CN112398002B - 一种基于渐变波导层的小功率激光器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于渐变波导层的小功率激光器及其制备方法，激光器中(Al_1‑x3Ga_x3)_y1In_1‑y1P下限制层和(Al_1‑x5Ga_x5)_y3In_1‑y3P下波导层之间设置有(Al_1‑x4Ga_x4)_y2In_1‑y2P组分渐变下波导层；(Al_1‑x10Ga_x10)_y6In_1‑y6P上波导层和Al_{1‑ x12}In_x12P上限制层之间设置有(Al_1‑x11Ga_x11)_y7In_1‑y7P组分渐变上波导层。本发明采用半渐变半稳定非对称宽波导结构降低波导层与限制层界面的势垒尖峰，保证量子阱发光区稳定生长；减少空穴对光的吸收，提高发光效率。

Description

一种基于渐变波导层的小功率激光器及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种基于渐变波导层的小功率激光器及其制备方法，属于光电子技术领域。

背景技术

GaInP/AlGaInP红光激光器具有价格低，寿命长的特点，在激光器指示及工业测量等领域有着广泛的应用前景。在这些应用中，较高的电光转换效率和良好的工作稳定性，不仅有助于减小器件的发热量，降低器件的散热成本，实现器件的小型化和便携化，提高半导体激光器的出光功率，同时决定了器件的使用寿命，成为当前的研究热点。

然而，GaInP和Al(Ga)InP材料导带带隙差小，容易产生载流子泄露，同时量子阱发出的光扩散到波导层外，导致载流子散射和吸收损耗，引起了激光器内损耗增加，电光转换效率降低；限制层和波导层组分变化较大，生长界面处点缺陷、位错等增多，在高电流密度下工作，产生大量电子空穴对、热梯度、潜在的应力场、有源区内的大量非辐射复合，促进了孤立的缺陷运动、增加、生长成簇，从而使半导体激光器性能退化。

目前广泛使用对称宽波导结构来降低内损耗，提高电光转换效率，同时优化P波导层掺杂，降低器件串联电阻。然而(1)波导突变结构在异质结两侧产生势垒尖峰，对空穴形成势垒，增加了阈值电流，造成斜率效率降低，同时限制层和波导层生长界面容易产生非辐射复合；(2)波导渐变结构有源区和波导层界面生长质量不易控制，容易产生点缺陷及位错，影响器件的使用寿命；(3)P波导层掺杂Mg，空穴对光吸收系数较大，波导层掺杂必然引起激光器内损耗的增加。

因此，优化限制层和波导层组分，减少P侧波导层和限制层对光的吸收，提高生长质量，已成为高效率高可靠性红光激光器进一步应用急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于渐变波导层的小功率激光器及其制备方法。

本发明的技术方案为：

一种基于渐变波导层的小功率激光器，包括由下至上依次设置GaAs衬底、GaAs缓冲层、Ga_x1In_1-x1P下过渡层、Al_1-x2In_x2P下限制层、(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层、(Al_{1- x5}Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层、(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层、Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层、(Al_{1- x8}Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层、Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层、(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层、Al_{1- x12}In_x12P上限制层、Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层、第三Al_1-x14In_x14P上限制层、Ga_1-x15In_x15P上过渡层和GaAs帽层；

0.45≤x1≤0.55；0.3≤x2≤0.6；0.05≤x3≤0.5，0.3≤y1≤0.6；0.1≤x5≤0.6，0.3≤y3≤0.6；0.3≤x6≤0.6，0.3≤y4≤0.6；0.3≤x7≤0.7；0.3≤x8≤0.6,0.3≤y5≤0.6；0.3≤x9≤0.7；0.1≤x10≤0.6，0.3≤y6≤0.6；

0.3≤x12≤0.6；0.3≤x13≤0.6；0.3≤x14≤0.6；0.45≤x15≤0.55；

所述(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层和所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层之间设置有(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层，0.05≤x4≤0.7表示(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层中自下到上x4由0.05增加为0.7，0.3≤y2≤0.7；目的是一方面可以降低势垒尖峰，另一方面可以避免有源区组分突变，导致界面(应变、缺陷)影响使用寿命；(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层的设计把渐变波导与Al_1-x2In_x2P下限制层的(异质界面)前移，减少由波导和量子阱组成的有源区，界面变化导致的缺陷产生，减少异质界面处的势垒尖峰，提高高温老化特性。

