CN114374146B - 一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片及其制备方法，属于光电子技术领域。本发明以CBr4和DETe为P、N型掺杂源构建隧道结的方式将915nm和976nm的两个量子阱外延结构连接起来，双波长的外延结构通过隧道结结合实现在一个外延芯片激发双波长，隧道结通过两个分别具有1E20个原子/cm3及以上掺杂浓度的p型和n型10nm以内的薄层组成，而隧道结的材料采用GaAs，GaAs材料在GaAs基激光器外延结构中不仅作为第一层生长材料也作为最后一层材料，通过GaAs隧道结可以很自然地将915nm和976nm外延结构结合到一起。
Description
技术领域
本发明涉及一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片及其制备方法，属于光电子技术领域。
背景技术
自从1960年科学家发明第一台红宝石激光器以来，激光器的发展非常的迅速，种类已经达到上千种，并且在材料加工、医疗、光纤检测、激光打印等领域中应用非常广泛。激光器按照工作物质可以分成固体激光器、液体激光器、气体激光器、半导体激光器以及光纤激光器等多种类型，其中固体激光器是研究最早，也是最早实现联系激光输出的激光器。与其他激光器相比，固体激光器工作物质是由玻璃或者晶体等固体材料作为基质，掺杂某些特定的元素所构成。固体激光器的物理性能由基质材料的本身特性所决定，而其光学特性由其掺杂元素的能级结构所决定。
固体激光器中原子相互作用力强，并且原子间的距离小，导致了固体激光器材料的发射和吸收的光谱范围很宽，因此固体激光器通常采用外界光源进行泵浦，该光源为泵浦源，半导体激光器因为其发射波长范围大、激光功率高等优势成为固体激光器最重要的泵浦源之一。
掺镱钇铝石榴石Yb:YAG激光器是最重要的激光系统之一，将0.1％-1％的Yb离子掺入钇铝石榴石基质中，在泵浦源的激励下激射出1064nm的光，1064nm的激光在医学、激光打标、焊接等材料加工领域有重要的用途。915nm和976nm的光是Yb离子重要的吸收峰，其中915nm吸收峰较宽,生长难度低，整机性能稳定；976nm吸收峰较窄，但是吸收效率是915nm的2-3倍，从大功率使用经济性来看976nm泵浦方案更加节能省电。如果能制备出一种双波长激光器同时激射915nm和976nm两种波长，就可以更好的提升泵浦Yb:YAG激光器的效率。
现如今双波长激光器在医疗、计算机互联，图像信号传递等方面有一定的应用，在被作为泵浦源这一方面还存在空白，并且传统的双波长激光器采用两个不同波长的芯片封装成两个激光器光头，不仅成本高而且可靠性差，如果可以将两种波长由一个外延片发出，不仅可以减少封装光学器件的数量降低成本也可以降低激光传播过程中的光学损失。
中国专利文献CN109285922A公开了一种双波段长波长发光铟镓氮量子阱外延片的制备方法。其采用金属有机物化学气相外延技术，先在m面蓝宝石衬底上外延半极性GaN；然后运用界面改性技术处理该GaN；随后在该GaN上继续外延GaN材料，从而获得高质量的GaN模板；最后在GaN模板上生长InGaN/GaN量子阱。该方法采用的是原位处理方式，并且需要进行高温退火，不仅操作难度大很难实现量产，并且高温退火会对外延结构产生影响，引入其他杂质会降低界面生长质量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片及其制备方法。
本发明通过隧道结的方式将915nm和976nm的两个量子阱外延结构连接起来，通过优化波导层厚度降低不同波长之间的相互影响，实现双波长输出起到更高效泵浦Yb:YAG激光器的作用。
本发明的技术方案如下：
一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片，在GaAs衬底上由下至上依次包括GaAs缓冲层、Alx1Ga1-x1As下限制层、Alx2Ga1-x2As下波导层、Inz1Ga1-z1As量子阱、Alx3Ga1-x3As上波导层、Alx4Ga1-x4As上限制层、p+GaAs低掺层、p++GaAs高掺层、n++GaAs高掺层、Aly1Ga1-y1As下波导层、Inz2Ga1-z2As量子阱、Aly2Ga1-y2As上波导层、Aly3Ga1-y3As上限制层和GaAs帽层，其中，0.1≤x1≤0.3，0.1≤x2≤0.2，0.1≤x3≤0.2，0.6≤x4≤0.8，0.1≤z1≤0.15，0.1≤z2≤0.3，0.1≤y1≤0.3，0.1≤y2≤0.3，0.7≤y3≤0.9。
