CN114389151B - 一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法 - Google Patents
一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114389151B CN114389151B CN202011132600.5A CN202011132600A CN114389151B CN 114389151 B CN114389151 B CN 114389151B CN 202011132600 A CN202011132600 A CN 202011132600A CN 114389151 B CN114389151 B CN 114389151B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- atoms
- thickness
- magnesium
- zinc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 94
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 77
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 98
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 82
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 71
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 70
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 60
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 28
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000035772 mutation Effects 0.000 claims description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 82
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013308 plastic optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/3403—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation
- H01S5/3406—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation including strain compensation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/3407—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers characterised by special barrier layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34346—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers
- H01S5/3436—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers based on InGa(Al)P
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34346—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers
- H01S5/3438—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers based on In(Al)P
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
本发明提供一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法。该激光器由下至上依次包括衬底、缓冲层、下过渡层、Al0.5In0.5P下限制层、下波导层、第一量子阱、垒层、第二量子阱、上波导层、超晶格结构‑第一上限制层、腐蚀终止层、Al0.5In0.5P第二上限制层、上过渡层和帽层。本发明激光器能够有效的抑制电子溢出，缓解有源区应力，提高限制层材料生长质量；同时具有较高光限制因子，提高光增益，达到了降低阈值电流，提高斜率效率的目的，从而使小功率AlGaInP红光激光器具有较低的工作电流，减少了热量的产生。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法，属于光电子技术领域。
背景技术
AlGaInP红光半导体激光器具有体积小、重量轻，功耗小，可直接调制，具有很高的效率及可靠性的特点，在塑料光纤传输中的近距离全光网络应用和在医疗美容、激光显示及工业测量等领域有着广泛的应用前景。小功率激光器由于输出功率较小(一般小于100mW)，通常为电池驱动，对红光激光器性能提出了高效率、低热阻、低功耗的要求。
半导体激光器恒定功率下的工作电流取决于阈值电流(Ith)及斜率效率(Es)的大小，可参考公式Pw＝Ith+(I-Ith)*Es，其中阈值电流与载流子吸收、粒子数反转、泄漏电流、内损耗等条件有关；而AlGaInP激光器材料结构中的最大导带能隙差只有270meV，电子限制能力较差，电子从有源区向P型限制层溢出较为严重，特别是随着工作温度增加，电子溢出现象变的更加恶化，导致阈值电流增加、斜率效率降低，最终工作电流增加，产生更多的废热；同时AlGalnP材料的热阻大，导致材料本身散热性较差，温度升高使载流子的溢出更严重。
