CN110600996A - 一种量子阱层结构、半导体激光器及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种量子阱层结构、半导体激光器及制备方法，该量子阱层结构包括：第一混合层及第二混合层，第一混合层的材料为InAlGaAs，且In、Al、Ga、As的组分比值为y:z:(1‑y‑z):1；第二混合层的材料为AlGaAs，且Al、Ga、As的组分比值为x:1‑x:1。在量子阱层结构的厚度不变的情况下，将现有技术的单层量子阱层结构量分成多层。通过控制量子阱层结构中的In组分的量，从而控制具有In组分的第一混合层的厚度及第二混合层的厚度，确保第一混合层的材料不会由于晶格失配产生位错；该量子阱层结构应用于半导体激光器中，也不会导致半导体激光器的阈值电流，内量子效率，斜率效率等参数发生变化；在保持原有半导体激光器输出的各器件参数不变的情况下，提高半导体激光器的可靠性。

Description

一种量子阱层结构、半导体激光器及制备方法
技术领域
本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种量子阱层结构、半导体激光器及制备方法。
背景技术
量子阱半导体激光器是有源层非常薄，而产生量子尺寸效应的异质结半导体激光器。根据有源区内阱的数目可分为单量子阱和多量子阱激光器。量子阱激光器在阈值电流、温度特性、调制特性、偏振特性等方面都显示出很大的优越性，被誉为理想的半导体激光器，是光电子器件发展的突破口和方向。其中，量子阱激光器中改变量子阱层的厚度，会明显改变激光器的其他性能参数，如阈值电流，内量子效率，斜率效率等。
如图1所示为现有的半导体激光器的量子阱层结构，其结构包括一层InAlGaAs层。在该结构中，当量子阱层材料中各组分的含量变化时，量子阱层材料的晶格常数也会发生变化，量子阱层可能处于压应变状态，在生长过程中容易出现由于晶格失配产生位错的问题，该量子阱层结构应用于半导体激光器中，也会导致半导体激光器的阈值电流，内量子效率，斜率效率等器件参数发生变化。
发明内容
本发明实施例提供了一种量子阱层结构、半导体激光器及制备方法，以解决量子阱层材料中各组分的含量变化时，量子阱层材料的晶格常数会发生变化，量子阱层可能处于压应变状态，在生长过程中容易出现由于晶格失配产生位错的问题；以及该量子阱层结构应用于半导体激光器中，也会导致半导体激光器的阈值电流，内量子效率，斜率效率等器件参数发生变化的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种量子阱层结构，包括：第一混合层及第二混合层，按照第二混合层、第一混合层、第二混合层的顺序层叠设置，其中，所述第一混合层的材料为InAlGaAs，且In、Al、Ga、As的组分比值为y:z:(1-y-z):1；所述第二混合层的材料为AlGaAs，且Al、Ga、As的组分比值为x:1-x:1；其中，y表征InAlGAs中In组分的含量；z表征InAlGaAs中Al组分的含量；1-y-z表征InAlGaAs中Ga组分的含量；x表征AlGaAs中Al组分的含量。
可选的，所述第一混合层的能带宽度与第二混合层的能带宽度相等。
可选的，所述第一混合层的厚度与第二混合层的厚度之和为一固定值。
第二方面，本发明实施例提供了一种半导体激光器，包括：依次层叠设置的衬底、第二欧姆接触层、第二过渡层、第二限制层、第二波导层、量子阱层结构、第一波导层，第一限制层，第一过渡层和第一欧姆接触层；其中，所述量子阱层结构为如第一方面所述的量子阱层结构。
可选的，所述第一限制层、所述第一过渡层、所述第一欧姆接触层为P型掺杂，所述第二限制层、所述第二过渡层、所述第二欧姆接触层、所述衬底为N型掺杂。
可选的，所述衬底的材质为GaAs。
可选的，第一欧姆接触层和第二欧姆接触层的材质为GaAs。
可选的，所述第一限制层和第二限制层的材质为AlGaAs或AlGaInP。
可选的，所述第一波导层和第二波导层的材质为AlGaAs或GaInP。
第三方面，本发明实施例还提供了一种制备半导体激光器的方法，包括：采用外延工艺，在衬底上依次生长第二欧姆接触层、第二过渡层、第二限制层、第二波导层、量子阱层结构、第一波导层，第一限制层，第一过渡层和第一欧姆接触层；其中，所述量子阱层结构为如第一方面所述的量子阱层结构。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、本发明实施例提供一种量子阱层结构，包括：第一混合层及第二混合层，按照第二混合层、第一混合层、第二混合层的顺序层叠设置，其中，第一混合层的材料为InAlGaAs，且In、Al、Ga、As的组分比值为y:z:(1-y-z):1；第二混合层的材料为AlGaAs，且Al、Ga、As的组分比值为x:1-x:1。在量子阱层结构的厚度不变的情况下，将现有技术的单层量子阱层结构分成多层；具体的，通过控制本发明实施例提供的量子阱层结构中的In组分的量，从而控制上述具有In组分的第一混合层的厚度及第二混合层的厚度，确保第一混合层的材料不会由于晶格失配产生位错。
