本发明专利技术提出了一种具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器，从下至上依次包括衬底、下限制层、下波导层、具有量子阱结构的有源层、上波导层、上限制层、欧姆接触层；腐蚀除去欧姆接触层和上限制层的四边，在欧姆接触层的中心位置形成脊型台，欧姆接触层上下贯通，上限制层上下不贯通，沿着谐振腔方向，高反腔面到脊型台边缘的长度L1大于出光腔面到脊型台边缘的长度L2；电绝缘介质层覆盖于上限制层的上表面及脊型台的侧面，正面电极覆盖在电绝缘介质层和脊型台的上表面，背面电极生长在衬底上。本发明专利技术形成非对称腔面非注入区，有效地提高了半导体激光器的COD阈值，有效地改善了光束在水平方向上的发散。
【技术实现步骤摘要】
一种具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器
本专利技术涉及一种大功率半导体激光器，属于半导体激光器应用领域，尤其涉及一种具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器。
技术介绍
大功率半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、覆盖的波段范围广、易集成等优点，在激光存储、激光显示、激光打标、机械加工、生物医学和军事等领域有着广泛的应用。随着实际应用的不断拓展，对大功率半导体激光器的性能提出了更高的要求，尽可能提高半导体激光器的输出功率、改善半导体激光器的光束质量一直是半导体激光器研究的重要方向。 腔面光学灾变损伤(COD)是限制大功率半导体激光器输出功率的主要原因，COD的产生主要是由于半导体激光器腔面处存在表面态或界面态，这些都是非辐射复合中心，在腔面附近由光吸收产生的电子空穴对通过这些非辐射复合中心产生非辐射复合，使腔面处温度升高，导致腔面附近带隙收缩，进一步加剧了腔面光吸收，这样形成恶性循环，当温度足够高时，导致腔面烧毁，器件失效。采用腔面非注入区技术能够有效地提高大功率半导体激光器的COD阈值。腔面非注入区技术主要是通过在前后腔面附近各引入一段电流非注入区，限制载流子注入腔面，减小腔面处的载流子浓度，从而减少腔面处载流子的非辐射复合，提高COD阈值。对于具有腔面非注入区结构的半导体激光器，可以看成是由前后腔面以及位于前后腔面之间的增益介质组成的动态稳定谐振腔。研究表明，由增益介质在高能量密度下工作产生的热量而导致的热衰退会严重影响动态稳定谐振腔的性能，导致激光器的谐振腔腔模尺寸变大、光束质量变差。实验过程中发现，通过增大增益介质与高反射腔面之间的距离，可以有效地减小激光器光束发散角，改善光束质量。为解决上述问题，本专利技术提出一种具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器，该激光器能在提高半导体激光器COD阈值的同时，可以抑制由于热衰退而引起的半导体激光器光束发散角扩大，改善光束质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器，该激光器采用去除腔面附近高掺杂欧姆接触层与腔面附近电绝缘介质层钝化相结合的方法形成腔面非注入区，以提高半导体激光器的COD阈值；通过延长高反腔面到脊型台边缘的长度L1，使高反腔面到脊型台边缘的长度L1大于出光腔面到脊型台边缘的长度L2，激射的光在由脊型台沿着谐振腔方向传播到高反腔面并反射回来的过程中，与谐振腔方向不平行的光就可以更大程度的被过滤掉，这样就使最终出射的光方向性更好、改善光束的水平发散角。为实现上述目的，本专利技术采用的技术解决方案为一种具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器，该激光器包括衬底、下限制层、下波导层、具有量子阱结构的有源层、上波导层、上限制层、欧姆接触层、电绝缘介质层、正面电极、背面电极；衬底、下限制层、下波导层、具有量子阱结构的有源层、上波导层、上限制层、欧姆接触层从下至上依次相邻；腐蚀除去欧姆接触层和上限制层的四边，在欧姆接触层的中心位置形成脊型台，欧姆接触层上下贯通，上限制层上下不贯通，沿着谐振腔方向，高反腔面到脊型台边缘的长度L1大于出光腔面到脊型台边缘的长度L2 ;电绝缘介质层覆盖于上限制层的上表面以及脊型台的侧面；正面电极覆盖在电绝缘介质层和脊型台的上表面，背面电极生长在衬底上；电流注入区位于脊型台上，用来提供激光器工作所需的电流；腔面附近高掺杂欧姆接触层被完全腐蚀，有效地抑制了电流注入腔面，减小腔面处的载流子浓度，从而减少腔面处载流子的非辐射复合，提高COD阈值；通过延长高反腔面到脊型台边缘的长度L1，使高反腔面到脊型台边缘的长度L1大于出光腔面到脊型台边缘的长度L2，激射的光在由脊型台沿着谐振腔方向传播到高反腔面并反射回来的过程中，与谐振腔方向不平行的光就可以更大程度的被过滤掉，这样就使最终出射的光方向性更好，改善光束的水平发散角。本专利技术具体制作方法包括以下步骤:步骤一，在衬底上依次生长下限制层、下波导层、具有量子阱结构的有源层、上波导层、上限制层、欧姆接触层；步骤二，腐蚀除去欧姆接触层和上限制层的四边，在欧姆接触层的中心位置形成脊型台，欧姆接触层上下贯通，上限制层上下不贯通，沿着谐振腔方向，高反腔面到脊型台边缘的长度L1大于出光腔面到脊型台边缘的长度L2 ；步骤三，在上限制层和脊型台的上表面上淀积电绝缘介质；步骤四，腐蚀去除脊型台表面上的电绝缘介质，形成覆盖于上限制层的上表面及脊型台的侧面的电绝缘介质层；步骤五，在电绝缘介质层和脊型台的上表面上制备正面电极；步骤六，对衬底进行减薄抛光后在其上制备背面电极；步骤七，将制作完成的激光器芯片解离成Bar条，在激光器的前后腔面分别镀上增透膜和高反膜，之后将Bar条解离成单管，完成最后的封装。