为了解决上述问题，文献“Japanese Journal of Applied Physics，Vol 45，2006，Pg7600–7604”报道了采用5对张应变(Al70Ga30)0.5In0.5P及压应变GaInP交替生长，来抑制电子溢出，降低阈值电流密度，提高斜率效率；但AlGaInP作为限制层，与GaInP量子阱之间折射率差较小，光限制因子低从而降低光增益，不利于进一步减少阈值电流。文献“Laser Diode Technology and Applications，Vol 1850，1993，Pg 263–269”报道了采用晶格匹配(Al70Ga30)0.5In0.5P及GaInP交替生长超晶格结构，以提高导带带隙，抑制电子溢出，从而提高斜率效率；但同样存在折射率差变差，光增益减小的缺陷。中国专利文献CN108346972A公开了一种具有超晶格限制层的AlGaInP半导体激光器，通过高铝组分的AlGaInP材料与低铝组分的AlGaInP材料交替生长的超晶格结构组成第一限制层，由于低铝组分的AlGaInP材料中Mg的溶解度更高，可以得到比高铝组分AlGaInP材料更高的Mg掺杂浓度，从而得到较高掺杂浓度的第一限制层，减少掺杂剂Mg向有源区的扩散。但第一限制层完全使用超晶格交替生长，为减少侧膜吸收对光电转换效率的影响，第一限制层需要一定的厚度，故需较多层数，而该专利生长层数较少，第一限制层较薄，光吸收较大，导致斜率效率降低；并且忽略了光限制因子对阈值电流的影响，同时超晶格结构并未涉及应力补偿对晶体质量的影响。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法。本发明激光器能够有效的抑制电子溢出，缓解有源区应力，提高限制层材料生长质量；同时具有较高光限制因子，提高光增益，达到了降低阈值电流，提高斜率效率的目的，从而使小功率AlGaInP红光激光器具有较低的工作电流，减少了热量的产生。
本发明的技术方案如下：
一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，由下至上依次包括衬底、缓冲层、下过渡层、Al0.5In0.5P下限制层、下波导层、第一量子阱、垒层、第二量子阱、上波导层、超晶格结构-第一上限制层、腐蚀终止层、Al0.5In0.5P第二上限制层、上过渡层和帽层；
所述超晶格结构-第一上限制层由(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构层和Al0.5In0.5P第一上限制层组成；或者，为Al0.5In0.5P限制层1-(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构层-Al0.5In0.5P限制层2；
其中，0.25≤x6≤0.35，0.4≤y4≤0.65；0.25≤x7≤0.45。
根据本发明优选的，所述小功率AlGaInP红光半导体激光器包括以下条件中的一项或多项：
i、衬底为GaAs衬底；
ii、缓冲层为GaAs缓冲层；
iii、下过渡层为Ga0.5In0.5P下过渡层；
iv、下波导层为(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层，0.05≤x1≤0.6，0.4≤y1≤0.6，x1由0.05线性渐变至0.6；
v、第一量子阱为Ga1-x2Inx2P第一量子阱，0.3≤x2≤0.5；
vi、垒层为(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层，0.3≤x3≤0.6，0.4≤y2≤0.6；
vii、第二量子阱为Ga1-x4Inx4P第二量子阱，0.3≤x4≤0.5；
viii、上波导层为(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层；0.05≤x5≤0.6，0.4≤y3≤0.6，x5由0.6线性渐变至0.05；
ix、腐蚀终止层为Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层，0.4≤x8≤0.5；
x、上过渡层为Ga0.5In0.5P上过渡层；
xi、帽层为GaAs帽层。
根据本发明，(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层和(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层为组分渐变层，目的是消除组分突变导致的能量势垒，减少电子和空穴积聚，提高斜率效率。
根据本发明，所述超晶格结构-第一上限制层由(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构层和Al0.5In0.5P第一上限制层组成，其中，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构层靠近上波导层；所述Al0.5In0.5P限制层1-(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构层-Al0.5In0.5P限制层2，具体含义为：从下至上依次为Al0.5In0.5P限制层1、(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构层和Al0.5In0.5P限制层2。
根据本发明优选的，所述(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构是由掺杂镁或锌受张应变的(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层和掺杂镁或锌受压应变的Alx7In1-x7P材料层交替生长组成，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P对数为5-25对；(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层中镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层的厚度为10-30埃；Alx7In1-x7P材料层中镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，Alx7In1-x7P材料层的厚度为10-30埃。优选的，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层的厚度为17埃，镁或锌原子的掺杂浓度为1.3×1018个原子/cm3，x6＝0.3，y4＝0.47；Alx7In1-x7P材料层的厚度为24埃，镁或锌原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3，x7＝0.3；(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P对数为10对，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层靠近(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层。