2、本发明实施例还提供了一种半导体激光器，包括本发明另一实施例提供的量子阱层结构；通过控制该量子阱层结构中的In组分的量，从而控制具有In组分的第一混合层的厚度及第二混合层的厚度，确保第一混合层的材料不会由于晶格失配产生位错；该量子阱层结构应用于半导体激光器中，也不会导致半导体激光器的阈值电流，内量子效率，斜率效率等器件参数发生变化；这样在保持原有半导体激光器输出的各器件参数不变的情况下，同时也会提高半导体激光器的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示现有的量子阱层结构示意图；
图2表示本发明实施例提供的量子阱层结构示意图；
图3表示本发明实施例提供的量子阱层结构的参数确定方法的流程图；
图4表示本发明实施例提供的半导体激光器结构示意图；
图5表示本发明实施例提供的量子阱层结构中第一混合层中In组分对应的y值与第一混合层的临界厚度值之间的坐标图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本发明实施例提供一种量子阱层结构6，包括：第一混合层61及第二混合层62，按照第二混合层62、第一混合层61、第二混合层62的顺序层叠设置，第一混合层61的材料为InAlGaAs，且In、Al、Ga、As的组分比值为y:z:(1-y-z):1；第二混合层62的材料为AlGaAs，且Al、Ga、As的组分比值为x:1-x:1；其中，y表征InAlGaAs中In组分的含量；z表征InAlGaAs中Al组分的含量；1-y-z表征InAlGaAs中Ga组分的含量；x表征AlGaAs中Al组分的含量。
在量子阱层结构6的厚度不变的情况下，将现有技术的单层量子阱层结构量分成多层；具体的，可以通过控制本发明实施例提供的量子阱层结构中的In组分的量，从而控制上述具有In组分的第一混合层61的厚度及第二混合层62的厚度，确保第一混合层61的材料不会由于晶格失配产生位错。
在一实施例中，第一混合层61的能带宽度与第二混合层62的能带宽度相等；且第一混合层61的厚度与第二混合层62的厚度之和为一固定值。由于现有技术中仅存在InAlGaAs层，且InAlGaAs层的厚度与本申请提供的量子阱层结构的厚度相等，(即InAlGaAs层的厚度等于第一混合层61的厚度与第二混合层62的厚度之和)，所以，第二混合层62的厚度随着第一混合层61的厚度的变化而变化，但其和值为一固定值。
如图3所示，在一实施例中，确定第一混合层61中In元素、Al元素分别对应的y、z值，及第二混合层62中Al元素对应的x值的步骤包括：
S300：确定In元素对应的y值。根据实际需要来确定In元素的摩尔含量，以此来确定y值。
S310：根据y值确定第一混合层61的厚度范围值。根据现有技术可知，当y值确定之后，第一混合层61的厚度具有一个最大临界值，只要第一混合层61的厚度不超过最大临界值，均符合第一混合层61的厚度要求；这里，可以也根据自己的实际需要来确定第一混合层61的厚度值。
S320：根据第一混合层61的厚度范围值以及量子阱层的厚度值确定第二混合层62对应的厚度范围值。由于第一混合层61的厚度值具有一定的范围，量子阱层的厚度值又是一定值，所以第二混合层62厚度值也是有范围的；当根据需要确定第一混合层61的厚度值时，由于量子阱层的厚度值是一定值，所以第二混合层62厚度值也可以确定；具体的，量子阱层的厚度值减去第一混合层61的厚度值得到一差值，由于第二混合层62具有两层，所以该差值再除以二即可得到第二混合层62的厚度值。
在一具体实施例中，该量子阱层结构应用于半导体激光器中，其中，第一混合层的能带宽度由半导体激光器的输出波长决定；半导体激光器中还包括衬底；由于第一混合层61的能带宽度等于第二混合层62的能带宽度，第一混合层61中In元素对应的y值根据实际需求确定，所以当y值和能带宽度值确定之后，根据能带宽度与In元素对应的y值及Al元素对应的z值之间的关系式得出z值，此关系式为Eg1＝0.36+2.093*z+0.629*(1-y-z)+0.577*z*z+0.436*(1-y-z)(1-y-z)+1.013*z*(1-y-z)-2*z*(1-y-z)*y；其中，Eg1为第一混合层61的能带宽度；根据第二混合层62的能带宽度与第二混合层62中Al元素对应的x值之间的关系式得出x值，此关系式为：Eg2＝3.003*x+1.422*(1-x)-0.02351*x*(1-x)；其中，Eg2为第二混合层62的能带宽度；再根据第一混合层61的晶格常数与In元素对应的y值以及Al元素对应的z之间的关系式得出第一混合层61的晶格常数，此关系式为d1＝(1-y-z)*5.6533+z*5.6611+y*6.0583；其中，d1为第一混合层61的晶格常数；再根据量子阱层晶格失配率与第一混合层61的晶格常数及半导体激光器中衬底的晶格常数之间的关系式得出量子阱层晶格失配率，此关系式为f＝(d1-d2)/d2，其中，d1为第一混合层61的晶格常数，d2为半导体激光器中衬底的晶格常数，f为量子阱层晶格失配率；再根据量子阱层晶格失配率与第一混合层61的临界厚度之间的关系式得出第一混合层61的临界厚度值，此关系式为
其中，hc为第一混合层的临界厚度，b为第一混合层的伯格斯适量，为第一混合层的泊松比，γ为第一混合层的滑动方向与层面之间的夹角。
在一具体实施例中，如图5所示，为In元素对应的y值与第一混合层61的临界厚度之间的曲线图。