所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层和所述Al_1-x12In_x12P上限制层之间设置有(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层，0.05≤x11≤0.7表示(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层中自下到上x11由0.7减少为0.05，0.3≤y7≤0.7。目的是降低(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层与Al_1-x12In_x12P上限制层的势垒尖峰，保证量子阱发光区稳定生长，减少材料组分突变产生的界面缺陷，提高高温老化特性。

根据本发明优选的，x3＝0.1，y1＝0.5；0.1≤x4≤0.5表示所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_{1- y2}P组分渐变下波导层中自下到上x4由0.1均匀增加为0.5，y2＝0.5；x5＝0.5，y3＝0.5；

x10＝0.4，y6＝0.5；0.1≤x11≤0.4表示所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层中自下到上x11由0.4均匀减少为0.1，y7＝0.5；x12＝0.5。

根据本发明优选的，所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层的厚度和所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层的厚度不同；所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层的厚度与所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层的厚度不同。

非对称的波导层的厚度和组分渐变波导层，对光的限制能力不同，限制层发光中心向N波导偏移，减少空穴对光的吸收。此结构可以将光更好的限制在有源区，减少光子向限制层逸出，提高发光效率；利用非对称结构，发光中心向N波导层偏移，减少空穴对光的吸收，提高发光效率。

根据本发明优选的，所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层的厚度为0.02-0.08μm，非故意掺杂，

所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层的厚度为0.02-0.08μm，非故意掺杂，

所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层的厚度为0.03-0.07μm，非故意掺杂，

所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层的厚度为0.03-0.10μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³；

进一步优选的，所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层的厚度为0.05μm，

所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层的厚度为0.05μm，

所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层的厚度为0.04μm，

所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层的厚度为0.06μm，掺杂浓度为2E17个原子/cm³。

相对于窄波导，波导层较宽，发光面积更大，光功率密度减小，提高了COD(腔面灾变损伤)阈值，同时提高了光限制能力，降低了两侧限制层对光的吸收。

根据本发明优选的，x1＝0.5；x2＝0.5；x6＝0.4，y4＝0.5；x7＝0.5；x8＝0.4，y5＝0.5；x9＝0.5；x13＝0.5；x14＝0.5；x15＝0.5。

根据本发明优选的，所述Al_1-x2In_x2P下限制层包括由下到上依次设置的第一Al_{1- x2}In_x2P下限制层、第二Al_1-x2In_x2P下限制层，

所述第一Al_1-x2In_x2P下限制层的厚度为0.5-2μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述第二Al_1-x2In_x2P下限制层厚度为0.01-0.1μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³；

第一Al_1-x2In_x2P下限制层是为了向量子阱提供电子，第二Al_1-x2In_x2P下限制层是为了实现降温生长，为有源区低温生长做准备，避免有源区降温生长带来的组分不规则变化，导致的光限制能力变化，同时避免有源区变温生长，组分不匹配导致位错等缺陷的产生。

所述Al_1-x12In_x12P上限制层包括由下到上依次设置第一Al_1-x12In_x12P上限制层和第二Al_1-x12In_x12P上限制层，

所述第一Al_1-x12In_x12P上限制层的厚度为0.01-0.03μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述第二Al_1-x12In_x12P上限制层的厚度为0.1-0.3μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³；

由于AlInP需要较高的生长温度，第一Al_1-x12In_x12P上限制层的设置是为了实现升温过程，提高晶体质量；第二Al_1-x12In_x12P上限制层的设置是为了温度稳定之后正常生长限制层，为复合发光提供空穴。

进一步优选的，所述第一Al_1-x2In_x2P下限制层的厚度为0.95μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³，

所述第二Al_1-x2In_x2P下限制层的厚度为0.03μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³。

所述第一Al_1-x12In_x12P上限制层的厚度为0.02μm，掺杂浓度为7E17个原子/cm³，

所述第二Al_1-x12In_x12P上限制层的厚度为0.15μm，掺杂浓度为5E17个原子/cm³。

根据本发明优选的，

所述GaAs缓冲层的厚度为100-500nm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述Ga_1-x1In_x1P下过渡层的厚度为0.1-0.3μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层的厚度为0.01-0.1μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

所述Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

所述(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

所述Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

所述Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层的厚度为0.01-0.03μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述第三Al_1-x14In_x14P上限制层的厚度为0.5-1μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述Ga_1-x15In_x15P上过渡层的厚度为0.01-0.05μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述GaAs帽层的掺杂浓度为1E19-1E20个原子/cm³；厚度为0.1-0.5μm；

进一步优选的，

所述GaAs缓冲层的厚度为300nm，掺杂浓度为4E18个原子/cm³，

所述Ga_1-x1In_x1P下过渡层的厚度为0.2μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³；

