脊形阵列半导体激光器及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种脊形阵列半导体激光器，包括衬底、形成于所述衬底上的外延结构，所述外延结构的顶部具有脊形半导体层，所述脊形半导体层包括多个脊形部，所述多个脊形部的宽度不相等。本发明专利技术提出的脊形阵列半导体激光器，通过在外延结构的顶部设置多个脊形部，多个脊形部的宽度不相等，能够降低激光器在工作时有源区中心与有源区两侧的温差，从而使得整个激光器结构温度分布均匀，使得激光器工作时输出特性一致。

Ridge array semiconductor laser and its fabrication method

The present invention provides a semiconductor laser array, including a substrate, an epitaxial structure formed on the substrate, the top of the epitaxial structure has a semiconductor layer, wherein the semiconductor layer includes a plurality of ridge shaped portion, the plurality of unequal width ridge. The ridge semiconductor laser array provided by the invention, by setting up multiple ridge part at the top of the epitaxial structure, a plurality of ridge width is not equal, can reduce the work in laser active region and the active region on both sides of the center temperature, so that the whole structure of the laser temperature distribution, the laser output the consistent characteristic.

【技术实现步骤摘要】
脊形阵列半导体激光器及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种脊形阵列半导体激光器及其制作方法。
技术介绍
氮化镓(GaN)基激光器是一种非常重要的基光电子器件，由于其发射的光波覆盖了从紫外光到绿光波段，GaN基激光器在高密度光信息存储、投影显示、激光打印、水下通信、生物化学试剂的激活以及医疗方面具有重要的应用价值。目前半导体激光器中，氮化镓基激光器都是采用脊形波导结构，该波导结构可以在平行于结的方向上实现光和电流的限制，使注入电流限制在脊形下有源区内，限制载流子的侧向扩散，使阈值电流降低。但是，对于普通的氮化镓基激光器结构来说，由于较大的阈值电流和衬底较差的导热性能，脊形波导层会产生较高温升，并在脊形内外形成较大的温度台阶。对于GaN基激光器，由于其串联电阻较大，几乎全部来自于P型AlGaN限制层，而P限制层较窄，因此，激光器中最高温度通常分布在激光器的P限制层中。激光器的P限制层与有源区相邻，两者温度相差较小，使得激光器内部结构存在温度分布不均匀。脊形内外的温度台阶影响波导对激光器高阶模的限制，降低阈值电流，增加斜率效率，而有源区的温升又会导致斜率效率的严重下降，严重影响激光器在实际生活及生产中的应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出的脊形阵列半导体激光器能够降低有源区中心温度与有源区外侧两侧温度的温差，使得整个器件结构温度分布均匀、输出特性一致。本专利技术提出的具体技术方案为：提供一种脊形阵列半导体激光器，包括衬底、形成于所述衬底上的外延结构，所述外延结构的顶部具有脊形半导体层，所述脊形半导体层包括阵列的多个脊形部，所述多个脊形部的宽度不相等。进一步地，所述阵列的多个脊形部中，按照从中间向两边的位置顺序，所述脊形部的宽度依次增大。进一步地，所述阵列的多个脊形部呈左右对称分布。进一步地，所述阵列的多个脊形部中，位于最边缘的第一脊形部的宽度为10～12μm；和/或位于最中间的第二脊形部的宽度为6～8μm；和/或位于所述第一脊形部和第二脊形部之间的第三脊形部的宽度为7～9μm。进一步地，所述多个脊形部的高度相等。进一步地，所述脊形阵列中相邻两个脊形部之间的距离为100～180纳米。进一步地，所述外延结构包括依次设置于所述衬底上的缓冲层、下限制层、下波导层、有源层、电子阻挡层、上波导层以及上限制层，所述上限制层为所述脊形半导体层。进一步地，所述衬底的底部形成有底电极；所述脊形半导体层上形成有顶电极，所述脊形半导体层的每一脊形部与所述顶电极之间设置有覆盖层，所述脊形半导体层的每一脊形部的两侧与所述顶电极之间设置有绝缘层。进一步地，所述衬底的材质为N型自支撑氮化镓，所述缓冲层的材质为N型掺杂的氮化镓，所述下限制层的材质为N型掺杂的氮化铝镓，所述下波导层的材质为N型掺杂的氮化镓，所述电子阻挡层的材质为P型掺杂的氮化铝镓，所述上波导层的材质为P型掺杂的氮化镓，所述上限制层的材质为P型掺杂的氮化铝镓，所述覆盖层的材质为P型掺杂的氮化镓，所述绝缘层的材质为二氧化硅，所述有源层为量子阱，其包括交替生长的氮化镓势垒层和氮化铟镓势阱层。本专利技术还提供一种如上所述的脊形阵列半导体激光器的制作方法，包括步骤：提供一衬底并在所述衬底的顶部生长形成有外延结构；应用刻蚀工艺刻蚀所述外延结构，在所述外延结构的顶部形成所述脊形半导体层。本专利技术提出的脊形阵列半导体激光器，通过在外延结构的顶部设置多个脊形部，多个脊形部的宽度不相等，能够降低激光器在工作时有源区中心与有源区两侧的温差，从而使得整个激光器结构温度分布均匀，使得激光器工作时输出特性一致。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1为本专利技术脊形阵列半导体激光器的结构示意图；图2为本专利技术脊形阵列半导体激光器的具体的结构示意图；图3a至图3e为本专利技术脊形阵列半导体激光器的制作流程图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。参照图1和图2，本实施例提供的脊形阵列半导体激光器，包括衬底10，形成于衬底10的顶部的外延结构11；外延结构11的顶部具有脊形半导体层80，脊形半导体层80包括多个脊形部110、111、112、113、114，其中，多个脊形部110、111、112、113、114的宽度不相等。优选的，阵列的多个脊形部110、111、112、113、114中，按照从中间向两边的位置顺序，脊形部110、111、112、113、114的宽度依次增大。其中，阵列的多个脊形部110、111、112、113、114呈左右对称分布。具体的，如图1所示，阵列的多个脊形部110、111、112、113、114中，位于最边缘的第一脊形部110、111的宽度为10～12μm；位于最中间的第二脊形部114的宽度为6～8μm；位于第一脊形部110、111和第二脊形部114之间的第三脊形部112、113的宽度为7～9μm。脊形半导体层80中多个脊形部110、111、112、113、114的高度相等，其中，相邻两个脊形部110、111、112、113、114之间的距离为100～180nm。在实际制作过程中，用户可以根据需要来设定每个脊形部110、111、112、113、114的高度、宽度以及相邻两个脊形部110、111、112、113、114之间的距离。作为一个具体的例子，本实施例中的脊形阵列包括5个脊形部，如图1所示，分别为位于最边缘的两个第一脊形部110、111，位于最中间的一个第二脊形部114，位于第一脊形部110、111和第二脊形部114之间的两个第三脊形部112、113。其中，两个第三脊形部112、113关于第二脊形部114左右对称分布，两个第一脊形部110、111关于第二脊形部114左右对称分布。第一脊形部110、111的宽度可以选择在10～12μm的范围内，第三脊形部112、113的宽度可以选择在7～9μm的范围内，第二脊形部114的宽度可以选择在6～8μm的范围内，并且满足条件：第一脊形部110、111的宽度大于第三脊形部112、113的宽度，第三脊形部112、113的宽度大于第二脊形部114宽度。进一步地，第一脊形部110、111，第二脊形部114以及第三脊形部112、113的高度相等，任意相邻的两个脊形部110、111、112、113、114之间的距离可以为100～180nm。参照图2，外延结构11包括依次设置于衬底10的顶部的缓冲层20、下限制层30、下波导层40、有源层50、电子阻挡层60、上波导层70以及上限制层80a。其中，上限制层80a即为脊形半导体层80，多个脊形部110、111、112、113、114形成于上限制层80a的顶部。衬底10的底部形成有底电极12，脊形半导体层80(上限制层80a)上形成有顶电极14，多个脊形部110、111、112、113、114与顶电极14之间分别设置有覆盖层13；每个脊形部110、111、112、113、114的两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脊形阵列半导体激光器，包括衬底、形成于所述衬底上的外延结构，所述外延结构的顶部具有脊形半导体层，其特征在于，所述脊形半导体层包括阵列的多个脊形部，所述多个脊形部的宽度不相等。

