高注入效率大功率８０８nm量子阱半导体激光器结构制造技术

一种高注入效率大功率８０８ｎｍ量子阱半导体激光器结构，包括：一衬底，该衬底用于在其上进行激光器各层材料外延生长；一缓冲层，该缓冲层制作在衬底上；一Ｎ型下限制层，该Ｎ型下限制层制作在缓冲层上；一下波导层，该下波导层制作在下限制层上；一量子阱层，该量子阱层制作在下波导层上；一上波导层，该上波导层制作在量子阱层上；一Ｐ型上限制层，该Ｐ型上限制层制作在上波导层上；一过渡层，该过渡层制作在Ｐ型上限制层上；一电极接触层，该电极接触层制作在过渡层上，形成大功率８０８ｎｍ量子阱半导体激光器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种量子阱半导体激光器结构，特别是指一种高注入效率大功率808nm量子阱半导体激光器结构。
技术介绍
大功率808nm半导体量子阱激光器被广泛应用于泵浦固体激光器、激光加工和激光医疗等领域。由于实际应用要求激光器的功率越来越大，人们采用各种半导体材料和器件结构来提高激光器的功率。一般对808nm半导体量子阱激光器而言，限制其输出光功率的主要因素有高输出光功率密度引起的腔面光学灾变损伤，各种载流子非辐射复合和漏电流引起的有源区和腔面温升。由于AlGaAs和GaA材料的外延技术成熟，AlGaAs/GaAs量子阱结构成为大功率808nm半导体量子阱激光器常用的结构。但是，由于含铝有有源区容易氧化和产生暗线缺陷，腔面光学灾变功率密度不高，从而限制激光器的功率和寿命。为了解决上述问题，通常的设计方案是采用无铝宽波导结构。一般现有结构是以GaAsP作应变量子阱，GaInP作波导层和AlGaInP作限制层的半导体量子阱激光器宽波导结构。与含铝波导结构相比，无铝波导结构具有高腔面光学灾变功率密度、热导率和电导率，且不易氧化，因而有利于提高器件功率和可靠性。虽然无铝波导结构具有上述优点，但是由于量子阱层与上波导层和上限制层的导带带阶较小，对载流子限制能力较弱，特别容易造成导带电子向上限制层的泄漏，形成较大的电子漏电流，从而导致阈值电流密度增加，外量子效率下降，无法在高温条件工作。另外，就现有外延工艺水平来说，由于GaInP和AlGaInP材料外延生长比AlGaAs材料困难，不容易得到高质量的波导层和限制层材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高注入效率大功率808nm量子阱半导体激光器结构，它能够增加量子阱层与上波导层和上限制层的导带带阶，提高有源区对电子的限制能力，有效限制电子从有源区向限制层的泄漏，从而提高激光器的注入效率。另外，容易得到高质量上波导层和上限制层材料。为了实现上述目的，本专利技术一种高注入效率大功率808nm量子阱半导体激光器结构，其特征在于，包括一衬底，该衬底用于在其上进行激光器各层材料外延生长； 一缓冲层，该缓冲层制作在衬底上；一N型下限制层，该N型下限制层制作在缓冲层上；一下波导层，该下波导层制作在下限制层上；一量子阱层，该量子阱层制作在下波导层上；一上波导层，该上波导层制作在量子阱层上；一P型上限制层，该P型上限制层制作在上波导层上；一过渡层，该过渡层制作在P型上限制层上；一电极接触层，该电极接触层制作在过渡层上，形成大功率808nm量子阱半导体激光器。其中该衬底是(100)面的N型镓砷材料。其中该缓冲层为N-镓砷材料。其中该N型下限制层为N-铝镓铟磷材料。其中该下波导层为镓铟磷材料。其中该量子阱层为镓砷磷材料。其中该上波导层为铝镓砷材料。其中该P型上限制层为P-铝镓砷材料。其中该过渡层为P-镓砷材料。其中该电极接触层为P-镓砷材料。其中量子阱层与上波导层和上限制层能够形成较大的导带带阶，能够有效阻碍导带电子向上限制层的扩散和漂移，从而减小器件的漏电流，提高激光器的注入效率。其中上波导层和上限制层是为铝镓砷材料，容易得到高质量的外延材料，从而提高激光器的外延片成品率。本专利技术提出的一种高注入效率大功率808nm量子阱半导体激光器结构，以AlGaInP作下限制层，无铝的GaInP作下波导层，GaAsP作应变量子阱有源区，低铝组分的AlGaAs作上波导层，高铝组分的AlGaAs作上限制层。这样，量子阱与上波导层和上限制层形成的GaAsP/AlGaAs异质结具有较大的导带带阶，能够有效阻碍导带电子向上限制层的扩散和漂移，从而减小器件的漏电流，提高激光器的注入效率。