CN113851927B - 一种半导体激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体激光器，包括：衬底以及位于衬底一侧的半导体外延结构，外延结构和衬底之间电绝缘；半导体外延结构包括层叠设置的第一半导体层、有源层、第二半导体层和电流扩散层；第一半导体层位于衬底的一侧，有源层位于第一半导体层远离衬底的一侧，第二半导体层位于有源层远离衬底的一侧；电流扩散层设置在有源层远离衬底的一侧和有源层靠近衬底的一侧中的至少一侧；其中，电流扩散层中电流的扩散方向平行于衬底；电流扩散层包括多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层。本发明实施例提供的方案可以提高电流扩散层导电能力的功能的同时，保证外延生长的质量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及激光器技术领域，尤其涉及一种半导体激光器。
背景技术
半导体激光器，如边发射激光器(edge emitting laser,EEL)和垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)广泛应用于三维传感、激光雷达、光通信以及照明等应用中。
在一些应用场景下，需要用将激光器外延结构和衬底之间进行电绝缘。例如，在三维传感和激光雷达等应用中，需要将激光器阵列进行分区，以实现分区控制开关，或者实现不同区之间的不同的驱动条件(例如不同的电流大小、脉宽、占空比等)控制的功能。将激光器外延结构和衬底之间进行电绝缘有利于实现激光器阵列的分区控制功能。将激光器外延结构和衬底之间进行电绝缘的方法可以是采用绝缘或半绝缘衬底，采用反向PN结等。将激光器外延结构和衬底之间进行电绝缘后，通常需要生长一层电流扩散层，电流扩散层的主要功能是提供横向导电的能力。电流扩散层在激光器器件制造工艺过程中会暴露出来，并与电极相连接。电流扩散层的横向导电能力至关重要，不仅会影响激光器器件的性能指标，而且会对激光器阵列的发光均匀性、产热、可靠性等都造成影响。如果电流扩散层的导电能力较差，不仅激光器器件的发光效率会降低，而且激光器阵列的发光均匀性也会随之变差。因此，需要保证电流扩散层的导电能力。目前，保证电流扩散层的导电能力通常的做法是：1)增加该层的厚度，2)提高掺杂浓度。但这两种方法均具有局限性。首先，电流扩散层的厚度太厚，会加大增加制造工艺的难度，以及提高外延生长的成本；其次，提高掺杂浓度会影响外延生长的质量，影响激光器的性能。
发明内容
本发明实施例提供了一种半导体激光器，以提高电流扩散层导电能力的功能的同时，保证外延生长的质量。
本发明实施例提供了一种半导体激光器，包括：
衬底以及位于所述衬底一侧的半导体外延结构，所述半导体外延结构和所述衬底之间电绝缘；
所述半导体外延结构包括层叠设置的第一半导体层、有源层、第二半导体层和电流扩散层；所述第一半导体层位于所述衬底的一侧，所述有源层位于所述第一半导体层远离所述衬底的一侧，所述第二半导体层位于所述有源层远离所述衬底的一侧；所述电流扩散层设置在有源层远离所述衬底的一侧和所述有源层靠近所述衬底的一侧中的至少一侧；
其中，所述电流扩散层中电流的扩散方向平行于所述衬底；所述电流扩散层包括多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层。
可选的，所述电流扩散层还包括多个间隔设置的低于第一预设掺杂浓度的第二掺杂子层，所述第一掺杂子层与所述第二掺杂子层的掺杂元素包括碲、碳、硅、锗中的至少一种。
可选的，所述第一半导体层为N型半导体层，所述第二半导体层为P型半导体层；所述电流扩散层设置在所述有源层远离所述衬底的一侧时，所述电流扩散层中掺杂的元素包括碲、硅、锗中的至少一种；所述电流扩散层设置在所述有源层靠近所述衬底的一侧时，所述电流扩散层中掺杂的元素包括碳；