所述步骤一中，生长下限制层、下波导层、具有量子阱结构的有源层、上波导层、上限制层、欧姆接触层可以采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)。所述步骤二中，可以采用湿法腐蚀或干法刻蚀的方法刻蚀脊型台。所述正面电极和背面电极可以通过溅射技术、热蒸发技术、电子束蒸发技术或离子辅助电子束蒸发技术制备。与现有技术相比本专利技术具有如下有益效果。1、采用去除腔面附近的高掺杂欧姆接触层与腔面附近电绝缘介质层钝化相结合的方法形成腔面非注入区，有效地提高了半导体激光器的COD阈值。2、通过延长高反腔面到脊型台边缘的长度L1,使高反腔面到脊型台边缘的长度L1大于出光腔面到脊型台边缘的长度L2，激射的光在由脊型台沿着谐振腔方向传播到高反腔面并反射回来的过程中，与谐振腔方向不平行的光就可以更大程度的被过滤掉，这样就使最终出射的光方向性更好，改善光束的水平发散角。3、本专利技术提出的这种具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器，其制作方法与现有的脊型波导半导体激光器的制备工艺基本相同，制备工艺简单，易于实现，成本低。【附图说明】图1为具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器的结构示意图。图2为具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器的俯视图。图3a_e为具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器的工艺步骤示意图。图中:1、衬底，2、下限制层，3、下波导层，4、具有量子阱结构的有源层，5、上波导层，6、上限制层，7、欧姆接触层，8、电绝缘介质层，9、正面电极，10、背面电极。【具体实施方式】以下将结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示为具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器的结构示意图，图2为具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器的俯视图，该半导体激光器包括衬底1、下限制层2、下波导层3、具有量子阱结构的有源层4、上波导层5、上限制层6、欧姆接触层7、电绝缘介质层8、正面电极9、背面电极10;衬底1、下限制层2、下波导层3、具有量子阱结构的有源层4、上波导层5、上限制层6、欧姆接触层7从下至上依次相邻；腐蚀除去欧姆接触层7和上限制层6四边，在欧姆接触层7的中心位置形成脊型台，欧姆接触层7上下贯通，上限制层6上下不贯通，沿着谐振腔方向，高反腔面到脊型台边缘的长度L1大于出光腔面到脊型台边缘的长度L2 ;电绝缘介质层8覆盖于上限制层6的上表面以及脊型台的侧面，正面电极9覆盖在电绝缘介质层8和脊型台的上表面，背面电极10生长在衬本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器，其特征在于：该半导体激光器包括衬底（1）、下限制层（2）、下波导层（3）、具有量子阱结构的有源层（4）、上波导层（5）、上限制层（6）、欧姆接触层（7）、电绝缘介质层（8）、正面电极（9）、背面电极（10）；衬底（1）、下限制层（2）、下波导层（3）、具有量子阱结构的有源层（4）、上波导层（5）、上限制层（6）、欧姆接触层（7）从下至上依次相邻；腐蚀除去欧姆接触层（7）和上限制层（6）四边，在欧姆接触层（7）的中心位置形成脊型台，欧姆接触层（7）上下贯通，上限制层（6）上下不贯通，沿着谐振腔方向，高反腔面到脊型台边缘的长度L1大于出光腔面到脊型台边缘的长度L2；电绝缘介质层（8）覆盖于上限制层（6）的上表面以及脊型台的侧面，正面电极（9）覆盖在电绝缘介质层（8）和脊型台的上表面，背面电极（10）生长在衬底（1）上。
【技术特征摘要】
1.一种具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器，其特征在于:该半导体激光器包括衬底(I)、下限制层(2)、下波导层(3)、具有量子阱结构的有源层(4)、上波导层(5)、上限制层(6)、欧姆接触层(7)、电绝缘介质层(8)、正面电极(9)、背面电极(10);衬底(I)、下限制层(2)、下波导层(3)、具有量子阱结构的有源层(4)、上波导层(5)、上限制层(6)、欧姆接触层(7)从下至上依次相邻；腐蚀除去欧姆接触层(7)和上限制层(6)四边，在欧姆接触层(7)的中心位置形成脊型台，欧姆接触层(7)上下贯通，上限制层(6)上下不贯通，沿着谐振腔方向，高反腔面到脊型台边缘的长度L1大于出光腔面到脊型台边缘的长度L2;电绝缘介质层(8)覆盖于上限制层(6)的上表面以及脊型台的侧面，正面电极(9)覆盖在电绝缘介质层(8 )和脊型台的上表面，背面电极(10 )生长在衬底(I)上。2.根据权利I要求所述的一种具有非对称腔面非注入区窗口结构的半导体激光器，其特征在于:该半导体激光器具体制作方法包括以下步骤， 步骤一，在衬底上依次生长下限制层(2)、下波导层(3)、具有量子阱结构的有源层(4)、上波导层(5)、上限制层(6)和欧姆接触层(7); 步骤二，腐蚀除去欧姆接触层(7)和上限制层(6)的四边，在欧姆接触层(7)的中心位置形成脊型台，欧姆接触层...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔碧峰，张松，王晓玲，凌小涵，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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