掺杂型的半导体可饱和吸收镜、其制备方法以及激光器技术

本发明专利技术提供了一种掺杂型的半导体可饱和吸收镜、其制备方法以及激光器，其中，掺杂型的半导体可饱和吸收镜，包括：层叠设置的分布式布拉格反射镜以及至少一个周期的可饱和吸收体，其中，一个周期的可饱和吸收体包括：层叠设置的缓冲层、可饱和吸收层以及第一盖层，缓冲层位于分布式布拉格反射镜与可饱和吸收层之间；在半导体可饱和吸收镜包括多个周期的可饱和吸收体的情况下，其还包括：间隔层，任一相邻的两个周期的可饱和吸收体之间均设置有间隔层；缓冲层或第一盖层或间隔层内存在P型或N型掺杂区域A。应用本发明专利技术的技术方案能够有效地解决现有技术中半导体可饱和吸收镜的光学特性差以及基于元器件构成的超快激光器的性能和稳定性差的问题。和稳定性差的问题。和稳定性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
掺杂型的半导体可饱和吸收镜、其制备方法以及激光器


[0001]本专利技术涉及超快激光领域 ，具体而言，涉及一种掺杂型的半导体可饱和吸收镜、其制备方法以及激光器。

技术介绍

[0002]超快激光是脉冲宽度在皮秒或飞秒量级的激光，随着激光技术的飞速发展，超快激光在材料加工、医疗、激光雷达和通讯等领域具有广泛的应用。半导体可饱和吸收镜（SESAM）是采用半导体材料和工艺制造而成的一种可饱和吸收镜（SAM），同时也是可饱和吸收体(SA)其中一种，除此之外还有新兴的碳纳米管、石墨烯和过渡金属硫化物等二维材料等。但由于二维材料稳定性差，所以应用很难进行推广。SESAM 经过数十年的发展，技术相对成熟，输出稳定，已实现商业化生产，并在固体激光器及光纤激光器中广泛使用。因此 SESAM 性能的提高对于超快激光系统的发展尤为重要。
[0003]目前，SESAM面临许多困难和挑战，主要问题在于低饱和通量和高调制深度相互制约。相对于三维体材料，二维的量子阱材料具有更加集中的态密度，使半导体材料中的载流子的限制进一步提升，并且理论上量子阱材料的器件性能也更好。遵循这一思想，零维量子点材料应运而生，这种材料的尺寸在三个维度上都与电子的德布罗意波长相当，并且量子点的载流子受到三维量子限制效应，使其具有与原子能级相似的分离能级。量子点材料的态密度呈现独特的δ函数分布，分布更加集中，因此量子点材料具有诸多新的优异特性。
[0004]相比于量子阱材料半导体可饱和吸收镜(QW
‑
SESAM)，量子点半导体可饱和吸收镜(QD
‑
SESAM)具有更低的饱和通量。但是在量子点结构生长过程中，会引入晶格失配从而产生较多的非辐射复合中心，增强了载流子非辐射复合过程。降低了InAs/GaAs量子点光学质量，导致QD
‑
SESAM光吸收能力较弱，调制深度不高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种掺杂型的半导体可饱和吸收镜、其制备方法以及激光器，以解决现有技术中半导体可饱和吸收镜的光学特性差的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种掺杂型的半导体可饱和吸收镜，包括：层叠设置的分布式布拉格反射镜以及至少一个周期的可饱和吸收体，其中，一个周期的可饱和吸收体包括：层叠设置的缓冲层、可饱和吸收层以及第一盖层，缓冲层位于分布式布拉格反射镜与可饱和吸收层之间；在掺杂型的半导体可饱和吸收镜包括多个周期的可饱和吸收体的情况下，掺杂型的半导体可饱和吸收镜还包括：间隔层，任一相邻的两个周期的可饱和吸收体之间均设置有间隔层，任一个周期的可饱和吸收体内的缓冲层或第一盖层内存在掺杂区域A，或者，间隔层内存在掺杂区域A，掺杂区域A为P型掺杂区域或N型掺杂区域。
[0007]在一个实施方式中，在缓冲层或第一盖层内存在掺杂区域A的情况下，掺杂区域A与可饱和吸收层之间的距离在7
‑
15nm之间，掺杂区域A内的掺杂元素的掺杂浓度在10
16
‑
10
19
/cm3之间，掺杂区域A的厚度在5
‑
10nm之间；在间隔层内存在掺杂区域A的情况下，掺杂区域A内的掺杂元素的掺杂浓度在10
16
‑
10
19
/cm3之间，掺杂区域A的厚度在5
‑
10nm之间。
[0008]在一个实施方式中，掺杂型的半导体可饱和吸收镜还包括：衬底，设置于分布式布拉格反射镜的远离可饱和吸收体的一侧；和/或，第二盖层，设置于可饱和吸收体的远离分布式布拉格反射镜的一侧。
[0009]在一个实施方式中，衬底为GaAs衬底，第二盖层为GaAs盖层。
[0010]在一个实施方式中，第一盖层为InGaAs盖层，缓冲层为InGaAs缓冲层或GaAs缓冲层。
[0011]在一个实施方式中，第一盖层的厚度在10
‑
200nm之间，缓冲层的厚度在10
‑
100nm之间。
[0012]根据本专利技术的另一方面，提供了一种激光器，包括：半导体可饱和吸收镜，半导体可饱和吸收镜为上述的掺杂型的半导体可饱和吸收镜。
