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:39552478 阅读:8 留言:0更新日期:2023-12-01 10:57
本实用新型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

【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

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

氮化物半导体激光器存在以下问题:
1)
内部晶格失配大

应变大引起极化效应强,
QCSE
量子限制
Stark
效应强限制激光器电激射增益的提高;
2)p
型半导体的
Mg
受主激活能大

离化效率低,空穴浓度远低于电子浓度

空穴迁移率远小于电子迁移率,导致量子阱中的电子空穴严重不对称不匹配,电子泄漏和载流子去局域化,空穴在量子阱中输运更困难,载流子注入不均匀,增益不均匀,激光器增益谱变宽,峰值增益下降
。3)
激光器价带带阶差增加,空穴在量子阱中输运更困难,载流子注入不均匀,增益不均匀


技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种设有拓扑声子态层的半导体激光元件,解决了现有技术中存在的问题

[0004]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

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

[0005]作为本技术优选的技术方案,所述拓扑声子态层为
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

[0006]作为本技术优选的技术方案,所述拓扑声子态层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。
[0007]作为本技术优选的技术方案,所述拓扑声子态层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。
[0008]作为本技术优选的技术方案,所述拓扑声子态层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/FAPbI3,BaTiO3/BAs/PbTiO3/CsPbI3,BaTiO3/BAs/PbTiO3/Bi2O2Se,BaTiO3/PbTiO3/FAPbI3/CsPbI3,BaTiO3/PbTiO3/FAPbI3/Bi2O2Se,BaTiO3/FAPbI3/CsPbI3/Bi2O2Se,BAs/PbTiO3/FAPbI3/CsPbI3,BAs/PbTiO3/FAPbI3/Bi2O2Se,BAs/FAPbI3/CsPbI3/Bi2O2Se,PbTiO3/FAPbI3/CsPbI3/Bi2O2Se。
[0009]作为本技术优选的技术方案,所述拓扑声子态层的任意组合包括以下五元

六元组合的二维拓扑超晶格结构
:BaTiO3/BAs/PbTiO3/FAPbI3/CsPbI3,
[0010]BaTiO3/BAs/PbTiO3/FAPbI3/Bi2O2Se,BaTiO3/BAs/PbTiO3/CsPbI3/Bi2O2Se,
[0011]BaTiO3/BAs/FAPbI3/CsPbI3/Bi2O2Se,Ba本文档来自技高网
...

【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
...

【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:新型
国别省市:

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