提供了量子级联激光器及其制造方法。该量子级联激光器包括有源波导芯（29），被夹在沿激光器的波导轴延伸的上侧（22,26）和下侧（24）n-型包覆层之间。该上侧n-型包覆层的一部分（40）包括足够多的p-型掺杂剂以变成p-型且变成电隔离区。这些隔离区可仅被设置在激光器的窗口端面段（13,14）之一或这两者处，以在这些端面段中提供垂直隔离，从而减少进入激光器的端面区的电流、并帮助使可能有害的端面加热达到最小。可设置附加p-型电隔离区（40）以形成沿激光器的波导轴延伸的电隔离的激光器段（10，12，16）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供了量子级联激光器及其制造方法。该量子级联激光器包括有源波导芯（29），被夹在沿激光器的波导轴延伸的上侧（22,26）和下侧（24）n-型包覆层之间。该上侧n-型包覆层的一部分（40）包括足够多的p-型掺杂剂以变成p-型且变成电隔离区。这些隔离区可仅被设置在激光器的窗口端面段（13,14）之一或这两者处，以在这些端面段中提供垂直隔离，从而减少进入激光器的端面区的电流、并帮助使可能有害的端面加热达到最小。可设置附加p-型电隔离区（40）以形成沿激光器的波导轴延伸的电隔离的激光器段（10，12，16）。【专利说明】与半导体量子级联激光器的端面相邻的P-型隔离区相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§ 120要求2011年3月17日申请的、美国申请序列号N0.13/050,058的优先权，且本申请涉及2011年3月17日申请的、美国专利申请序列号N0.13/050，026、名为"P-Type Isolation Between QCL Regions(QCL 区之间的 P-型隔离)〃，这些专利的内容通过参考并入此处。
技术介绍
量子级联激光器(QCL)是易于被设计为发射各种波长的单极半导体器件，所述各种波长包括但不限于电磁谱的中红外和太赫兹部分。器件生长和处理可基于已建立的技术和普遍可用的材料，诸如InP和GaAs、以及其他II1-V半导体材料。本公开涉及量子级联半导体激光器(QCL)，且更特定地，涉及制造QCL和相应QCL结构的方法。
技术介绍
本专利技术的专利技术人已经认识到，在利用带间激射跃迁的半导体激光器中，构成有源区的量子阱和阻挡层可经常被夹在位于有源区的相对侧上的η-型和ρ-型层之间，其中P-型层一般位于有源区上。这些P-型层一般并非导电良好。因此，中断位于P-掺杂层(多个)顶部的电接触层或金属一般在激光器结构的不同区之间提供足够的电隔离。反之，本专利技术的专利技术人已认识到，QCL是一种单极设备，其中位于有源芯之下和之上的层都是相同导电率类型(一般是η-型且这些η-型层是高导电的)。因此，仅仅简单地通过将需要电隔离的η-型层的各段之间的电接触层或金属中断，无法防止有源芯上从一个区域到相邻区域的电子扩散。尽管本公开的方.法应用于各种半导体激光器配置，本专利技术的专利技术人已经认识到，在包括有源区、波长选择区、和任选的相位区的分布式布拉格反射器(DBR) QCL的环境中，对有效隔离的需要特别突出。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，提供一种量子级联激光器及其制造方法。该量子级联激光器包括沿激光器的波导轴延伸的一个或多个P-型电隔离区和多个电隔离的激光器段。有源波导芯被夹在上侧和下侧η-型包覆层之间。有源芯和下侧η-型包覆层以及上侧包覆层的至少一部分延伸通过该量子级联激光器的电隔离的激光器段。上侧η-型包覆层的一部分或多部分包括足够多的P-型掺杂剂以定义P-型电隔离区，该P-型电隔离区沿着用于分离该量子级联激光器各段的突出物、横跨上侧η-型包覆层的厚度的一部分而延伸。该上侧和下侧η-型包覆层可包括InP、GaAs、AlGaAs、或者适于制造QCL的任何其他常规的或还没有被研发的包覆层材料。例如且不作为限制，可构想，各种包覆层材料可适合于在QCL中，包括I1-VI半导体、S1-Ge或GaN基的材料等。