CN102664351A - 一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构 - Google Patents

一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构 Download PDF

Info

Publication number
CN102664351A
CN102664351A CN2012101312834A CN201210131283A CN102664351A CN 102664351 A CN102664351 A CN 102664351A CN 2012101312834 A CN2012101312834 A CN 2012101312834A CN 201210131283 A CN201210131283 A CN 201210131283A CN 102664351 A CN102664351 A CN 102664351A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
algaassb
type
quantum dot
tunnel junction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012101312834A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102664351B (zh
Inventor
李占国
尤明慧
刘国军
欧仁侠
魏志鹏
高欣
李林
史丹
王勇
乔忠良
邓昀
王晓华
辛德胜
张剑家
曲轶
薄报学
马晓辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun University of Science and Technology
Original Assignee
Changchun University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun University of Science and Technology filed Critical Changchun University of Science and Technology
Priority to CN201210131283.4A priority Critical patent/CN102664351B/zh
Publication of CN102664351A publication Critical patent/CN102664351A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102664351B publication Critical patent/CN102664351B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明提出了一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构，其基本思想是采用多层垂直耦合量子点作为隧道结，实现激光器的高效隧穿耦合，即通过多层垂直耦合量子点隧道结将两个或两个以上量子阱激光器串联起来。与采用薄层隧道结结构的激光器相比，多层垂直耦合量子点作为隧道结其效果在于多层耦合的量子点结构具有更高的耦合隧穿效率，可有效实现载流子的隧穿再生，并且减小隧道结带来的压降和电阻，提高隧道结的隧穿几率和光功率转换效率。

Description

一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构
技术领域
本发明涉及半导体激光器材料技术领域，属于半导体激光器新型材料的外延结构领域。
背景技术
不断提高半导体激光器的输出光功率一直是重要的研究方向。一般的方法是优化结构，提高微分量子效率，降低阈值电流，改善光束质量，以提高其注入电流的方法来获得大的输出功率。由于受理论的限制，注入的载流子最多只能产生相应的光子。即常规半导体激光器的量子效率极限是1。而且随着注入电流的增加，激光器内部就要产生过多的焦耳热，很容易造成器件的电热烧毁。同时由于输出光功率的增加，引起激光器输出光端面的光密度增加，很容易引起端面灾变性烧毁(COD)。半导体激光器采用线阵(厘米bar)或者是叠层(几个厘米bar叠层)结构，这样多个单管芯形成的阵列使得激光器有较大输出功率，可以达到几十瓦到上百瓦量级。
本发明提出了一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构，其基本思想是采用多层垂直耦合量子点作为隧道结，实现激光器的高效隧穿耦合，即通过多层垂直耦合量子点隧道结将两个或两个以上量子阱激光器串联起来。与采用薄层隧道结结构的激光器相比，多层垂直耦合量子点作为隧道结其效果在于多层耦合的量子点结构具有更高的耦合隧穿效率，可有效实现载流子的隧穿再生，并且减小隧道结带来的压降和电阻，提高隧道结的隧穿几率和光功率转换效率。
发明内容
本发明是一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构，量子阱激光器结构之间通过多层垂直耦合InAsSb量子点层相连，在激光器中，每个阱结构相互独立，拥有各自的垒层、波导层和限制层。
本发明的技术效果在于多层垂直耦合量子点作为隧道结其效果在于可有效实现载流子的隧穿再生，并且减小隧道结带来的压降和电阻，提高隧道结的隧穿几率和光功率转换效率。
具体实施方式
如图1所示，一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构包括：n型GaSb衬底(1)；n型AlGaAsSb下限制层(2)；n型AlGaAsSb下波导层(3)；量子阱层InGaAsSb/AlGaAsSb(4)；p型AlGaAsSb上波导层(5)；p型AlGaAsSb上限制层(6)；多层耦合InAsSb量子点层(7)，其构成由5层InAsSb量子点(15)和GaAs(Sb)浸润层(14)组成；n型AlGaAsSb下限制层(8)；n型AlGaAsSb下波导层(9)；量子阱层InGaAsSb/AlGaAsSb(10)；p型AlGaAsSb上波导层(11)；p型AlGaAsSb上限制层(12)；p型GaSb欧姆层(13)；
衬底(1)为材料外延生长的基底，采用Te掺杂的GaSb衬底；下限制层AlGaAsSb层(3)和(8)厚度为1.2μm；下波导层AlGaAsSb层(4)和(9)厚度为0.35μm；有源区为量子阱层InGaAsSb/AlGaAsSb(4)和(10)；上波导层AlGaAsSb层(9)和(11)厚度为0.35μm；上限制层AlGaAsSb层(10)和(12)厚度为1.2μm；欧姆接触层为200nm的p型GaSb层(13)；其中隧道结(7)为5个周期的2.5个原子层的InAsSb量子点层(15)和GaAs(Sb)浸润层(14)；
衬底(1)为(100)取向、Te掺杂浓度1～2×1018cm-3的GaSb晶体材料；
AlGaAsSb下限制层(2)和(8)，生长温度540℃，生长温度540℃，Te掺杂，浓度为5×1018cm-3，生长1.2μm；
AlGaAsSb下波导层(4)和(9)，生长温度540℃，生长0.35μm；
有源区为量子阱层InGaAsSb/AlGaAsSb(4)和(10)，生长温度420℃；其中InGaAsSb厚度为15nm，AlGaAsSb厚度为25nm；
5层InAsSb量子点(15)和GaAs(Sb)浸润层(14)，生长温度420℃，总厚度60nm，其中开始的40nm采用p型掺杂，浓度为5×1020cm-3，接下来的20nm，采用n型掺杂，浓度为5×1018cm-3；
欧姆接触层为200nm的p型GaSb层(13)，生长温度540℃，Be掺杂，浓度为2×1019cm-3。
以上结构采用分子束外延(MBE)方法制备。
附图说明：
图1为一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构示意图。
图2多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结结构示意图。