或者，所述第一半导体层为P型半导体层，所述第二半导体层为N型半导体层；所述电流扩散层设置在所述有源层远离所述衬底的一侧时，所述电流扩散层中掺杂的元素包括碳；所述电流扩散层设置在所述有源层靠近所述衬底的一侧时，所述电流扩散层中掺杂的元素包括碲、硅、锗中的至少一种。
可选的，所述第一预设掺杂浓度大于或等于1.0×1019atom/cm3。
可选的，半导体激光器还包括金属层，所述电流扩散层与金属层形成欧姆接触，所述金属层用于向所述横向电流扩输入电流信号；
所述第一掺杂子层的掺杂浓度与所述第一掺杂子层和所述金属层之间的距离正相关。
可选的，所述第一掺杂子层设置于垂直方向光场强度的波节位置，以减小由于高掺杂引起的自由载流子吸收。
可选的，每一所述第一掺杂子层的厚度小于或等于激光半波长的长度，相邻的第一掺杂子层所在的波节位置之间的距离为半波长长度的N倍，N为大于或等于1的整数。
可选的，所述电流扩散层的材料包括砷化物、磷化物或氮化物半导体材料。
可选的，砷化物半导体材料包括GaAs、AlGaAs、AlAs、InAs或InGaAs；磷化物半导体材料包括AlGaAsP、AlP、GaP或InP；氮化物半导体材料包括AlGaN、InGaN、InN或AlN。
可选的，所述半导体激光器类型为垂直腔面发射激光器；所述第一半导体层为下布拉格反射层，第二半导体层为上布拉格反射层；
或者，所述半导体激光器类型为边发射激光器；所述第一半导体层为下导波层；所述第二半导体层为上导波层。
可选的，所述半导体激光器类型为垂直腔面发射激光器；
所述电流扩散层位于所述有源层远离所述衬底的一侧时，所述电流扩散层设置在所述上布拉格反射层远离所述衬底的一侧、所述上布拉格反射层与所述有源层之间或所述上布拉格反射层中；
所述电流扩散层位于所述有源层靠近所述衬底的一侧时，所述电流扩散层设置在所述下布拉格反射层远离所述衬底的一侧、所述下布拉格反射层与所述衬底之间或所述下布拉格反射层中。
可选的，所述电流扩散层位于所述下布拉格反射层中；
其中，所述下布拉格反射层包括第一下布拉格反射层和第二下布拉格反射层；所述第二下布拉格反射层位于所述衬底的一侧；所述电流扩散层位于所述第二下布拉格反射层远离所述衬底的一侧；所述第一下布拉格反射层位于所述电流扩散层远离所述衬底的一侧；所述第一下布拉格反射层具有导电性；所述第二下布拉格反射层具有电绝缘性。
可选的，所述半导体激光器类型为垂直腔面发射激光器阵列，所述垂直腔面发射激光器阵列包括多个子阵列；
每个子阵列包括数量大于或等于两个的发光单元，大于或等于两个的发光单元共用所述电流扩散层。
可选的，所述电流扩散层用于通过刻蚀或者离子注入的方式将阵列电隔离为多个所述子阵列。
本发明实施例提供了一种半导体激光器，包括：衬底以及位于衬底一侧的半导体外延结构，外延结构和衬底之间电绝缘；半导体外延结构包括层叠设置的第一半导体层、有源层、第二半导体层和电流扩散层；第一半导体层位于靠近衬底的一侧，有源层位于第一半导体层远离衬底的一侧，第二半导体层位于有源层远离所述衬底的一侧；电流扩散层设置在有源层远离衬底的一侧和有源层靠近衬底的一侧中的至少一侧；其中，电流扩散层中电流的扩散方向平行于衬底；电流扩散层包括多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层。本发明实施例提供的方案通过在电流扩散层中形成多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层，即第一掺杂子层为高掺杂浓度的膜层，可以实现极大地提高电流扩散层导电能力的功能，避免了现有技术中增加电流扩散层的厚度而导致的增加制造工艺的难度，以及提高外延生长的成本的问题。而且，第一掺杂子层间隔设置，改善了现有技术中电流扩散层整层提高掺杂浓度而导致的电流扩散层应力过大，影响外延生长质量的问题。因此，本发明实施例提供的方案可以提高电流扩散层导电能力的功能的同时，保证外延生长的质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种半导体激光器的结构剖面图；