所述(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层的厚度为0.02μm，掺杂浓度为7E17个原子/cm³，

所述(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层的厚度为7nm，

所述Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层的厚度为5nm，

所述(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层的厚度为7nm，

所述Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层的厚度为5nm，

所述Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层的厚度为0.02μm，掺杂浓度为5E17个原子/cm³，

所述Al_1-x14In_x14P第三上限制层的厚度为0.8μm，掺杂浓度为7E17个原子/cm³，

所述Ga_1-x15In_x15P上过渡层的厚度为0.01μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³，

所述GaAs帽层的厚度为0.3μm。

上述基于渐变波导层的小功率激光器的制备方法，生长步骤如下：

(1)对所述GaAs衬底进行表面处理；

(2)在所述GaAs衬底上成长所述GaAs缓冲层；

(3)在所述GaAs缓冲层上生长所述Ga_x1In_1-x1P下过渡层；

(4)在所述Ga_x1In_1-x1P下过渡层上生长所述Al_1-x2In_x2P下限制层；

(5)在所述Al_1-x2In_x2P下限制层上生长所述(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层；

(6)在所述(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层上生长所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层；

(7)在所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层上生长所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层；

(8)在所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层上生长所述(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层；

(9)在所述(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层上生长所述Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层；

(10)在所述Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层上生长所述(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层；

(11)在所述(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层上生长所述Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层；

(12)在所述Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层上生长所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层；

(13)在所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层上生长所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层；

(14)在所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层上生长所述Al_1-x12In_x12P上限制层；

(15)在所述Al_1-x12In_x12P上限制层上生长所述Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层；

(16)在所述Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层上生长所述第三Al_1-x14In_x14P上限制层；

(17)在所述第三Al_1-x14In_x14P上限制层上生长所述Ga_1-x15In_x15P上过渡层；

(18)在所述Ga_1-x15In_x15P上过渡层上生长所述GaAs帽层；

(19)外延生长完毕后，制作出成品激光器；

所述步骤(6)中，温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，TMGa的流量线性增加，TMAl流量线性减少，生长所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层；

所述步骤(13)中，温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，TMGa的流量线性减少，TMAl流量线性增加，生长所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层。

根据本发明优选的，所述步骤(6)中，所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层的生长速度为

所述步骤(13)中，所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层的生长速度为

根据本发明优选的，所述步骤(4)中，温度保持在700±10℃，继续通入TMIn、TMAl、和PH₃，在步骤(3)生长的Ga_1-x1In_x1P下过渡层上生长第一Al_1-x2In_x2P下限制层；温度降到660±10℃，继续通入TMIn、TMAl、和PH₃，在所述第一Al_1-x2In_x2P下限制层上生长第二Al_1-x2In_x2P下限制层。低温下生长Al_1-x2In_x2P材料，有利于提高晶体生长质量，而避免有源区变温生长，减少了位错等缺陷产生，提高半导体激光器的高温高可靠性。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的一种基于渐变波导层的小功率激光器，采用半渐变半稳定非对称宽波导结构降低波导层与限制层界面的势垒尖峰，保证量子阱发光区稳定生长；上波导层掺Si，降低电阻，减少空穴对光的吸收，提高发光效率。

2.本发明提供的基于渐变波导层的小功率激光器的制备方法与现有制备方法相比，此结构可以将光更好的限制在有源区，减少光子向限制层逸出，提高发光效率；减少空穴对光的吸收，提高发光效率；采用低温形核层，保证有源区稳定生长，提升晶体质量，提高半导体激光器的高温高可靠性，有利于实现小功率红光激光器的高温高可靠性应用。

