CN109149364B - 用于在高温下操作的多量子阱激光器及其附加电子抑制层 - Google Patents

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Abstract

实施例可以涉及用于在高温下操作的多量子阱(MQW)激光器，包括：至少一个量子阱，所述至少一个量子阱由与拉伸应变InGaAlAs层交替堆叠的压缩应变InGaAlAs层制成；所述至少一个量子阱的一侧由InP的n掺杂包层围绕并且另一侧由InP的p掺杂包层围绕，以形成双异质结。在量子阱和p掺杂InP包层之间提供由晶格匹配的InAlAs制成的约束层，所述约束层具有面向或邻近所述量子阱的第一表面和面向或邻近所述p掺杂InP包层的第二表面。拉伸应变InAlAs的附加电子抑制层可以被提供为面向或邻近所述约束层的一个表面，其厚度小于约束层的厚度。其它实施例可以被描述和/或要求保护。

Description

用于在高温下操作的多量子阱激光器及其附加电子抑制层
技术领域
本公开的实施例总体上涉及提高多量子阱(MQW)激光器的效率的领域。
背景技术
内部制造的半导体激光器可以用作数字通信产品的光收发器中的部件。激光器在尽可能小的电功率预算内操作可能是有用的，同时提供足够的光功率，从而以低误码率跨越通信链路。因此，激光器的效率对于整个发射机的竞争力可能是重要的。
激光器效率部分地由在提供光放大的量子阱所在的有源层中电载流子的有效注入来确定。当激光器在高温条件下使用时，由于n型载流子(电子)倾向于溢出由p-掺杂包层形成的约束势垒，并且然后扩散到p-掺杂包层中，n型载流子在此处以非辐射方式与大部分进入的p型载流子复合，而不是参与产生光子的量子阱内的辐射复合，因而向量子阱中注入电载流子变得越来越困难。
在一般用于制造1310纳米(nm)发射激光器的砷化铟镓铝/磷化铟(InGaAlAs/InP)半导体材料系统中，当高温成为限制时，可以通过在多量子阱(MQW)和InP p型包层之间插入晶格匹配的砷化铟铝(InAlAs)薄层来提高n型载流子的电气约束。这是因为InAlAs的带隙能量大于InP的带隙能量，并且因此提供较高的导带能量不连续性(Delta Ec)，其防止n型载流子迁移到p掺杂的InP包层。
要指出的是术语“晶格匹配”是指两种不同半导体材料之间的晶格结构的匹配。这允许在材料中形成带隙变化的区域而不引入晶体结构的变化，并且允许构造改进的发光二极管和二极管激光器。晶格匹配结构具有相同的晶格常数或晶格参数，所述晶格常数或晶格参数是指晶体晶格中的晶胞的物理尺寸。于是，晶格常数是立方晶胞晶体中的原子之间的距离，并且可以用作各种晶体的结构相容性的量度。例如，砷化镓(GaAs)、砷化铝镓(AlGaAs)和砷化铝(AlAs)具有几乎相同的晶格常数，使得可以将一种材料的几乎任意厚度的层生长在另一种材料上。尽管有时是有效的，但是晶格匹配的InAlAs层并不总是能防止n载流子涌入p掺杂的InP包层中，特别是当温度高于80℃且波长发射低于1270nm时。
附图说明
通过以下具体实施方式并结合附图，将容易理解实施例。为了便于描述，相同的附图标记表示相同的结构元件。在附图的图中通过示例而非限制的方式示出了实施例。
图1A和1B描绘了根据本文的实施例的图1A中的常规InGaAlAs/InAlAs/InPMQW激光器和图1B中的被提供有通往MQW和p掺杂的InP包层之间的势垒的附加的拉伸应变InAlAs层的相同激光器的并排比较。
图2描绘了根据本文的实施例的作为示例性常规MQW激光器和利用拉伸应变InAlAs层来增强的示例性MQW激光器中的每一个的驱动电流的函数的光功率的曲线。
图3描绘了根据本文的实施例的作为一组常规MQW激光器和利用拉伸应变InAlAs层来增强的一组MQW激光器的驱动电流的函数的光功率的多个曲线。
图4描绘了图2的光功率曲线中示出的作为两个示例性MQW激光器中的每一个的驱动电流的函数的二极管特性电压的曲线。
图5描绘了图2的光功率曲线中示出的作为两个示例性MQW激光器中的每一个的正向驱动电流的函数的插座效率的曲线。
具体实施方式
在下面的描述中，参考附图，附图形成以下描述的一部分，其中相同的数字始终表示相同的部分，并且其中通过可以实践的图示实施例的方式示出。要理解的是可以利用其它实施例，并且可以做出结构或逻辑的变化而不脱离本公开的范围。因此，以下详细描述不应被理解为限制意义，并且实施例的范围受所附权利要求及其等同物的限定。