上述张应变和压应变(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P交替生长的超晶格结构，能够反射电子溢出，缓解有源区应力，提高材料生长质量；同时超晶格结构在较高掺杂浓度下，抑制了掺杂源向有源区扩散，导带带阶增加，进一步抑制了电子溢出，保持较高的光限制因子，阈值电流降低，提高了斜率效率，提升了晶体质量。
根据本发明优选的，所述Al0.5In0.5P第一上限制层为掺杂镁或锌的p型Al0.5In0.5P材料，镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P第一上限制层的厚度为0.1-0.3μm；优选的，Al0.5In0.5P第一上限制层的厚度为0.15μm，镁或锌原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3。采用Al0.5In0.5P材料作为限制层，与有源区具有最大的光限制因子，提高光增益，降低阈值电流；综合考虑第一上限制层厚度对阈值电流及斜率效率的影响，减少光吸收对斜率效率的影响及电流扩展对阈值电流的影响，实现低阈值、高斜率效率。
根据本发明优选的，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构可以插入Al0.5In0.5P第一上限制层中组成Al0.5In0.5P限制层1-(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构层-Al0.5In0.5P限制层2；Al0.5In0.5P限制层1和Al0.5In0.5P限制层2均为掺杂镁或锌的p型Al0.5In0.5P材料，其中Al0.5In0.5P限制层1的掺杂浓度为4-7×1017，Al0.5In0.5P限制层2的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3(限制层1进行低掺的目的是：避免掺杂剂向有源区(波导层)扩散，导致材料质量变差，载流子光吸收增大；避免光扩散出有源区时，限制层载流子吸光，导致废热增多，温度升高，性能恶化。)，Al0.5In0.5P限制层1的厚度为20-50nm，Al0.5In0.5P限制层1和Al0.5In0.5P限制层2的总厚度为0.1-0.3μm；所述(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构是由掺杂镁或锌受张应变的(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层和掺杂镁或锌受压应变的Alx7In1-x7P材料层交替生长组成，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P对数为5-25对；(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层中镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层的厚度为10-30埃；Alx7In1-x7P材料层中镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，Alx7In1-x7P材料层的厚度为10-30埃。优选的，(Al1- x6Gax6)y4In1-y4P材料层的厚度为17埃，镁或锌原子的掺杂浓度为1.3×1018个原子/cm3，x6＝0.3，y4＝0.47；Alx7In1-x7P材料层的厚度为24埃，镁或锌原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3，x7＝0.3；(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P对数为10对，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层靠近(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层。
单独超晶格结构以及第一上限制层有助于抑制掺杂剂向有源区扩散导致的载流子吸收增加、斜率效率降低及对晶体质量的恶化，Al0.5In0.5P限制层1-(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构-Al0.5In0.5P限制层2结构则可以综合光限制因子及超晶格的优势，实现更大的光增益，同时避免超晶格结构多层生长过程中产生缺陷对老化工作稳定性的影响，但存在掺杂剂向有源区的扩散，故Al0.5In0.5P限制层1需要进行低掺。
根据本发明优选的，所述GaAs缓冲层为掺杂Si的GaAs材料，Si原子的掺杂浓度为2×1018-5×1018个原子/cm3；GaAs缓冲层的厚度为0.1-0.3μm。优选的，GaAs缓冲层的厚度为0.2μm，Si原子的掺杂浓度为2×1018个原子/cm3。GaAs缓冲层的目的是防止缺陷从衬底蔓延进入限制层，提供新鲜的生长界面，提高材料生长质量。
根据本发明优选的，所述Ga0.5In0.5P下过渡层为掺杂Si的Ga0.5In0.5P材料，Si原子的掺杂浓度为2×1018-5×1018个原子/cm3，Ga0.5In0.5P下过渡层的厚度为0.1-0.3μm；优选的，Ga0.5In0.5P下过渡层的厚度为0.2μm，Si原子的掺杂浓度为4×1018个原子/cm3。此层的目的是降低带隙突变，降低电压势垒，提高电子迁移速率.