附图说明

图1为本发明提供的一种含有渐变波导层的高温高可靠性小功率激光器结构示意图。

1、GaAs衬底，2、GaAs缓冲层，3、Ga_x1In_1-x1P下过渡层，4、第一Al_1-x2In_x2P下限制层，5、第二Al_1-x2In_x2P下限制层，6、(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层，7、(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层，8、(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层，9、(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层，10、Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层，11、(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层，12、Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层，13、(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层，14、(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层，15、第一Al_1-x12In_x12P上限制层，16、第二Al_1-x12In_x12P上限制层，17、Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层，18、第三Al_1-x14In_x14P上限制层、19、Ga_1-x15In_x15P上过渡层，20、GaAs帽层。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种基于渐变波导层的小功率激光器，如图1所示，包括由下至上依次设置GaAs衬底1、GaAs缓冲层2、Ga_x1In_1-x1P下过渡层3、Al_1-x2In_x2P下限制层、(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层6、(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层8、(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层9、Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层10、(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层11、Ga_1-x9n_x9P上量子阱有源层12、(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层13、Al_1-x12In_x12P上限制层、Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层17、第三Al_1-x14In_x14P上限制层18、Ga_1-x15In_x15P上过渡层19和GaAs帽层20；0.45≤x1≤0.55；0.3≤x2≤0.6；0.05≤x3≤0.5，0.3≤y1≤0.6；0.1≤x5≤0.6，0.3≤y3≤0.6；0.3≤x6≤0.6，0.3≤y4≤0.6；0.3≤x7≤0.7；0.3≤x8≤0.6,0.3≤y5≤0.6；0.3≤x9≤0.7；0.1≤x10≤0.6，0.3≤y6≤0.6；0.3≤x12≤0.6；0.3≤x13≤0.6；0.3≤x14≤0.6；0.45≤x15≤0.55；

(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层6和(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层8之间设置有(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层7，0.05≤x4≤0.7表示(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层7中自下到上x4由0.05增加为0.7，0.3≤y2≤0.7；目的是一方面可以降低势垒尖峰，另一方面可以避免有源区组分突变，导致界面(应变、缺陷)影响使用寿命；(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层7的设计把渐变波导与Al_1-x2In_x2P下限制层的(异质界面)前移，减少由波导和量子阱组成的有源区，界面变化导致的缺陷产生，减少异质界面处的势垒尖峰，提高高温老化特性。

(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层13和Al_1-x12In_x12P上限制层之间设置有(Al_{1- x11}Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14，0.05≤x11≤0.7表示(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14中自下到上x11由0.7减少为0.05，0.3≤y7≤0.7。目的是降低(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层13与Al_1-x12In_x12P上限制层的势垒尖峰，保证量子阱发光区稳定生长，减少材料组分突变产生的界面缺陷，提高高温老化特性。

(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层7的厚度和(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14的厚度不同；(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层8的厚度与(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层13的厚度不同。

非对称的波导层的厚度和组分渐变波导层，对光的限制能力不同，限制层发光中心向N波导偏移，减少空穴对光的吸收。此结构可以将光更好的限制在有源区，减少光子向限制层逸出，提高发光效率；利用非对称结构，发光中心向N波导层偏移，减少空穴对光的吸收，提高发光效率。

(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层7的厚度为0.02-0.08μm，非故意掺杂，

(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层8的厚度为0.02-0.08μm，非故意掺杂，

(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层13的厚度为0.03-0.07μm，非故意掺杂，

(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14的厚度为0.03-0.10μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³；

相对于窄波导，波导层较宽，发光面积更大，光功率密度减小，提高了COD(腔面灾变损伤)阈值，同时提高了光限制能力，降低了两侧限制层对光的吸收。

Al_1-x2In_x2P下限制层包括由下到上依次设置的第一Al_1-x2In_x2P下限制层4、第二Al_1-x2In_x2P下限制层5，

第一Al_1-x2In_x2P下限制层4的厚度为0.5-2μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

第二Al_1-x2In_x2P下限制层5厚度为0.01-0.1μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³；

第一Al_1-x2In_x2P下限制层4是为了向量子阱提供电子，第二Al_1-x2In_x2P下限制层5是为了实现降温生长，为有源区低温生长做准备，避免有源区降温生长带来的组分不规则变化，导致的光限制能力变化，同时避免有源区变温生长，组分不匹配导致位错等缺陷的产生。

Al_1-x12In_x12P上限制层包括由下到上依次设置第一Al_1-x12In_x12P上限制层15和第二Al_1-x12In_x12P上限制层16，

第一Al_1-x12In_x12P上限制层15的厚度为0.01-0.03μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

第二Al_1-x12In_x12P上限制层16的厚度为0.1-0.3μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³；

由于AlInP需要较高的生长温度，第一Al_1-x12In_x12P上限制层15是的设置是为了实现升温过程，提高晶体质量，第二Al_1-x12In_x12P上限制层16的设置时为了温度稳定之后正常生长限制层，为复合发光提供空穴。

GaAs缓冲层2的厚度为100-500nm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

Ga_1-x1In_x1P下过渡层3的厚度为0.1-0.3μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层6的厚度为0.01-0.1μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层9的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层10的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层11的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层12的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层17的厚度为0.01-0.03μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

第三Al_1-x14In_x14P上限制层18的厚度为0.5-1μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

Ga_1-x15In_x15P上过渡层19的厚度为0.01-0.05μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

