包含具有低铝含量的电子势垒的半导体激光器制造技术

半导体激光器可以包括衬底、有源区和电子阻止层。电子阻止层可以包括铝镓铟砷磷合金。铝镓铟砷磷合金可以具有AlxGayIn(1‑x‑y)AszP(1‑z)组分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含具有低铝含量的电子势垒的半导体激光器对相关申请的交叉引用本专利申请要求于2016年5月5日提交的美国临时专利申请第62/332,085号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本公开一般地涉及半导体激光器，更具体地，涉及包含夹在具有低铝含量的电荷载流子阻止层之间的有源区的半导体激光器。
技术介绍
随着当今对互联网数据的持续不断的需求，数据中心和移动通信的基础设施可能要求具有超快调制速度的现有技术的高速激光器。半导体激光器典型地可以采用精密工程技术，该精密工程技术允许器件高效地生成相干光以及可以高速调制这些光信号。典型的半导体激光器可以包括一系列夹在一起的许多半导体层，所有的半导体层具有独特的功能。电子阻止层和空穴阻止层可以围绕激光器的有源区，功能为减少从有源区中的电子泄漏和空穴泄漏(即，电流泄漏)。前述电流泄漏会显著限制激光器性能，原因是其可能限制用于受激发射的有源区可获得的电子-空穴对的量。常规的脊波导激光器已得到广泛使用，原因是其可以相对简单地制造。然而，在这种结构中，电流可能没有高效地传送至有源区，导致大量电流流至脊外和有源区上的残余半导体材料中。为了实现快速开关高速激光器，消除这种寄生电流路径可能是关键的。激光器结构例如掩埋异质结构、掩埋脊和掩埋新月形可以是可以实现如下任务的典型布置：阻挡横向电流流动，由此使发射激光所需的阈值电流最小化。在脊波导构造中，电子阻止层和空穴阻止层可以由包含至少48％铝的合金制成。然而，这样高水平的铝可能不适合被包含在高性能激光器结构例如上述掩埋异质结构中。这样的结构可以通过蚀刻穿过有源区来寻求最小化横向电流泄漏。然而，在制造这些结构时，任何包含铝的层可能由于氧化而易于材料劣化。因此，可能存在对包含具有低铝含量的电子阻止层的器件的需要。
技术实现思路
在一些实施方式中，半导体激光器可以包括衬底、有源区和电子阻止层。该电子阻止层可以包括铝镓铟砷磷合金。铝镓铟砷磷合金可以具有AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量x的范围可以是从0.20至0.55。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y可以是0，并且AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分可以具有Al0.3In0.7As0.5P0.5组分。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y可以是0，并且AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分可以具有Al0.35In0.65As0.5P0.5组分。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y可以是0，并且AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分可以具有Al0.4In0.6As0.5P0.5组分。在一些实施方式中，电子阻止层的晶格常数可以与衬底的晶格常数相匹配。在一些实施方式中，电子阻止层的晶格常数可以具有相对于衬底的晶格常数的晶格失配。在一些实施方式中，电子阻止层的晶格常数可以具有相对于衬底的晶格常数的在±1％内的晶格失配。在一些实施方式中，衬底可以包括铟磷(InP)。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y可以是0，并且AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分可以是AlxIn1-xAszP1-z组分。在一些实施方式中，半导体激光器还可以包括n型包覆层，可以与n型包覆层相邻地布置的多量子阱(MQW)有源层，以及可以与电子阻止层相邻地布置的p型包覆层。电子阻止层可以布置在MQW有源层与p型包覆层之间，并且p型包覆层可以包括脊波导结构。在一些实施方式中，半导体激光器还可以包括可以与n型包覆层相邻地布置的空穴阻止层。空穴阻止层可以包括具有AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的铝镓铟砷磷合金。含量x的范围可以是从0.20至0.55。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y可以是0，并且AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分可以是AlxIn1-xAszP1-z组分。在一些实施方式中，MQW有源层的量子阱可以是压缩应变的并且MQW有源层的势垒可以是拉伸应变的。量子阱相对于衬底的晶格常数的晶格失配可以在2％内。势垒相对于衬底的晶格常数的晶格失配可以在2％内。在一些实施方式中，MQW有源层的量子阱可以是拉伸应变的并且MQW有源层的势垒可以是压缩应变的。量子阱相对于衬底的晶格常数的晶格失配可以在2％内。势垒相对于衬底的晶格常数的晶格失配可以在2％内。在一些实施方式中，半导体激光器可以包括衬底、有源区、横向电流阻挡材料和电子阻止层。电子阻止层可以被配置成减小氧化以及形成与电流阻挡材料的分界面。电子阻止层可以包括具有AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的铝镓铟砷磷合金。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量x的范围可以是从0.20至0.55。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y可以是0，并且AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分可以具有Al0.3In0.7As0.5P0.5组分。