CN111370997B - 分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构 - Google Patents

分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构 Download PDF

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    • H01S5/309—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure doping of the active layer doping of barrier layers that confine charge carriers in the laser structure, e.g. the barriers in a quantum well structure

Abstract

本发明公开了一种分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构，属于半导体技术领域，包括：第一种掺杂的半导体层、第二种掺杂的半导体层和电极层；第一种掺杂的半导体层内设置有第一电流阻挡层；第一电流阻挡层上开设有第一开口；第二种掺杂的半导体层内设置有第二电流阻挡层，第二电流阻挡层上开设有第二开口；第一开口位于第二开口的正下方。本发明通过对结区内外加电场分布的调制作用来调控结区内的电子和空穴复合效率，控制激光器的光电输出。通过使电场局限在小孔处来提高小孔区域有源区的电子与空穴浓度，从而提高载流子复合效率，提高发光效率；另一方面在空间上限制了发光区域的大小，使激光器的输出更为聚焦。

Description

分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构。
背景技术
众所周知，对于P-N结来说，在两种材料交界处内部会产生一个内建电场，这是由于对于P型材料来说，空穴为多子，空穴向N型材料扩散；对于N型材料来说，电子是多子，电子向P型材料扩散，扩散现象使交界处产生了一个新的电场，其方向由N型半导体指向P型半导体。这个电场对于空穴和电子的进一步扩散都会产生阻碍作用。如果此时在P型半导体上加正向偏压，那么这个外加电场会削弱交界处电场，使其对空穴和电子扩散的阻碍作用下降，扩散可以进一步进行，这时结区内的电子和空穴的密度都很高，它们将会产生复合，当导带的电子向价带跃迁时，多余的能量就会以光的形式发射出来。
但是有源区的面积较大时，区域内的电场分布可能不够均匀，并且由于有源区面积较大，电场强度被降低，结区内的电子和空穴密度没有那么高，发光效率会受到影响；另外发光区域过于分散，对于某些需要发光强度更为聚焦的应用使用不便。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构，通过对结区内外加电场分布的调制作用来调控结区内的电子和空穴复合效率，控制激光器的光电输出。通过使电场局限在小孔处来提高小孔区域有源区的电子与空穴浓度，从而提高载流子复合效率，提高发光效率；另一方面在空间上限制了发光区域的大小，使激光器的输出更为聚焦。
一种分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构，包括自下而上依次设置的：第一种掺杂的半导体层(101)、第二种掺杂的半导体层(103)和电极层(105)；
在所述第一种掺杂的半导体层(101)内设置有第一电流阻挡层(102)；所述第一电流阻挡层(102)上开设有第一开口(1021)；
在所述第二种掺杂的半导体层(103)内设置有第二电流阻挡层(104)，所述第二电流阻挡层(104)上开设有第二开口(1041)；
所述第一开口(1021)位于第二开口(1041)的正下方。
进一步，所述第一电流阻挡层(102)的上表面与第二电流阻挡层(104)的下表面相接触。
更进一步，在所述第一种掺杂的半导体层(101)与第二种掺杂的半导体层(103)外围覆盖有绝缘介质(106)。
进一步，上述第一种掺杂的半导体层(101)为N型或P型掺杂半导体。
进一步，上述第一电流阻挡层(102)为二氧化硅或氮化硅。
进一步，上述第二种掺杂的半导体层(103)为P型或N型掺杂半导体。
进一步，上述第二电流阻挡层(104)为二氧化硅或氮化硅。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明通过改变N型掺杂的半导体与P型掺杂的半导体中绝缘材质的电流阻挡层的厚度、开口大小、开口形状、开口位置，调节有源区内电场的分布，进而调节有源区内载流子的密度。通过使电场局限在小孔处来提高小孔区域有源区的电子与空穴浓度，从而提高载流子复合效率，提高发光效率；另一方面在空间上限制了发光区域的大小，使激光器的输出更为聚焦。
附图说明
图1是传统器件结构图；
图2是本发明第一优选实施例的结构图；
图3是本发明第二优选实施例的结构图；
图4是本发明第三优选实施例的结构图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
一种分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构，包括：N型或P型掺杂的半导体层、位于该掺杂的半导体层内部的有开口的第一绝缘材质的电流阻挡层、与该型掺杂的半导体相连的P型或N型掺杂的半导体层、位于P型或N型掺杂的半导体层内部的有开口的第二绝缘材质的电流阻挡层、与某型掺杂的半导体层相连的电极；所述有开口的第一绝缘材质的电流阻挡层与有开口的第二绝缘材质的电流阻挡层的开口位置应该对应；所述有开口的第一绝缘材质的电流阻挡层与有开口的第二绝缘材质的电流阻挡层也可以位于P型与N型掺杂半导体的交界处并且相连接，在整体形态上合并成为单层。
请参见图1至图4，一种分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构，包括：
第一种掺杂的半导体层101；
位于第一种掺杂的半导体层101内部的第一电流阻挡层102，第一电流阻挡层102上开设有第一开口1021；
位于第一电流阻挡层102开口正上方的第二种掺杂的半导体层103；
位于第二种掺杂的半导体层103内部的绝缘材质的第二电流阻挡层104，第二电流阻挡层104有第二开口1041，两阻挡层开口正对；
与所述第二种掺杂的半导体层103连通的电极层105。
本发明的一种特殊结构为第一电流阻挡层102与第二电流阻挡层104相连，形态上成为位于第一掺杂的半导体层101与第二掺杂的半导体层103所成结区的单电流阻挡层。
作为优选，在上述优选实施例的基础上：
上述第一种掺杂的半导体层101为N型或P型掺杂半导体。
上述第一种掺杂的半导体层101内部的第一电流绝缘层102的材料为二氧化硅、氮化硅等任何适合半导体工艺制造的绝缘介质，且绝缘层上开孔，孔的形状与面积根据实际需要调整。
上述第二种掺杂的半导体层103为P型或N型掺杂半导体。
上述第二种掺杂的半导体层103内部的绝缘层104的材料为二氧化硅、氮化硅等任何适合半导体工艺制造的绝缘介质，且绝缘层上开孔，孔的形状与面积根据实际需要调整。
请参阅图3，本发明的一种特殊结构为第一电流阻挡层102与第二电流阻挡层104相连，形态上成为位于第一种掺杂的半导体层101与第二种掺杂的半导体层103所成结区的单电流阻挡层。
请参阅图4，一种分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构，包括：
第一种掺杂的半导体层101；
位于第一种掺杂的半导体层101内部的第一电流阻挡层102，第一电流阻挡层102开设有第一开口；
位于第一电流阻挡层102开口正上方的第二种掺杂的半导体层103；
位于第二种掺杂的半导体层103内部的绝缘材质的第二电流阻挡层104，第二电流阻挡层104有开口，两阻挡层开口正对；
与所述第二种掺杂的半导体层103连通的电极层105。
覆盖于第一种掺杂的半导体与第二种掺杂的半导体外围的绝缘介质106。
本发明通过改变N型掺杂的半导体与P型掺杂的半导体中绝缘材质的电流阻挡层的厚度、开口大小、开口形状、开口位置，调节有源区内电场的分布，进而调节有源区内载流子的密度。通过使电场局限在小孔处来提高小孔区域有源区的电子与空穴浓度，从而提高载流子复合效率，提高发光效率；另一方面在空间上限制了发光区域的大小，使激光器的输出更为聚焦。
第一绝缘材质的电流阻挡层102与第二绝缘材质的电流阻挡层104的开孔正对。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (1)

