一种高性能DFB激光器结构制造技术

一种高性能DFB激光器结构，包括InP基底，在所述InP基底上从下而上依次采用MOCVD沉积的N‑InP缓冲层、N‑AlInAs外延层、N‑AlGaInAs波导层、AlGaInAs MQW、P‑AlGaInAs波导层、P‑AlInAs限制层、P‑InP限制层、光栅层、InGaAsP势垒过度层、InGaAs欧姆接触层；在所述N‑InP缓冲层与所述N‑AlInAs外延层中间插入一层N‑InAlAsP；本方案设计的一种高性能DFB激光器结构，在N‑InP缓冲层与N‑InAlAs外延层中间插入一层N‑InAlAsP，可以获得高制量的MQW，提高激光器的可靠性，同时还能平滑N‑InP缓冲层与N‑InAlAs外延层之间的导带能阶差，减小DFB激光器的电阻，提高DFB激光器的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能DFB激光器结构
本技术属于半导体光电子
，具体涉及一种高性能DFB激光器结构。
技术介绍
随着5G商用的日益临近，窄线宽、高边模抑制比和调制速率高的动态单模分布反馈激光器(DFB-LD)成为首选光源。DFB采用折射率周期性变化的光栅调制，具有良好的单纵模特性，边模抑制比可达50dB以上，调制速率可达50Gb/s以上，可以满足5G移动网络高速率/低时延的应用要求。高速光通信用的DFB激光器一般采用InP为生长基底，采用AlGaInAs的量子阱为有源层。传统高速AlGaInAs系DFB激光器直接在InP基底上生长InAlAs材料，As-P切换界面会存在原子非线性混合；例如，残留的P原子会不可避免的并入到块体的InAlAs材料中，造成InAlAs材料的晶格不匹配。同时，5G移动通信系统应用的DFB激光器工作波长为1200~1600nm，工作温度为-40~90℃，调制速率为10Gb/s~56Gb/s，通过MOCVD设备在InP基底上AlGaInAs系列材料难度较大，原因如下：（1）InP基底表面可能存在的氧化层，导致MQW材料质量较差；（2）非本征的InP基底中掺杂的杂质会在生长时脱出，影响材料的生长质量；（3）As-P切换界面会存在原子非线性混合；（4）当N-InP与N-InAlAs外延层靠近时，会形成异质带阶，影响载流子的传输，导致DFB激光器寄生电阻增加，影响器件性能。因此，本方案提出一种DFB激光器结构，在N-InP层与N-InAlAs层中间插入N-InAlAsP外延层，一方面可以获得高制量的MQW，提高激光器的可靠性；另一方面，可以平滑N-InP与N-InAlAs外延层之间的导带能阶差，减小DFB激光器的电阻，提高DFB激光器的性能；从而有效地解决上述技术问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术中的不足，本技术目的在于提供一种高性能DFB激光器结构。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供的技术方案是：一种高性能DFB激光器结构，包括InP基底，在所述InP基底上从下而上依次采用MOCVD沉积的N-InP缓冲层、N-AlInAs外延层、N-AlGaInAs波导层、AlGaInAsMQW、P-AlGaInAs波导层、P-AlInAs限制层、P-InP限制层、腐蚀阻挡层、InP联接层、光栅层、InGaAsP势垒过度层、InGaAs欧姆接触层；其特征在于：在所述N-InP缓冲层与所述N-AlInAs外延层中间插入一层N-InAlAsP。优选的，所述N-InAlAsP材料采用(Al0.48In0.52As)X(InP)(1-X)表示，其中X表示AlInAsP材料中Al0.48In0.52As材料的比例，其值界于0.5-0.99之间。优选的，所述Al0.48In0.52As材料与InP晶格匹配。优选的，所述N-InAlAsP材料采用MOCVD生长。优选的，所述InP基底电导率为2-8x1018cm-2。