根据本公开的其他实施例，还可构想激光器结构，其中仅在激光器的一个或两个端面附近设置隔离区，以提供垂直隔离、减少电流、并帮助使可能有害的端面加热达到最小。【专利附图】【附图说明】本公开的特定实施例的以下详细描述可在结合以下附图阅读时被最好地理解，在附图中相同的结构使用相同的附图标记指示，而且在附图中:图1是包括有源增益段、波长选择段、和窗口段的DBR量子级联激光器的示意性示图；图2A是包括P-型电隔离区的DBR量子级联激光器的纵向示意性示图；图2B示出图2A所示的窗口配置的备选示例；图3是包括ρ-型电隔离区的DBR量子级联激光器的横向示意性示图；图4A和5A是根据本公开的两个备选实施例的DBR量子级联激光器的纵向示意性示图；图4B和5B示出图4A和5A中所示的窗口配置的备选示例；以及图6和7是其中仅在与半导体激光器的端面相邻处设置隔离区的激光器结构的示意性示图。详细描述尽管本公开的概念可令人满意地应用于任何类型的多段式QCL中，但是此处参看DBR量子级联激光器来说明本公开的特定实施例。无论如何，本公开及其权利要求并不应该被限制于DBR激光器或本说明书中提及的特定材料，除非另有说明。例如且不作为限制，图1是包括有源增益段10、通常被称为DBR段的波长选择段12、和输出窗口段14的DBR量子级联激光器的示意性示图。如熟悉DBR量子级联激光器的人所了解地，DBR量子级联激光器的有源增益段10提供了激光器的主要光学增益，而波长选择段12提供波长选择。例如，尽管波长选择段12可按采用或不采用布拉格光栅的多种合适的配置来进行设置，但是在很多情况下，波长选择段12包括位于激光腔的有源增益段10外部的一阶或二阶布拉格光栅。该光栅用作镜子，其反射系数取决于波长。图4A、4B、5A、和5B示出三段式DBR激光器，其中相位段16被设置在DBR量子级联激光器的波长选择段12和有源增益段10之间。相位段16在增益段10和波长选择段12之间产生可调节的相移。相位段16还可被用于减少增益段10和波长选择段12之间的热耦合从而减少由于热串扰引起的激射波长偏移。本公开的概念令人满意地应用于所有类型的DBR量子级联激光器，而不论是两段式、三段式、或四段式DBR激光器。图1和2A中所示的DBR量子级联激光器各自包括被夹在上侧n_型包覆层22、26和下侧η-型包覆层24之间的有源波导芯20。与作为相对低掺杂η-型层的η-型包覆层22相比，附加的上侧η-型包覆层26是高掺杂η-型层。有源芯20以及上侧与下侧η-型包覆层延伸通过DBR量子级联激光器的有源增益段10并且通过波长选择段12。在量子级联激光器(QCL)中，芯层20包括交替的半导体层，被配置为放大在同一能带中的能态之间的载流子迁跃过程中所发射的光。QCl经常被称为单极设备，因为它利用了单个载流子类型的量子阱迁跃。大多数QCL使用电子迁跃，在这种情况下，在波导芯之下和之下的层都是η-型包覆层。有源增益段和波长选择段10、12被用图案化的电接触层30所包覆，该电接触层30包括专用于激光器的不同段10、12的各个控制电极。绝缘介电材料32被沉积在图案化的电接触层30的合适的区内，以电隔离该激光器结构的不同区。无论如何，本专利技术的专利技术人已经了解，DBR量子级联激光器经受着从非介电包覆区域到相邻的介电分离区域的相当多的电子扩散。在图2A中，上侧η-型包覆层22、26的各部分被设置有足够多的ρ_型掺杂剂以定义一个或多个P-型电隔离区40。优选地，这些电隔离区40沿用于分离该DBR量子级联激光器的有源增益段10、波长选择段12、和输出窗口段14的各个突出物，横跨上侧η-型包覆层22、26的厚度的一部分而延伸。构想的是，这些电隔离区40可横跨上侧η-型包覆层22、26的厚度的一部分而延伸，更具体地，横跨该厚度的大部分而延伸。如图2Β中所示，构想的是，窗口段14可以在有源芯20上是完全ρ本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·G·卡诺，谢峰，CE·扎，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。