GaAs帽层20的掺杂浓度为1E19-1E20个原子/cm³；厚度为0.1-0.5μm。

本实施例提供的基于渐变波导层的小功率激光器能够提高高温老化特性，提高发光效率的激光器结构设计、生长设计。目的是减少势垒尖峰，降低阈值电流、提高发光效率；减少组分突变，界面缺陷，导致高温老化特性变差(失效)；波导设计也是为了减少光吸收，提高高温工作能力(提高COD阈值)。

实施例2

根据实施例1所提供的一种基于渐变波导层的小功率激光器，区别之处在于：

一种基于渐变波导层的小功率激光器，包括由下至上依次设置GaAs衬底、GaAs缓冲层、Ga_0.5In_0.5P下过渡层、Al_0.5In_0.5P下限制层、(Al_0.9Ga_0.1)_0.5In_0.5P下限制层、(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5P下波导层、(Al_0.6Ga_0.4)_0.5In_0.5P下垒层、Ga_0.5In_0.5P下量子阱有源层、(Al_0.6Ga_0.4)_0.5In_0.5P上垒层、Ga_0.5In_0.5P上量子阱有源层、(Al_0.6Ga_0.4)_0.5In_0.5P上波导层、Al_0.5In_0.5P上限制层、Ga_0.5In_0.5P腐蚀终止层、第三Al_0.5In_0.5P上限制层、Ga_0.5In_0.5P上过渡层和GaAs帽层；

(Al_0.9Ga_0.1)_0.5In_0.5P下限制层和(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5P下波导层之间设置有(Al_{1- x4}Ga_x4)_0.5In_0.5P组分渐变下波导层，(Al_1-x4Ga_x4)_0.5In_0.5P组分渐变下波导层中自下到上x4由0.1均匀增加为0.5。

(Al_0.6Ga_0.4)_0.5In_0.5P上波导层和Al_0.5In_0.5P上限制层之间设置有(Al_1-x11Ga_x11)_0.5In_0.5P组分渐变上波导层，(Al_1-x11Ga_x11)_0.5In_0.5P组分渐变上波导层中自下到上x11由0.4均匀减少为0.1。

由GaAs缓冲层到GaAs帽层，自下到上，各层的厚度和掺杂情况如下：

GaAs缓冲层的厚度为300nm，掺杂浓度为4E18个原子/cm³，

Ga_0.5In_0.5P下过渡层的厚度为0.2μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³，

第一Al_0.5In_0.5P下限制层的厚度为0.95μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³，

第二Al_0.5In_0.5P下限制层的厚度为0.03μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³，

(Al_0.9Ga_0.1)_0.5In_0.5P下限制层的厚度为0.02μm，掺杂浓度为7E17个原子/cm³，

(Al_1-x4Ga_x4)_0.5In_0.5P组分渐变下波导层的厚度为0.05μm，

(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5P下波导层的厚度为0.05μm，

(Al_0.6Ga_0.4)_0.5In_0.5P下垒层的厚度为7nm，

Ga_0.5In_0.5P下量子阱有源层的厚度为5nm，

(Al_0.6Ga_0.4)_0.5In_0.5P上垒层的厚度为7nm，

Ga_0.5In_0.5P上量子阱有源层的厚度为5nm，

(Al_0.6Ga_0.4)_0.5In_0.5P上波导层的厚度为0.04μm，

(Al_1-x11Ga_x11)_0.5In_0.5P组分渐变上波导层的厚度为0.06μm，掺杂浓度为2E17个原子/cm³。

第一Al_0.5In_0.5P上限制层的厚度为0.02μm，掺杂浓度为7E17个原子/cm³，

第二Al_0.5In_0.5P上限制层的厚度为0.15μm，掺杂浓度为5E17个原子/cm³，

Ga_0.5In_0.5P腐蚀终止层的厚度为0.02μm，掺杂浓度为5E17个原子/cm³，

第三Al_0.5In_0.5P上限制层的厚度为0.8μm，掺杂浓度为7E17个原子/cm³，

Ga_0.5In_0.5P上过渡层的厚度为0.01μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³，

GaAs帽层的厚度为0.3μm。

本实施例制备的半导体激光器发光效率>1.1W/A；高温高可靠性70℃-200h老化后功率衰减<10％，推算使用寿命超过3000h。而传统激光器发光效率一般>0.9W/A。

实施例3

实施例1或2所提供的一种基于渐变波导层的小功率激光器的制备方法，生长步骤如下：

(1)对GaAs衬底1进行表面处理；将GaAs衬底1放在MOCVD设备生长室内，在H₂环境中，将温度升高到720±10℃，再通入AsH₃。此操作的目的是去除衬底表面水氧完成表面热处理，并为下一步骤做准备。

