、InAsSb、AlGaSb、AlSb、InGaSb、AlGaAsSb、InGaAsSb、SiC、Ga2O3、BN、金剛石的任意一種或任意組合的任意一種或任意組合。
10.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述襯底(100)包括藍寶石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、InAs、GaSb、藍寶石/SiO2復合襯底、Mo、TiW、CuW、Cu、藍寶石/AlN復合襯底、金剛石、藍寶石/SiNx、藍寶石/SiO2/SiNx復合襯底、藍寶石/SiNx/SiO2復合襯底、鎂鋁尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2復合襯底的任意一種。
...【技術特征摘要】
1.具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，從下至上依次包括襯底(100)、下包覆層(101)、下波導層(102)、有源層(103)、上波導層(104)、上包覆層(105)，其特征在于，所述下波導層(102)為低快軸發散角下波導層(102)；所述低快軸發散角下波導層(102)為ingan、gan、inn、alingan的任意一種或任意組合；所述低快軸發散角下波導層(102)的峰值速率電場分布具有折線型分布。
2.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的峰值速率電場分布往下包覆層(101)方向呈上升趨勢，上升變化角度為40～90°。
3.根據權利要求2所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的峰值速率電場分布近似反向“l”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
4.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的極化光學聲子能量分布具有折線型分布往下包覆層(101)方向呈上升趨勢，上升變化角度為40～90°。
5.根據權利要求4所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的極化光學聲子能量分布近似反向“l”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
6.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的分離能分布近似反向“l”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
7.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述低快軸發散角下波導層(102)的重空穴有效質量分布近似反向“l”型分布，近似函數y＝ex/x2第二象限曲線分布。
8.根據權利要求1所述的一種具有低快軸發散角下波導層的氮化鎵基半導體紫光激光器，其特征在于，所述有源層(103)為阱層和壘層組成的周期結構，周期數為3≥m≥1，阱...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭錦堅，張江勇，蔡鑫，鐘志白，胡志勇，陳婉君，李曉琴，劉紫涵，尋飛林，鄧和清，李水清，
申請(專利權)人：安徽格恩半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：
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