【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种半导体激光器。
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，电子空穴跃迁到有源层或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。
2、目前，氮化物半导体激光器存在以下问题：激光器激射后，多量子阱有源区载流子浓度饱和，双极性电导效应减弱，激光器的串
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种半导体激光器，通过引入三层结构的下限制层解决上述问题。
2、为实现上述目的，本申请实施例的提供一种半导体激光器，从下往上包括：衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；
3、所述下限制层包括第一电流扩展下限制层、第二电流扩展下限制层和第三电流扩展下限制层；所述第一电流扩展下限制层、所述第二电流扩展下限制层和所述第三电流扩展下限制层均包括一种以上宽禁带化合物半导体。
4、在一种可能的实现方式中，所述第一电流扩展下限制层包括algan、alingan、aln和alinn中的一种或多种；所述第二电流扩展下限制层包括gan、ingan、inn、alinn、alingan中的一种或多种；所述第三电流扩展下限制层包括algan、alingan、aln、alinn中的一种或多种。
5、在一种可能的实现方式中，所述第一电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率为a，所述第二电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率为b，所述第三电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率为c，其中，1e6cm/s≤c≤a≤b≤5e8cm/s。
6、在一种可能的实现方式中，所述第二电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率分布服从函数y＝ax2+bx+c分布，其中a、b、c均为预设常数且a＜0。
7、在一种可能的实现方式中，所述第一电流扩展下限制层的电子迁移率为d，第二电流扩展下限制层的电子迁移率为e，第所述三电流扩展下限制层的电子迁移率为f，10cm2/v/s≤f≤d≤e≤100000cm2/v/s；
8、所述第一电流扩展下限制层的电子迁移率分布服从线性函数分布；所述第二电流扩展下限制层的电子迁移率分布服从函数y＝dx2+ex+f分布，d、e、f均为预设常数且d＜0；所述第三电流扩展下限制层的电子迁移率分布服从线性函数分布。
9、在一种可能的实现方式中，所述第一电流扩展下限制层的电子亲和能为g，第二电流扩展下限制层的电子亲和能为h，第三电流扩展下限制层的电子亲和能为i，0.2ev≤i≤g≤h≤15ev；
10、所述第一电流扩展下限制层的电子亲和能分布服从线性函数分布，第二电流扩展下限制层的电子亲和能分布具服从函数y＝gx2+hx+i分布，g、h、i均为预设常数且g＜0；第三电流扩展下限制层的电子亲和能分布服从线性函数分布。
11、在一种可能的实现方式中，所述第一电流扩展下限制层的峰值速率电场为j，第二电流扩展下限制层的峰值速率电场为k，第三电流扩展下限制层的峰值速率电场为l，其中，20kv/cm≤k≤j≤l≤1000kv/cm；
12、所述第一电流扩展下限制层的峰值速率电场分布服从线性函数分布，所述第二电流扩展下限制层的峰值速率电场分布服从函数y＝x/sinx曲线分布，所述第三电流扩展下限制层的峰值速率电场分布服从线性函数分布。
13、在一种可能的实现方式中，所述第一电流扩展下限制层的轻空穴有效质量为m，第二电流扩展下限制层的轻空穴有效质量为n，第三电流扩展下限制层的轻空穴有效质量为p，其中，20≤n≤m≤p≤1000m0，m0为静止质量常数；
14、所述第一电流扩展下限制层的轻空穴有效质量分布服从线性函数分布，所述第二电流扩展下限制层的轻空穴有效质量分布服从函数y＝x/sinx曲线分布，所述第三电流扩展下限制层的轻空穴有效质量分布服从线性函数分布。
15、在一种可能的实现方式中，所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、inp、sio2、sinx镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2中的一种成分或者多种成分；
16、所述有源层包括一到三个周期结构，所述周期结构包括阱层和垒层，所述阱层和所述垒层均包括一种以上宽禁带化合物半导体；
17、所述下限制层、所述下波导层、所述上波导层和所述上限制层均包括一种以上宽禁带化合物半导体。
18、相比于现有技术，本专利技术实施例提供一种半导体激光器，通过调整各项生长参数，使所述第一电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率、所述第二电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率和所述第三电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率分别服从预设分布，从而提升载流子横向扩展能力，提升双极性电导，降低激光器的串联电阻，降低激光器的电压；同时，降低激光器的串联电阻突变，改善激光器远离平衡态相变的对称性破缺，改善激光器的突变kink现象。
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1.一种半导体激光器，其特征在于，从下往上包括：衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；
2.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一电流扩展下限制层包括AlGaN、AlInGaN、AlN和AlInN中的一种或多种；所述第二电流扩展下限制层包括GaN、InGaN、InN、AlInN、AlInGaN中的一种或多种；所述第三电流扩展下限制层包括AlGaN、AlInGaN、AlN、AlInN中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率为a，所述第二电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率为b，所述第三电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率为c，其中，1E6cm/s≤c≤a≤b≤5E8cm/s。
4.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率分布服从线性函数分布，第二电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率分布服从倒U型分布，第三电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率分布服从线性函数分布。
5.如权利要求4所述的半导体激光器，其
6.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一电流扩展下限制层的电子迁移率为d，第二电流扩展下限制层的电子迁移率为e，第所述三电流扩展下限制层的电子迁移率为f，10cm2/v/s≤f≤d≤e≤100000cm2/v/s；
7.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一电流扩展下限制层的电子亲和能为g，第二电流扩展下限制层的电子亲和能为h，第三电流扩展下限制层的电子亲和能为i，0.2eV≤i≤g≤h≤15eV；
8.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一电流扩展下限制层的峰值速率电场为j，第二电流扩展下限制层的峰值速率电场为k，第三电流扩展下限制层的峰值速率电场为l，其中，20KV/cm≤k≤j≤l≤1000KV/cm；
9.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一电流扩展下限制层的轻空穴有效质量为m，第二电流扩展下限制层的轻空穴有效质量为n，第三电流扩展下限制层的轻空穴有效质量为p，其中，20≤n≤m≤p≤1000m0，m0为静止质量常数；
10.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、SiO2、SiNx镁铝尖晶石MgAl 2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2中的一种成分或者多种成分；
...【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器，其特征在于，从下往上包括：衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层；
2.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一电流扩展下限制层包括algan、alingan、aln和alinn中的一种或多种；所述第二电流扩展下限制层包括gan、ingan、inn、alinn、alingan中的一种或多种；所述第三电流扩展下限制层包括algan、alingan、aln、alinn中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率为a，所述第二电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率为b，所述第三电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率为c，其中，1e6cm/s≤c≤a≤b≤5e8cm/s。
4.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率分布服从线性函数分布，第二电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率分布服从倒u型分布，第三电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率分布服从线性函数分布。
5.如权利要求4所述的半导体激光器，其特征在于，所述第二电流扩展下限制层的饱和电子漂移速率分布服从函数y＝ax2+bx+c分布，其中a、b、c均为预设常数且a＜0。
6.如权利要求1所述的半导体激...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，张江勇，陈婉君，胡志勇，李水清，王星河，
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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