优选的，Alx2Ga1-x2As下波导层，厚度为0.7-1.4um，掺杂浓度为4E16-1E17个原子/cm3。
进一步优选的，Alx2Ga1-x2As下波导层，厚度为1.2um，掺杂浓度为1E17个原子/cm3。
优选的，Alx3Ga1-x3As上波导层,厚度为0.3-0.6um，掺杂浓度为4E16-1E17个原子/cm3。
进一步优选的，Alx3Ga1-x3As上波导层,厚度为0.6um，掺杂浓度为5E16个原子/cm3。
优选的，Aly1Ga1-y1As下波导层，厚度为2-2.5um，掺杂浓度为4E16-1E17个原子/cm3。
进一步优选的，Aly1Ga1-y1As下波导层，厚度为2.2um，掺杂浓度为1E17个原子/cm3。
优选的，Aly2Ga1-y2As上波导层，厚度为0.3-0.5um，掺杂浓度为4E16-1E17个原子/cm3。
进一步优选的，Aly2Ga1-y2As上波导层，厚度为0.4um，掺杂浓度为5E16个原子/cm3。
优选的，Alx1Ga1-x1As下限制层，厚度为1-1.5um，掺杂浓度为2E17-1E18个原子/cm3。
进一步优选的，Alx1Ga1-x1As下限制层，厚度为1.3um，x1＝0.3，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，包括以下步骤：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，在H2环境中升温到740-780℃，烘烤20-40分钟，再通入AsH3,对GaAs基衬底进行高温热处理去除衬底表面水氧，并为步骤2做准备；
S2，将反应室温度下降到720-750℃，通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长厚度在100-300nm的GaAs缓冲层，掺杂浓度为1E18-2E18个原子/cm3，掺杂源采用Si2H6；
S3，将反应室温度下降到640-680℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，在步骤2上生长Alx1Ga1-x1As下限制层，厚度为1-1.5um，0.1≤x1≤0.3，掺杂浓度为2E17-1E18个原子/cm3，掺杂源采用Si2H6；
S4，保持温度在640-680℃，步骤3完成后，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Alx2Ga1-x2As下波导层，0.1≤x2≤0.2，掺杂源采用Si2H6；
S5，保持温度在620-640℃，步骤4完成后，通入TMGa、TMIn和AsH3，生长Inz1Ga1-z1As量子阱，厚度为5-10nm，0.1≤z1≤0.15；
S6，保持温度在640-680℃，步骤5完成后，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Alx3Ga1-x3As上波导层,0.1≤x3≤0.2，掺杂源采用CBr4；
S7，保持温度在640-680℃，步骤6中Alx3Ga1-x3As上波导层生长完成后，通入TMAl、TMGa和AsH3继续生长厚度为0.8-1.2um的Alx4Ga1-x4As上限制层，掺杂浓度为1E18-5E18个原子/cm3，0.6≤x4≤0.8，掺杂源采用CBr4；
S8，保持温度在640-680℃，步骤7完成后，通入TMGa和AsH3，生长p+GaAs低掺层,生长厚度为10-40nm，掺杂浓度为5E18-3E19个原子/cm3，掺杂源采用CBr4；
S9，保持温度在640-680℃，步骤8完成后，通入TMGa和AsH3，生长p++GaAs高掺层，厚度为5-10nm，掺杂浓度为5E19-1E20个原子/cm3，掺杂源采用CBr4；
S10，保持温度在640-680℃，通入TMGa和AsH3，生长n++GaAs高掺层，厚度为5-10nm，掺杂浓度为5E19-1E20个原子/cm3，掺杂源采用DETe；
S11，保持温度为640-680℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Aly1Ga1-y1As下波导层，0.1≤y1≤0.3，掺杂源采用Si2H6；
S12，保持温度为640-680℃，通入TMGa、TMIn和AsH3，生长Inz2Ga1-z2As量子阱，厚度为5-10nm，0.1≤z2≤0.3，；