图2是本发明实施例提供的另一种半导体激光器的结构剖面图；
图3是本发明实施例提供的另一种半导体激光器的结构剖面图；
图4是本发明实施例提供的另一种半导体激光器的结构剖面图；
图5是本发明实施例提供的一种半导体激光器在垂直方向上的光场强度分布图；
图6是图5所示光场强度分布图中第一掺杂层对应位置上的光场强度放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例提供的一种半导体激光器的结构剖面图，参考图1，本发明实施例提供了一种半导体激光器，包括：
衬底10以及位于衬底10一侧的半导体外延结构，半导体外延结构和衬底10之间电绝缘；
半导体外延结构包括层叠设置的第一半导体层20、有源层30、第二半导体层40和电流扩散层50；第一半导体层20位于靠近衬底10的一侧，有源层30位于第一半导体层20远离衬底10的一侧，第二半导体层40位于有源层30远离衬底10的一侧；电流扩散层50设置在有源层30远离衬底10的一侧和有源层30靠近衬底10的一侧中的至少一侧；
其中，电流扩散层50中电流的扩散方向平行于衬底10；电流扩散层50包括多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层51。
具体的，该衬底10可以是任意适于形成激光器的材料，例如为砷化镓(GaAs)。半导体外延结构位于衬底10的一侧，半导体外延结构和衬底10之间电绝缘，即半导体外延结构和衬底10之间不能导通电流。半导体外延结构包括层叠设置的第一半导体层20、有源层30、第二半导体层40和电流扩散层50；第一半导体层20位于靠近衬底10的一侧，有源层30位于第一半导体层20远离衬底10的一侧，第二半导体层40位于有源层30远离衬底10的一侧。电流扩散层50设置在有源层30远离衬底10的一侧和有源层30靠近衬底10的一侧中的至少一侧(图1中示例性的画出电流扩散层50设置在有源层30靠近衬底10的一侧)；电流扩散层50中电流的扩散方向平行于衬底10，使得向激光器输入的电信号能够通过电流扩散层50的导电作用流向有源层30，从而产生激光。
电流扩散层50包括多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层51。其中，第一预设掺杂浓度大于或等于1.0×1019atom/cm3。为了进一步的提高第一掺杂子层51的导电能力，可以设置第一预设掺杂浓度大于或等于1.0×1020atom/cm3。第一预设掺杂浓度可以根据激光器的实际需要进行设定。通过在电流扩散层50中形成多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层51，即第一掺杂子层51为高掺杂浓度的膜层，可以实现提高电流扩散层导电能力的功能，避免了现有技术中通过增加电流扩散层的厚度提高导电能力而导致的增加制造工艺的难度，以及提高外延生长的成本的问题。而且，第一掺杂子层51间隔设置，改善了现有技术中将电流扩散层整层提高掺杂浓度而导致的电流扩散层应力过大，影响外延生长质量的问题。因此，本发明实施例提供的方案可以提高电流扩散层导电能力的功能的同时，保证外延生长的质量。
本发明实施例提供的一种半导体激光器，包括：衬底以及位于衬底一侧的半导体外延结构，外延结构和衬底之间电绝缘；半导体外延结构包括层叠设置的第一半导体层、有源层、第二半导体层和电流扩散层；第一半导体层位于靠近衬底的一侧，有源层位于第一半导体层远离衬的一侧，第二半导体层位于有源层远离所述衬底的一侧；电流扩散层设置在有源层远离衬底的一侧和有源层靠近衬底的一侧中的至少一侧；其中，电流扩散层中电流的扩散方向平行于衬底；电流扩散层包括多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层。本发明实施例提供的方案通过在电流扩散层中形成多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层，可以提高电流扩散层导电能力的功能，避免了现有技术中增加电流扩散层的厚度而导致的增加制造工艺的难度，以及提高外延生长的成本的问题。而且，第一掺杂子层间隔设置，改善了现有技术中电流扩散层整层提高掺杂浓度而导致的电流扩散层应力过大，影响外延生长质量的问题。因此，本发明实施例提供的方案可以提高电流扩散层导电能力的功能的同时，保证外延生长的质量。