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y可以是0，并且AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分可以具有Al0.35In0.65As0.5P0.5组分。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y可以是0，并且AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分可以具有Al0.4In0.6As0.5P0.5组分。在一些实施方式中，MQW有源层的量子阱可以是压缩应变的并且MQW有源层的势垒可以是拉伸应变的。量子阱相对于衬底的晶格常数的晶格失配可以在2％内。势垒相对于衬底的晶格常数的晶格失配可以在2％内。在一些实施方式中，MQW有源层的量子阱可以是拉伸应变的并且MQW有源层的势垒可以是压缩应变的。相量子阱对于衬底的晶格常数的晶格失配可以在2％内。势垒相对于衬底的晶格常数的晶格失配可以在2％内。在一些实施方式中，制造半导体激光器的方法可以包括在衬底上布置n型包覆层、在n型包覆层上布置空穴阻止层、在空穴阻止层上布置多量子阱(MQW)有源层、在多量子阱(MQW)有源层上布置电子阻止层，以及与n型包覆层、空穴阻止层、MQW有源层和电子阻止层相邻地布置电流阻挡材料。电子阻止层可以被配置成减小氧化并且形成与电流阻挡材料的分界面。电子阻止层可以包括具有AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的铝镓铟砷磷合金。在一些实施方式中，AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量x的范围可以是从0.20至0.55。在一些实施方式中，MQW有源层的量子阱可以是压缩应变的并且MQW有源层的势垒可以是拉伸应变的。量子阱相对于衬底的晶格常数的晶格失配可以在2％内。势垒相对于衬底的晶格常数的晶格失配可以在2％内。在一些实施方式中，MQW有源层的量子阱可以是拉伸应变的并且MQW有源层的势垒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光器，包括：衬底；有源区；以及包括具有AlxGayIn(1‑x‑y)AszP(1‑z)组分的铝镓铟砷磷合金的电子阻止层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.05 US 62/332,0851.一种半导体激光器，包括：衬底；有源区；以及包括具有AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的铝镓铟砷磷合金的电子阻止层。2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量x的范围是从0.20至0.55。3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y是0，并且所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分具有Al0.3In0.7As0.5P0.5组分。4.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y是0，并且所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分具有Al0.35In0.65As0.5P0.5组分。5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y是0，并且所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分具有Al0.4In0.6As0.5P0.5组分。6.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述电子阻止层的晶格常数与所述衬底的晶格常数相匹配。7.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述电子阻止层的晶格常数具有相对于所述衬底的晶格常数的晶格失配。8.根据权利要求7所述的半导体激光器，其中，所述电子阻止层的晶格常数具有相对于所述衬底的晶格常数的在±1％内的晶格失配。9.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述衬底包括铟磷(InP)。10.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y是0，并且所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分是AlxIn(1-x)AszP(1-z)组分。11.根据权利要求1所述的半导体激光器，还包括：n型包覆层；与所述n型包覆层相邻地布置的多量子阱(MQW)有源层；以及与所述电子阻止层相邻地布置的p型包覆层，其中，所述电子阻止层布置在所述MQW有源层与所述p型包覆层之间，并且所述p型包覆层包括脊波导结构。12.根据权利要求11所述的半导体激光器，还包括：与所述n型包覆层相邻地布置的空穴阻止层，其中，所述空穴阻止层包括具有AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的铝镓铟砷磷合金，其中含量x的范围是从0.20至0.55。13.根据权利要求12所述的半导体激光器，其中，所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分的含量y是0，并且所述AlxGayIn(1-x-y)AszP(1-z)组分是AlxIn(1-x)AszP(1-z)组分。14.根据权利要求11所述的半导体激光器，其中，所述MQW有源层的量子阱是压缩应变的并且所述MQW有源层的势垒是拉伸应变的，所述量子阱相对于所述衬底的晶格常数的晶格失配在2％内，并且所述势垒相对于所述衬底的晶格常数的晶格失配在2％内。15.根据权利要求11所述的半导体激光器，其中，所述MQW有源层的量子阱是拉伸应变的并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·克劳利，
申请(专利权)人：镁可微波技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US