S13，保持温度为640-680℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Aly2Ga1-y2As上波导层，0.1≤y2≤0.3，掺杂源采用CBr4；
S14，保持温度为640-680℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Aly3Ga1-y3As上限制层，厚度为0.5-0.9um，掺杂浓度为1E18-5E18个原子/cm3，0.7≤y3≤0.9，掺杂源采用CBr4；
S15，将反应室温度下降至540-560℃，通入TMGa和AsH3，在Aly3Ga1-y3As上限制层上生长厚度在100-300nm的GaAs帽层，掺杂浓度为9E18-5E19个原子/cm3，掺杂源采用CBr4。
优选的，步骤S1中，高温热处理温度为780℃，烘烤时间为30分钟；
步骤S2中，反应室温度为730℃，生长厚度为300nm，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
优选的，步骤S3中，反应室温度为670℃，x1＝0.3。
优选的，步骤S4中，反应室温度为670℃，x2＝0.2。
优选的，步骤S5中，反应室温度为630℃，生长厚度为7nm，z1＝0.13。
优选的，步骤S6中，反应室温度为670℃，x3＝0.2。
优选的，步骤S7中，反应室温度为670℃，生长厚度为0.8um，x4＝0.7，掺杂浓度为3E18个原子/cm3。
优选的，步骤S8中，反应室温度为670℃，生长厚度为30nm，掺杂浓度为9E18个原子/cm3。
优选的，步骤S9中，反应室温度为670℃，生长厚度为7nm,掺杂浓度为1E20个原子/cm3。
优选的，步骤S10中，反应室温度为670℃，生长厚度为7nm，掺杂浓度为1E20个原子/cm3。
优选的，步骤S11中，反应室温度为670℃，y1＝0.2。
优选的，步骤S12中，反应室温度为670℃，生长厚度为7nm，z2＝0.25。
优选的，步骤S13中，反应室温度为670℃，y2＝0.2。
优选的，步骤S14中，反应室温度为670℃，生长厚度为0.8um，y3＝0.8，掺杂浓度为3E18个原子/cm3。
优选的，步骤S15中，反应室温度为550℃，生长厚度为300nm，掺杂浓度为5E19个原子/cm3。
p+GaAs低掺层、p++GaAs高掺层、n++GaAs高掺层当中p和n代表的是掺杂源的种类，p就是p型掺杂源也就是CBr4，n就是n型掺杂源也就是Si2H6和DETe，使用掺杂源DETe主要是因为传统掺杂源Si2H6难实现1E20个原子/cm3及以上的掺杂浓度，而隧道结结构所需要的掺杂必须要1E20个原子/cm3及以上，所以采用DETe作为掺杂源可以达到所需要的掺杂量级。p+GaAs低掺层、p++GaAs高掺层、n++GaAs高掺层中的+号代表掺杂浓度的高低，+号越多掺杂浓度越高。
本发明的有益效果在于：
1、本发明以CBr4和DETe为P、N型掺杂源构建隧道结的方式将915nm和976nm的两个量子阱外延结构连接起来，双波长的外延结构通过隧道结结合实现在一个外延芯片激发双波长，隧道结通过两个分别具有1E20个原子/cm3及以上掺杂浓度的p型和n型10nm以内的薄层组成，而隧道结的材料采用GaAs，GaAs材料在GaAs基激光器外延结构中不仅作为第一层生长材料也作为最后一层材料，通过GaAs隧道结可以很自然地将915nm和976nm外延结构结合到一起。
2、本发明通过不同波导层厚度降低不同波长之间的相互影响，采用控制波导层的厚度来将光场偏移至不同位置，P侧部分的Alx3Ga1-x3As上波导层厚度为N侧部分Alx1Ga1-x1As下限制层厚度的一半，实现光场向N侧偏移，减少空穴带来的吸收，提升内量子效率，减少光的相互影响和光损失。实现915nm和976nm双波长输出起到更高效泵浦Yb:YAG激光器的作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片，在GaAs衬底上由下至上依次包括GaAs缓冲层、Alx1Ga1-x1As下限制层、Alx2Ga1-x2As下波导层、Inz1Ga1-z1As量子阱、Alx3Ga1-x3As上波导层、Alx4Ga1-x4As上限制层、p+GaAs低掺层、p++GaAs高掺层、n++GaAs高掺层、Aly1Ga1-y1As下波导层、Inz2Ga1-z2As量子阱、Aly2Ga1-y2As上波导层、Aly3Ga1-y3As上限制层和GaAs帽层。