各种方法的操作可以以最有助于理解所主张保护的主题的方式被依次描述为多个分立的动作或操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须依赖于顺序。具体而言，这些操作可能不会按照所示顺序被执行。所描述的操作可以以与所描述的实施例不同的顺序来执行。可以执行各种附加操作和/或可以在附加的实施例中省略、拆分或组合所描述的操作。
为了本公开的目的，短语“A和/或B”是指(A)、(B)或(A和B)。为了本公开的目的，短语“A、B和/或C”是指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)、或(A、B和C)。
描述可以使用短语“在实施例中”，其可以分别指代相同或不同的实施例中的一个或多个。此外，关于本公开的实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的。
如在下文、包括权利要求中所使用的，本文使用的术语“链路”或“通信链路”可以指用于传送数据或数据流的任何有形或无形的传输介质。此外，术语“链路”可以与“通信信道”、“数据通信信道”、“传输信道”、“数据传输信道”、“接入信道”、“数据接入信道”、“信道”、“数据链路”、“无线电链路”、“载波”、“射频载波”和/或表示数据通过其传送的通路或介质的任何其它类似术语是同义或等同的。
如在下文、包括权利要求中所使用的，本文所使用的术语“面向”可以指第一物体、元件或结构被提供在第二物体、元件或结构的附近或一侧上，其中两个物体彼此接触或不接触。
如在下文、包括权利要求中所使用的，包括“通信电路”或“支持电路”的术语“电路”可以指代、属于或包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或分组的)和/或执行一个或多个软件或固件程序的存储器(共享的、专用的或分组的)、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其它合适的硬件部件和/或软件、固件或硬件的任何组合。在一些实施例中，电路可以实施一个或多个软件或固件模块，或者与电路相关联的功能可以由一个或多个软件或固件模块来实施。
在实施例中，MQW中的n载流子约束可以通过使用拉伸应变InAlAs代替晶格匹配的InAlAs来提高，这因此可以提高在约1310nm处发射并且在高温下操作的激光器的效率。
在实施例中，通过使用附加的双向拉伸应变InAlAs层以利用与晶格匹配的InAlAs相比更大的拉伸应变InAlAs的带隙，来进一步提高InAlAs的电子扩散的势垒效应。在实施例中，这又可以导致MQW与p掺杂包层之间更大的导带能量不连续性。在实施例中，使用1310nm发射激光源的各种实施例在高温下已经观察到光功率和插座效率两者的显著提高。
要指出的是，一种提高InAlAs电子阻断效应的方法是提高InAlAs约束层的p型掺杂水平。这使得费米能级移动到更接近价带，并且因此进一步置换了导带中的带隙不连续性(Delta Ec)。然而，增大掺杂不像使用拉伸应变InAlAs来扩大导带不连续性(Delta Ec)那样有效，如在各种实施例中所做的那样，因为人们使用这种增加的掺杂技术可以仅将Delta Ec增加最多50毫电子伏特(meV)。另一方面，-0.5％的拉伸应变可以将Delta Ec置换大约100meV。此外，要指出的是，增大InAlAs约束层的p型掺杂也增加光损耗。这是因为一般在用于制造1310纳米发射激光器的InGaAIAs/InP半导体材料系统中使用的p型掺杂剂——锌，往往会扩散到量子阱中，这对量子阱的质量和可靠性都是不利的。
然而，组合这两种方法可能带来显著的益处。于是，在各种实施例中使用拉伸应变InAlAs也可以通过较高的p掺杂而受益。较高的掺杂也增大了导带不连续性(Delta Ec)，其优点在于，在实施例中，因为拉伸应变InAlAs层可以非常薄，所以不会如仅增加晶格匹配的InAlAs约束层的掺杂的情况那样显著地产生锌(Zn)扩散或光损耗的问题。
参考图1A和1B，接下来描述根据各种实施例的具有附加拉伸应变InAlAs阻断层的MQW InGaAlAs/InP激光器的细节。
在1310nm附近(或稍高于或低于该宽度，例如在约1050nm-1400nm的范围内)发射且针对高温操作的MQW InGaAlAs/InP激光器通常包括至少三个或更多个由与通常由拉伸应变InGaAlAs制成的较高带隙(约1.24eV)势垒交替堆叠的压缩应变InGaAlAs制成的量子阱。