Claims (1)

1.一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构包括：n型GaSb衬底(1)；n型AlGaAsSb下限制层(2)；n型AlGaAsSb下波导层(3)；量子阱层InGaAsSb/AlGaAsSb(4)；p型AlGaAsSb上波导层(5)；p型AlGaAsSb上限制层(6)；多层耦合InAsSb量子点层(7)，其构成由5层InAsSb量子点(15)和GaAs(Sb)浸润层(14)组成；n型AlGaAsSb下限制层(8)；n型AlGaAsSb下波导层(9)；量子阱层InGaAsSb/AlGaAsSb(10)；p型AlGaAsSb上波导层(11)；p型AlGaAsSb上限制层(12)；p型GaSb欧姆层(13)；
衬底(1)为材料外延生长的基底，采用Te掺杂的GaSb衬底；下限制层AlGaAsSb层(3)和(8)厚度为1.2μm；下波导层AlGaAsSb层(4)和(9)厚度为0.35μm；有源区为量子阱层InGaAsSb/AlGaAsSb(4)和(10)；上波导层AlGaAsSb层(9)和(11)厚度为0.35μm；上限制层AlGaAsSb层(10)和(12)厚度为1.2μm；欧姆接触层为200nm的p型GaSb层(13)；其中隧道结(7)为5个周期的2.5个原子层的InAsSb量子点层(15)和GaAs(Sb)浸润层(14)；
衬底(1)为(100)取向、Te掺杂浓度1～2×1018cm-3的GaSb晶体材料；
AlGaAsSb下限制层(2)和(8)，生长温度540℃，生长温度540℃，Te掺杂，浓度为5×1018cm-3，生长1.2μm；
AlGaAsSb下波导层(4)和(9)，生长温度540℃，生长0.35μm；
有源区为量子阱层InGaAsSb/AlGaAsSb(4)和(10)，生长温度420℃；其中InGaAsSb厚度为15nm，AlGaAsSb厚度为25nm；
5层InAsSb量子点(15)和GaAs(Sb)浸润层(14)，生长温度420℃，总厚度60nm，其中开始的40nm采用p型掺杂，浓度为5×1020cm-3，接下来的20nm，采用n型掺杂，浓度为5×1018cm-3；
欧姆接触层为200nm的p型GaSb层(13)，生长温度540℃，Be掺杂，浓度为2×1019cm-3。
CN201210131283.4A 2012-05-02 2012-05-02 一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构 Expired - Fee Related CN102664351B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210131283.4A CN102664351B (zh) 2012-05-02 2012-05-02 一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210131283.4A CN102664351B (zh) 2012-05-02 2012-05-02 一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102664351A true CN102664351A (zh) 2012-09-12
CN102664351B CN102664351B (zh) 2014-09-17