实施例2：
一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，包括以下步骤：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，在H2环境中升温到740℃，烘烤20分钟，再通入AsH3,对GaAs基衬底进行高温热处理去除衬底表面水氧，并为步骤2做准备；
S2，将反应室温度下降到720℃，通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长厚度在100nm的GaAs缓冲层，掺杂浓度为1E18个原子/cm3，掺杂源采用Si2H6；
S3，将反应室温度下降到640℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，在步骤2上生长Alx1Ga1- x1As下限制层，厚度为1um，x1＝0.1，掺杂浓度为2E17个原子/cm3，掺杂源采用Si2H6；
S4，保持温度在640℃，步骤3完成后，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Alx2Ga1-x2As下波导层，厚度为0.7um，x2＝0.1，掺杂浓度为4E16个原子/cm3，掺杂源采用Si2H6；
S5，保持温度在620℃，步骤4完成后，通入TMGa、TMIn和AsH3，生长Inz1Ga1-z1As量子阱，厚度为5nm，z1＝0.1；
S6，保持温度在640℃，步骤5完成后，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Alx3Ga1-x3As上波导层,生长厚度为0.3um，x3＝0.1，掺杂浓度为4E16个原子/cm3，掺杂源采用CBr4；
S7，保持温度在640℃，步骤6中Alx3Ga1-x3As上波导层生长完成后，通入TMAl、TMGa和AsH3继续生长厚度为0.8um的Alx4Ga1-x4As上限制层，掺杂浓度为1E18个原子/cm3，x4＝0.6，掺杂源采用CBr4；
S8，保持温度在640℃，步骤7完成后，通入TMGa和AsH3，生长p+GaAs低掺层,生长厚度为10nm，掺杂浓度为5E18个原子/cm3，掺杂源采用CBr4；
S9，保持温度在640℃，步骤8完成后，通入TMGa和AsH3，生长p++GaAs高掺层，厚度为5nm，掺杂浓度为5E19个原子/cm3，掺杂源采用CBr4；
S10，保持温度在640℃，通入TMGa和AsH3，生长n++GaAs高掺层，厚度为5nm，掺杂浓度为5E19个原子/cm3，掺杂源采用DETe；
S11，保持温度为640℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Aly1Ga1-y1As下波导层，厚度为2um，掺杂浓度为4E16个原子/cm3，y1＝0.3，掺杂源采用Si2H6；
S12，保持温度为640℃，通入TMGa、TMIn和AsH3，生长Inz2Ga1-z2As量子阱，厚度为5nm，z2＝0.1；
S13，保持温度为640℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Aly2Ga1-y2As上波导层，厚度为0.3um，掺杂浓度为4E16个原子/cm3，y2＝0.1，掺杂源采用CBr4；
S14，保持温度为640℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Aly3Ga1-y3As上限制层，厚度为0.5um，掺杂浓度为1E18个原子/cm3，y3＝0.7，掺杂源采用CBr4；
S15，将反应室温度下降至540℃，通入TMGa和AsH3，在Aly3Ga1-y3As上限制层上生长厚度在100nm的GaAs帽层，掺杂浓度为9E18个原子/cm3，掺杂源采用CBr4。
实施例3：
一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，如实施例2所述，不同之处在于，步骤S1中，高温热处理温度为780℃，烘烤时间为30分钟；
步骤S2中，反应室温度为750℃，生长厚度为300nm，掺杂浓度为2E18个原子/cm3。
步骤S3中，反应室温度为680℃，生长厚度为1.5um，x1＝0.3，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