图1A和1B以两种形式描绘了这种MQW激光器。图1A描绘了常规的MQW激光器。图1B示出了根据各种实施例的具有提供在InAlAs约束层和p掺杂InP包层之间的附加InAlAs拉伸应变薄抑制层(或电子阻断层)的相同MQW激光器。图1A和1B实际上分别显示了导带能级Ec和价带能级Ev，以及因此它们的差值Delta Ec，随着它们在MQW激光器的结构中移动而变化。于是，在图1A和1B中，从左到右阅读，描绘了每个示例性MQW激光器的结构和该结构的相关能带。在实施例中，该类型的实际MQW激光器的所示区域可以垂直堆叠，每个图的左边代表MQW激光器结构的底部，并且每个图的右边代表MQW激光器结构的顶部。在实施例中，光从有源区中发射出来，该有源区是每幅图中间的MQW/势垒堆叠体115。
参考图1A，图的左侧示出了n掺杂侧101，并且图1A的右侧示出了p掺杂侧103。如上所述，还显示了导带的能级Ec 113和价带的能级Ev 123。MQW激光器的有源区可以是0.1μm厚，由InGaAlAs 110制成。它可以包括量子阱和势垒的堆叠体，MQW/势垒堆叠体115，其通常是非掺杂的。要指出的是，没有标准数量的量子阱，但一般在两个以上。然而，在实施例中，可能有一个或多个量子阱。图1A和1B示出了使用两个QW的示例，但是在实施例中，各种数量的QW是可能的。
于是，在实施例中，有源区一般可以包括由与通常由拉伸应变InGaAlAs制成的较高带隙(约1.24eV)势垒交替堆叠的压缩应变InGaAlAs制成的至少三个或更多个QW。它可以在一侧由InP的n掺杂包层(未示出)围绕，并且在另一侧由InP的p掺杂包层119围绕，从而形成有效地在空间上将电子和空穴两者约束在量子阱中的双异质结，所述电子和空穴可以在量子阱中以辐射方式相互复合。
然而，因为拉伸应变InGaAlAs势垒116与p掺杂InP包层119之间的导带能量不连续性不是很大(约40meV)，所以注入双异质结中的n载流子能容易地扩散到p掺杂的InP包层119中并由此生成使激光效率降低的非辐射泄漏电流(因为这些注入的n载流子不会在有源区中结合以生成光子)。这个问题在1270nm处甚至更明显，因为当从1310nm发射波长激光转为1270nm发射波长时，电子约束减小。
为了补救这个问题，可以在MQW/势垒堆叠体115和p掺杂InP包层119之间插入晶格匹配的InAlAs薄层111，以防止n载流子扩散到p掺杂包层119中。InAlAs的带隙(1.496eV)显著高于InP的带隙(1.34eV)，并且因此该晶格匹配的约束层增加了能量导带不连续性(到约220meV)，并且由此防止了n载流子扩散到p掺杂的InP包层119。然而，该约束层并不完全阻止这种n载流子扩散，如图1A中110处所示，并且因此一些电子(n载流子)甚至在增大的带隙上逸出进入p掺杂InP包层119，如图1A中的箭头所示，所述箭头从有源区115向上并在InAlAs 111的薄层之上。该电子逸出效应在1310nm以下的发射波长下更为明显。
此外，晶格匹配的InAlAs薄层111也可以使其p掺杂增大以增大其电子阻断效应，如图1A中120处所示，并且因此，通过提升这种较大p掺杂InAlAs层111的Ec到虚线107，图1A中112处所示的电子逸出现象可能会被消减。
然而，当温度高于80℃并且波长短于1310nm时，例如在1050nm至1310nm的范围内的情况，发现即使增加晶格匹配的InAlAs层111并且甚至增大其p掺杂，也不会提供足够高的导带不连续性以保证n载流子的可忽略的泄漏。因此，如图1B中所示，在实施例中，可以在晶格匹配的InAlAs层111的顶部(即在图1B的右侧)插入附加的-0.5％拉伸应变InAlAs层105，因为如图1B中所示，它提供了更高的导带不连续性(Delta Ec)。这是因为-0.5％拉伸应变InAlAs的带隙能量约为1.7eV。如上所述，根据各种实施例，添加拉伸应变电子阻断层在1270nm和更低波长处具有更大的效果，因为随着发射波长从1310nm降低到1270nm或更低，晶格匹配InAlAs 111的电子约束甚至进一步被降低。