请继续参考图1，可选的，电流扩散层50还包括多个间隔设置的低于第一预设掺杂浓度的第二掺杂子层52，第一掺杂子层51与第二掺杂子层52的掺杂元素包括碲、碳、硅、锗中的至少一种。
具体的，电流扩散层50包括多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层51，相邻两个第一掺杂子层51之间设置有第二掺杂子层52。即电流扩散层50还包括多个间隔设置的低于第一预设掺杂浓度的第二掺杂子层52。第二掺杂子层52的掺杂浓度小于第一掺杂子层51的浓度。第一掺杂子层51为高掺杂层，相对的，第二掺杂子层52为低掺杂层。高掺杂层与低掺杂层层叠交错设置，从而改善了现有技术中电流扩散层50整层为高掺杂层而导致的电流扩散层50应力过大，影响外延生长质量的问题。电流扩散层50的材料包括砷化物、磷化物或氮化物半导体材料，如GaAs、AlGaAs、AlAs、InAs、InGaAs、AlGaAsP、AlP、GaP、InP、GaN、AlGaN、InGaN、InN或AlN。第一掺杂子层51与第二掺杂子层52的掺杂元素包括碲、碳、硅、锗中的至少一种。掺杂元素的浓度高于第一预设浓度，即形成第一掺杂子层51，掺杂的浓度小于第二预设浓度，即形成第二掺杂子层52。其中，多个第一掺杂子层51可以分布于电流扩散层50的整个区域。多个第一掺杂子层51也可以集中分布于电流扩散层50的部分区域(图1中仅示例性的画出多个第一掺杂子层51集中分布于电流扩散层50的部分区域)。示例性的，沿垂直于衬底10的方向上，电流扩散层50的厚度为L，越远离衬底10，电流扩散层50的厚度值越大。多个第一掺杂子层51可以集中分布于电流扩散层50厚度为0～1/2L的区域中，多个第一掺杂子层51也可以集中分布于电流扩散层50厚度为1/2L～L的区域中，多个第一掺杂子层51也可以集中分布于电流扩散层50厚度为1/4L～3/4L的区域中。
请继续参考图1，可选的，第一半导体层20为N型半导体层，第二半导体层40为P型半导体层；电流扩散层50设置在有源层30远离衬底10的一侧时，电流扩散层50中掺杂的元素包括碲、硅、锗中的至少一种；电流扩散层50设置在有源层30靠近衬底10的一侧时，电流扩散层50中掺杂的元素包括碳；
或者，第一半导体层20为P型半导体层，第二半导体层40为N型半导体层；电流扩散层50设置在有源层30远离所述衬底10的一侧时，电流扩散层50中掺杂的元素包括碳；电流扩散层50设置在所述有源层30靠近衬底10的一侧时，电流扩散层50中掺杂的元素包括碲、硅、锗中的至少一种。
图2是本发明实施例提供的另一种半导体激光器的结构剖面图，参考图2，可选的，半导体激光器还包括金属层，电流扩散层50与金属层形成欧姆接触，金属层用于向横向电流扩输入电流信号；
第一掺杂子层51的掺杂浓度与第一掺杂子层51和金属层之间的距离正相关。
具体的，半导体激光器还包括金属层(例如图2中的第一金属层90和第二金属层80)，金属层可以作为焊盘，接入外部输入的电信号。电流扩散层50与金属层形成欧姆接触，金属层可以将输入的电流信号流向电流扩散层50，从而通过电流扩散层50将电流信号通过第二半导体层40流向有源层30，进而产生激光。其中，电流扩散层50中包括多个间隔设置的掺杂浓度大于第一预设浓度的第一掺杂子层51，第一掺杂子层51的掺杂浓度与第一掺杂子层51和金属层之间的距离正相关。也就是说，越靠近金属层的位置，第一掺杂子层51的浓度越大，多个第一掺杂子层51的掺杂浓度具有一定的浓度梯度。可以保证电流扩散层50导电能力的功能的同时，还可以进一步的减小电流扩散层50中膜层的应力，进而保证外延生长的质量。