步骤S4中，反应室温度为680℃，生长厚度为1.4um，x2＝0.2，掺杂浓度为1E17个原子/cm3。
步骤S5中，反应室温度为640℃，生长厚度为10nm，z1＝0.15。
步骤S6中，反应室温度为680℃，生长厚度为0.6um，x3＝0.2，掺杂浓度为4E17个原子/cm3。
步骤S7中，反应室温度为680℃，生长厚度为1.2um，x4＝0.8，掺杂浓度为5E18个原子/cm3。
步骤S8中，反应室温度为680℃，生长厚度为40nm，掺杂浓度为3E19个原子/cm3。
步骤S9中，反应室温度为680℃，生长厚度为10nm,掺杂浓度为1E20个原子/cm3。
步骤S10中，反应室温度为680℃，生长厚度为10nm，掺杂浓度为1E20个原子/cm3。
步骤S11中，反应室温度为680℃，生长厚度为2.5um，y1＝0.3，掺杂浓度为1E17个原子/cm3。
步骤S12中，反应室温度为680℃，生长厚度为10nm，z2＝0.3。
步骤S13中，反应室温度为680℃，生长厚度为0.5um，y2＝0.3，掺杂浓度为1E17个原子/cm3。
步骤S14中，反应室温度为680℃，生长厚度为0.9um，y3＝0.9，掺杂浓度为5E18个原子/cm3。
步骤S15中，反应室温度为560℃，生长厚度为300nm，掺杂浓度为5E19个原子/cm3。
实施例4：
一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，如实施例2所述，不同之处在于，步骤S1中，高温热处理温度为780℃，烘烤时间为30分钟；
步骤S2中，反应室温度为730℃，生长厚度为300nm，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
步骤S3中，反应室温度为670℃，生长厚度为1.3um，x1＝0.3，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
步骤S4中，反应室温度为670℃，生长厚度为1.2um，x2＝0.2，掺杂浓度为1E17个原子/cm3。
步骤S5中，反应室温度为630℃，生长厚度为7nm，z1＝0.13。
步骤S6中，反应室温度为670℃，生长厚度为0.6um，x3＝0.2，掺杂浓度为5E16个原子/cm3。
步骤S7中，反应室温度为670℃，生长厚度为0.8um，x4＝0.7，掺杂浓度为3E18个原子/cm3。
步骤S8中，反应室温度为670℃，生长厚度为30nm，掺杂浓度为9E18个原子/cm3。
步骤S9中，反应室温度为670℃，生长厚度为7nm,掺杂浓度为1E20个原子/cm3。
步骤S10中，反应室温度为670℃，生长厚度为7nm，掺杂浓度为1E20个原子/cm3。
步骤S11中，反应室温度为670℃，生长厚度为2.2um，y1＝0.2，掺杂浓度为1E17个原子/cm3。
步骤S12中，反应室温度为670℃，生长厚度为7nm，z2＝0.25。
步骤S13中，反应室温度为670℃，生长厚度为0.4um，y2＝0.2，掺杂浓度为5E16个原子/cm3。
步骤S14中，反应室温度为670℃，生长厚度为0.8um，y3＝0.8，掺杂浓度为3E18个原子/cm3。
步骤S15中，反应室温度为550℃，生长厚度为300nm，掺杂浓度为5E19个原子/cm3。
Alx2Ga1-x2As下波导层、Alx3Ga1-x3As上波导层、Aly1Ga1-y1As下波导层、Aly2Ga1-y2As上波导层厚度分别为1.2um、0.6um、2.2um和0.4um。隧道结下方的915LD外延结构的下波导层、上波导层厚度分别为1.2um和0.6um，让P侧部分的Alx3Ga1-x3As上波导层厚度为N侧部分Alx1Ga1-x1As下限制层厚度的一半，实现光场向N侧偏移，减少空穴带来的吸收，提升内量子效率。隧道结上方的976LD外延结构下波导层、上波导层厚度分别为2.2um和0.4um，976LD外延结构的下波导层厚度2.2um接近915LD外延结构的下波导层厚度1.2um的2倍，因为976LD外延结构下波导层不仅起到波导层作用还需要起到限制层的作用，所以厚度更厚，因为隧道结的存在，所以电子传递不存在问题，不需要生长下限制层，取消下限制层增加波导层厚度可以降低内电阻，提高可靠性。Aly2Ga1-y2As上波导层厚度为0.4um，厚度的调整目的也是将光长压向N侧减少吸收，将915nm和976nm两个波长的光场的重复部分吸收尽量减少，更好地提升输出性能和可靠性。
对比例：