根据本发明优选的，所述Al0.5In0.5P下限制层为掺杂Si的n型Al0.5In0.5P材料，Si原子的掺杂浓度为7×1017-2×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P下限制层的厚度为0.7-1.5μm；优选的，Al0.5In0.5P下限制层的厚度为1.2μm，Si原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3。
根据本发明优选的，所述(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层的厚度为0.05-0.15μm，非故意掺杂；x1由0.05线性渐变至0.6，y1＝0.5；优选的，所述(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层的厚度为0.1μm。
根据本发明优选的，所述Ga1-x2Inx2P第一量子阱的厚度为4-7nm，非故意掺杂，受压应变；优选的，x2＝0.4，Ga1-x2Inx2P第一量子阱的厚度为6nm。
根据本发明优选的，所述(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层的厚度为5-15nm，非故意掺杂，受张应变；优选的，x3＝0.35，y2＝0.47，(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层的厚度为8nm。
根据本发明优选的，所述Ga1-x4Inx4P第二量子阱的厚度为4-7nm，非故意掺杂，受压应变；优选的，x4＝0.4，Ga1-x4Inx4P第二量子阱的厚度为6nm。Ga1-x2Inx2P第一量子阱、(Al1- x3Gax3)y2In1-y2P垒层和Ga1-x4Inx4P第二量子阱组成超晶格多量子阱势垒结构，通过应变层交替生长，缓解应力影响，提高材料生长质量，降低内损耗，减小阈值电流。
根据本发明优选的，所述(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层为掺杂镁或锌的(Al1- x5Gax5)y3In1-y3P材料，(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层的二分之一进行掺杂，目的是降低工作电压、提高斜率效率，镁或锌原子的掺杂浓度为3×1017-7×1017个原子/cm3，(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层的厚度为0.05-0.15μm；优选的，x5由0.6线性渐变至0.05，y3＝0.5，(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层的厚度为0.1μm，在远离第二量子阱上表面0.05μm的上波导层部分掺杂镁或锌，镁或锌原子的掺杂浓度为4×1017个原子/cm3。
根据本发明优选的，所述Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层为掺杂镁或锌的p型Ga1-x8Inx8P材料，镁或锌原子的掺杂浓度为1.2×1018-3×1018个原子/cm3，Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的厚度8-20nm；优选的，Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的厚度为10nm，镁或锌原子的掺杂浓度为1.5×1018个原子/cm3，x8＝0.47。此层的目的是为了湿法腐蚀时，保证剩余第一上限制层的厚度一致性，保证产品一致性。
根据本发明优选的，所述Al0.5In0.5P第二上限制层为掺杂镁或锌的p型Al0.5In0.5P材料，镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P第二上限制层的厚度为0.5-1.2μm；优选的，Al0.5In0.5P第二上限制层的厚度为0.7μm，镁或锌原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3。
根据本发明优选的，所述Ga0.5In0.5P上过渡层为掺杂镁或锌的Ga0.5In0.5P材料，镁或锌原子的掺杂浓度为1.2×1018-3×1018个原子/cm3，Ga0.5In0.5P上过渡层的厚度为20-40nm；优选的，Ga0.5In0.5P上过渡层的厚度为24nm，镁或锌原子的掺杂浓度为2×1018个原子/cm3。此层的作用同上述下过渡层。
根据本发明优选的，所述GaAs帽层为掺杂碳或锌的GaAs材料，GaAs帽层的厚度为0.1-0.5μm，碳或锌原子的掺杂浓度为4×1019-1×1020个原子/cm3；优选的，GaAs帽层的厚度为0.2μm，碳或锌原子的掺杂浓度为7×1019个原子/cm3。此层的作用是实现欧姆接触，降低串联电阻。
上述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器的制备方法，包括步骤：在MOCVD生长室内对衬底进行表面热处理，然后由下至上依次外延生长缓冲层、下过渡层、Al0.5In0.5P下限制层、下波导层、第一量子阱、垒层、第二量子阱、上波导层、超晶格结构-第一上限制层、腐蚀终止层、Al0.5In0.5P第二上限制层、上过渡层和帽层。
根据本发明，上述外延生长方法可按现有技术；优选的，所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器的制备方法，包括步骤如下：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，H2环境下升温到720±10℃烘烤；并通入AsH3，对GaAs衬底进行表面热处理；
S2，将温度缓降到680±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；
S3，将温度保持在680±10℃，通入PH3，通过中止通入AsH3及TMGa实现GaAs缓冲层的生长停顿，停顿3s至30s，将反应室内As原子耗尽；
S4,将温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn和PH3，在GaAs缓冲层上生长Ga0.5In0.5P下过渡层；目的是降低带隙突变，提高电子迁移速率；
S5,将温度缓变至700±10℃，升温速率不高于60℃/min，通入TMAl、TMIn和PH3，在所述Ga0.5In0.5P下过渡层上生长n型Al0.5In0.5P下限制层；