其中，电流扩散层50设置在有源层30远离衬底10的一侧和有源层30靠近衬底10的一侧中的至少一侧。当电流扩散层50位于有源层30远离衬底10的一侧时，电流扩散层50可以设置在第二半导体远离衬底10的一侧、第二半导体与有源层30之间，或者位于第二半导体层40中。优选的，电流扩散层50设置在第二半导体远离衬底10的一侧，便于在电流扩散层50上形成与电流扩散层50形成欧姆接触的第一金属层90，图2中未画出位于有源层30远离衬底10一侧的电流扩散层50，实际上即使有源层30远离衬底10一侧不具有电流扩散层50，也需要设置金属层作为焊盘接入外部电信号，此时金属层与第二半导体层接触即可。当电流扩散层50位于有源层30靠近衬底10的一侧时，电流扩散层50可以设置在第一半导体远离衬底10的一侧、第一半导体与衬底10之间，或者位于第一半导体层20中。此时，电流扩散层50在衬底10上的垂直投影大于有源层30在衬底10上的垂直投影。电流扩散层50在衬底10上的垂直投影与有源层30在衬底10上的垂直投影有部分区域不重叠，在不重叠区域对应的电流扩散层50的上侧(远离衬底10的一侧)形成第二金属层80。另外，半导体激光器还包括钝化层70，在形成金属层之前，在半导体外延层的表面形成保护内部膜层不受水氧损坏的钝化层70。在需要形成金属层的位置刻蚀出开口，再在开口中形成作为焊盘的金属层。
可选的，半导体激光器类型为垂直腔面发射激光器；第一半导体层为下布拉格反射层，第二半导体层为上布拉格反射层；
或者，半导体激光器类型为边发射激光器；第一半导体层为下导波层；第二半导体层为上导波层。
具体的，图3是本发明实施例提供的另一种半导体激光器的结构剖面图，参考图3，半导体激光器类型可以为垂直腔面发射激光器；对应的，第一半导体层20为下布拉格反射层，第二半导体层40为上布拉格反射层410。若下布拉格反射层为N型布拉格反射镜，则上布拉格反射层410为P型布拉格反射镜。若下布拉格反射层为P型布拉格反射镜，则上布拉格反射层410为N型布拉格反射镜。P型布拉格反射镜中掺杂的元素包括碳，N型布拉格反射镜中掺杂的元素包括碲、硅、锗中的至少一种。对于垂直腔面发射激光器，激光沿着垂直衬底10的方向从上布拉格反射层410中的发光开口射出，发光开口可以通过氧化层60定义。上布拉格反射层410和下布拉格反射层均由包括铝镓砷材料层和砷化镓材料层两种不同折射率的材料层层叠构成，或者由包括高铝组分的铝镓砷材料层和低铝组分的铝镓砷材料层两种不同折射率的材料层层叠构成。通过对上布拉格反射层410的侧壁进行湿法氧化的方式，在上布拉格反射层410中形成具有开口61的氧化层60，开口61位于氧化层60的中间区域，氧化层60具有开口61的区域及对应发光开口的区域。图4是本发明实施例提供的另一种半导体激光器的结构剖面图，参考图4，半导体激光器类型可以为边发射激光器；对应的，第一半导体层20为下导波层220；第二半导体层40为上导波层420。若下导波层220为N型导波层，则上导波层420为P型导波层。若下导波层220为P型布拉格反射镜，则上导波层420为N型导波层。P型导波层中掺杂的元素包括碳，N型导波层中掺杂的元素包括碲、硅、锗中的至少一种。对于边发射激光器，激光沿着平行于衬底10的方向从有源层30的侧壁射出。
参考图3，以半导体激光器类型为垂直腔面发射激光器为例；
对于电流扩散层50位于有源层30远离衬底10的一侧时，电流扩散层50可以设置在上布拉格反射层410远离衬底10的一侧、上布拉格反射层410与有源层30之间或上布拉格反射层410中；
对于电流扩散层50位于有源层30靠近衬底10的一侧时，电流扩散层30可以设置在下布拉格反射层210远离衬底的一侧、下布拉格反射层210与衬底10之间或下布拉格反射层210中。
具体的，当电流扩散层50位于下布拉格反射层210中时；其中，下布拉格反射层210包括第一下布拉格反射层211和第二下布拉格反射层212；第二下布拉格反射层212位于衬底10的一侧；电流扩散层50位于第二下布拉格反射层212远离衬底10的一侧；第一下布拉格反射层211位于电流扩散层50远离衬底10的一侧。需要说明的是，第一下布拉格反射层211具有导电性；第二下布拉格反射层212具有电绝缘性。
