一种绿光激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种绿光激光器，该绿光激光器包括从下到上依次层叠设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；所述下波导层和上波导层为若干层InN偏析抑制层；所述若干层InN偏析抑制层包括：GaN和In

【技术实现步骤摘要】
一种绿光激光器


[0001]本专利技术涉及半导体光电子
，尤其涉及一种绿光激光器。

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。
[0003]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，而激光器为受激跃迁辐射，感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生光子与感应光子的全同相干光；4)原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到有源层或p
‑
n结产生辐射复合发光，而激光器需要激射条件满足才可激射，必须满足有源区载流子反转分布，受激辐射光在谐振腔内来回振荡，在增益介质中的传播使光放大，满足阈值条件使增益大于损耗，并最终输出激光。现有的激光器主要采用氮化物半导体激光器，而氮化物半导体激光器由于量子阱中的In组分增加导致调峰增益、热稳定性变差，从而性能较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种绿光激光器，以解决现有氮化物半导体激光器因In组分增加导致的性能较低的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种绿光激光器，包括从下到上依次层叠设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；
[0006]所述下波导层和上波导层为若干层InN偏析抑制层；
[0007]所述若干层InN偏析抑制层包括：GaN和In
a
Ga1‑
a
N，0.01≤a≤0.4。
[0008]本专利技术在激光器的有源区上下设置有上波导层和下波导层，并且上波导层和下波导层包含GaN和In
a
Ga1‑
a
N，实现对有源区In的偏析抑制，减少In组分涨落，使激光器的增益谱变窄、峰值增益提升，提高了绿光激光器的性能。
[0009]进一步地，所述若干层InN偏析抑制层，包括：第一InN偏析抑制层、第二InN偏析抑制层和第三InN偏析抑制层；
[0010]其中，所述下波导层从下到上依次设置有所述第一InN偏析抑制层、所述第二InN偏析抑制层和所述第三InN偏析抑制层；
[0011]所述第一InN偏析抑制层为GaN，所述第一InN偏析抑制层的厚度为5
‑
900nm；
[0012]所述第二InN偏析抑制层为In
x
Ga1‑
x
N，所述第二InN偏析抑制层的厚度为3
‑
600nm，x为常数；
[0013]所述第三InN偏析抑制层为In
y
Ga1‑
y
N，所述第三InN偏析抑制层的厚度为1
‑
50nm，y随二次项系数大于0的二次函数曲线变化。
[0014]进一步地，所述若干层InN偏析抑制层，包括：第四InN偏析抑制层；
[0015]其中，所述上波导层为所述第四InN偏析抑制层；
[0016]所述第四InN偏析抑制层为In
z
Ga1‑
z
N，所述第四InN偏析抑制层的厚度为2
‑
500nm，z随抛物线曲线变化。
[0017]进一步地，所述第四InN偏析抑制层的厚度≤所述第二InN偏析抑制层的厚度≤所述第一InN偏析抑制层的厚度。
[0018]本专利技术通过各个InN偏析抑制层的厚度调节，以降低InN偏析，减少In组分涨落，使激光器的增益谱变窄，提升峰值增益，提高了绿光激光器的性能。
[0019]进一步地，所述有源层为量子阱结构，包括：阱层和垒层；所述有源层的量子阱周期为1
‑
2；
[0020]其中，所述阱层为In
v
Ga1‑
v N，所述阱层的厚度为1
‑
4nm，0.01≤v≤0.4；
[0021]所述垒层为GaN，所述垒层的厚度为2
‑
6nm。
[0022]进一步地，所述第一InN偏析抑制层的In、所述第二InN偏析抑制层的In、所述第三InN偏析抑制层的In、所述第四InN偏析抑制层的In和所述阱层的In之间的组分关系为：