对比例提供一种双波长激光器的制作方法，将两个波长单独的芯片分别封装，最后通过光学耦合的方式组装成器件，对比例分别采用两个波长的外延片各一片，需要MOCVD设备生长两炉，每炉成本在5000元，实施例2将双波长的芯片集合到一个外延片上MOCVD设备只生长一炉即可，每炉成本在6000元；对比例采用2个芯片，需要2个封装光头，实施例2采用一个芯片一个光头便可完成封装，成本减少一半；对比例激射效率为15％，实施例2通过优化光波导结构降低光学损失将激射效率提升到33％。
Claims (9)
1.一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，其特征在于，外延片为，在GaAs衬底上由下至上依次包括GaAs缓冲层、Alx1Ga1-x1As下限制层、Alx2Ga1-x2As下波导层、Inz1Ga1-z1As量子阱、Alx3Ga1-x3As上波导层、Alx4Ga1-x4As上限制层、p+GaAs低掺层、p++GaAs高掺层、n++GaAs高掺层、Aly1Ga1-y1As下波导层、Inz2Ga1-z2As量子阱、Aly2Ga1-y2As上波导层、Aly3Ga1-y3As上限制层和GaAs帽层，其中，0.1≤x1≤0.3，0.1≤x2≤0.2，0.1≤x3≤0.2，0.6≤x4≤0.8，0.1≤z1≤0.15，0.1≤z2≤0.3，0.1≤y1≤0.3，0.1≤y2≤0.3，0.7≤y3≤0.9；
上述GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，包括以下步骤：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，在H2环境中升温到740-780℃，烘烤20-40分钟，再通入AsH3,对GaAs基衬底进行高温热处理去除衬底表面水氧，并为步骤2做准备；
S2，将反应室温度下降到720-750℃，通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长厚度在100-300nm的GaAs缓冲层，掺杂浓度为1E18-2E18个原子/cm3，掺杂源采用Si2H6；
S3，将反应室温度下降到640-680℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，在步骤2上生长Alx1Ga1-x1As下限制层，厚度为1-1.5um，0.1≤x1≤0.3，掺杂浓度为2E17-1E18个原子/cm3，掺杂源采用Si2H6；
S4，保持温度在640-680℃，步骤3完成后，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Alx2Ga1-x2As下波导层，0.1≤x2≤0.2，掺杂源采用Si2H6；
S5，保持温度在620-640℃，步骤4完成后，通入TMGa、TMIn和AsH3，生长Inz1Ga1-z1As量子阱，厚度为5-10nm，0.1≤z1≤0.15；
S6，保持温度在640-680℃，步骤5完成后，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Alx3Ga1-x3As上波导层,0.1≤x3≤0.2，掺杂源采用CBr4；
S7，保持温度在640-680℃，步骤6中Alx3Ga1-x3As上波导层生长完成后，通入TMAl、TMGa和AsH3继续生长厚度为0.8-1.2um的Alx4Ga1-x4As上限制层，掺杂浓度为1E18-5E18个原子/cm3，0.6≤x4≤0.8，掺杂源采用CBr4；
S8，保持温度在640-680℃，步骤7完成后，通入TMGa和AsH3，生长p+GaAs低掺层,生长厚度为10-40nm，掺杂浓度为5E18-3E19个原子/cm3，掺杂源采用CBr4；
S9，保持温度在640-680℃，步骤8完成后，通入TMGa和AsH3，生长p++GaAs高掺层，厚度为5-10nm，掺杂浓度为5E19-1E20个原子/cm3，掺杂源采用CBr4；
S10，保持温度在640-680℃，通入TMGa和AsH3，生长n++GaAs高掺层，厚度为5-10nm，掺杂浓度为5E19-1E20个原子/cm3，掺杂源采用DETe；
S11，保持温度为640-680℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Aly1Ga1-y1As下波导层，0.1≤y1≤0.3，掺杂源采用Si2H6；