S6,将温度缓变到650±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述下限制层上生长(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层；生长过程中逐渐减少TMAl气流量，增加TMGa气流量，实现(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P中In组分固定，Al、Ga组分渐变，使x1组分由0.05渐变至0.6；
S7,将温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述下波导层上生长Ga1- x2Inx2P第一量子阱；
S8,将温度保持在650±10℃，通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述第一量子阱上生长(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层；
S9,将温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMGa和PH3，在所述垒层上生长Ga1- x4Inx4P第二量子阱；
S10,将温度缓变至700±10℃，升温速率不高于60℃/min，继续通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述第二量子阱上生长(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层；生长过程中逐渐增加TMAl气流量，减少TMGa气流量，实现(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P中In组分固定，Al、Ga组分渐变，使x5组分由0.6线性渐变至0.05；
S11，将温度保持在700±10℃，通过通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，或TMAl、TMIn、和PH3在上波导层上实现交替生长(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构；将温度保持在700±10℃，继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构上生长p型Al0.5In0.5P第一上限制层，即得到超晶格结构-第一上限制层；
或者，将温度保持在700±10℃，通入TMAl、TMIn和PH3，在所述上波导层上生长p型Al0.5In0.5P限制层1；然后通过通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，或TMAl、TMIn、和PH3在限制层1上实现交替生长(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构；继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构上生长p型Al0.5In0.5P限制层2，即得到超晶格结构-第一上限制层；
S12，将温度保持在700±10℃，继续通入TMGa、TMIn和PH3，在所述超晶格结构-第一上限制层上生长p型Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层；
S13，将温度保持在700±10℃，继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述腐蚀终止层上生长p型Al0.5In0.5P第二上限制层；
S14，将温度渐变至680±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述第二上限制层生长Ga0.5In0.5P上过渡层；
S15,将温度降低到540±10℃，降温速率不超过40℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在所述上过渡层上生长GaAs帽层。
进一步地，步骤S2中，所述GaAs缓冲层的掺杂源为Si2H6。
进一步地，步骤S4中，所述Ga0.5In0.5P下过渡层的掺杂源为Si2H6。
进一步地，步骤S5中，所述Al0.5In0.5P下限制层的掺杂源为Si2H6。
进一步地，步骤S10中，所述(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层的掺杂源为Cp2Mg或DEZn。
进一步地，步骤S11中，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层中，掺杂源为Cp2Mg或DEZn；Alx7In1-x7P材料层中，掺杂源为Cp2Mg或DEZn。
进一步地，步骤S11中，Al0.5In0.5P限制层1和Al0.5In0.5P限制层2的掺杂源为Cp2Mg或DEZn；(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层中，掺杂源为Cp2Mg或DEZn；Alx7In1-x7P材料层中，掺杂源为Cp2Mg或DEZn。
进一步地，步骤S11中，所述Al0.5In0.5P第一上限制层的掺杂源为Cp2Mg或DEZn。
进一步地，步骤S12中，所述Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的掺杂源为Cp2Mg或DEZn。
进一步地，步骤S13中，所述Al0.5In0.5P第二上限制层的掺杂源为Cp2Mg或DEZn。
进一步地，步骤S14中，所述Ga0.5In0.5P上过渡层的掺杂源为Cp2Mg或DEZn。
进一步地，步骤S15中，所述帽层的掺杂源为CBr4或DEZn。
进一步地，上波导层、(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构、Al0.5In0.5P限制层1、Al0.5In0.5P限制层2、Al0.5In0.5P第一上限制层、腐蚀终止层、Al0.5In0.5P第二上限制层和上过渡层的掺杂源相同。
本发明方法中使用的MOCVD设备等均为现有技术。
TMGa、TMIn、TMAl、PH3、AsH3等均为MOCVD外延生长原材料，Si2H6、Cp2Mg、CBr4、DEZn等均为外延生长掺杂源。
本发明有益效果如下：