(2)将温度降到700±10℃，继续通入TMGa和AsH₃，在GaAs衬底1上生长GaAs缓冲层2；

(3)温度保持在700±10℃，继续通入TMIn、TMGa、和PH₃，在步骤(2)生长的GaAs缓冲层2上生长Ga_x1In_1-x1P下过渡层3；

(4)温度保持在700±10℃，继续通入TMIn、TMAl、和PH₃，在步骤(3)生长的Ga_x1In_1-x1P下过渡层3上生长第一Al_1-x2In_x2P下限制层4；

(5)温度降到660±10℃，继续通入TMIn、TMAl、和PH₃，在步骤(4)生长的第一Al_{1- x2}In_x2P下限制层4上生长第二Al_1-x2In_x2P下限制层5；在低温下生长可以保证有源区稳定生长，提升晶体质量，提高半导体激光器的高温高可靠性。

(6)温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，在步骤(5)生长的第二Al_1-x2In_x2下限制层5上生长(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层6；

(7)温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，在步骤(6)生长的(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层6上生长(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层7；

(8)温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，在步骤(7)生长的(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层7上生长(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层8；此步骤生长的(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层8为组分稳定的下波导层。

(9)温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，在步骤(8)生长的(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层8上生长(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层9；

(10)温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMGa和PH₃，在步骤(9)生长的(Al_{1- x6}Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层9上生长Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层10；

(11)温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，在步骤(10)生长的Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层10上生长(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层11；

(12)温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、、TMGa和PH₃，在步骤(11)中生长的(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层11上生长Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层12；

(13)温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，在步骤(12)中生长的Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层12上生长(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层13；

(14)温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，在步骤(13)生长的(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层13上生长(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14；

(15)温度渐变至700±10℃，继续通入TMIn、TMAl和PH₃，在步骤(14)中生长的(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14上生长第一Al_1-x12In_x12P上限制层15；

(16)温度保持在700±10℃，继续通入TMIn、TMAl和PH₃，在步骤(15)中生长的第一Al_1-x12In_x12P上限制层15上生长均匀掺杂的第二Al_1-x12In_x12P上限制层16；

(17)温度保持在700±10℃，继续通入TMIn、TMGa和PH₃，在步骤(16)中掺杂的第二Al_1-x12In_x12P上限制层16上生长掺杂的Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层17；

(18)温度保持在700±10℃，继续通入TMIn、TMAl和PH₃，在步骤(17)中生长的Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层17上生长掺杂的第三Al_1-x14In_x14P上限制层18；

(19)温度保持在700±10℃，继续通入TMIn、TMGa和PH₃，在步骤(18)中生长的掺杂的第三Al_1-x14In_x14P上限制层18上生长Ga_1-x15In_x15P上过渡层19；

(20)在Ga_1-x15In_x15P上过渡层19上生长GaAs帽层20：将温度降低到540±10℃，继续通入TMGa和AsH₃，在Ga_1-x15In_x15P上过渡层19上生长GaAs帽层20。

(21)外延生长完毕后，制作出成品激光器。

步骤(7)中，温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，TMGa的流量线性增加，TMAl流量线性减少，生长(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层7，(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_{1- y2}P组分渐变下波导层7的生长速度为

步骤(14)中，温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，TMGa的流量线性减少，TMAl流量线性增加，生长(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14；步骤(13)中，(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14的生长速度为

在制备渐变波导层的小功率激光器的过程中，MOCVD设备的压力为50～200mbar。设备在最合适的反应室压力范围，可以减少紊流产生。

GaAs缓冲层2、第一Al_1-x2In_x2P下限制层4、第二Al_1-x2In_x2下限制层5、(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层6、(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层7的N型掺杂源为Si₂H₆；第一Al_1-x12In_x12P上限制层15、第二Al_1-x12In_x12P上限制层16和第三Al_1-x14In_x14P上限制层18的P型掺杂源为Cp₂Mg；GaAs帽层20的掺杂源为CBr₄；掺杂源提供复合发光，即II族掺杂源提供空穴，IV族掺杂源提供电子。

