【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种氮化物半导体激光器芯片。
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，全固态氮化物半导体激光器芯片具有体积小、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。
2、激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别：
3、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；
4、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；
5、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；
6、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。
7、氮化物
技术实现思路
1、为解决上述技术问题之一，本专利技术提供了一种氮化物半导体激光器芯片。
2、本专利技术实施例提供了一种氮化物半导体激光器芯片，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层，所述上波导层和下波导层均具有电子有效质量分布、自发极化系数分布、弹性系数分布和禁带宽度分布特性。
3、优选地，所述上波导层的电子有效质量分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
4、所述下波导层的电子有效质量分布具有常数函数或一次函数曲线分布。
5、优选地，所述上波导层的自发极化系数分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
6、所述下波导层的自发极化系数分布具有常数函数或一次函数曲线分布。
7、优选地，所述上波导层的弹性系数分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
8、所述下波导层的弹性系数分布具有常数函数或一次函数曲线分布。
9、优选地，所述上波导层的禁带宽度分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
10、所述下波导层的禁带宽度分布具有常数函数或一次函数曲线分布。
11、优选地，所述上波导层和下波导层还具有in/al元素比例分布特性；
12、所述上波导层的in/al元素比例分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
13、所述下波导层的in/al元素比例分布具有常数函数或一次函数曲线分布。
14、优选地，所述上波导层的in/al元素比例的峰值位置往上限制层方向的下降角度为α；
15、所述下波导层的in/al元素比例往下限制层方向的下降角度为β；
16、其中：45°≤β≤α≤90°。
17、优选地，所述上波导层的in/si元素比例的峰值位置往上限制层方向的下降角度为γ；
18、所述下波导层的in/si元素比例往下限制层方向的下降角度为δ；
19、所述上波导层的in/mg元素比例的峰值位置往上限制层方向的下降角度为ψ；
20、所述下波导层的in/mg元素比例往下限制层方向的下降角度为
21、所述上波导层的al/si元素比例的峰值位置往上限制层方向的下降角度为θ；
22、所述上波导层的al/mg元素比例的峰值位置往上限制层方向的下降角度为μ；
23、其中：
24、优选地，所述上波导层和下波导层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，所述上波导层的厚度为10埃米至8000埃米，所述下波导层的厚度为10埃米至8000埃米；
25、所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，周期为1～3；
26、所述有源层的阱层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，厚度为5埃米至200埃米；
27、所述有源层的垒层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至500埃米；
28、所述下限制层和上限制层包括gan、algan、ingan、alingan、aln、inn、alinn、sic、ga2o3、bn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap的任意一种或任意组合，所述下限制层的厚度为10埃米至90000埃米，所述上限制层的厚度为10埃米至80000埃米。
29、优选地，所述衬底包括蓝宝石、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、金刚石、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底的任意一种。
30、本专利技术的有益效果如下：本专利技术在氮化物半导体激光器芯片的上波导层和下波导层中设计特定的电子有效质量分布、自发极化系数分布、弹性系数分布和禁带宽度分布特性，从而获得折射率差异大的上波导层和下波导层，提升激光水平扩展角，实现低纵横比的远场ffp图像和高扭结水平，并减少杂散光和泄漏光，提升远场ffp图像质量。
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1.一种氮化物半导体激光器芯片，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层，其特征在于，所述上波导层和下波导层均具有电子有效质量分布、自发极化系数分布、弹性系数分布和禁带宽度分布特性。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的电子有效质量分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
3.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的自发极化系数分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
4.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的弹性系数分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
5.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的禁带宽度分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
6.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层和下波导层还具有In/Al元素比例分布特性；
7.根据权利要求6所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的In/Al元素比例的峰值
8.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的In/Si元素比例的峰值位置往上限制层方向的下降角度为γ；
9.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层和下波导层为GaN、InGaN、InN、AlInN、AlN、AlInGaN、AlGaN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、SiC、Ga2O3、BN的任意一种或任意组合，所述上波导层的厚度为10埃米至8000埃米，所述下波导层的厚度为10埃米至8000埃米；
10.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石、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、金刚石、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
...【技术特征摘要】
1.一种氮化物半导体激光器芯片，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层，其特征在于，所述上波导层和下波导层均具有电子有效质量分布、自发极化系数分布、弹性系数分布和禁带宽度分布特性。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的电子有效质量分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
3.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的自发极化系数分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
4.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的弹性系数分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
5.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的禁带宽度分布具有常数函数或一次函数曲线分布；
6.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层和下波导层还具有in/al元素比例分布特性；
7.根据权利要求6所述的氮化物半导体激光器芯片，其特征在于，所述上波导层的i...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，胡志勇，李水清，张江勇，张钰，陈婉君，蔡鑫，张会康，李晓琴，刘紫涵，
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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