图5是本发明实施例提供的一种半导体激光器在垂直方向上的光场强度分布图；图6是图5所示光场强度分布图中第一掺杂层对应位置上的光场强度放大图，参考图5-图6，结合图3，以半导体激光器类型为垂直腔面发射激光器为例，可选的，将第一掺杂子层51设置于垂直谐振腔光场强度的波节位置，以减小由于高掺杂引起的自由载流子吸收，每一第一掺杂子层51的厚度小于或等于激光半波长的长度，相邻的第一掺杂子层51所在的波节位置之间的距离为半波长长度的N倍，N为大于或等于1的整数。
具体的，高掺杂层(第一掺杂子层51)均放置于垂直谐振腔光场波结(opticalfield node)的位置(光场强度为最小的位置)，以减小由于高掺杂引起的自由载流子吸收(free carrier absorption)。每一层高掺杂层的厚度不大于半波长，相邻高掺杂层之间的距离为半波长或半波长的整数倍。自由载流子吸收是指：导带中的电子或价带中的空穴吸收光能量后在带内从低能态向高能态跃迁。自由载流子吸收的吸收系数与载流子浓度有关。高掺杂层内掺杂元素的浓度较高，这种类型的吸收很强。因此，将高掺杂层均放置于垂直谐振腔光场波结的位置，可以减小由于高掺杂引起的自由载流子吸收，从而减小高掺杂层对激光的影响。由于第一掺杂子层51具有一定的厚度，厚度越大，越可以提高电流扩散层50的导电能力。为了避免由于第一掺杂子层51具有一定的厚度使得第一掺杂子层51所在区域与光场强度较高的区域有重叠，每一第一掺杂子层51的厚度小于或等于半波长的长度，相邻的第一掺杂子层51所在的波节位置之间的距离为半波长的长度的N倍，N为大于或等于1的整数，在保证了电流扩散层50的导电能力的同时，减小第一掺杂子层51所在区域与光场强度较高的区域的重叠空间，使得第一掺杂子层51所在的区域光场强度较小，可以减小高掺杂层对激光的影响。
可选的，半导体激光器类型为垂直腔面发射激光器阵列，请参考图2，垂直腔面发射激光器阵列包括多个子阵列100；每个子阵列100包括数量大于或等于两个的发光单元101，大于或等于两个的发光单元101共用电流扩散层50。多个子阵列100之间也可以共用电流扩散层50。此时，高掺杂层放置于VCSEL的垂直谐振腔的下布拉格反射层内部，可以提高电流扩散层50的导电能力，减低外延生长厚度的同时，还可以减小相邻两个子阵列100之间沟道宽度N，提高器件的发光点密度。其中，第一下布拉格反射层211具有导电性；第二下布拉格反射层212具有电绝缘性，可以防止两个子阵列100之间通过第二下布拉格反射层212导通，进而保证两个子阵列100的独立性，可以单独控制。可选的，电流扩散层50可以通过刻蚀或者离子注入的方式将阵列电隔离为多个子阵列。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (13)
1.一种半导体激光器，其特征在于，包括：
衬底以及位于所述衬底一侧的半导体外延结构，所述半导体外延结构和所述衬底之间电绝缘；
所述半导体外延结构包括层叠设置的第一半导体层、有源层、第二半导体层和电流扩散层；所述第一半导体层位于所述衬底的一侧，所述有源层位于所述第一半导体层远离所述衬底的一侧，所述第二半导体层位于所述有源层远离所述衬底的一侧；所述电流扩散层设置在有源层远离所述衬底的一侧和所述有源层靠近所述衬底的一侧中的至少一侧；
其中，所述电流扩散层中电流的扩散方向平行于所述衬底；所述电流扩散层包括多个间隔设置的高于第一预设掺杂浓度的第一掺杂子层；所述电流扩散层还包括多个间隔设置的低于第一预设掺杂浓度的第二掺杂子层；
所述半导体外延结构还包括金属层，所述电流扩散层与金属层形成欧姆接触，所述金属层用于向所述电流扩散层输入电流信号；