本实施例中，H₂的流量为8000～50000sccm；

TMGa的纯度为99.9999％，TMGa的恒温槽的温度为(-5)～15℃；

TMIn的纯度为99.9999％，TMIn的恒温槽的温度为10～25℃；

TMAl的纯度为99.9999％，TMAl的恒温槽的温度为10～25℃；

AsH₃的纯度为99.9999％；Si₂H₆的纯度为99.9999％；

Cp₂Mg的纯度为99.9999％，Cp₂Mg的恒温槽的温度为0～25℃；

CBr₄的恒温槽的温度为10～25℃。

实施例4

根据实施例3提供的一种基于渐变波导层的小功率激光器的制备方法，区别之处在于：

步骤(7)中，(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层7的生长时间为120s，TMGa的流量由2.4sccm均匀增加为12sccm，(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层的生长速度为

步骤(14)中，温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，生长(Al_{1- x11}Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14；(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14的生长时间为120s，TMGa的流量由9.6sccm均匀减少为2.4sccm，(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层14的生长速度为

Claims (13)

1.一种基于渐变波导层的小功率激光器，其特征在于，包括由下至上依次设置GaAs衬底、GaAs缓冲层、Ga_x1In_1-x1P下过渡层、Al_1-x2In_x2P下限制层、(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层、(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层、(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层、Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层、(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层、Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层、(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层、Al_1-x12In_x12P上限制层、Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层、第三Al_1-x14In_x14P上限制层、Ga_1-x15In_x15P上过渡层和GaAs帽层；0.45≤x1≤0.55；0.3≤x2≤0.6；0.05≤x3≤0.5，0.3≤y1≤0.6；0.1≤x5≤0.6，0.3≤y3≤0.6；0.3≤x6≤0.6，0.3≤y4≤0.6；0.3≤x7≤0.7；0.3≤x8≤0.6,0.3≤y5≤0.6；0.3≤x9≤0.7；0.1≤x10≤0.6，0.3≤y6≤0.6；0.3≤x12≤0.6；0.3≤x13≤0.6；0.3≤x14≤0.6；0.45≤x15≤0.55；

所述(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层和所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层之间设置有(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层，0.05≤x4≤0.7表示(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层中自下到上x4由0.05增加为0.7，0.3≤y2≤0.7；

所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层和所述Al_1-x12In_x12P上限制层之间设置有(Al_{1- x11}Ga_x11) _y7In_1-y7P组分渐变上波导层，0.05≤x11≤0.7表示(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层中自下到上x11由0.7减少为0.05，0.3≤y7≤0.7。

2.根据权利要求1所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器，其特征在于，x3＝0.1，y1＝0.5；0.1≤x4≤0.5表示所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层中自下到上x4由0.1均匀增加为0.5，y2＝0.5；x5＝0.5，y3＝0.5；

x10＝0.4，y6＝0.5；0.1≤x11≤0.4表示所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层中自下到上x11由0.4均匀减少为0.1，y7＝0.5；x12＝0.5。

3.根据权利要求1所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器，其特征在于，所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层的厚度和所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层的厚度不同；所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层的厚度与所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层的厚度不同。

4.根据权利要求3所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器，其特征在于，所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层的厚度为0.02-0.08μm，非故意掺杂，

所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层的厚度为0.02-0.08μm，非故意掺杂，

所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层的厚度为0.03-0.07μm，非故意掺杂，

所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层的厚度为0.03-0.10μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³。

5.根据权利要求4所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器，其特征在于，所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层的厚度为0.05μm，

所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层的厚度为0.05μm，

所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层的厚度为0.04μm，

所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层的厚度为0.06μm，掺杂浓度为2E17个原子/cm³。

6.根据权利要求1所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器，其特征在于，x1＝0.5；x2＝0.5；x6＝0.4，y4＝0.5；x7＝0.5；x8＝0.4，y5＝0.5；x9＝0.5；x13＝0.5；x14＝0.5；x15＝0.5。

7.根据权利要求1所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器，其特征在于，所述Al_{1- x2}In_x2P下限制层包括由下到上依次设置的第一Al_1-x2In_x2P下限制层、第二Al_1-x2In_x2P下限制层，

所述第一Al_1-x2In_x2P下限制层的厚度为0.5-2μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述第二Al_1-x2In_x2P下限制层厚度为0.01-0.1μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³；

所述Al_1-x12In_x12P上限制层包括由下到上依次设置第一Al_1-x12In_x12P上限制层和第二Al_1-x12In_x12P上限制层，

所述第一Al_1-x12In_x12P上限制层的厚度为0.01-0.03μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述第二Al_1-x12In_x12P上限制层的厚度为0.1-0.3μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³。

8.根据权利要求7所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器，其特征在于，所述第一Al_1-x2In_x2P下限制层的厚度为0.95μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³，

所述第二Al_1-x2In_x2P下限制层的厚度为0.03μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³；

