CN105071223A - 半导体激光器用外延片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体激光器外延片及其制备方法。在n-GaAs衬底上由下至上外延生长n-GaAs缓冲层,n-AlxGa1-xAs渐变层,n-AlxGa1-xAs下限制层,AlxGa1-xAs下波导层,有源层,AlxGa1-xAs上波导层,p-AlxGa1-xAs上限制层,p-AlxGa1-xAs渐变层,p-GaAs顶层。其制备方法是:采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)的方法在n-GaAs衬底上至下而上依次外延生长各层。本发明可以减少电子散失,提高有源区内电子与空穴的辐射复合效率。可以生长出高质量的晶体,能提供更深的载流子阱和更大的增益;应变补偿量子阱具有带阶大,波长漂移速度更低和透明载流子浓度更低等优势。
Description
技术领域
本发明属于半导体激光技术领域,特别涉及半导体激光器外延片的效率提高和制备方法。
背景技术
半导体激光器是一种新型高效的小型光源,具有体积小、电光转换效率高等优点,在材料处理、医疗仪器、航天及军事等领域获得了广泛的应用。
提高激光器的效率可从多方面考虑:1)减小量子阱内非辐射复合造成的损耗;2)减小波导散射、自由载流子吸收等因素产生的光吸收和散射损耗。可以通过对器件的结构进行设计、工艺改进等措施来解决上述问题。如采用不对称波导,可以减小载流子溢出损耗,增加量子阱里两种载流子的复合机率,提高激光器效率。应变补偿结构有如下优点:可以提供更大的带阶,从而减少了载流子泄漏;可以提供更大的峰值增益;透明载流子浓度更低,使激光器有着低的阈值电流;透明载流子浓度随温度变化不大,激光器有好的温度特性;缓解了有源区的应变,对材料生长有利,改善晶体生长质量。
发明内容
本发明提供一种半导体激光器外延片,所述外延片的结构为:在n-GaAs衬底上由下至上外延生长n-GaAs缓冲层,n-AlxGa1-xAs渐变层,n-AlxGa1-xAs下限制层,AlxGa1-xAs下波导层,有源层,AlxGa1-xAs上波导层,p-AlxGa1-xAs上限制层,p-AlxGa1-xAs渐变层,p-GaAs顶层;所述AlxGa1-xAs上波导层的厚度小于所述AlxGa1-xAs下波导层厚度;所述有源层采用应变补偿量子阱结构。
进一步地,所述上波导层和下波导层的厚度范围为70nm至2000nm。
进一步地,所述有源层由一个或多个InxGa1-xAs量子阱层及对应的GayAs1-yP势垒层组成。
进一步地,本发明还提供一种上述的半导体激光器外延片的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)以n-GaAs衬底作为基板;
2)在上述基板上采用金属有机化学气相沉积的方法(MOCVD)一次性沉积n-GaAs缓冲层,n-AlxGa1-xAs渐变层,n-AlxGa1-xAs下限制层,AlxGa1-xAs下波导层,有源层,AlxGa1-xAs上波导层,p-AlxGa1-xAs上限制层,p-AlxGa1-xAs渐变层,p-GaAs顶层。
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为本发明的半导体激光器用外延片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。
参考附图1,本发明提供一种半导体激光器外延片,所述外延片的结构为:在n-GaAs衬底上由下至上外延生长n-GaAs缓冲层,n-AlxGa1-xAs渐变层,n-AlxGa1-xAs下限制层,AlxGa1-xAs下波导层,有源层,AlxGa1-xAs上波导层,p-AlxGa1-xAs上限制层,p-AlxGa1-xAs渐变层,p-GaAs顶层;所述AlxGa1-xAs上波导层的厚度小于所述AlxGa1-xAs下波导层厚度;所述有源层采用应变补偿量子阱结构。
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 (4)
1.一种半导体激光器外延片,其特征在于:所述外延片的结构为:在n-GaAs衬底上由下至上外延生长n-GaAs缓冲层,n-AlxGa1-xAs渐变层,n-AlxGa1-xAs下限制层,AlxGa1-xAs下波导层,有源层,AlxGa1-xAs上波导层,p-AlxGa1-xAs上限制层,p-AlxGa1-xAs渐变层,p-GaAs顶层;所述AlxGa1-xAs上波导层的厚度小于所述AlxGa1-xAs下波导层厚度;所述有源层采用应变补偿量子阱结构。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器外延片,其特征在于:所述上波导层和下波导层的厚度范围为70nm至2000nm。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器外延片,其特征在于:所述有源层由一个或多个InxGa1-xAs量子阱层及对应的GayAs1-yP势垒层组成。
4.一种根据权利要求1-3任意一项所述的半导体激光器外延片的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)以n-GaAs衬底作为基板;
2)在上述基板上采用金属有机化学气相沉积的方法(MOCVD)一次性沉积n-GaAs缓冲层,n-AlxGa1-xAs渐变层,n-AlxGa1-xAs下限制层,AlxGa1-xAs下波导层,有源层,AlxGa1-xAs上波导层,p-AlxGa1-xAs上限制层,p-AlxGa1-xAs渐变层,p-GaAs顶层。
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