本发明通过在AlGaInP上波导层与P-AlInP第一上限制层中间或者P-AlInP第一上限制层中插入压应变与张应变交替生长的多对(Al1-xGax)yIn1-yP与AlxIn1-xP组成的超晶格结构，电子运动到势垒壁处发生电子反射，从而抑制电子溢出，同时缓解有源区应力，提高限制层材料生长质量。同时采用Al0.5In0.5P作为限制层，与有源区具有较高光限制因子，提高光增益，达到降低阈值电流，提高斜率效率的目的，从而使小功率AlGaInP红光激光器具有较低的工作电流，减少了热量的产生。
附图说明
图1是本发明实施例1所得激光器的结构(b)与对比例1所得激光器的常规结构(a)对比示意图；
其中，1为GaAs衬底(衬底偏角9-15°，为偏向<111>晶向的N型GaAs(100)单晶片)、2为GaAs缓冲层、3为Ga0.5In0.5P下过渡层、4为Al0.5In0.5P下限制层、5为(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层、6为Ga1-x2Inx2P第一量子阱、7为(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层、8为Ga1-x4Inx4P第二量子阱、9为(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层、10为(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构、11为Al0.5In0.5P第一上限制层、12为Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层、13为Al0.5In0.5P第二上限制层、14为Ga0.5In0.5P上过渡层和15为GaAs帽层。
图2是实施例1(b)和对比例1(a)制备的激光器的PIV测试曲线对比图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步描述，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其它的实施方案，均在本申请保护范围内。
实施例中所用原料如无特殊说明均为常规原料，市购获得；所用方法如无特殊说明均为现有方法。
实施例1
一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器的制备方法，包括步骤如下：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，H2环境下升温到720±10℃烘烤；并通入AsH3，对GaAs衬底进行表面热处理；
S2，将温度缓降到680±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；GaAs缓冲层的掺杂源为Si2H6，Si原子的掺杂浓度为2×1018个原子/cm3，GaAs缓冲层的厚度为0.2μm。
S3，将温度保持在680±10℃，通入PH3，通过中止通入AsH3及TMGa实现GaAs缓冲层的生长停顿，停顿5s，将反应室内As原子耗尽。
S4,将温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn和PH3，在GaAs缓冲层上生长Ga0.5In0.5P下过渡层；Ga0.5In0.5P下过渡层的掺杂源为Si2H6，Ga0.5In0.5P下过渡层的厚度为0.2μm，Si原子的掺杂浓度为4×1018个原子/cm3。
S5,将温度缓变至700±10℃，升温速率不高于60℃/min，通入TMAl、TMIn和PH3，在所述Ga0.5In0.5P下过渡层上生长n型Al0.5In0.5P下限制层；Al0.5In0.5P下限制层的掺杂源为Si2H6，Al0.5In0.5P下限制层的厚度为1.2μm，Si原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3。
S6,将温度缓变到650±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述下限制层上生长(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层；生长过程中逐渐减少TMAl气流量，增加TMGa气流量，实现(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P中In组分固定，Al、Ga组分渐变，使x1由0.05渐变至0.6；y1＝0.5，所述(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层的厚度为0.1μm。
S7,将温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述下波导层上生长Ga1- x2Inx2P第一量子阱；Ga1-x2Inx2P第一量子阱的厚度为6nm，非故意掺杂，受压应变，x2＝0.4。
S8,将温度保持在650±10℃，通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述第一量子阱上生长(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层；(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层的厚度为8nm，非故意掺杂，x3＝0.35，y2＝0.47。
S9,将温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMGa和PH3，在所述垒层上生长Ga1- x4Inx4P第二量子阱；Ga1-x4Inx4P第二量子阱的厚度为6nm，非故意掺杂，受压应变，x4＝0.4。
S10,将温度缓变至700±10℃，升温速率不高于60℃/min，继续通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述第二量子阱上生长(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层；生长过程中逐渐增加TMAl气流量，减少TMGa气流量，实现(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P中In组分固定，Al、Ga组分渐变，使x5组分由0.6线性渐变至0.05；(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层的厚度为0.1μm，x5由0.6渐变至0.05，y3＝0.5，掺杂源为Cp2Mg，在远离第二量子阱上表面0.05μm的上波导层部分进行二分之一掺杂，镁原子的掺杂浓度为4×1017个原子/cm3。