实际上，在实施例中，拉伸应变InAlAs附加层105也可以被放置在InAlAs晶格匹配层111的底部(即，在图1B的左侧)以获得相同的效果。实际上，附加的拉伸应变InAlAs层105也可以被放置在InAlAs晶格匹配层111内部的任何地方。导带不连续性(Delta Ec)的增加很难估计，因为InAlAs材料还没有被完全了解，但据了解它近似为100meV。在实施例中，附加的拉伸应变InAlAs层必须足够厚以避免n载流子隧穿该层，但又足够薄以使其保持低于引起晶格中的松弛和位错形成的临界厚度tc。在实施例中，这种最小厚度可以是80埃。于是，在实施例中，对于-0.5％拉伸应变附加层，在80A和200A之间的厚度可以是最佳的。还应该注意的是，理论上更高的应变可以提供更多的电气约束，但是随后在某一时刻临界厚度变得太薄以至于不能防止隧穿，并且通常认为难以(但并非不可能)生长应变水平高于-0.6％的拉伸应变材料，因为材料在外延生长期间开始形成岛而不是在均匀层中生长。于是，在实施例中，只要约束层足够厚以防止n载流子的隧穿，但是在价能量带Ev 123中不会形成凹槽，所述价能量带Ev 123将阻止空穴到MQW中的有效注入，则较高水平的应变可能是有益的。
要指出的是取决于波长，即使在附加约束层中的-0.1％拉伸应变也开始提供可测量的益处。另一方面，低于-0.1％的应变难以控制和测量。于是，在实施例中，可以使用-0.1％拉伸应变的最小值。
还要指出的是，应变和最大厚度之间存在关系，因为临界厚度取决于应变并由Matthews-Blakeslee极限确定。于是，在实施例中，对于给定的选定应变，厚度应该小于由Matthews-Blakeslee方程确定的临界厚度tc，所述方程是势垒层的组成、基板的组成和两层之间的晶格失配以及外延层的自然(松弛)晶格常数的函数。如上所述，它也应该比足以避免n载流子隧穿它的厚度大。
在实施例中，如果在InAlAs附加约束层中使用较低的拉伸应变，则附加约束层的厚度可以被增大，因为较低应变的tc较大。在实施例中，例如，如果在附加约束层中使用-0.1％拉伸应变，则Matthews-Blakeslee极限给出约为1500埃的tc。此外，当基板和外延层都是InAlAs，只有基板是晶格匹配的InAlAs，而外延层是我们描述的拉伸InAlAs时，则Matthews-Blakeslee极限缩减到tc的简单计算。
在实施例中，根本不需要使用InAlAs晶格匹配层111。在这种情况下，InAlAs拉伸应变层可以位于MQW最后势垒层的顶部或位于其上方，例如顶部(或图1中最右边)的拉伸应变InGaAlAs势垒116和p掺杂InP包层119。要指出的是，在实施例中，拉伸应变层可以位于MQW的p侧上的任何位置，并且在最后的MQW势垒层中的任一个或两个与拉伸应变层之间可能有一个或多个中性层，例如顶部(或图1中的最右侧)的拉伸应变InGaAlAs势垒116、以及p掺杂InP包层119。
除了附加拉伸应变InAlAs抑制层105之外的所有方面，图1B与图1A等同，因此图1B将不再被解释。
要指出的是，与晶格匹配的InAlAs相比，虽然拉伸应变InAlAs的增强的电子阻断能力已被认为减少了掩埋式异质结构(BH)激光器的横向阻断pnp层中的电流泄漏，但其在将n载流子包含到有源材料的MQW中的使用迄今未知。
在实施例中，当增加额外200埃的-0.5％拉伸应变InAlAs层时，在80℃观察到转化效率的显著增加。如图2到图5中所示，与不包括该层的类似激光器相比，在固定电流下峰值插座效率提高了43％，并且光功率提高了60％。同时，没有观察到串联电阻或二极管特性电压上的损失，这意味着作为根据各种实施例的插入拉伸应变InAlAs的结果，在价带中未形成明显的凹口或不连续性。
参考图2，关于针对一系列驱动电流的光功率对例如在图1A和1B中示意性地描绘的两个激光器进行比较。例如图1B中所示的增强激光器(编号141)的以虚线示出的曲线示出了相对于例如图1A中所示的标准激光器(编号251)的以实线示出的曲线的显著提高。
图3包括类似于图2所示的曲线的针对若干个体激光器的曲线，其中所述若干个体激光器中的一些是标准激光器，另一些是增强激光器。图2中的两个激光器也被包括在内，并且相应地标记了它们的曲线。增强激光器组(例如140，141，171)示出了相对于标准激光器组(例如250，251，252)在光功率方面的显著提高。
图4和图5分别是图2和图3中呈现的两个示例性激光器141和251的二极管特性电压和峰值插座效率的曲线。从图5中可以很容易看出，峰值插座效率提高了43％，如图4所示，二极管特性电流没有显著变化。
这些结果证实n载流子泄漏是在高于80℃的温度下发射约1310nm(或更低，例如在1270nm和低至1050nm)的激光器的有效操作的主要问题，并且根据各种实施例的附加拉伸应变的推荐解决方案提供了显著改善，以在1050-1400nm的发射范围内制造更高温度的可用的激光器。