[0013]根据本专利技术的最后一方面，提供了一种掺杂型的半导体可饱和吸收镜的制备方法，包括：步骤S30：在分布式布拉格反射镜上生长一个周期或多个周期的可饱和吸收体，其中，生长一个周期的可饱和吸收体的步骤包括：步骤S31：在分布式布拉格反射镜上生长缓冲层；步骤S32：在缓冲层生长完成后，在缓冲层的远离分布式布拉格反射镜的表面上生长可饱和吸收层；步骤S33：可饱和吸收层生长完成后再覆盖第一盖层；生长多个周期的可饱和吸收体的步骤包括：步骤S34：在步骤S33之后，在第一盖层的远离可饱和吸收层的表面上生长间隔层，然后执行步骤S31，直至生长的可饱和吸收体的周期数到达预设值；掺杂型的半导体可饱和吸收镜的制备方法还包括：在缓冲层或第一盖层生长过程中，或者，在间隔层的生长过程中，将P型掺杂元素或N型掺杂元素引入对应层内以形成掺杂区域A。
[0014]在一个实施方式中，缓冲层或第一盖层内的掺杂区域A与可饱和吸收层之间的距离在7
‑
15nm之间，掺杂区域A内的掺杂元素的掺杂浓度在10
16
‑
10
19
/cm3之间，掺杂区域A的厚度在5
‑
10nm之间；间隔层内的掺杂区域A内的掺杂元素的掺杂浓度在10
16
‑
10
19
/cm3之间，掺杂区域A的厚度在5
‑
10nm之间。
[0015]在一个实施方式中，在步骤S30之前，制备方法还包括：步骤S10：取一衬底；步骤S20：在衬底上生长分布式布拉格反射镜；在步骤S30之后，制备方法还包括：步骤S40：在可饱和吸收体的远离分布式布拉格反射镜的表面上生长第二盖层。
[0016]应用本专利技术的技术方案，在缓冲层或第一盖层或间隔层的部分区域进行N或P掺杂，提供额外电子或空穴，提高可饱和吸收层中载流子弛豫速率、价带空穴占据率。因此掺杂型的半导体可饱和吸收镜具有更低饱和通量和更高的调制深度优异的光学特性，解决了现有技术中半导体可饱和吸收镜的光学特性差的问题。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的掺杂型的半导体可饱和吸收镜的实施例一的结构示意图；
图2为本专利技术的掺杂型的半导体可饱和吸收镜的实施例二的结构示意图；图3为本专利技术的掺杂型的半导体可饱和吸收镜的实施例三的结构示意图；图4为本专利技术的掺杂型的半导体可饱和吸收镜的实施例四的结构示意图；以及图5为本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺杂型的半导体可饱和吸收镜，包括：层叠设置的分布式布拉格反射镜（20）以及至少一个周期的可饱和吸收体（30），其中，一个周期的所述可饱和吸收体（30）包括：层叠设置的缓冲层（31）、可饱和吸收层（32）以及第一盖层（33），所述缓冲层（31）位于所述分布式布拉格反射镜（20）与所述可饱和吸收层（32）之间；在所述掺杂型的半导体可饱和吸收镜包括多个周期的所述可饱和吸收体（30）的情况下，所述掺杂型的半导体可饱和吸收镜还包括：间隔层（50），任一相邻的两个周期的所述可饱和吸收体（30）之间均设置有所述间隔层（50），其特征在于，任一个周期的所述可饱和吸收体（30）内的所述缓冲层（31）或所述第一盖层（33）内存在掺杂区域A，或者，所述间隔层（50）内存在掺杂区域A，所述掺杂区域A为P型掺杂区域或N型掺杂区域。2.根据权利要求1所述的掺杂型的半导体可饱和吸收镜，其特征在于，在所述缓冲层（31）或所述第一盖层（33）内存在所述掺杂区域A的情况下，所述掺杂区域A与所述可饱和吸收层（32）之间的距离在7
‑
15nm之间，所述掺杂区域A内的掺杂元素的掺杂浓度在10
16
‑
10
19
/cm3之间，所述掺杂区域A的厚度在5
‑
10nm之间；在所述间隔层（50）内存在所述掺杂区域A的情况下，所述掺杂区域A内的掺杂元素的掺杂浓度在10
16
‑
10
19
/cm3之间，所述掺杂区域A的厚度在5
‑
10nm之间。3.根据权利要求1所述的掺杂型的半导体可饱和吸收镜，其特征在于，所述掺杂型的半导体可饱和吸收镜还包括：衬底（10），设置于所述分布式布拉格反射镜（20）的远离所述可饱和吸收体（30）的一侧；和/或，第二盖层（40），设置于所述可饱和吸收体（30）的远离所述分布式布拉格反射镜（20）的一侧。4.根据权利要求3所述的掺杂型的半导体可饱和吸收镜，其特征在于，所述衬底（10）为GaAs衬底，所述第二盖层（40）为GaAs盖层。5.根据权利要求1所述的掺杂型的半导体可饱和吸收镜，其特征在于，所述第一盖层（33）为InGaAs盖层，所述缓冲层（31）为InGaAs缓冲层或GaAs缓冲层。6.根据权利要求1所述的掺杂型的半导体可饱和吸收镜，其特征在于，所述第一盖层（33）的厚度在10
‑
200nm之间，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子旸，陈红梅，戴浩，蒋成，
申请(专利权)人：青岛翼晨镭硕科技有限公司，
类型：发明
国别省市：