S11，将温度保持在700±10℃，通过通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，或TMAl、TMIn、和PH3在上波导层上实现交替生长掺杂镁的张应变的(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层和掺杂镁的压应变的Alx7In1-x7P材料层，即得(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构；(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P对数为10对；(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层中，掺杂源为Cp2Mg，镁原子的掺杂浓度为1.3×1018个原子/cm3，x6＝0.3，y4＝0.47，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层的厚度为17埃；Alx7In1-x7P材料层中，掺杂源为Cp2Mg，镁原子的掺杂浓度1×1018个原子/cm3，x7＝0.3，Alx7In1-x7P材料层的厚度为24埃。(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层靠近(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层。
S12，将温度保持在700±10℃，继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构上生长p型Al0.5In0.5P第一上限制层，得超晶格结构-第一上限制层；Al0.5In0.5P第一上限制层的掺杂源为Cp2Mg，镁原子的掺杂浓度为为1×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P第一上限制层的厚度为0.15μm。
S13，将温度保持在700±10℃，继续通入TMGa、TMIn和PH3，在所述第一上限制层上生长p型Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层；Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的掺杂源为Cp2Mg，镁原子的掺杂浓度为1.5×1018个原子/cm3，Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的厚度为10nm，x8＝0.47。
S14，将温度保持在700±10℃，继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述腐蚀终止层上生长p型Al0.5In0.5P第二上限制层；Al0.5In0.5P第二上限制层的掺杂源为Cp2Mg，镁原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P第二上限制层的厚度为0.7μm。
S15，将温度渐变至680±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述第二上限制层生长Ga0.5In0.5P上过渡层；Ga0.5In0.5P上过渡层的掺杂源为Cp2Mg，镁原子的掺杂浓度为2×1018个原子/cm3，Ga0.5In0.5P上过渡层的厚度为24nm。
S16,将温度降低到540±10℃，降温速率不超过40℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在所述上过渡层上生长GaAs帽层；GaAs帽层的厚度为0.2μm，掺杂源为CBr4，C原子的掺杂浓度为7×1019个原子/cm3。
由此制得小功率AlGaInP红光半导体激光器，由下至上依次包括GaAs衬底、GaAs缓冲层、Ga0.5In0.5P下过渡层、Al0.5In0.5P下限制层、(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层、Ga1-x2Inx2P第一量子阱、(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层、Ga1-x4Inx4P第二量子阱、(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层、(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构、Al0.5In0.5P第一上限制层、Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层、Al0.5In0.5P第二上限制层、Ga0.5In0.5P上过渡层和GaAs帽层。
本实施例所得激光器的PIV曲线如图2(b)所示，由图2可知，本发明激光器相比对比例1(常规结构，图2(a))激光器具有更高的斜率效率，40mA下光输出功率相比对比例1常规激光器提升4mW。
实施例2
一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器的制备方法，包括步骤如下：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，H2环境下升温到720±10℃烘烤；并通入AsH3，对GaAs衬底进行表面热处理；
S2，将温度缓降到680±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；GaAs缓冲层的掺杂源为Si2H6，Si原子的掺杂浓度为2.5×1018个原子/cm3，GaAs缓冲层的厚度为0.15μm。
S3，将温度保持在680±10℃，通入PH3，通过中止通入AsH3及TMGa实现GaAs缓冲层的生长停顿，停顿10s，将反应室内As原子耗尽。
S4,将温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn和PH3，在GaAs缓冲层上生长Ga0.5In0.5P下过渡层；Ga0.5In0.5P下过渡层的掺杂源为Si2H6，Ga0.5In0.5P下过渡层的厚度为0.3μm，Si原子的掺杂浓度为3×1018个原子/cm3。
S5,将温度缓变至700±10℃，升温速率不高于60℃/min，通入TMAl、TMIn和PH3，在所述Ga0.5In0.5P下过渡层上生长n型Al0.5In0.5P下限制层；Al0.5In0.5P下限制层的掺杂源为Si2H6，Al0.5In0.5P下限制层的厚度为1.0μm，Si原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3。