[0023]0.01≤y＜z
min
＜x＜z
max
＜v≤0.4；其中，z
min
为z的最小值，z
max
为z的最大值。
[0024]本专利技术还通过对InGaN的In组分进行调节，以降低InN偏析，减少In组分涨落，使激光器的增益谱变窄，提升峰值增益，同时，提升绿光激光器高In组分量子阱的热稳定性，降低热退化，提升有源层的质量和界面质量，减少非辐射复合中心，消除光学灾变，从而提高了绿光激光器的性能。
[0025]进一步地，所述第一InN偏析抑制层、所述第二InN偏析抑制层、所述第三InN偏析抑制层和所述第四InN偏析抑制层均掺杂有Si；
[0026]其中，所述第四InN偏析抑制层的Si掺杂浓度≤所述第二InN偏析抑制层的Si掺杂浓度≤所述第一InN偏析抑制层的Si掺杂浓度≤所述第三InN偏析抑制层的Si掺杂浓度。
[0027]进一步地，所述第一InN偏析抑制层、所述第二InN偏析抑制层、所述第三InN偏析抑制层和所述第四InN偏析抑制层还掺杂有H；其中，所述第四InN偏析抑制层的H掺杂浓度＝所述第二InN偏析抑制层的H掺杂浓度＝所述第一InN偏析抑制层的H掺杂浓度＝所述第三InN偏析抑制层的H掺杂浓度；
[0028]所述第一InN偏析抑制层、所述第二InN偏析抑制层、所述第三InN偏析抑制层和所述第四InN偏析抑制层还掺杂有O；其中，所述第二InN偏析抑制层的O掺杂浓度＝所述第一InN偏析抑制层的O掺杂浓度＝所述第三InN偏析抑制层的O掺杂浓度≤所述第四InN偏析抑制层的O掺杂浓度；
[0029]所述第一InN偏析抑制层、所述第二InN偏析抑制层、所述第三InN偏析抑制层和所述第四InN偏析抑制层还掺杂有C；其中，所述第二InN偏析抑制层的C掺杂浓度＝所述第一InN偏析抑制层的C掺杂浓度＝所述第三InN偏析抑制层的C掺杂浓度≤所述第四InN偏析抑制层的C掺杂浓度。
[0030]进一步地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿光激光器，其特征在于，包括从下到上依次层叠设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；所述下波导层和上波导层为若干层InN偏析抑制层；所述若干层InN偏析抑制层包括：GaN和In
a
Ga1‑
a
N，0.01≤a≤0.4。2.如权利要求1所述的绿光激光器，其特征在于，所述若干层InN偏析抑制层，包括：第一InN偏析抑制层、第二InN偏析抑制层和第三InN偏析抑制层；其中，所述下波导层从下到上依次设置有所述第一InN偏析抑制层、所述第二InN偏析抑制层和所述第三InN偏析抑制层；所述第一InN偏析抑制层为GaN，所述第一InN偏析抑制层的厚度为5
‑
900nm；所述第二InN偏析抑制层为In
x
Ga1‑
x
N，所述第二InN偏析抑制层的厚度为3
‑
600nm，x为常数；所述第三InN偏析抑制层为In
y
Ga1‑
y
N，所述第三InN偏析抑制层的厚度为1
‑
50nm，y随二次项系数大于0的二次函数曲线变化。3.如权利要求2所述的绿光激光器，其特征在于，所述若干层InN偏析抑制层，包括：第四InN偏析抑制层；其中，所述上波导层为所述第四InN偏析抑制层；所述第四InN偏析抑制层为In
z
Ga1‑
z
N，所述第四InN偏析抑制层的厚度为2
‑
500nm，z随抛物线曲线变化。4.如权利要求3所述的绿光激光器，其特征在于，所述第四InN偏析抑制层的厚度≤所述第二InN偏析抑制层的厚度≤所述第一InN偏析抑制层的厚度。5.如权利要求3所述的绿光激光器，其特征在于，所述有源层为量子阱结构，包括：阱层和垒层；所述有源层的量子阱周期为1
‑
2；其中，所述阱层为In
v
Ga1‑
v N，所述阱层的厚度为1
‑
4nm，0.01≤v≤0.4；所述垒层为GaN，所述垒层的厚度为2
‑
6nm。6.如权利要求5所述的绿光激光器，其特征在于，所述第一InN偏析抑制层的In、所述第二InN偏析抑制层的In、所述第三InN偏析抑制层的In、所述第四InN偏析抑制层的I...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚宏柱，李水清，请求不公布姓名，王星河，蔡鑫，陈婉君，张会康，刘紫涵，黄军，张江勇，
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：