因此，在实施例中，拉伸应变InAlAs可以用作插入p侧独立约束异质结构(p侧SCH)中的电子阻断器，以减少在1050到1400nm之间发射的激光器中的n载流子向p掺杂包层的流动，并且所述拉伸应变InAlAs由InGaAIAs/InP半导体系统或InGaAsP/InP系统制成。在实施例中，该技术可能在需要高温高功率操作的Si光子混合激光器中非常有用。在实施例中，需要拉伸应变层的适当定位以提供所述的性能改善。要指出的是，在实施例中，拉伸应变层可以位于晶格匹配的InAlAs层的顶部或底部之间的任何位置。此外，在实施例中，可以完全省去晶格匹配的InAlAs层，并且仅在MQW的边缘和p掺杂包层之间的某个位置处提供附加电子抑制层。如上所述，在实施例中，拉伸应变层105可以位于MQW的p侧103上的任何位置，并且在拉伸应变层105和最后的MQW势垒层之间的任何位置，例如在拉伸应变InGaAlAs势垒116的顶部(或图1中的最右侧)、或在拉伸应变层105和p掺杂InP包层119之间，可能有一个或多个中性层(图1中未示出)、或晶格匹配层111。
在一些实施例中，0.5％拉伸应变层可以使用(In0.45Al0.55As)的InAlAs组分，其可以不同于(In0.52Al0.48As)的晶格匹配的InAlAs组分。可以为每个层分别使用其它组分，并且在一些实施例中，可以将相同的组分用于拉伸应变层和晶格匹配层中的每一个。
在实施例中，拉伸应变层的提高的电子约束可以用于提高如可以用于各种光学传输产品中的Si光子平面混合激光器的效率。还要指出的是，所公开的技术对于粗密集波分复用(CWDM)可能特别重要，该技术要求使用在超过80℃的高温下高效操作、同时在低于1310nm(通常1270nm)的波长下发射的半导体激光器。众所周知，MQW和InAlAs电子势垒之间的导带能量不连续性在向较短波长移动时收缩，导致n载流子约束不足和由于载流子泄漏导致的性能快速下降。拉伸应变InAlAs的使用为这个问题提供了简单且高效的解决方案，从而促进了CWDM产品的改进，这可能是针对数据中心中使用的超过100Gbit/s的数据通信收发器的优选解决方案(因为它们与单模光纤兼容)。
示例
示例1可以包括用于在高温下操作的多量子阱(MQW)激光器，包括：由与拉伸应变InGaAlAs层交替堆叠的压缩应变InGaAlAs层制成的至少一个量子阱，所述至少一个量子阱在一侧由InP的n掺杂包层围绕并且在另一侧由InP的p掺杂包层围绕以形成双异质结；在所述至少两个量子阱与所述p掺杂InP包层之间提供的由晶格匹配的InAlAs制成的约束层，所述约束层具有面向或邻近所述量子阱的第一表面和面向或邻近所述p掺杂的InP包层的第二表面；以及拉伸应变InAlAs的附加电子抑制层，其厚度小于约束层的厚度，并且设置为面向或邻近约束层的表面或在约束层的两个表面之间。
示例2可以包括示例1的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述至少一个量子阱是三个或更多量子阱。
示例3可以包括示例1的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述至少一个量子阱的层不掺杂。
示例4可以包括示例1的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述约束层是p掺杂的。
示例5可以包括示例1-4中任一项的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加的电子抑制层被提供在约束层和p掺杂InP包层之间。
示例6可以包括示例5的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述激光器发射1050nm和1400nm之间的波长的光。
示例7可以包括示例5的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述激光器发射1310nm或1270nm之一的波长的光。
示例8可以包括示例5的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层具有的厚度足够大以避免n载流子隧穿所述附加电子抑制层。
示例9可以包括示例5的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中对于给定量的应变，所述附加电子抑制层具有小于如由Matthews-Blakeslee极限所提供的临界厚度tc的厚度。
示例10可以包括示例5的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层具有-0.5％应变的拉伸应变。
