一种GaN基的单晶半导体激光芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种GaN基的单晶半导体激光芯片及其制备方法。该半导体激光芯片包括由下至上依次相连的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层、上限制层，所述下限制层包括第一下限制层和第二下限制层；该半导体激光芯片通过增设单晶谐振等离子热电层产生极大的纳米尺度光限域和选择吸收谐振光谱，诱发形成局域温度梯度，从而提升激光器的散热功能，解决应力双折射问题和激光光束失真问题，提升光束质量因子，同时，通过热引发质子转移调控受体和供电子能量势垒，产生电子多重散射，以及通过调控电荷分离态与声子散射和声子传输，降低斯托克斯频移的热损耗，从而降低激光器的阈值并提升光功率与斜率效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体光电器件，具体涉及一种gan基的单晶半导体激光芯片及其制备方法。

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，激光器的种类很多，其分类方式也多样，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。

2、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本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种GaN基的单晶半导体激光芯片，包括由下至上依次相连的衬底、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，所述下限制层包括第一下限制层和第二下限制层，所述衬底、第一下限制层、第二下限制层、下波导层每两组相邻的材料层之间均增设有单晶谐振等离子热电层。

2.根据权利要求1所述的一种GaN基的单晶半导体激光芯片，其特征在于：所述单晶谐振等离子热电层包括第一单晶谐振等离子热电层、第二单晶谐振等离子热电层和第三单晶谐振等离子热电层，所述第一单晶谐振等离子热电层设于衬底与第一下限制层之间，所述第二单晶谐振等离子热电层设于第一下限制层和第二下限制层之间，所述...

【技术特征摘要】

1.一种gan基的单晶半导体激光芯片，包括由下至上依次相连的衬底、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，所述下限制层包括第一下限制层和第二下限制层，所述衬底、第一下限制层、第二下限制层、下波导层每两组相邻的材料层之间均增设有单晶谐振等离子热电层。

2.根据权利要求1所述的一种gan基的单晶半导体激光芯片，其特征在于：所述单晶谐振等离子热电层包括第一单晶谐振等离子热电层、第二单晶谐振等离子热电层和第三单晶谐振等离子热电层，所述第一单晶谐振等离子热电层设于衬底与第一下限制层之间，所述第二单晶谐振等离子热电层设于第一下限制层和第二下限制层之间，所述第三单晶谐振等离子热电层设于第二下限制层与下波导层之间。

3.根据权利要求2所述的一种gan基的单晶半导体激光芯片，其特征在于：所述第一单晶谐振等离子热电层、第二单晶谐振等离子热电层、第三单晶谐振等离子热电层的导带有效态密度分布分别具有函数y＝ex/x2第二象限曲线分布、函数y＝ax2+bx+c曲线分布，其中a＜0，以及函数y＝(ex+e-x)/(ex-e-x)第一象限曲线分布。

4.根据权利要求2所述的一种gan基的单晶半导体激光芯片，其特征在于：所述第一单晶谐振等离子热电层、第二单晶谐振等离子热电层、第三单晶谐振等离子热电层的热导率分布分别具有函数y＝(ex+e-x)/(ex-e-x)第三象限曲线分布、函数y＝ax2+bx+c曲线分布，其中a＞0，以及函数y＝lnx/ex曲线分布。

5.根据权利要求2所述的一种gan基的单晶半导体激光芯片，其特征在于：所述第一单晶谐振等离子热电层、第二单晶谐振等离子热电层、第三单晶谐振等离子热电层的热膨胀系数分布分别具有函数y＝ex/lnx第三象限曲线分布、函数y＝x2-sinx曲线分布以及函数y＝lnx/x曲线分布。

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【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，寻飞林，邓和清，蓝家彬，蔡鑫，胡志勇，张会康，黄军，
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：