本技术设计的一种高性能DFB激光器制备方法，其包括如下步骤：步骤一：以电导率为2-8x1018cm-2的InP作为生长衬底，放入到MOCVD系统中生长，反应室压力为50mbar，生长温度为670℃，以氢气为载气，三甲基铟、三甲基镓、三甲基铝、二乙基锌、硅烷、砷烷和磷烷等为反应源气体，首先生长N-InP缓冲层，三甲基铟的流量为300sccm，磷烷的流量为1800sccm；步骤二：当所述N-InP缓冲层生长完成后，关闭三甲基铟和硅烷，通入砷烷，砷烷流量为600sccm，同时，把磷烷的流量降低；3分钟后，通入三甲基铟和硅烷，开始生长N-AlInAsP外延层；步骤三：在步骤二的基础上，三甲基铟的Source流量为100sccm，200秒后，关闭磷烷，并持续增加三甲基铝、三甲基铟以及硅烷的Source流量，开始生长N-AlInAs外延层；然后依次生长N-AlGaInAs波导层，AlGaInAsMQW，P-AlGaInAs波导层，P-AlInAs限制层，P-InP限制层，并制作光栅；步骤四：最后，采用脉冲式沉积法生长InP联接层，InGaAsP势垒过度层，InGaAs欧姆接触层。在步骤二中所述的把磷烷的流量降低，具体为将磷烷的流量至300sccm。在步骤三中所述的持续增加三甲基铝、三甲基铟以及硅烷的Source流量，其增加流量的方式具体为线性增加。由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有的优点如下：本技术在传统DFB激光器结构的基础上，提出新的DFB激光器构，即在N-InP缓冲层与N-InAlAs外延层中间插入一层N-InAlAsP，一方面可以获得高制量的MQW，提高激光器的可靠性；另一方面，可以平滑N-InP与N-InAlAs外延层之间的导带能阶差，减小DFB激光器的电阻，提高DFB激光器的性能。附图说明图1为本技术DFB激光器外延结构示意图。图2为本技术DFB激光器能带结构示意图。图3为本技术AlInAsP外延层生长示意图。以上附图中，InP基底001、N-InP缓冲层002、N-AlInAsP插入层101、N-AlInAs外延层003、N-AlGaInAs波导层004、AlGaInAsMQW005、P-AlGaInAs波导层006、P-AlInAs限制层007、P-InP限制层008、腐蚀阻挡层009、InP联接层010、光栅层011、InGaAsP势垒过度层012、InGaAs欧姆接触层013。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。请参阅图1~图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本技术可实施的范畴。实施例：如图1所示，一种高性能DFB激光器结构，包括InP基底001，在所述InP基底001上从下而上依次采用MOCVD沉积的N-InP缓冲层002、N-AlInAs外延层003、N-AlGaInAs波导层004、AlGaInAsMQW005、P-AlGaInAs波导层006、P-AlInAs限制层007、P-InP限制层008、腐蚀阻挡层009、InP联接层010、光栅层011、InGaAsP势垒过度层012、InGaAs欧姆接触层013；在所述N-InP缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能DFB激光器结构，包括InP基底，在所述InP基底上从下而上依次采用MOCVD沉积的N-InP缓冲层、N-AlInAs外延层、N-AlGaInAs波导层、AlGaInAs MQW、P-AlGaInAs波导层、P-AlInAs限制层、P-InP限制层、腐蚀阻挡层、InP联接层、光栅层、InGaAsP势垒过度层、InGaAs欧姆接触层；其特征在于：在所述N-InP缓冲层与所述N-AlInAs外延层中间插入一层N-InAlAsP。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能DFB激光器结构，包括InP基底，在所述InP基底上从下而上依次采用MOCVD沉积的N-InP缓冲层、N-AlInAs外延层、N-AlGaInAs波导层、AlGaInAsMQW、P-AlGaInAs波导层、P-AlInAs限制层、P-InP限制层、腐蚀阻挡层、InP联接层、光栅层、InGaAsP势垒过度层、InGaAs欧姆接触层；其特征在于：在所述N-InP缓冲层与所述N-AlInAs外延层中间插入一层N-InAlAsP。


2.根据权利要求1所述的一种高性能DFB激光器结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：单智发，张永，陈阳华，姜伟，方天足，
申请(专利权)人：全磊光电股份有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35