一种高增益的带间级联激光器及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高增益的带间级联激光器的制备方法，包括步骤：结晶生长衬底，将衬底在设定温度进行高温脱氧，进一步升高衬底温度，将衬底在保护气体下除气设定时长；降低衬底温度至目标值，将衬底放入MBE设备中，采用分子束外延生长的方式从上往下依次生长超晶格下限制层、第一波导层、级联区、第二波导层、超晶格上限制层和上接触层。本发明专利技术的有益效果是：提供一种新的有源区结构的带间级联激光器，该激光器以GaSb材料为衬底，InAs/AlSb超晶格为限制层，在级联区引入GaAsSb/InAs/InGaAsⅡ型W型异质结构(有源区)，这种结构能大幅度提升波函数重叠，降低俄歇复合，带来极大的激光器光学增益，同时也能降低激光器的阈值电流和功耗，提高高温下运行的能力。提高高温下运行的能力。提高高温下运行的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种高增益的带间级联激光器及制备方法


[0001]本专利技术属于带间级联激光器领域，尤其涉及一种高增益的带间级联激光器及制备方法。

技术介绍

[0002]最近，II型带间级联激光器(ICL)被公认为中红外光谱带的重要相干光源。它结合了相对较长的上能级寿命(半导体带间跃迁的特征)和最初为量子级联激光器(QCL，利用子带间跃迁产生光)引入的电压有效级联方案。电子和空穴都存在于ICL级联有源区的每个阶段，即只通过触点注入和移除电子。
[0003]鉴于中红外光谱区的诸多应用，II型带间级联激光器(ICL)具备很高的技术重要性。最普遍的应用涉及环境空气中痕量气体的传感，如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、甲醛等。这通常要求连续波发射进入单一光谱模式，但1mW量级的低输出功率通常就能满足要求。在军事方面的应用主要是红外对抗源干扰热寻的导弹，虽然这种应用通常不需要高光谱纯度，但大量连续波输出功率是必不可少的。中红外光源的其他潜在应用包括工业过程控制、燃烧诊断、临床呼吸分析、同位素鉴别、自由空间光通信、红外场景投影和爆炸物探测等。
[0004]传统的中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高增益的带间级联激光器，其特征在于，包括：正面电极层、衬底(1)、超晶格下限制层(2)、第一波导层(3)、级联区(4)、第二波导层(5)、超晶格上限制层(6)、上接触层(7)和背面电极层；衬底(1)连接正面电极层；衬底(1)上表面为超晶格下限制层(2)，超晶格下限制层(2)上表面为第一波导层(3)，第一波导层(3)上表面为级联区(4)，级联区(4)上表面为第二波导层(5)，第二波导层(5)上表面为超晶格上限制层(6)，超晶格上限制层(6)上表面为上接触层(7)；衬底(1)、超晶格下限制层(2)、第一波导层(3)、级联区(4)、第二波导层(5)、超晶格上限制层(6)和上接触层(7)的相邻区域之间过度层均为InAs/AlSb多量子阱；级联区(4)由5～10个周期组成，级联区(4)每个周期包括W型有源区(8)、空穴注入区(9)和电子注入区(10)，电子注入区(10)位于级联区(4)每个周期底层，空穴注入区(9)位于级联区(4)每个周期中层，W型有源区(8)位于级联区(4)每个周期上层；W型有源区(8)为GaAsSb/InAs/InGaAs/InAs/GaAsSb对称结构，符号/表示层与层之间相互连接。2.根据权利要求1所述高增益的带间级联激光器，其特征在于：衬底(1)材质为n
+
型的GaSb，超晶格下限制层(2)为InAs层和AlSb层复合的超晶格；第一波导层(3)材质为GaSb，第二波导层(5)材质为GaSb；超晶格上限制层(6)为InAs层和AlSb层复合的超晶格；上接触层(7)材质为InAs。3.根据权利要求2所述高增益的带间级联激光器，其特征在于：超晶格上限制层(6)和超晶格下限制层(2)的生长周期为100～300个周期；每个生长周期里InAs层的厚度为1～3nm,AlSb层的生长厚度为1～3nm；正面电极层包括Ti/Pt/Au多层电极层，其中Ti层厚度为50nm，Pt层厚度为50nm，Au层厚度为300nm；背面电极层包括Ti/Au双层电极层，其中Ti层厚度为50nm，Au层厚度为300nm。4.根据权利要求1所述高增益的带间级联激光器，其特征在于：W型有源区(8)内上下两个GaAsSb层厚度均为2～3nm，W型有源区(8)内上下两个InAs层厚度均为1～6nm，W型有源区(8)内上下两个InGaAs层厚度均为3～5nm；电子注入区(10)包括3～7组InAs/AlSb量子阱，每组量子阱的InAs层的厚度为2～7nm，AlSb层的厚度为1～3nm；空穴注入区(9)包括1～3组GaSb/AlSb量子阱，每组量子阱的GaSb的厚度为3～6nm，AlSb的厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕岗，杜超超，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：