【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体光电器件的，具体涉及一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片。
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。
2、氮化物半导体激光器存在以下问题：1)激光器激射后，多量子阱有源区载流子浓度饱和，
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
3、一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，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，其中，上限制层与电子阻挡层之间具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层，所述声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的厚度为5～5000埃米；
4、所述声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层构建时间反演对称性破缺和空间反演对称性破缺，形成单向导通不受散射的声子边界模式和调控声子输运的非零berry相谷，然后形成拓扑相变并衍生出声子拓扑量子态。
5、进一步地，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为3≥m≥1，所述阱层为i ngan、i nn、gan、al i ngan、al n、al gan、al i nn、gaas、gap、i np、al gaas、al ingaas、a l gai np、i ngaas、al i nas、al i np、al gap、i ngap、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合，厚度为10～80埃米；
6、其中，所述垒层为i ngan、i nn、gan、al i ngan、al n、al gan、al i nn、gaas、gap、i np、al gaas、al i ngaas、al gai np、i ngaas、al i nas、al i np、al gap、i ngap、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合，厚度为10～120埃米。
7、进一步地，所述下限制层为i ngan、i nn、gan、al i ngan、al n、al gan、al i nn、gaas、gap、i np、al gaas、al i ngaas、al gai np、i ngaas、al i nas、al i np、al gap、ingap、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合，厚度为50～5000nm；
8、其中，所述下波导层和上波导层为i ngan、i nn、gan、al i ngan、al n、al gan、ali nn、gaas、gap、i np、al gaas、al i ngaas、a l gai np、i ngaas、al i nas、al i np、algap、i ngap、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合，厚度为50～1000nm。
9、进一步地，所述电子阻挡层和上限制层为i ngan、i nn、gan、al i ngan、al n、algan、al i nn、gaas、gap、i np、al gaas、al i ngaas、al gai np、i ngaas、al i nas、al inp、al gap、i ngap、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合，厚度为20～1000nm。
10、进一步地，所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、si c、a l n、gan、gaas、i np、蓝宝石/sio2复合衬底、蓝宝石/a l n复合衬底、蓝宝石/s i nx、蓝宝石/si o2/si nx复合衬底、金刚石、镁铝尖晶石mga l2o4、mgo、zno、zrb2、l ia l o2和li gao2复合衬底的任意一种。
11、进一步地，所述声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层为wte2@cro2，cras@crte2，mnp@fe3o4，crse2@mnas，vs2@feas的任意一种或任意组合的二维魔角超晶格结构。
12、进一步地，所述声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的任意组合包括以下二元组合的二维魔角超晶格结构：wte2@cro2/cras@crte2，wte2@cro2/mnp@fe3o4，wte2@cro2/crse2@mnas，wte2@cro2/vs2@feas，cras@crte2/mnp@fe3o4，cras@crte2/crse2@mnas，cras@crte2/vs2@feas，mnp@fe3o4/crse2@mnas，mnp@fe3o4/vs2@feas，crse2@mnas/vs2@feas。
13、进一步地所述声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的任意组合包括以下三元组合的二维魔角超晶格结构：wte2@cro2/cras@crte2/mnp@fe3o4，wte2@cro2/cras@crte2/crse2@mnas，wte2@cro2/cras@crte2/vs2@feas，wte2@本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，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，其特征在于：上限制层与电子阻挡层之间具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层；
2.根据权利要求1所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，所述阱层为InGaN、InN、GaN、AlInGaN、AlN、AlGaN、Al InN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、SiC、Ga2O3、BN、金刚石的任意一种或任意组合；
3.根据权利要求2所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述下限制层为InGaN、InN、GaN、AlInGaN、AlN、AlGaN、AlInN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、SiC、Ga2O3、BN、金刚石
4.根据权利要求3所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述电子阻挡层和上限制层为InGaN、InN、GaN、AlInGaN、AlN、AlGaN、AlInN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、SiC、Ga2O3、BN、金刚石的任意一种或任意组合。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，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、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬底、金刚石、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层为WTe2@CrO2，CrAs@CrTe2，MnP@Fe3O4，CrSe2@MnAs，VS2@FeAs的任意一种或任意组合的二维魔角超晶格结构。
7.根据权利要求5所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的任意组合包括以下二元组合的二维魔角超晶格结构：WTe2@CrO2/CrAs@CrTe2，WTe2@CrO2/MnP@Fe3O4，WTe2@CrO2/CrSe2@MnAs，WTe2@CrO2/VS2@FeAs，CrAs@CrTe2/MnP@Fe3O4，CrAs@CrTe2/CrSe2@MnAs，CrAs@CrTe2/VS2@FeAs，MnP@Fe3O4/CrSe2@MnAs，MnP@Fe3O4/VS2@FeAs，CrSe2@MnAs/VS2@FeAs。
8.根据权利要求5所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的任意组合包括以下三元组合的二维魔角超晶格结构：WTe2@CrO2/CrAs@CrTe2/MnP@Fe3O4，WTe2@CrO2/CrAs@CrTe2/CrSe2@MnAs，WTe2@CrO2/CrAs@CrTe2/VS2@FeAs，WTe2@CrO2/MnP@Fe3O4/CrSe2@MnAs，WTe2@CrO2/MnP@Fe3O4/VS2@FeAs，WTe2@CrO2/CrSe2@MnAs/VS2@FeAs，CrAs@CrTe2/MnP@Fe3O4/CrSe2@MnAs，CrAs@CrTe2/MnP@Fe3O4/VS2@FeAs，CrAs@CrTe2/CrSe2@MnAs/VS2@FeAs，MnP@Fe3O4/CrSe2@MnAs/VS2@FeAs。
9.根据权利要求5所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的任意组合包括以下四元组合的二维魔角超晶格结构：WTe2@CrO2/CrAs@Cr...
【技术特征摘要】
1.一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，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，其特征在于：上限制层与电子阻挡层之间具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层；
2.根据权利要求1所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，所述阱层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、al inn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合；
3.根据权利要求2所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述下限制层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合；所述下波导层和上波导层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合。
4.根据权利要求3所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述电子阻挡层和上限制层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，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、蓝宝石/sio2/sinx复合衬底、金刚石、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底的任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种具有声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层的激光芯片，其特征在于：所述声子拓扑量子态和光子拓扑边缘态层为wte2@cro2，cras@crte2，mnp@fe3o4，crse2@mnas，vs2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈婉君，郑锦坚，黄军，李晓琴，陈三喜，季徐芳，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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