所述第一掺杂子层的掺杂浓度与所述第一掺杂子层和所述金属层之间的距离正相关。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一掺杂子层与所述第二掺杂子层的掺杂元素包括碲、碳、硅、锗中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，
所述第一半导体层为N型半导体层，所述第二半导体层为P型半导体层；所述电流扩散层设置在所述有源层远离所述衬底的一侧时，所述电流扩散层中掺杂的元素包括碲、硅、锗中的至少一种；所述电流扩散层设置在所述有源层靠近所述衬底的一侧时，所述电流扩散层中掺杂的元素包括碳；
或者，所述第一半导体层为P型半导体层，所述第二半导体层为N型半导体层；所述电流扩散层设置在所述有源层远离所述衬底的一侧时，所述电流扩散层中掺杂的元素包括碳；所述电流扩散层设置在所述有源层靠近所述衬底的一侧时，所述电流扩散层中掺杂的元素包括碲、硅、锗中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一预设掺杂浓度大于或等于1.0×1019atom/cm3。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述电流扩散层的材料包括砷化物、磷化物或氮化物半导体材料。
6.根据权利要求5所述的半导体激光器，其特征在于，砷化物半导体材料包括GaAs、AlGaAs、AlAs、InAs或InGaAs；磷化物半导体材料包括AlGaAsP、AlP、GaP或InP；氮化物半导体材料包括AlGaN、InGaN、InN或AlN。
7.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，
所述半导体激光器类型为垂直腔面发射激光器；所述第一半导体层为下布拉格反射层，第二半导体层为上布拉格反射层；
或者，所述半导体激光器类型为边发射激光器；所述第一半导体层为下导波层；所述第二半导体层为上导波层。
8.根据权利要求7所述的半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器类型为垂直腔面发射激光器；
所述电流扩散层位于所述有源层远离所述衬底的一侧时，所述电流扩散层设置在所述上布拉格反射层远离所述衬底的一侧、所述上布拉格反射层与所述有源层之间或所述上布拉格反射层中；
所述电流扩散层位于所述有源层靠近所述衬底的一侧时，所述电流扩散层设置在所述下布拉格反射层远离所述衬底的一侧、所述下布拉格反射层与所述衬底之间或所述下布拉格反射层中。
9.根据权利要求8所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一掺杂子层设置于垂直谐振腔光场强度的波节位置，以减小由于高掺杂引起的自由载流子吸收。
10.根据权利要求9所述的半导体激光器，其特征在于，每一所述第一掺杂子层的厚度小于或等于激光半波长的长度，相邻的第一掺杂子层所在的波节位置之间的距离为半波长长度的N倍，N为大于或等于1的整数。
11.根据权利要求8所述的半导体激光器，其特征在于，所述电流扩散层位于所述下布拉格反射层中；
其中，所述下布拉格反射层包括第一下布拉格反射层和第二下布拉格反射层；所述第二下布拉格反射层位于所述衬底的一侧；所述电流扩散层位于所述第二下布拉格反射层远离所述衬底的一侧；所述第一下布拉格反射层位于所述电流扩散层远离所述衬底的一侧；所述第一下布拉格反射层具有导电性；所述第二下布拉格反射层具有电绝缘性。
12.根据权利要求11所述的半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器类型为垂直腔面发射激光器阵列，所述垂直腔面发射激光器阵列包括多个子阵列；
每个子阵列包括数量大于或等于两个的发光单元，大于或等于两个的发光单元共用所述电流扩散层。
13.根据权利要求12所述的半导体激光器，其特征在于，所述电流扩散层用于通过刻蚀或者离子注入的方式将阵列电隔离为多个所述子阵列。
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