例如，现有技术中量子阱层结构中的InAlGaAs层的厚度为12nm，其中，In组分对应的y值为0.10，Al组分对应的z值为0.17；本申请提供的量子阱层结构的第一混合层61的厚度为8nm，其中，In组分对应的y值为0.25，Al组分对应的z值为0.33，第二混合层62的厚度为2nm，其中，Al组分对应的x值为0.066；能带宽度为Eg1＝Eg2＝1.526ev。
在实际应用中，现有技术中InAlGaAs层的临界厚度优选在13nm左右，本申请提供的量子阱层结构的第一混合层61的临界厚度优选在9nm左右，第二混合层62的临界厚度优选在2nm左右。
如图4所示，本发明实施例还提供一种半导体激光器，包括依次层叠设置的衬底1、第二欧姆接触层2、第二过渡层3、第二限制层4、第二波导层5、上述量子阱层结构6、第一欧姆接触层10、第一过渡层9、第一限制层8和第一波导层7。其中，该量子阱层结构6可采用上述任意实施例的量子阱层结构，在此不再赘述。
通过控制该量子阱层结构中的In组分的量，从而控制具有In组分的第一混合层61的厚度及第二混合层62的厚度，确保第一混合层61的材料不会发生弛豫，可以减少在生长过程中晶格失配的问题，这样在保持原有半导体激光器输出的参数不变的情况下，有利于提高半导体激光器的可靠性。
在一实施例中，第一限制层8、第一过渡层9、第一欧姆接触层10为P型掺杂，第二限制层4、第二过渡层3、第二欧姆接触层2、衬底1为N型掺杂，。
具体的，衬底1可以为N型高掺杂GaAs(镓化砷)，本发明仅以此举例，并不以此为限。
第二欧姆接触层2，生长在衬底1上，且为N型高掺杂GaAs(砷化镓)材质，可以为N-GaAs掺杂浓度5E18，本发明仅以此举例，并不以此为限。
第二过渡层3，生长在第二欧姆接触层2上，且可以为Al组分逐渐增加的AlGaAs(铝镓砷)材质，本发明仅以此举例，并不以此为限。
第二限制层4，生长在第二过渡层3上，且为N型掺杂的AlGaAs(铝镓砷)或AlGaInP(铝镓铟磷)材质，可以为N-Al0.7GaAs，掺杂浓度1E18层，本发明仅以此举例，并不以此为限。
第二波导层5，生长在第二限制层4上，且可以为非掺杂的AlGaAs(铝镓砷)或GaInP(镓铟磷)材质，具体可以为Al0.4GaAs层，本发明仅以此举例，并不以此为限。
量子阱层结构6，生长在第二波导层5上，可采用上述任意实施例提供的量子阱层结构，在此不再赘述。第一波导层7，生长在量子阱层结构6上，且可以为非掺杂的AlGaAs(铝镓砷)或GaInP(镓铟磷)材质，具体可以为Al0.4GaAs层，本发明仅以此举例，并不以此为限。
第一限制层8，生长在第一波导层7上，且为P型掺杂的AlGaAs(铝镓砷)或AlGaInP(铝镓铟磷)材质，可以为P-Al0.7GaAs，掺杂浓度1E18层，本发明仅以此举例，并不以此为限。
第一过渡层9，生长在第一限制层8上，且可以为Al组分逐渐增加的AlGaAs(铝镓砷)材质，本发明仅以此举例，并不以此为限。
第一欧姆接触层10，生长在第一过渡层9上，且为P型高掺杂GaAs(砷化镓)材质，可以为P-GaAs掺杂浓度1E19，本发明仅以此举例，并不以此为限。
上述半导体激光器，通过控制上述实施例提供的量子阱层结构中的In组分的量，从而控制具有In组分的第一混合层61的厚度及第二混合层62的厚度，确保第一混合层61的材料不会由于晶格失配产生位错；该量子阱层结构应用于半导体激光器中，也不会导致半导体激光器的阈值电流，内量子效率，斜率效率等器件参数发生变化；，这样在保持原有半导体激光器输出的各器件参数不变的情况下，同时也会提高半导体激光器的可靠性。
本发明实施例还提供一种制备半导体激光器的方法，包括：采用外延工艺，在衬底1上依次生长第二欧姆接触层2、第二过渡层3、第二限制层4、第二波导层5、量子阱层结构6、第一波导层7，第一限制层8，第一过渡层9和第一欧姆接触层10；其中，所述量子阱层结构为如上所述的量子阱层结构6。
量子阱层结构6的制备方法包括：采用外延工艺，依次层叠制备第二混合层62、第一混合层61、第二混合层62。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (10)

1.一种量子阱层结构，其特征在于，包括：
第一混合层及第二混合层，按照第二混合层、第一混合层、第二混合层的顺序层叠设置，其中，
所述第一混合层的材料为InAlGaAs，且In、Al、Ga、As的组分比值为y:z:(1-y-z):1；
所述第二混合层的材料为AlGaAs，且Al、Ga、As的组分比值为x:1-x:1；
其中，y表征InAlGaAs中In组分的含量；z表征InAlGaAs中Al组分的含量；1-y-z表征InAlGaAs中Ga组分的含量；x表征AlGaAs中Al组分的含量。
2.根据权利要求1所述的量子阱层结构，其特征在于，所述第一混合层的能带宽度与第二混合层的能带宽度相等。
3.根据权利要求1所述的量子阱层结构，其特征在于，所述第一混合层的厚度与第二混合层的厚度之和为一固定值。
4.一种半导体激光器，其特征在于，包括：
依次层叠设置的衬底、第二欧姆接触层、第二过渡层、第二限制层、第二波导层、量子阱层结构、第一波导层、第一限制层、第一过渡层和第一欧姆接触层；其中，所述量子阱层结构为如权利要求1-3任一项所述的量子阱层结构。