示例11可以包括示例5的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层具有80和200埃之间的厚度。
示例12可以包括示例11的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层具有-0.1％和-1％之间的拉伸应变。
示例13可以包括示例5的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层是p掺杂的。
示例14可以包括示例5的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述至少一个量子阱由与拉伸应变InGaAsP层交替堆叠的压缩应变InGaAsP层制成，而不是与拉伸应变InGaAlAs层交替堆叠的压缩应变InGaAlAs层。
示例15可以包括示例5的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层具有第一表面和第二表面，并且位于约束层的第一表面和第二表面之间的某个位置。
示例16可以包括用于在高温下操作的多量子阱(MQW)激光器，包括：至少一个由下述任一项制成的量子阱：与拉伸应变InGaAsP层交替堆叠的压缩应变InGaAsP层，或与拉伸应变InGaAlAs层交替堆叠的压缩应变InGaAlAs层，所述至少一个量子阱在一侧由InP的n掺杂包层围绕并且在另一侧由InP的p掺杂包层围绕以形成双异质结；以及在所述至少一个量子阱与所述p掺杂InP包层之间提供的拉伸应变InAlAs的附加电子抑制层，所述附加电子抑制层具有面向或邻近所述至少一个量子阱的外边缘表面的第一表面和与第一表面相对的面向或邻近所述p掺杂的InP包层的第二表面。
示例17可以包括示例16的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述激光器发射1050nm和1400nm之间的波长的光。
示例18可以包括示例16的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层具有的厚度足够大以避免n载流子隧穿所述附加电子抑制层。
示例19可以包括示例16的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中对于给定量的应变，所述附加电子抑制层具有小于如由Matthews-Blakeslee极限所提供的临界厚度tc的厚度。示例20可以包括示例16-19中任一项所述的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，还包括在至少一个量子阱和p掺杂InP包层之间提供的由晶格匹配的InAlAs制成的约束层，所述约束层具有下述任一项：面向或邻近至少一个量子阱的第一表面和面向或邻近附加电子抑制层的第二表面，或面向或邻近附加电子抑制层的第一表面和面向或邻近p掺杂lnP包层的第二表面。
示例21可以包括示例20的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层是p掺杂的。
示例22可以包括示例20的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层具有-0.1％和-1％之间的拉伸应变。
示例23可以包括示例20的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层具有80和1500埃之间的厚度。
示例24可以包括用于在高温下操作的多量子阱(MQW)激光器的附加电子抑制层，所述附加电子抑制层用于控制来自MQW的载流子泄漏，所述附加电子抑制层包括：第一表面；与第一表面相对的第二表面；在第一和第二表面之间的厚度；以及包括拉伸应变InGaAlAs的半导体晶格。
示例25可以包括示例24的附加电子抑制层，和/或本文中的任何其它示例，所述附加电子抑制层被提供在MQW激光器装置中，其中第一表面被提供为面向或邻近由晶格匹配的InAlAs制成的约束层，并且第二表面被提供为面向或邻近p掺杂InP包层。
示例26可以包括示例24的附加电子抑制层，和/或本文中任何其它示例，所述附加电子抑制层被提供在MQW激光器装置中，其中第一表面被提供为面向或邻近MQW区域的端表面，并且第二表面被提供为面向或邻近由晶格匹配的InAlAs制成的约束层。
示例27可以包括示例24-26中任一项的MQW激光器，和/或本文中的任何其它示例，其中由晶格匹配的InAlAs制成的约束层被提供为面向或邻近p掺杂的InP包层。
