一种设有拓扑声子态层的半导体激光元件制造技术

技术编号：38670084 阅读：9 留言：0更新日期：2023-09-02 22:48

本发明专利技术提供了一种设有拓扑声子态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，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有拓扑声子态层，相比于现有技术，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有拓扑声子态层，拓扑声子态层可调拓扑量子态和声子谱的拓扑相变，改变量子态和晶格振动模式，减弱量子限制斯塔克效应，增强有源层中的电子空穴波函数的辐射复合效率，降低激光器的价带带阶，提升空穴的输运，增强限制因子和电子泄漏，减少内损耗，实现连续振荡，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。提升激光元件的光功率和斜率效率。提升激光元件的光功率和斜率效率。

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【技术实现步骤摘要】
一种设有拓扑声子态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，涉及一种设有拓扑声子态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，电子空穴跃迁到量子阱或p
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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。氮化物半导...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设有拓扑声子态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：有源层(103)与上波层(104)之间和有源层(103)与下波导层(102)之间设有拓扑声子态层(107)；所述下波导层(102)和上波导层(104)为GaN、InGaN、AlInGaN的任意一种或任意组合。2.如权利要求1所述的一种设有拓扑声子态层的半导体激光元件，其特征在于，所述拓扑声子态层(107)为BaTiO3、BAs、PbTiO3、FAPbI3、CsPbI3、Bi2O2Se的任意一种或任意组合的二维拓扑超晶格结构；所述有源层(103)为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为3≥m≥1，阱层为InGaN、InN、AlInN、GaN的任意一种或任意组合，厚度为10～80埃米，垒层为GaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、AlInN的任意一种或任意组合，厚度为10～120埃米。3.如权利要求2所述的一种设有拓扑声子态层的半导体激光元件，其特征在于，所述拓扑声子态层(107)的任意组合包括以下二元组合的二维拓扑超晶格结构：BaTiO3/BAs,BaTiO3/PbTiO3,BaTiO3/FAPbI3,BaTiO3/CsPbI3,BaTiO3/Bi2O2Se,BAs/PbTiO3,BAs/FAPbI3,BAs/CsPbI3,BAs/Bi2O2Se,PbTiO3/FAPbI3,PbTiO3/CsPbI3,PbTiO3/Bi2O2Se,FAPbI3/CsPbI3,FAPbI3/Bi2O2Se,CsPbI3/Bi2O2Se。4.如权利要求2所述的一种设有拓扑声子态层的半导体激光元件，其特征在于，所述拓扑声子态层(107)的任意组合包括以下三元组合的二维拓扑超晶格结构：BaTiO3/BAs/PbTiO3,BaTiO3/BAs/FAPbI3,BaTiO3/BAs/CsPbI3,BaTiO3/BAs/Bi2O2Se,BaTiO3/PbTiO3/FAPbI3,BaTiO3/PbTiO3/CsPbI3,BaTiO3/PbTiO3/Bi2O2Se,BaTiO3/FAPbI3/CsPbI3,BaTiO3/FAPbI3/Bi2O2Se,BaTiO3/CsPbI3/Bi2O2Se,BAs/PbTiO3/FAPbI3,BAs/PbTiO3/CsPbI3,BAs/PbTiO3/Bi2O2Se,BAs/FAPbI3/CsPbI3,BAs/FAPbI3/Bi2O2Se,BAs/CsPbI3/Bi2O2Se,PbTiO3/FAPbI3/CsPbI3,PbTiO3/FAPbI3/Bi2O2Se,PbTiO3/CsPbI3/Bi2O2Se,FAPbI3/CsPbI3/Bi2O2Se。5.如权利要求2所述的一种设有拓扑声子态层的半导体激光元件，其特征在于，所述拓扑声子态层(107)的任意组合包括以下四元组合的二维拓扑超晶格结构：BaTiO3/BAs/PbTiO3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李水清，王星河，刘紫涵，蔡鑫，蒙磊，季徐芳，张会康，黄军，胡志勇，
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：

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