CN103779786A - 一种具有插入层量子阱半导体激光器的外延结构 - Google Patents

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马淑芳
许并社
李学敏
韩蕊蕊
田海军
吴小强
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Abstract

本发明涉及一种具有插入层量子阱半导体激光器的外延结构，本发明公开了一种具有特殊结构的半导体激光器的制备方法。该结构从下到上依次包括：GaAs衬底；GaAs缓冲层；AIGaAs下限制层；AIGaAs下波导层；有源层；AIGaAs上波导层；AIGaAs上限制层；GaAs覆盖层。在该结构中，有源层的量子阱和垒之间插入了一层薄的GaAs或InP或In组分含量较低(与量子阱中In组分相比较低)的InGaAs层，这可以有效缓解量子阱和垒之间的品格适配，提高界面质量，减小应力，获得较低的阈值电流密度，提升了半导体激光器件的光电性能。

Description

一种具有插入层量子阱半导体激光器的外延结构
技术领域
本发明涉及一种具有插入层量子阱半导体激光器的外延结构。
背景技术
半导体激光器具有体积小、重量轻、功率高、转化效率高、可靠性高等优点，广泛应用于光纤通信工业材料处理、激光医疗、国防建设等领域。由于在生长过程中，化合物InGaAs和GaAsP的In原子的记忆效应及As/P的替换作用，很难得到界面质量较好的量子阱和量子垒层。
为了生长出高质量的半导体激光器结构，本专利通过量子阱和量子垒之间插入一层薄的插入层，使得量子阱具有更好的表面平整度，较低的表面位错密度，并增强了量子阱发光特性。阱中的高In组分而在生长过程中导致品格弛豫，导致晶体质量降低，在阱与垒之间插入一层插入层，能缓解阱与垒间的失配，平滑界面组分，消除应力，从而提高界面质量。同时，采用应变量子阱可抑制载流子横向流动到位错形成非辐射复合，从而提高了量子效率。
发明内容
本发明涉及一种具有插入层量子阱半导体激光器的外延结构，本发明公开了一种具有特殊结构的半导体激光器的制备方法。该结构从下到上依次包括：GaAs衬底；GaAs缓冲层；AIGaAs下限制层；AIGaAs下波导层；有源层；AIGaAs上波导层；AIGaAs上限制层；GaAs覆盖层。在该结构中，有源层的量子阱和垒之间插入了一层薄的GaAs或InP或In组分含量较高的InGaAs层，这可以有效缓解量子阱和垒之间的品格适配，提高界面质量，减小应力，获得较低的阈值电流密度，提升了半导体激光器件的光电性能。
附图说明
通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中：
图1和图2为本发明的一种具有插入层量子阱半导体激光器的外延结构的纵剖面结构示意图。
具体实施方式
在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
实施例1
参考附图1，本发明涉及一种具有插入层量子阱半导体激光器的外延结构，本发明公开了一种具有特殊结构的半导体激光器的制备方法。该结构从下到上依次包括：GaAs衬底；GaAs缓冲层；AIGaAs下限制层；AIGaAs下波导层；有源层为InGaAs/GaAsP(有源层中的插入层是GaAs或InP)；AIGaAs上波导层；AIGaAs上限制层；GaAs覆盖层。在该结构中，有源层的量子阱和垒之间插入了一层薄的GaAs或InP，这可以有效缓解量子阱和垒之间的品格适配，提高界面质量，减小应力，获得较低的阈值电流密度，提升了半导体激光器件的光电性能。
实施例2
参考附图2，本发明涉及一种具有插入层量子阱半导体激光器的外延结构，本发明公开了一种具有特殊结构的半导体激光器的制备方法。该结构从下到上依次包括：GaAs衬底；GaAs缓冲层；AIGaAs下限制层；AIGaAs下波导层；有源层为InGaAs/GaAs(插入层为比量子阱中In组分含量较低的InGaAs层)；AIGaAs上波导层；AIGaAs上限制层；GaAs覆盖层。In组分含量较低的InGaAs插入层中In的含量为0.02～0.1(摩尔质量分数)之间。所述的有源层周期数为5～10，其中In的含量为0.16～0.2(摩尔质量分数)之间。在该结构中，有源层的量子阱和垒之间插入了一层薄的InGaAs，这可以有效减小量子阱和垒之间的品格失配，平滑界面组分，消除应力，从而提高界面质量，提升了半导体激光器件的光电性能。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有插入层量子阱半导体激光器的外延结构，其特征在于：该结构从下到上依次包括：GaAs衬底；GaAs缓冲层；AIGaAs下限制层；AIGaAs下波导层；有源层；AIGaAs上波导层；AIGaAs上限制层；GaAs覆盖层。
2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：所述有源层是InGaAs/GaAsP或者InGaAs/GaAs。
3.根据权利要求2所述的外延结构，其特征在于：所述有源层为InGaAs/GaAsP，所述有源层内包含插入层，所述插入层是GaAs或InP。
4.根据权利要求2所述的外延结构，其特征在于：所述有源层为InGaAs/GaAs，所述有源层内包含插入层，所述插入层是In组分含量较低的InGaAs层。
5.根据权利要求4所述的外延结构，其特征在于：所述In组分含量较低的InGaAs层中In的含量为0.02～0.1(摩尔质量分数)之间。
6.根据权利要求4所述的外延结构，其特征在于：所述有源层周期数为5～10，其中In的含量为0.16～0.2(摩尔质量分数)之间。
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