示例28可以包括示例27的附加电子抑制层，和/或本文中的任何其它示例，其中半导体晶格处于-0.1％和-1％之间的应变下。
示例29可以包括示例27的附加电子抑制层，和/或本文中的任何其它示例，其中所述半导体晶格处于-0.5％和-0.6％之间的应变下。
示例30可以包括示例27的附加电子抑制层，和/或本文中的任何其它示例，其中所述半导体晶格具有80和1500埃之间的厚度。
示例31可以包括示例27的附加电子抑制层，和/或本文中的任何其它示例，其中对于给定量的应变，所述附加电子抑制层具有小于如由Matthews-Blakeslee极限所提供的临界厚度tc的厚度。
示例32可以包括示例24的附加电子抑制层，和/或本文中的任何其它示例，所述附加电子抑制层被提供在MQW激光器装置中，MQW激光器装置包括由晶格匹配的InAlAs制成的约束层，所述约束层具有第一表面和与第二表面相对的第二表面，其中所述附加电子抑制层位于约束层的第一表面和第二表面之间的某个位置。
示例33可以包括示例27的附加电子抑制层，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层是p掺杂的。
示例34可以包括示例24的附加电子抑制层，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层被提供在MQW激光器装置中、在由晶格匹配的InAlAs制成的约束层和p掺杂的InP包层之间。
示例35可以包括示例24的附加电子抑制层，和/或本文中的任何其它示例，其中所述附加电子抑制层被提供在MQW激光器装置中、在MQW区域的端表面和由晶格匹配的InAlAs制成的约束层之间。
示例36可以包括示例24的附加电子抑制层，和/或本文中的任何其它示例，所述附加电子抑制层被提供在MQW激光器装置中、在MQW区域的端表面和p掺杂的InP包层之间。
各种实施例可以包括上述实施例的任何适合的组合，包括以上述连结形式(和)描述的实施例的替代(或)实施例(例如，“和”可以是“和/或”)。此外，一些实施例可以包括具有存储在其上的指令的一个或多个制造物品(例如，非暂时性计算机可读介质)，所述指令在被执行时导致任何上述实施例的动作。此外，一些实施例可以包括具有用于执行上述实施例的各种操作的任何适合的装置的设备或系统。
图示的实施例的以上描述，包括摘要中描述的内容，并非意在穷举或将本公开的实施例限制到所公开的精确形式。尽管出于例示的目的在本文描述了具体实施方式和示例，但本领域技术人员将认识到，在本公开的范围内各种等价修改也是可能的。
根据上述具体实施方式，可以对本公开的实施例进行这些修改。以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本公开的各种实施例限制为在说明书和权利要求中公开的具体实施方式。相反，范围完全由以下权利要求确定，权利要求要根据建立的权利要求解释的理论来解释。
各种实施例可以包括上述实施例的任何适合的组合，包括以上述连结形式(和)描述的实施例的替代(或)实施例(例如，“和”可以是“和/或”)。此外，一些实施例可以包括具有存储在其上的指令的一个或多个制造物品(例如，非暂时性计算机可读介质)，所述指令在被执行时导致任何上述实施例的动作。此外，一些实施例可以包括具有用于执行上述实施例的各种操作的任何适合的装置的设备或系统。
图示的实施例的以上描述，包括摘要中描述的内容，并非意在穷举或将本公开的实施例限制到所公开的精确形式。尽管出于例示的目的在本文描述了具体实施方式和示例，但本领域技术人员将认识到，在本公开的范围内各种等价修改也是可能的。
根据上述具体实施方式，可以对本公开的实施例进行这些修改。以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本公开的各种实施例限制为在说明书和权利要求中公开的具体实施方式。相反，范围完全由以下权利要求确定，权利要求要根据建立的权利要求解释的理论来解释。

Claims (25)

1.一种用于在高温下操作的多量子阱(MQW)激光器，包括：
至少一个量子阱，所述至少一个量子阱由与拉伸应变InGaAlAs层交替堆叠的压缩应变InGaAlAs层制成；
所述至少一个量子阱的一侧由InP的n掺杂包层围绕并且另一侧由InP的p掺杂包层围绕，以形成双异质结；
在所述至少两个量子阱和所述p掺杂InP包层之间提供的由晶格匹配的InAlAs制成的约束层，所述约束层具有面向或邻近所述量子阱的第一表面和面向或邻近所述p掺杂InP包层的第二表面；以及