S12，保持温度为640-680℃，通入TMGa、TMIn和AsH3，生长Inz2Ga1-z2As量子阱，厚度为5-10nm，0.1≤z2≤0.3；
S13，保持温度为640-680℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Aly2Ga1-y2As上波导层，0.1≤y2≤0.3，掺杂源采用CBr4；
S14，保持温度为640-680℃，通入TMAl、TMGa和AsH3，生长Aly3Ga1-y3As上限制层，厚度为0.5-0.9um，掺杂浓度为1E18-5E18个原子/cm3，0.7≤y3≤0.9，掺杂源采用CBr4；
S15，将反应室温度下降至540-560℃，通入TMGa和AsH3，在Aly3Ga1-y3As上限制层上生长厚度在100-300nm的GaAs帽层，掺杂浓度为9E18-5E19个原子/cm3，掺杂源采用CBr4。
2.如权利要求1所述的GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，其特征在于，Alx2Ga1-x2As下波导层，厚度为0.7-1.4um，掺杂浓度为4E16-1E17个原子/cm3。
3.如权利要求1所述的GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，其特征在于，Alx3Ga1-x3As上波导层,厚度为0.3-0.6um，掺杂浓度为4E16-1E17个原子/cm3。
4.如权利要求1所述的GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，其特征在于，Aly1Ga1-y1As下波导层，厚度为2-2.5um，掺杂浓度为4E16-1E17个原子/cm3。
5.如权利要求1所述的GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，其特征在于，Aly2Ga1-y2As上波导层，厚度为0.3-0.5um，掺杂浓度为4E16-1E17个原子/cm3。
6.如权利要求1所述的GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，其特征在于，Alx1Ga1-x1As下限制层，厚度为1-1.5um，掺杂浓度为2E17-1E18个原子/cm3。
7.如权利要求1所述的GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，其特征在于，步骤S1中，高温热处理温度为780℃，烘烤时间为30分钟；
步骤S2中，反应室温度为730℃，生长厚度为300nm，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
8.如权利要求1所述的GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，其特征在于，步骤S3中，反应室温度为670℃，x1＝0.3；
步骤S4中，反应室温度为670℃，x2＝0.2；
步骤S5中，反应室温度为630℃，生长厚度为7nm，z1＝0.13；
步骤S6中，反应室温度为670℃，x3＝0.2；
步骤S7中，反应室温度为670℃，生长厚度为0.8um，x4＝0.7，掺杂浓度为3E18个原子/cm3；
步骤S8中，反应室温度为670℃，生长厚度为30nm，掺杂浓度为9E18个原子/cm3；
步骤S9中，反应室温度为670℃，生长厚度为7nm,掺杂浓度为1E20个原子/cm3；
步骤S10中，反应室温度为670℃，生长厚度为7nm，掺杂浓度为1E20个原子/cm3；
步骤S11中，反应室温度为670℃，y1＝0.2；
步骤S12中，反应室温度为670℃，生长厚度为7nm，z2＝0.25；
步骤S13中，反应室温度为670℃，y2＝0.2。
9.如权利要求1所述的GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片的制备方法，其特征在于，步骤S14中，反应室温度为670℃，生长厚度为0.8um，y3＝0.8，掺杂浓度为3E18个原子/cm3；
步骤S15中，反应室温度为550℃，生长厚度为300nm，掺杂浓度为5E19个原子/cm3。
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| GR01 | Patent grant | ||
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