一种具有共振隧穿层的半导体激光元件制造技术

本发明专利技术提供了一种具有共振隧穿层的半导体激光元件，涉及半导体光电器件技术领域，从下至上依次包括衬底、下限制层、下波导层，有源层、上波导层、电子阻挡层、上限制层，上限制层与电子阻挡层之间和下限制层与下波导层之间设有共振隧穿输运层，通过偏置夹层异质结调控隧道势垒高度，产生共振隧穿，诱导增强指数性隧穿电流从上限制层与上波导层界面和/或下限制层与下波导层的界面隧穿注入有源层，增强空穴在有源层中的输运，提升载流子注入均匀性和峰值增益，诱导产生单重态激子和三重态激子间的强劈裂，增强有源层载注子的量子限域作用，提升激光元件有源层的辐射复合效率，降低激光元件的激发阈值，提升激光元件的光功率和斜率效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有共振隧穿层的半导体激光元件


[0001]本专利技术涉及半导体光电器件
，具体而言，涉及一种具有共振隧穿层的半导体激光元件。

技术介绍

[0002]激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多，分类方式也多样，主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器；与其他类型激光器相比，全固态半导体激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别，1)激光是由载流子发生受激辐射产生，光谱半高宽较小，亮度很高，单颗激光器输出功率可在W级，而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射，单颗发光二极管的输出功率在mW级；2)激光器的使用电流密度达KA/cm2，比氮化物发光二极管高2个数量级以上，从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合、极化效应更强、电子空穴不匹配更严重，导致更严重的效率衰减Droop效应；3)发光二极管自发跃迁辐射，无外界作用，从高能级跃迁到低能级的非相干光，而激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有共振隧穿层的半导体激光元件，从下至上依次包括衬底(100)、下限制层(101)、下波导层(102)，有源层(103)、上波导层(104)、电子阻挡层(105)、上限制层(106)，其特征在于：上限制层(106)与电子阻挡层(105)之间和下限制层(101)与下波导层(102)之间设有共振隧穿输运层(107)；所述电子阻挡层(105)和上限制层(106)为InGaN、InN、GaN、AlInGaN、AlN、AlGaN、AlInN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、SiC、Ga2O3、BN的任意一种或任意组合，厚度为20～1000nm，Mg掺杂浓度为1E18～1E20 cm
‑3。2.如权利要求1所述的一种具有共振隧穿层的半导体激光元件，其特征在于，所述共振隧穿输运层(107)为TcS2@ReS2、ReS2@MoS2、MoS2@WSe2、WSe2@SnS、GeSe@TcS2的任意两种以上组合的二维层状拓扑异质结构。3.如权利要求2所述的一种具有共振隧穿层的半导体激光元件，其特征在于，所述共振隧穿输运层(107)的任意组合包括以下二元组合的二维层状拓扑异质结构：TcS2@ReS2/ReS2@MoS2,TcS2@ReS2/ReS2@MoS2,TcS2@ReS2/MoS2@WSe2,TcS2@ReS2/WSe2@SnS,TcS2@ReS2/GeSe@TcS2,ReS2@MoS2/MoS2@WSe2,ReS2@MoS2/WSe2@SnS,ReS2@MoS2/GeSe@TcS2,MoS2@WSe2/WSe2@SnS,MoS2@WSe2/GeSe@TcS2,WSe2@SnS/GeSe@TcS2。4.如权利要求2所述的一种具有共振隧穿层的半导体激光元件，其特征在于，所述共振隧穿输运层(107)的任意组合包括以下三元组合的二维层状拓扑异质结构：TcS2@ReS2/ReS2@MoS2/MoS2@WSe2,TcS2@ReS2/ReS2@MoS2/WSe2@SnS,TcS2@ReS2/ReS2@MoS2/GeSe@TcS2,ReS2@MoS2/MoS2@WSe2/WSe2@SnS,ReS2@MoS2/MoS2@WSe2/GeSe@TcS2,ReS2@MoS2/WSe2@SnS/GeSe@TcS2,TcS2@ReS2/MoS2@WSe2/WSe2@SnS,TcS2@ReS2/MoS2@WSe2/GeSe@TcS2,TcS2@ReS2/WSe2@SnS/GeSe@TcS2,MoS2@WSe2/WSe2@SnS/GeSe@TcS2。5.如权利要求2所述的一种具有共振隧穿层的半导体激光元件，其特征在于，所述共振隧穿输运层(107)的任意组合包括以下四元组合的二维层状拓扑异质结构：TcS2@ReS2/ReS2@MoS2/MoS2@WSe2/WSe2@SnS,TcS2@ReS2/ReS2@MoS2/MoS2@WSe2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈婉君，王星河，胡志勇，张会康，黄军，蔡鑫，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：安徽格恩半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：