5.根据权利要求4所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一限制层、所述第一过渡层、所述第一欧姆接触层为P型掺杂，所述第二限制层、所述第二过渡层、所述第二欧姆接触层、所述衬底为N型掺杂。
6.根据权利要求4所述的半导体激光器，其特征在于，所述衬底的材质为GaAs。
7.根据权利要求4所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一欧姆接触层和第二欧姆接触层的材质为GaAs。
8.根据权利要求4所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一限制层和第二限制层的材质为AlGaAs或AlGaInP。
9.根据权利要求4所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一波导层和第二波导层的材质为AlGaAs或GaInP。
10.一种制备半导体激光器的方法，其特征在于，包括：
采用外延工艺，在衬底上依次生长第二欧姆接触层、第二过渡层、第二限制层、第二波导层、量子阱层结构、第一波导层、第一限制层、第一过渡层和第一欧姆接触层；其中，所述量子阱层结构为如权利要求1-3任一项所述的量子阱层结构。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113206448A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 中国科学院半导体研究所 一种具有电流阻挡层的激光器

Citations (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918496A (en) * 1987-07-02 1990-04-17 Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha Infrared emitting device with dislocation free layer
US5216684A (en) * 1990-09-07 1993-06-01 Massachusetts Institute Of Technology Reliable alingaas/algaas strained-layer diode lasers
US5786603A (en) * 1995-09-12 1998-07-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Multilayer structured semiconductor devices
US6330263B1 (en) * 1998-05-06 2001-12-11 Sarnoff Corporation Laser diode having separated, highly-strained quantum wells
US20020034203A1 (en) * 2000-07-31 2002-03-21 Hitoshi Shimizu Semiconductor laser device having lower threshold current
TW200405633A (en) * 2002-04-30 2004-04-01 Sony Corp Semiconductor laser device
CN1624996A (zh) * 2003-12-04 2005-06-08 中国科学院半导体研究所 高铟组分镓砷/铟镓砷量子阱结构及其制备方法
JP2009141032A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法及び半導体装置
CN101505034A (zh) * 2005-08-31 2009-08-12 中国科学院半导体研究所 1.02-1.08微米波段InGaAs/GaAs量子点外延结构及其制造方法
CN101702490A (zh) * 2009-10-29 2010-05-05 长春理工大学 一种采用dwell的中红外锑化物激光器结构
CN102136536A (zh) * 2010-01-25 2011-07-27 亚威朗(美国) 应变平衡发光器件
CN102176489A (zh) * 2011-02-22 2011-09-07 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 晶格匹配体系上裁剪带隙波长提高光电探测器性能的方法
CN102222742A (zh) * 2011-06-08 2011-10-19 浙江东晶光电科技有限公司 一种量子阱发光管外延片及其生长方法
CN103065973A (zh) * 2013-01-22 2013-04-24 中国科学院半导体研究所 在Si基上制备InP基n-MOS器件的方法
CN103326242A (zh) * 2013-07-04 2013-09-25 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 激光器有源区、半导体激光器及其制作方法
