一种设有极化调控层的半导体激光元件制造技术

本技术提供了一种设有极化调控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极化调控层；极化调控层可调控有源层的极化场强，减少能带弯曲，降低QCSE量子限制Stark效应，降低有源层的价带带阶和空穴势垒，提升空穴注入有源层的效率和注入均匀性，提升激光器的增益和增益均匀性；同时，提升下限制层和下波导层的电流扩展和电子注入效率，降低电子泄漏和载流子去局域化，增强激光元件的限制因子，降低激光元件的内损耗，降低激射阈值，实现连续震荡，提升激光元件的激射功率和斜率效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体光电器件，具体而言，涉及一种设有极化调控层的半导体激光元件。

技术介绍

1、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)有源层晶格失配与应变大诱导产生强压电极化效应，产生较强的qcse量子限制stark效应，激光器价带带阶差增加，抑制空穴注入，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，限制了激光器电激射增益的提高；2)量子阱极化电场提升空穴注入势垒、空穴溢出有源层等问题，空穴注入不均匀和效率偏低，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，同时，激光器增益谱变宽，峰值增益下降，导致激光器阈值电流增大且斜率效率降低。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种设有极化调控层的半导体激光元件，解决了现有技术中存在的的问题。

2、一种设有极化调控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极化调控层。

3、作为本技术优选的技术方案，所述极化调控层为cucop、co3o4、liclo4、li2s6、cumo6s8、cop的任意两种或两种以上任意组合。

4、作为本技术优选的技术方案，所述极化调控层的任意组合包括以下二元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：cucop/co3o4,cucop/liclo4,cucop/li2s6,cucop/cumo6s8,cucop/cop,co3o4/liclo4,co3o4/li2s6,co3o4/cumo6s8,co3o4/cop,liclo4/li2s6,liclo4/cumo6s8,liclo4/cop,li2s6/cumo6s8,li2s6/cop,cumo6s8/cop。

5、作为本技术优选的技术方案，所述极化调控层的任意组合包括以下三元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：cucop/co3o4/liclo4,cucop/co3o4/li2s6,cucop/co3o4/cumo6s8,cucop/co3o4/cop,cucop/liclo4/li2s6,cucop/liclo4/cumo6s8,cucop/liclo4/cop,cucop/li2s6/cumo6s8,cucop/li2s6/cop,cucop/cumo6s8/cop,co3o4/liclo4/li2s6,co3o4/liclo4/cumo6s8,co3o4/liclo4/cop,co3o4/li2s6/cumo6s8,co3o4/li2s6/cop,co3o4/cumo6s8/cop,liclo4/li2s6/cumo6s8,liclo4/li2s6/cop,liclo4/cumo6s8/cop,li2s6/cumo6s8/cop。

6、作为本技术优选的技术方案，所述极化调控层的任意组合包括以下四元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：cucop/co3o4/liclo4/li2s6,cucop/co3o4/liclo4/cumo6s8,cucop/co3o4/liclo4/cop,cucop/liclo4/li2s6/cumo6s8,cucop/liclo4/li2s6/cop,cucop/li2s6/cumo6s8/cop,co3o4/liclo4/li2s6/cumo6s8,co3o4/liclo4/li2s6/cop,co3o4/li2s6/cumo6s8/cop,liclo4/li2s6/cumo6s8/cop。

7、作为本技术优选的技术方案，所述极化调控层的任意组合包括以下五元、六元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构

8、cucop/co3o4/liclo4/li2s6/cumo6s8,cucop/co3o4/liclo4/li2s6/cop,

9、cucop/co3o4/liclo4/cumo6s8/cop,cucop/co3o4/li2s6/cumo6s8/cop,

10、cucop/liclo4/li2s6/cumo6s8/cop,co3o4/liclo4/li2s6/cumo6s8/cop,

11、cucop/co3o4/liclo4/li2s6/cumo6s8/cop。

12、作为本技术优选的技术方案，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有极化调控层，极化调控层可调控极化场强，减少能带弯曲，降低qcse量子限制stark效应，提升下限制层和下波导层的电流扩展和电子注入效率，增强激光元件的限制因子，降低激光元件的内损耗，降低激射阈值，实现连续震荡，提升激光元件的激射功率和斜率效率。

13、作为本技术优选的技术方案，所述极化调控层(107)的厚度为5～500nm。

14、作为本技术优选的技术方案，所述下限制层(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)包括gan、algan、ingan、alingan、aln、inn、alinn、sic、ga2o3、bn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap的任意一种或任意多元组合；所述半导体激光元件包括发光波长为200nm～300nm的半导体深紫本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种设有极化调控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)之间设有极化调控层(107)。

2.如权利要求1所述的一种设有极化调控层的半导体激光元件，其特征在于，所述极化调控层(107)的厚度为5～500nm。

【技术特征摘要】

1.一种设有极化调控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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李水清，阚宏柱，请求不公布姓名，王星河，陈三喜，张江勇，刘紫涵，蔡鑫，季徐芳，蒙磊，陈婉君，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：