拉伸应变InAlAs的附加电子抑制层，所述附加电子抑制层具有小于所述约束层的厚度的厚度，并且被提供为面向或邻近所述约束层的表面或在所述约束层的所述两个表面之间。
2.根据权利要求1所述的多量子阱激光器，其中，所述至少一个量子阱的层不被掺杂，并且其中，所述约束层是p掺杂的。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的多量子阱激光器，其中，所述附加电子抑制层被提供在所述约束层和所述p掺杂InP包层之间。
4.根据权利要求3所述的多量子阱激光器，其中，所述激光器发射1050nm和1400nm之间的波长的光。
5.根据权利要求3所述的多量子阱激光器，其中，所述附加电子抑制层具有的厚度足够大以避免n载流子隧穿所述附加电子抑制层。
6.根据权利要求5所述的多量子阱激光器，其中，对于给定量的应变，所述附加电子抑制层具有小于如由Matthews-Blakeslee方程所提供的临界厚度tc的厚度。
7.根据权利要求1所述的多量子阱激光器，其中，所述附加电子抑制层具有-0.5％应变的拉伸应变。
8.根据权利要求3所述的多量子阱激光器，其中，所述附加电子抑制层具有80和200埃之间的厚度。
9.根据权利要求8所述的多量子阱激光器，其中，所述附加电子抑制层具有-0.1％和-1％之间的拉伸应变。
10.根据权利要求3所述的多量子阱激光器，其中，所述附加电子抑制层是p掺杂的。
11.根据权利要求3所述的多量子阱激光器，其中，所述至少一个量子阱由与拉伸应变InGaAsP层交替堆叠的压缩应变InGaAsP层制成，而不是由与拉伸应变InGaAlAs层交替堆叠的压缩应变InGaAlAs层制成。
12.根据权利要求1所述的多量子阱激光器，其中，所述附加电子抑制层具有第一表面和第二表面，并且位于所述约束层的所述第一表面和所述第二表面之间的某个位置。
13.一种用于在高温下操作的多量子阱(MQW)激光器的附加电子抑制层，所述附加电子抑制层用于控制来自所述多量子阱的载流子泄漏，所述附加电子抑制层包括：
第一表面；
与所述第一表面相对的第二表面；
在所述第一表面和所述第二表面之间的厚度；以及
包括拉伸应变InGaAlAs的半导体晶格。
14.根据权利要求13所述的附加电子抑制层，被提供在多量子阱激光器装置中，其中，所述第一表面被提供为面向或邻近由晶格匹配的InAlAs制成的约束层并且所述第二表面被提供为邻近p掺杂InP包层。
15.根据权利要求13所述的附加电子抑制层，被提供在多量子阱激光器装置中，其中，所述第一表面被提供为面向或邻近多量子阱区域的端表面并且所述第二表面被提供为面向或邻近由晶格匹配的InAlAs制成的约束层。
16.根据权利要求14-15中任一项所述的附加电子抑制层，其中，所述由晶格匹配的InAlAs制成约束层被提供为面向或邻近p掺杂InP包层。
17.根据权利要求16所述的附加电子抑制层，其中，所述半导体晶格处于-0.1％和-1％应变之间的应变下。
18.根据权利要求16所述的附加电子抑制层，其中，所述半导体晶格处于-0.5％和-0.6％应变之间的应变下。
19.根据权利要求16所述的附加电子抑制层，其中，所述半导体晶格具有80和1500埃之间的厚度。
20.根据权利要求16所述的附加电子抑制层，其中，对于给定量的应变，所述附加电子抑制层具有小于如由Matthews-Blakeslee极限所提供的临界厚度tc的厚度。
21.根据权利要求13所述的附加电子抑制层，被提供在包括由晶格匹配的InAlAs制成的约束层的多量子阱激光器装置中，所述约束层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，其中，所述附加电子抑制层位于所述约束层的所述第一表面和所述第二表面之间的某个位置。
22.根据权利要求16所述的附加电子抑制层，其中，所述附加电子抑制层是p掺杂的。
23.根据权利要求13所述的附加电子抑制层，被提供在多量子阱激光器装置中、在由晶格匹配的InAlAs制成的约束层和p掺杂InP包层之间。
24.根据权利要求13所述的附加电子抑制层，被提供在多量子阱激光器装置中、在多量子阱区域的端表面和由晶格匹配的InAlAs制成的约束层之间。
25.根据权利要求13所述的附加电子抑制层，被提供在多量子阱激光器装置中、在多量子阱区域的端表面和p掺杂InP包层之间。
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