CN103401144A (zh) * 2013-08-13 2013-11-20 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 红外半导体激光器有源区、半导体激光器及其制作方法
CN103500779A (zh) * 2013-09-03 2014-01-08 华灿光电股份有限公司 一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法
US20150022762A1 (en) * 2011-09-20 2015-01-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor component and module with a plurality of such components
CN104752954A (zh) * 2015-03-23 2015-07-01 西安理工大学 利用氧化锌量子阱混杂制作的半导体激光器及其制作方法
CN106253056A (zh) * 2016-10-13 2016-12-21 太原理工大学 一种应变多量子阱激光器有源层应变补偿的方法
CN106532433A (zh) * 2016-12-30 2017-03-22 苏州全磊光电有限公司 一种窄垂直方向远场发散角的激光器及其制备方法
CN107069429A (zh) * 2017-07-05 2017-08-18 长春理工大学 一种基于半导体激光器的复合波导外延结构
CN107579432A (zh) * 2017-08-25 2018-01-12 华南师范大学 InGaN/AlInN量子阱激光器及其制作方法
CN108011295A (zh) * 2016-10-31 2018-05-08 住友电工光电子器件创新株式会社 具有多量子阱结构的半导体激光二极管
CN108092132A (zh) * 2016-11-22 2018-05-29 山东华光光电子股份有限公司 一种685nmAlGaInP红光半导体激光器
CN109802006A (zh) * 2018-12-14 2019-05-24 苏州矩阵光电有限公司 一种晶体外延结构及生长方法
CN110247303A (zh) * 2019-06-26 2019-09-17 长春中科长光时空光电技术有限公司 一种垂直腔面发射激光器及光谱检测仪
CN211088742U (zh) * 2019-09-26 2020-07-24 苏州矩阵光电有限公司 一种量子阱层结构及半导体激光器

Patent Citations (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918496A (en) * 1987-07-02 1990-04-17 Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha Infrared emitting device with dislocation free layer
US5216684A (en) * 1990-09-07 1993-06-01 Massachusetts Institute Of Technology Reliable alingaas/algaas strained-layer diode lasers
US5786603A (en) * 1995-09-12 1998-07-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Multilayer structured semiconductor devices
US6330263B1 (en) * 1998-05-06 2001-12-11 Sarnoff Corporation Laser diode having separated, highly-strained quantum wells
US20020034203A1 (en) * 2000-07-31 2002-03-21 Hitoshi Shimizu Semiconductor laser device having lower threshold current
TW200405633A (en) * 2002-04-30 2004-04-01 Sony Corp Semiconductor laser device
CN1624996A (zh) * 2003-12-04 2005-06-08 中国科学院半导体研究所 高铟组分镓砷/铟镓砷量子阱结构及其制备方法
CN101505034A (zh) * 2005-08-31 2009-08-12 中国科学院半导体研究所 1.02-1.08微米波段InGaAs/GaAs量子点外延结构及其制造方法
JP2009141032A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法及び半導体装置
CN101702490A (zh) * 2009-10-29 2010-05-05 长春理工大学 一种采用dwell的中红外锑化物激光器结构
CN102136536A (zh) * 2010-01-25 2011-07-27 亚威朗(美国) 应变平衡发光器件