所述第一Al_1-x12In_x12P上限制层的厚度为0.02μm，掺杂浓度为7E17个原子/cm³，

所述第二Al_1-x12In_x12P上限制层的厚度为0.15μm，掺杂浓度为5E17个原子/cm³。

9.根据权利要求1所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器，其特征在于，

所述GaAs缓冲层的厚度为100-500nm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述Ga_x1In_1-x1P下过渡层的厚度为0.1-0.3μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层的厚度为0.01-0.1μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

所述Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

所述(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

所述Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层的厚度为5-10nm，非故意掺杂，

所述Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层的厚度为0.01-0.03μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述第三Al_1-x14In_x14P上限制层的厚度为0.5-1μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述Ga_1-x15In_x15P上过渡层的厚度为0.01-0.05μm，掺杂浓度为1E17-5E18个原子/cm³，

所述GaAs帽层的掺杂浓度为1E19-1E20个原子/cm³；厚度为0.1-0.5μm。

10.根据权利要求9所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器，其特征在于，所述GaAs缓冲层的厚度为300nm，掺杂浓度为4E18个原子/cm³，

所述Ga_x1In_1-x1P下过渡层的厚度为0.2μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³；

所述(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层的厚度为0.02μm，掺杂浓度为7E17个原子/cm³，

所述(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层的厚度为7nm，

所述Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层的厚度为5nm，

所述(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层的厚度为7nm，

所述Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层的厚度为5nm，

所述Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层的厚度为0.02μm，掺杂浓度为5E17个原子/cm³，

所述第三 Al_1-x14In_x14P上限制层的厚度为0.8μm，掺杂浓度为7E17个原子/cm³，

所述Ga_1-x15In_x15P上过渡层的厚度为0.01μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm³，

所述GaAs帽层的厚度为0.3μm。

11.如权利要求1-10任一项所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器的制备方法，其特征在于，生长步骤如下：

(1)对所述GaAs衬底进行表面处理；

(2)在所述GaAs衬底上成长所述GaAs缓冲层；

(3)在所述GaAs缓冲层上生长所述Ga_x1In_1-x1P下过渡层；

(4)在所述Ga_x1In_1-x1P下过渡层上生长所述Al_1-x2In_x2P下限制层；

(5)在所述Al_1-x2In_x2P下限制层上生长所述(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层；

(6)在所述(Al_1-x3Ga_x3)_y1In_1-y1P下限制层上生长所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层；

(7)在所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层上生长所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层；

(8)在所述(Al_1-x5Ga_x5)_y3In_1-y3P下波导层上生长所述(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层；

(9)在所述(Al_1-x6Ga_x6)_y4In_1-y4P下垒层上生长所述Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层；

(10)在所述Ga_1-x7In_x7P下量子阱有源层上生长所述(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层；

(11)在所述(Al_1-x8Ga_x8)_y5In_1-y5P上垒层上生长所述Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层；

(12)在所述Ga_1-x9In_x9P上量子阱有源层上生长所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层；

(13)在所述(Al_1-x10Ga_x10)_y6In_1-y6P上波导层上生长所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层；

(14)在所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层上生长所述Al_1-x12In_x12P上限制层；

(15)在所述Al_1-x12In_x12P上限制层上生长所述Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层；

(16)在所述Ga_1-x13In_x13P腐蚀终止层上生长所述第三Al_1-x14In_x14P上限制层；

(17)在所述第三Al_1-x14In_x14P上限制层上生长所述Ga_1-x15In_x15P上过渡层；

(18)在所述Ga_1-x15In_x15P上过渡层上生长所述GaAs帽层；

(19)外延生长完毕后，制作出成品激光器；

所述步骤(6)中，温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，TMGa的流量线性增加，TMAl流量线性减少，生长所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层；

所述步骤(13)中，温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMAl、TMGa和PH₃，TMGa的流量线性减少，TMAl流量线性增加，生长所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层。

12.根据权利要求11所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中，所述(Al_1-x4Ga_x4)_y2In_1-y2P组分渐变下波导层的生长速度为

所述步骤(13)中，所述(Al_1-x11Ga_x11)_y7In_1-y7P组分渐变上波导层的生长速度为

13.根据权利要求11所述的一种基于渐变波导层的小功率激光器的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，温度保持在700±10℃，继续通入TMIn、TMAl和PH₃，在步骤(3)生长的Ga_x1In_1-x1P下过渡层上生长第一Al_1-x2In_x2P下限制层；温度降到660±10℃，继续通入TMIn、TMAl和PH₃，在所述第一Al_1-x2In_x2P下限制层上生长第二Al_1-x2In_x2P下限制层。

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