一种半导体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体激光器，包括：从下往上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层；有源层包括阱层和垒层；阱层的晶格常数大于等于垒层的晶格常数；阱层的热膨胀系数小于等于垒层的热膨胀系数；阱层的弹性系数小于等于垒层的弹性系数。本发明专利技术通过设计阱层的晶格常数大于等于垒层的晶格常数，阱层的热膨胀系数小于等于垒层的热膨胀系数，阱层的弹性系数小于等于垒层的弹性系数，能够有效调控半导体激光器有源层的耗尽区的载流子俘获效应、深能级缺陷和绝缘界面，能够抑制激光器原理平衡态相变的对称性破缺，从而能够有效解决激光器在阈值处出现突变现象，消除电导上跳、电容下深和结电压上跳等问题。跳等问题。跳等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器


[0001]本专利技术涉及半导体光电器件
，尤其是涉及一种半导体激光器。

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、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，全固态半导体紫外激光器具有体积小、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]现有的半导体激光器远离平衡态相变对应的对称性破缺，导致在阈值处出现不连续或突变现象，如电导上跳、电容下沉、结电压上跳、串联电阻下沉、理想因子上跳等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种半导体激光器，以解决现有的半导体激光器远离平衡态相变对应的对称性破缺，导致在阈值处出现不连续或突变现象的技术问题。
[0005]本专利技术的一个实施例提供了一种半导体激光器，包括：
[0006]从下往上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层；
[0007]所述有源层包括阱层和垒层；
[0008]所述阱层的晶格常数大于等于所述垒层的晶格常数；
[0009]所述阱层的热膨胀系数小于等于所述垒层的热膨胀系数；
[0010]所述阱层的弹性系数小于等于垒层的弹性系数。
[0011]进一步的，所述有源层的晶格常数、热膨胀系数和弹性系数均呈U型分布。
[0012]进一步的，所述有源层的周期数m满足1≤m≤3。
[0013]进一步的，所述有源层的阱层包括InGaN、InN、GaN、AlInGaN、AlInN和AlGaN的至少一种，且所述有源层的阱层厚度为10～200埃米，发光波长为200～500nm；
[0014]所述有源层的垒层包括GaN、AlInGaN、AlInN、AlGaN和AlN的至少一种，且所述有源层的垒层厚度为5～500埃米。
[0015]进一步的，所述有源层的In/C元素比例呈倒U型分布。
[0016]进一步的，所述下波导层为InGaN、InN、GaN、AlInGaN、AlN、AlGaN和AlInN的任意一种或任意组合，所述下波导层的厚度为10～5000埃米；所述上波导层为InGaN、InN、GaN、AlInGaN、AlInN、AlGaN的任意一种或任意组合，所述上波导层的厚度为20～6000埃米；所述上限制层为GaN、AlInGaN、AlN、AlInN和AlGaN的任意一种或任意组合，所述上限制层的厚度为20～50000埃米；所述下限制层为GaN、AlInGaN、AlN、AlInN和AlGaN的任意一种或任意组合，所述下限制层的厚度为50～90000埃米。
[0017]进一步的，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，所述周期结构的周期为s:1≤s≤10；所述有源层的阱层为GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、
AlInP、AlGaP、InGaP、SiC、Ga2O3和BN的任意一种或任意组合，厚度为t:5≤t≤100埃米，发光波长为500～1600nm；所述有源层的垒层为GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP SiC、Ga2O3和BN的任意一种或任意组合，厚度为u:10≤u≤200埃米。
[0018]进一步的，所述下波导层为GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、SiC、Ga2O3和BN的任意一种或任意组合，厚度为v:10≤v≤9000埃米；所述上波导层为GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、SiC、Ga2O3和BN的任意一种或任意组合，厚度为w:10≤w≤9000埃米；所述下限制层为GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、SiC、Ga2O3和BN的任意一种或任意组合，厚度为r:10≤r≤90000埃米；所述上限制层和电子阻挡层为GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、SiC、Ga2O3和BN的任意一种或任意组合，厚度为g:10≤g≤80000埃米。
[0019]进一步的，衬底包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
[0020]在本专利技术实施例中，通过设计所述阱层的晶格常数大于等于所述垒层的晶格常数，所述阱层的热膨胀系数小于等于所述垒层的热膨胀系数，所述阱层的弹性系数小于等于垒层的弹性系数，能够有效调控半导体激光器有源层的耗尽区的载流子俘获效应、深能级缺陷和绝缘界面，从而能够抑制激光器原理平衡态相变的对称性破缺，进而能够有效解决激光器在阈值处出现突变现象，消除电导上跳、电容下深和结电压上跳等问题。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例提供的半导体激光器的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的半导体激光器的一种SIMS二次离子质谱图；
[0023]图3是本专利技术实施例提供的半导体激光器的另一种SIMS二次离子质谱图；
[0024]图4是本专利技术实施例提供的半导体激光器的下限制层TEM透镜电镜图；
[0025]图5是本专利技术实施例提供的半导体激光器的有源层TEM透镜电镜图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0028]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器，其特征在于，包括：从下往上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层；所述有源层包括阱层和垒层；所述阱层的晶格常数大于等于所述垒层的晶格常数；所述阱层的热膨胀系数小于等于所述垒层的热膨胀系数；所述阱层的弹性系数小于等于垒层的弹性系数。2.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述有源层的晶格常数、热膨胀系数和弹性系数均呈U型分布。3.如权利要求1或2所述的半导体激光器，其特征在于，所述有源层的周期数m满足1≤m≤3。4.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述有源层的阱层包括InGaN、InN、GaN、AlInGaN、AlInN和AlGaN的至少一种，且所述有源层的阱层厚度为10～200埃米，发光波长为200～500nm；所述有源层的垒层包括GaN、AlInGaN、AlInN、AlGaN和AlN的至少一种，且所述有源层的垒层厚度为5～500埃米。5.如权利要求4所述的半导体激光器，其特征在于，所述有源层的In/C元素比例呈倒U型分布。6.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述下波导层为InGaN、InN、GaN、AlInGaN、AlN、AlGaN和AlInN的任意一种或任意组合，所述下波导层的厚度为10～5000埃米；所述上波导层为InGaN、InN、GaN、AlInGaN、AlInN、AlGaN的任意一种或任意组合，所述上波导层的厚度为20～6000埃米；所述上限制层为GaN、AlInGaN、AlN、AlInN和AlGaN的任意一种或任意组合，所述上限制层的厚度为20～50000埃米；所述下限制层为GaN、AlInGaN、AlN、AlInN和AlGaN的任意一种或任意组合，所述下限制层的厚度为50～90000埃米。7.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，所述周期结构的周期为s:1≤s≤10；所述有源层的阱层为GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、A...

【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，陈婉君，蔡鑫，张江勇，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：