一种态密度耦合半导体激光器制造技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种态密度耦合半导体激光器，其不同之处在于，其包括衬底，以及在所述衬底上依次生长的缓冲层、下波导层、多周期量子阱层、多周期量子点层、上波导层、包层和接触层。本发明专利技术可以实现具有低阈值、波长易调控、高温度稳定性的半导体激光器。

【技术实现步骤摘要】
一种态密度耦合半导体激光器
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种态密度耦合半导体激光器。
技术介绍
自二十世纪九十年代半导体量子点材料制备技术取得突破以来，半导体量子点激光器因其诸多优势受到了科学家们的极大关注。量子点具有三维限制载流子运动的能力，而量子阱只能在一维上限制载流子运动，因此量子点激光器比量子阱激光器具有更好的温度稳定性、更高的微分增益、更小的频率啁啾效应等优越性能。然而目前半导体量子点材料主要采用自组织生长方式制备，存在一定的尺寸分布，因而会造成半导体量子点的态密度分布较宽。例如，InP基InAs量子点材料基态态密度分布的半高宽可以达到100毫电子伏特甚至更高。态密度分布较宽会给InP基InAs量子点激光器带来两方面的影响，一是激光器的峰值增益会下降，二是激光器的激射波长较难调控。技术人员迫切需要克服InP基InAs量子点材料态密度分布较宽给激光器性能带来的不利影响，提高InP基InAs量子点激光器的性能。相对于InAs量子点，InGaAsP量子阱虽然在载流子限制能力、微分增益方面具有劣势，但也具有如下优势：一，态密度分布集中；二，材料增益高；三，激射波长可以通过增减量子阱厚度、量子阱所受应力等可以精确调控的技术手段来调节。鉴于此，为克服上述技术缺陷，提供一种态密度耦合半导体激光器成为本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种态密度耦合半导体激光器，可以实现具有低阈值、波长易调控、高温度稳定性的半导体激光器。为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种态密度耦合半导体激光器，其不同之处在于：其包括衬底，以及在所述衬底上依次生长的缓冲层、下波导层、多周期量子阱层、多周期量子点层、上波导层、包层和接触层。按以上技术方案，所述多周期量子阱层的每个周期包括一个量子阱层和在所述量子阱层上生长的一个量子垒层。按以上技术方案，所述多周期量子阱层的周期数为1-5。按以上技术方案，所述多周期量子点层的每个周期包括一个量子点层和在所述量子点层上生长的一个盖层。按以上技术方案，所述多周期量子点层的周期数为1-10。按以上技术方案，所述多周期量子阱层中的量子阱基态能级态密度分布和所述多周期量子点层中的量子点基态能级态密度分布存在交叠部分。按以上技术方案，所述多周期量子阱层所发出光子的能量处于所述多周期量子点层的基态能级态密度分布范围之内。按以上技术方案，所述多周期量子阱层和多周期量子点层之间不存在载流子隧穿。按以上技术方案，所述多周期量子阱层和和多周期量子点层的各周期之间不存在位置交替。按以上技术方案，所述多周期量子阱层和多周期量子点层之间的距离不小于10纳米。由上述方案，本专利技术公开了一种态密度耦合半导体激光器，该激光器有源区结构同时包含量子阱材料和量子点材料，结合量子阱材料增益高、态密度分布集中、激射波长易调控以及量子点材料载流子限制能力强的优势。该结构一方面可以通过调节量子阱材料部分的激射波长，促使该波长处的量子点能级态实现受激辐射放大，从而达到调节量子点材料部分激射波长的功效；另一方面可以利用在激射波长处存在的量子阱和量子点材料的态密度耦合，使得激光器的增益同时来自于量子点材料和量子阱材料，这样通过量子阱材料的高增益来增强整个激光器有源区的增益。这种态密度耦合半导体激光器有源区结构可以实现具有低阈值、波长易调控、高温度稳定性的半导体激光器。附图说明图1为本专利技术实施例整体结构示意图；图2为本专利技术实施例量子点材料和量子阱材料态密度耦合示意图；其中：1-衬底；2-缓冲层；3-下波导层；4-多周期量子阱层（41-量子阱层，42-量子垒层）；5-多周期量子点层（51-量子点层，52-盖层）；6-上波导层；7-包层；8-接触层。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在下文中，将参考附图来更好地理解本专利技术的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本专利技术的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本专利技术。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”和其衍生词将与如图1定向的专利技术有关。而且，并无意图受到前文的
、
技术介绍
、
技术实现思路
或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的专利技术构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。请参考图1和图2，本专利技术一种态密度耦合半导体激光器，其不同之处在于，其包括InP衬底1，以及在所述InP衬底1上依次生长的InP缓冲层2、InGaAsP下波导层3、多周期量子阱层4、多周期量子点层5、InGaAsP上波导层6、InP包层7和InGaAs接触层8。具体的，所述多周期量子阱层4的每个周期包括一个InGaAsP量子阱层41和在所述InGaAsP量子阱层41上生长的一个InGaAsP量子垒层42。优选的，所述多周期量子阱层4的周期数为1-5。具体的，所述多周期量子点层5的每个周期包括一个InAs量子点层51和在所述InAs量子点层51上生长的一个InGaAsP盖层52。优选的，所述多周期量子点层5的周期数为1-10。具体的，所述多周期量子阱层4中的量子阱基态能级态密度分布和所述多周期量子点层5中的量子点基态能级态密度分布存在交叠部分。具体的，所述多周期量子阱层4所发出光子的能量处于所述多周期量子点层5的基态能级态密度分布范围之内。具体的，所述多周期量子阱层4和多周期量子点层5之间不存在载流子隧穿。具体的，所述多周期量子阱层4和多周期量子点层5的各周期之间不存在位置交替。优选的，所述多周期量子阱层4和多周期量子点层5之间的距离不小于10纳米。本专利技术实施例态密度耦合半导体激光器的制备方法如下：采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）方法在N型InP衬底1上进行激光器结构的外延生长。首先生长N型InP缓冲层2，该缓冲层2的厚度为100-500纳米。生长InGaAsP下波导层3，该InGaAsP下波导层3的厚度为5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种态密度耦合半导体激光器，其特征在于：其包括衬底，以及在所述衬底上依次生长的缓冲层、下波导层、多周期量子阱层、多周期量子点层、上波导层、包层和接触层。/n

【技术特征摘要】
1.一种态密度耦合半导体激光器，其特征在于：其包括衬底，以及在所述衬底上依次生长的缓冲层、下波导层、多周期量子阱层、多周期量子点层、上波导层、包层和接触层。


2.根据权利要求1所述态密度耦合半导体激光器，其特征在于：所述多周期量子阱层的每个周期包括一个量子阱层和在所述量子阱层上生长的一个量子垒层。


3.根据权利要求2所述态密度耦合半导体激光器，其特征在于：所述多周期量子阱层的周期数为1-5。


4.根据权利要求1所述态密度耦合半导体激光器，其特征在于：所述多周期量子点层的每个周期包括一个量子点层和在所述量子点层上生长的一个盖层。


5.根据权利要求4所述态密度耦合半导体激光器，其特征在于：所述多周期量子点层的周期数为1-10。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：季海铭，罗帅，徐鹏飞，王岩，
申请(专利权)人：江苏华兴激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32