另外，由于AlGaAs材料的现有外延技术比GaInP和AlGaInP材料成熟，容易得到高质量的AlGaAs上波导层和上限制层。本专利技术所涉及的高光功率密度大功率808nm量子阱半导体激光器结构能够有效限制电子从有源区向限制层的泄漏，容易采用现有的外延设备制备，从而提高激光器注入效率和外延片的成品率。附图说明以下通过结合附图对具有实施例的详细描述，进一步说明本专利技术的结构、特点以及技术上的改进，其中图1是根据本专利技术提出的高注入效率大功率808nm量子阱半导体激光器结构的剖面图。具体实施例方式下面结合图1详细说明依据本专利技术具体实施例高注入效率大功率808nm量子阱半导体激光器的结构细节。参阅图1，本实施例的高注入效率大功率808nm量子阱半导体激光器的结构包括一衬底1，该衬底用于在其上进行激光器各层材料外延生长，衬底是(100)面的N型镓砷，这样能够有利于电子的注入，减小衬底材料的串联电阻；一缓冲层2，该缓冲层制作在衬底1上，为N型镓砷材料，其目的是形成高质量的外延表面，减小衬底与其它各层的应力，消除衬底的缺陷向其它各层的传播，以利于器件其它各层材料的生长；一N型下限制层3，该N型下限制层制作在缓冲层2上，为高掺杂的N型铝镓铟磷材料，其目的是限制光场横模向缓冲层2和衬底1的扩展，减小光的损耗，同时也限制载流子的扩散，减小空穴漏电流，以降低器件的阈值电流，提高效率；一下波导层4，该下波导层制作在下限制层3上，为轻掺杂的N型镓铟磷材料，其目的是加强对光场的限制，减小光束的远场发散角，提高器件光束质量，采用轻掺杂是为了减少该层对光的吸收损耗；一量子阱层5，该量子阱层制作在下波导层4上，为非掺杂的镓砷磷材料，其作用是作为激光器的有源区，提供足够的光增益，并决定器件的激射波长以及器件的使用寿命；一上波导层6，该上波导层制作在量子阱层5上，为轻掺杂的P型铝镓砷材料，其优点在于该层为铝镓砷材料，容易得到高质量的外延材料，该层的作用是加强对光场的限制，减小光束的远场发散角，提高器件光束质量，采用轻掺杂是为了减少该层对光的吸收损耗；一P型上限制层7，该P型上限制层制作在上波导层6上，为高掺杂的P型铝镓砷材料，其优点在于量子阱层5与上波导层6和上限制层7能够形成较大的导带带阶，能够有效阻碍导带电子向上限制层7的扩散和漂移，从而限制电子向该上限制层7的扩散，减小电子漏电流，以降低器件的阈值电流，提高注入效率，而且该层为铝镓砷材料，容易得到高质量的外延材料，同时也限制光场横模向该上限制层7的扩展，减小光的损耗；一过渡层8，该过渡层制作在P型上限制层7上，为高掺杂的P型镓砷材料，其目的是减小上限制层7与电极接触层9的应力，实现从上限制层7向电极接触层9的过渡；一电极接触层9，该电极接触层制作在过渡层8上，为重掺杂的P型镓砷材料，其目的是实现良好的欧姆接触，采用重掺杂是为了减小串联电阻，提高器件的转化效率。本专利技术提出的一种高注入效率大功率808nm量子阱半导体激光器结构，以AlGaInP作下限制层，无铝的GaInP作下波导层，GaAsP作应变量子阱有源区，低铝组分的AlGaAs作上波导层，高铝组分的AlGaAs作上限制层。这样，量子阱与上波导层和上限制层形成的GaAsP/AlGaAs异质结具有较大的导带带阶，能够有效阻碍导带电子向上限制层的扩散和漂移，从而减小器件的漏电流，提高激光器的注入效率。另外，由于AlGaAs材料的现有外延技术比GaInP和AlGaInP材料成熟，容易得到高质量的AlGaAs上波导层和上限制层。本专利技术所涉及的高光功率密度大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高注入效率大功率８０８ｎｍ量子阱半导体激光器结构，其特征在于，包括：一衬底，该衬底用于在其上进行激光器各层材料外延生长；一缓冲层，该缓冲层制作在衬底上；一Ｎ型下限制层，该Ｎ型下限制层制作在缓冲层上；一下波 导层，该下波导层制作在下限制层上；一量子阱层，该量子阱层制作在下波导层上；一上波导层，该上波导层制作在量子阱层上；一Ｐ型上限制层，该Ｐ型上限制层制作在上波导层上；一过渡层，该过渡层制作在Ｐ型上限制层上；　 　一电极接触层，该电极接触层制作在过渡层上，形成大功率８０８ｎｍ量子阱半导体激光器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，马骁宇，郑凯，林涛，王勇刚，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]