1.一种分布反馈式激光器的新型电流阻挡层结构；包括自下而上依次设置的：第一种掺杂的半导体层(101)、第二种掺杂的半导体层(103)和电极层(105)；其特征在于：通过改变N型掺杂的半导体与P型掺杂的半导体中绝缘材质的电流阻挡层的厚度、开口大小、开口形状、开口位置，调节有源区内电场的分布，进而调节有源区内载流子的密度；通过使电场局限在小孔处来提高小孔区域有源区的电子与空穴浓度，从而提高载流子复合效率，提高发光效率；在空间上限制了发光区域的大小，使激光器的输出更为聚焦；
在所述第一种掺杂的半导体层(101)内设置有第一电流阻挡层(102)；所述第一电流阻挡层(102)上开设有第一开口(1021)；
在所述第二种掺杂的半导体层(103)内设置有第二电流阻挡层(104)，所述第二电流阻挡层(104)上开设有第二开口(1041)；所述第一电流阻挡层(102)的上表面与第二电流阻挡层(104)的下表面相接触；在所述第一种掺杂的半导体层(101)与第二种掺杂的半导体层(103)外围覆盖有绝缘介质(106)；
所述第一开口(1021)位于第二开口(1041)的正下方；
上述第一种掺杂的半导体层(101)为N型或P型掺杂半导体；
上述第一电流阻挡层(102)为二氧化硅或氮化硅；
上述第二种掺杂的半导体层(103)为P型或N型掺杂半导体；
上述第二电流阻挡层(104)为二氧化硅或氮化硅。
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