Family

ID=46773795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210131283.4A Expired - Fee Related CN102664351B (zh) 2012-05-02 2012-05-02 一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102664351B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114498295A (zh) * 2022-04-13 2022-05-13 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 一种带增益耦合光栅的dfb激光器及其制备方法
CN115275778A (zh) * 2022-07-07 2022-11-01 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种非氧化型隧道结串联多量子阱结构VCSELs器件的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5588015A (en) * 1995-08-22 1996-12-24 University Of Houston Light emitting devices based on interband transitions in type-II quantum well heterostructures
DE19941774A1 (de) * 1999-09-02 2001-03-08 Wolfgang Richter Oberflächenemittierender Diode Kaskade Laser
WO2008073846A2 (en) * 2006-12-08 2008-06-19 Argos Tech, Llc. Semiconductor quantum cascade laser and systems and methods for manufacturing the same
US7501294B1 (en) * 2008-02-18 2009-03-10 International Business Machines Corporation VCSEL for high speed lower power optical link
CN101645577A (zh) * 2009-08-10 2010-02-10 长春理工大学 采用AlSb缓冲层制备AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延方法
CN101667715A (zh) * 2008-09-03 2010-03-10 中国科学院半导体研究所 一种单模高功率垂直腔面发射激光器及其制作方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5588015A (en) * 1995-08-22 1996-12-24 University Of Houston Light emitting devices based on interband transitions in type-II quantum well heterostructures
DE19941774A1 (de) * 1999-09-02 2001-03-08 Wolfgang Richter Oberflächenemittierender Diode Kaskade Laser
WO2008073846A2 (en) * 2006-12-08 2008-06-19 Argos Tech, Llc. Semiconductor quantum cascade laser and systems and methods for manufacturing the same
US7501294B1 (en) * 2008-02-18 2009-03-10 International Business Machines Corporation VCSEL for high speed lower power optical link
CN101667715A (zh) * 2008-09-03 2010-03-10 中国科学院半导体研究所 一种单模高功率垂直腔面发射激光器及其制作方法
CN101645577A (zh) * 2009-08-10 2010-02-10 长春理工大学 采用AlSb缓冲层制备AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄秀颀等: "InP基多周期InAs/InAlGaAs量子点阵列的结构和光学性质", 《半导体学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114498295A (zh) * 2022-04-13 2022-05-13 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 一种带增益耦合光栅的dfb激光器及其制备方法
CN114498295B (zh) * 2022-04-13 2022-06-24 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 一种带增益耦合光栅的dfb激光器及其制备方法
CN115275778A (zh) * 2022-07-07 2022-11-01 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种非氧化型隧道结串联多量子阱结构VCSELs器件的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102664351B (zh) 2014-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102144298B (zh) 纳米结构的光电二极管
EP2168167B1 (en) Nanowire-based solar cell structure
CN103337568B (zh) 应变超晶格隧道结紫外led外延结构及其制备方法
Gorji et al. The effects of recombination lifetime on efficiency and J–V characteristics of InxGa1− xN/GaN quantum dot intermediate band solar cell
EP2458642A1 (en) Photoelectric conversion element
JP5256268B2 (ja) 太陽電池
CN103280482A (zh) 多结太阳能电池及其制备方法
CN107871799A (zh) 一种正向失配四结太阳能电池
Feng et al. High efficient GaN-based laser diodes with tunnel junction
CN101814543B (zh) 一种具有高峰值电流密度隧穿结的多结太阳电池
CN102664351B (zh) 一种多层垂直耦合InAsSb量子点隧道结激光器结构
CN101626143B (zh) 采用InGaSb柱形量子点实现高效率1.5μm通讯波段激光器结构的外延生长设计及方法
CN103647217A (zh) 一种PiNiN结构晶闸管激光器
CN110534598B (zh) 一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池
JP5555602B2 (ja) 太陽電池
CN103337548B (zh) 含Bi热光伏电池的结构及其制备方法
WO2016115302A1 (en) Tunnel diode with broken-gap quantum well
CN102208757B (zh) 一种长波长锑化物半导体激光器结构
CN102427105A (zh) 具有调制掺杂分布布拉格反射层的发光二极管
CN103311354B (zh) Si衬底三结级联太阳电池及其制作方法
JP2013229388A (ja) 多積層量子ドット構造体およびその製造方法、並びにそれを用いた太陽電池素子
CN103258906B (zh) 一种三结级联太阳能电池结构及其制备方法
JP6258712B2 (ja) 受光素子および受光素子を備えた太陽電池
CN103258908B (zh) 一种三结级联太阳能电池及其制备方法
Kurome et al. Analysis of electronic structure in quantum dot arrays for intermediate band solar cells

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140917

Termination date: 20150502

EXPY Termination of patent right or utility model