【技术特征摘要】
1.一种脊形阵列半导体激光器，包括衬底、形成于所述衬底上的外延结构，所述外延结构的顶部具有脊形半导体层，其特征在于，所述脊形半导体层包括阵列的多个脊形部，所述多个脊形部的宽度不相等。2.根据权利要求1所述的脊形阵列半导体激光器，其特征在于，所述阵列的多个脊形部中，按照从中间向两边的位置顺序，所述脊形部的宽度依次增大。3.根据权利要求2所述的脊形阵列半导体激光器，其特征在于，所述阵列的多个脊形部呈左右对称分布。4.根据权利要求2所述的脊形阵列半导体激光器，其特征在于，所述阵列的多个脊形部中，位于最边缘的第一脊形部的宽度为10～12μm；和/或位于最中间的第二脊形部的宽度为6～8μm；和/或位于所述第一脊形部和第二脊形部之间的第三脊形部的宽度为7～9μm。5.根据权利要求1所述的脊形阵列半导体激光器，其特征在于，所述多个脊形部的高度相等。6.根据权利要求1所述的脊形阵列半导体激光器，其特征在于，所述脊形阵列中相邻两个脊形部之间的距离为100～180nm。7.根据权利要求1-6任一所述的脊形阵列半导体激光器，其特征在于，所述外延结构包括依次设置于所述衬底上的缓冲层、下限制层、下...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄莹，李德尧，刘建平，张立群，张书明，杨辉，
申请(专利权)人：杭州中科极光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33