隧道级联激光器及其制备方法技术

本申请涉及一种隧道级联激光器及其制备方法。该激光器包括：衬底；至少两个发光层，各发光层依次层叠设置在衬底上；至少一个隧道结结构层，隧道结结构层设置在相邻的任意两个发光层之间，隧道结结构层包括沿由衬底指向发光层的方向上依次层叠设置的第一导电类型的同质结结构层、第一导电类型的type

【技术实现步骤摘要】
隧道级联激光器及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体器件
，特别是涉及一种隧道级联激光器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，出现了半导体激光器，半导体激光器具有体积小、发散角小、光束质量高、调制速度快、成本低、易于二维集成等独特优势，近年来半导体激光器的应用越来越广泛，半导体激光器可以用于面部识别、光通信、探测、智能家居、激光雷达等领域。
[0003]传统技术中，为了提高激光器的功率和集成度，将多个激光器的有源区串联在一起形成级联激光器。
[0004]然而，传统技术中的级联激光器的串联电阻较大，工作时的发热量较高，从而性能较差。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种串联电阻低、发热量小的隧道级联激光器及其制备方法。
[0006]一种隧道级联激光器，包括：衬底；至少两个发光层，各所述发光层依次层叠设置在所述衬底上；至少一个隧道结结构层，所述隧道结结构层设置在相邻的任意两个所述发光层之间，所述隧道结结构层包括沿由所述衬底指向所述发光层的方向上依次层叠设置的第一导电类型的同质结结构层、第一导电类型的type
‑Ⅱ
型异质结结构层、第二导电类型的窄带隙type
‑Ⅱ
型结构层和第二导电类型的同质结结构层。
[0007]在其中一个实施例中，第一导电类型的所述同质结结构层为P型GaAs层；第一导电类型的type
‑Ⅱ
型异质结结构层为P型GaAsSb层；第二导电类型的窄带隙type
‑Ⅱ
型结构层为N型InGaAs层；第二导电类型的同质结结构层为N型GaAs层。
[0008]在其中一个实施例中，所述P型GaAsSb层的厚度为4
‑
6nm；所述N型InGaAs层的厚度为4
‑
6nm。
[0009]在其中一个实施例中，所述P型GaAsSb层中的Sb的组分比例为0.05
‑
0.1；所述N型InGaAs层中的In的组分比例为0.05
‑
0.1。
[0010]在其中一个实施例中，所述P型GaAsSb层中的As的组分比例为0.95
‑
1，所述N型InGaAs层中的Ga的组分比例为0.95
‑
1。
[0011]在其中一个实施例中，所述P型GaAs层的掺杂浓度为8
×
10
19
cm
‑3～1
×
10
20
cm
‑3；所述P型GaAsSb层的掺杂浓度为8
×
10
19
cm
‑3～1
×
10
20
cm
‑3；所述N型InGaAs层的掺杂浓度为4
×
10
19
cm
‑3～5
×
10
19
cm
‑3；所述N型GaAs层的掺杂浓度为4
×
10
19
cm
‑3～5
×
10
19
cm
‑3。
[0012]在其中一个实施例中，每一所述发光层包括：第一限制层，位于所述衬底上；第一波导层，位于所述第一限制层上；量子阱有源层，位于所述第一波导层上；第二波导层，位于
所述量子阱有源层上；第二限制层，位于所述第二波导层上。
[0013]在其中一个实施例中，所述隧道级联激光器还包括：缓冲层，位于所述衬底和与所述衬底距离最近的发光层之间；封装层，位于与所述衬底距离最远的发光层上。
[0014]一种隧道级联激光器的制备方法，包括：提供衬底；于所述衬底上形成第一发光层；于所述第一发光层上形成第一隧道结结构层；于所述第一隧道结结构层上形成第二发光层；其中，所述第一隧道结结构层包括沿由所述衬底指向发光层的方向上依次层叠设置的第一导电类型的同质结结构层、第一导电类型的type
‑Ⅱ
型异质结结构层、第二导电类型的窄带隙type
‑Ⅱ
型结构层和第二导电类型的同质结结构层。