CN102176489A (zh) * 2011-02-22 2011-09-07 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 晶格匹配体系上裁剪带隙波长提高光电探测器性能的方法
CN102222742A (zh) * 2011-06-08 2011-10-19 浙江东晶光电科技有限公司 一种量子阱发光管外延片及其生长方法
US20150022762A1 (en) * 2011-09-20 2015-01-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor component and module with a plurality of such components
CN103065973A (zh) * 2013-01-22 2013-04-24 中国科学院半导体研究所 在Si基上制备InP基n-MOS器件的方法
CN103326242A (zh) * 2013-07-04 2013-09-25 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 激光器有源区、半导体激光器及其制作方法
CN103401144A (zh) * 2013-08-13 2013-11-20 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 红外半导体激光器有源区、半导体激光器及其制作方法
CN103500779A (zh) * 2013-09-03 2014-01-08 华灿光电股份有限公司 一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法
CN104752954A (zh) * 2015-03-23 2015-07-01 西安理工大学 利用氧化锌量子阱混杂制作的半导体激光器及其制作方法
CN106253056A (zh) * 2016-10-13 2016-12-21 太原理工大学 一种应变多量子阱激光器有源层应变补偿的方法
CN108011295A (zh) * 2016-10-31 2018-05-08 住友电工光电子器件创新株式会社 具有多量子阱结构的半导体激光二极管
CN108092132A (zh) * 2016-11-22 2018-05-29 山东华光光电子股份有限公司 一种685nmAlGaInP红光半导体激光器
CN106532433A (zh) * 2016-12-30 2017-03-22 苏州全磊光电有限公司 一种窄垂直方向远场发散角的激光器及其制备方法
CN107069429A (zh) * 2017-07-05 2017-08-18 长春理工大学 一种基于半导体激光器的复合波导外延结构
CN107579432A (zh) * 2017-08-25 2018-01-12 华南师范大学 InGaN/AlInN量子阱激光器及其制作方法
CN109802006A (zh) * 2018-12-14 2019-05-24 苏州矩阵光电有限公司 一种晶体外延结构及生长方法
CN110247303A (zh) * 2019-06-26 2019-09-17 长春中科长光时空光电技术有限公司 一种垂直腔面发射激光器及光谱检测仪
CN211088742U (zh) * 2019-09-26 2020-07-24 苏州矩阵光电有限公司 一种量子阱层结构及半导体激光器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEE, SN 等: "Monolithic InGaN-based white light-emitting diodes with blue, green, and amber emissions", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》, vol. 92, no. 8, 25 February 2008 (2008-02-25), pages 081107, XP012108333, DOI: 10.1063/1.2887884 *
李欣 等: "High-Quality InSb Grown on Semi-insulting GaAs Substrates by Metalorganic Chemical Vapor Depositon for Hall Sensor Application", 《CHINESE PHYSICS LETTERS》, vol. 36, no. 1, 15 January 2019 (2019-01-15), pages 57 - 60 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113206448A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 中国科学院半导体研究所 一种具有电流阻挡层的激光器

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