[0015]在其中一个实施例中，隧道级联激光器的制备方法还包括：于所述第二发光层上形成第二隧道结结构层；于所述第二隧道结结构层上形成第三发光层；所述第二隧道结结构层和所述第一隧道结结构层相同。
[0016]上述隧道级联激光器及其制备方法。该隧道级联激光器包括衬底，以及在衬底上层叠设置的至少两个发光层，通过设置多个发光层，使得隧道级联激光器的功率和集成度更高，性能更好。然后通过在相邻的任意两个发光层之间设置隧道结结构层，隧道结结构层包括沿由衬底指向发光层的方向上依次层叠设置的第一导电类型的同质结结构层、第一导电类型的type
‑Ⅱ
型异质结结构层、第二导电类型的窄带隙type
‑Ⅱ
型结构层和第二导电类型的同质结结构层，由于type
‑Ⅱ
型异质结结构层可以使得能带错开缩小能带间隙、窄带隙type
‑Ⅱ
型结构层可以使得能带间隙缩小。从而可以在将多个发光层串联起来的同时，提高了隧道结的隧穿效率，使得串联的电阻较小，从而降低了隧道级联激光器工作时的发热量，提高了隧道级联激光器的性能。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为一个实施例中隧道级联激光器的结构示意图；
[0019]图2为一个实施例中窄能带间隙的示意图；
[0020]图3为一个实施例中隧道结结构层的结构示意图；
[0021]图4为另一个实施例中隧道级联激光器的结构示意图；
[0022]图5为又一个实施例中隧道级联激光器的结构示意图；
[0023]图6为又一个实施例中隧道级联激光器的结构示意图；
[0024]图7为一个实施例中隧道级联激光器的测试曲线图；
[0025]图8为又一个实施例中隧道级联激光器的结构示意图；
[0026]图9为一个实施例中隧道级联激光器的制备方法的流程图；
[0027]图10为另一个实施例中隧道级联激光器的制备方法的流程图。
[0028]附图标记说明：
[0029]10
‑
衬底，20
‑
发光层，30
‑
隧道结结构层，31
‑
第一导电类型的同质结结构层，32
‑
第一导电类型的type
‑Ⅱ
型异质结结构层，33
‑
第二导电类型的窄带隙type
‑Ⅱ
型结构层，34
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道级联激光器，其特征在于，包括：衬底；至少两个发光层，各所述发光层依次层叠设置在所述衬底上；至少一个隧道结结构层，所述隧道结结构层设置在相邻的任意两个所述发光层之间，所述隧道结结构层包括沿由所述衬底指向所述发光层的方向上依次层叠设置的第一导电类型的同质结结构层、第一导电类型的type
‑Ⅱ
型异质结结构层、第二导电类型的窄带隙type
‑Ⅱ
型结构层和第二导电类型的同质结结构层。2.根据权利要求1所述的隧道级联激光器，其特征在于，第一导电类型的所述同质结结构层为P型GaAs层；第一导电类型的type
‑Ⅱ
型异质结结构层为P型GaAsSb层；第二导电类型的窄带隙type
‑Ⅱ
型结构层为N型InGaAs层；第二导电类型的同质结结构层为N型GaAs层。3.根据权利要求2所述的隧道级联激光器，其特征在于，所述P型GaAsSb层的厚度为4
‑
6nm；所述N型InGaAs层的厚度为4
‑
6nm。4.根据权利要求2所述的隧道级联激光器，其特征在于，所述P型GaAsSb层中的Sb的组分比例为0.05
‑
0.1；所述N型InGaAs层中的In的组分比例为0.05
‑
0.1。5.根据权利要求2
‑
4任一项所述的隧道级联激光器，其特征在于，所述P型GaAsSb层中的As的组分比例为0.95
‑
1，所述N型InGaAs层中的Ga的组分比例为0.95
‑
1。6.根据权利要求2
‑
4任一项所述的隧道级联激光器，其特征在于，所述P型GaAs层的掺杂浓度为8
×
10
19
cm
‑3～1
×
10
20
cm
‑3；所述P型GaAsSb层的掺杂浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋琪泓，单智发，张永，
申请(专利权)人：全磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：