S6,将温度缓变到650±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述下限制层上生长(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层；生长过程中逐渐减少TMAl气流量，增加TMGa气流量，实现(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P中In组分固定，Al、Ga组分渐变，使x1组分由0.05线性渐变至0.6；y1＝0.5，所述(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层的厚度为0.08μm。
S7,将温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述下波导层上生长Ga1- x2Inx2P第一量子阱；Ga1-x2Inx2P第一量子阱的厚度为5nm，非故意掺杂，受压应变，x2＝0.4。
S8,将温度保持在650±10℃，通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述第一量子阱上生长(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层；(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层的厚度为10nm，非故意掺杂，x3＝0.35，y2＝0.47。
S9,将温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMGa和PH3，在所述垒层上生长Ga1- x4Inx4P第二量子阱；Ga1-x4Inx4P第二量子阱的厚度为5nm，非故意掺杂，受压应变，x4＝0.4。
S10,将温度缓变至700±10℃，升温速率不高于60℃/min，继续通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述第二量子阱上生长(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层；生长过程中逐渐增加TMAl气流量，减少TMGa气流量，实现(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P中In组分固定，Al、Ga组分渐变，使x5组分由0.6线性渐变至0.05；(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层的厚度为0.08μm，x5由0.6渐变至0.05，y3＝0.5，掺杂源为DEZn，在远离第二量子阱上表面0.05μm的上波导层部分进行二分之一掺杂，锌原子的掺杂浓度为4×1017个原子/cm3。
S11,将温度保持在700±10℃，通入TMAl、TMIn和PH3，在所述上波导层上生长p型Al0.5In0.5P限制层1；限制层1的掺杂源为DEZn，Zn原子的掺杂浓度为5×1017个原子/cm3，限制层1的厚度为0.02μm。
然后通过通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，或TMAl、TMIn、和PH3在上波导层上实现交替生长掺杂锌的张应变的(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层和掺杂锌的压应变的Alx7In1-x7P材料层，即得(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构；(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P对数为10对；(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层中，掺杂源为DEZn，锌原子的掺杂浓度为1.3×1018个原子/cm3，x6＝0.3，y4＝0.47，(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层的厚度为17埃；Alx7In1-x7P材料层中，掺杂源为DEZn，锌原子的掺杂浓度1×1018个原子/cm3，x7＝0.3，Alx7In1-x7P材料层的厚度为24埃。(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P材料层靠近(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层。
继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构上生长p型Al0.5In0.5P限制层2，即得到超晶格结构-第一上限制层；限制层2的掺杂源为DEZn，Zn原子的掺杂浓度为为7×1017个原子/cm3，限制层1和限制层2的总厚度为0.1μm。
S12，将温度保持在700±10℃，继续通入TMGa、TMIn和PH3，在所述第一上限制层上生长p型Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层；Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的掺杂源为DEZn，锌原子的掺杂浓度为2×1018个原子/cm3，Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的厚度为10nm，x8＝0.47。
S13，将温度保持在700±10℃，继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述腐蚀终止层上生长p型Al0.5In0.5P第二上限制层；Al0.5In0.5P第二上限制层的掺杂源为DEZn，锌原子的掺杂浓度为7×1017个原子/cm3，Al0.5In0.5P第二上限制层的厚度为0.7μm。
S14，将温度渐变至680±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述第二上限制层生长Ga0.5In0.5P上过渡层；Ga0.5In0.5P上过渡层的掺杂源为DEZn，锌原子的掺杂浓度为1.5×1018个原子/cm3，Ga0.5In0.5P上过渡层的厚度为20nm。
S15,将温度降低到540±10℃，降温速率不超过40℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在所述上过渡层上生长GaAs帽层；GaAs帽层的厚度为0.15μm，掺杂源为CBr4，C原子的掺杂浓度为1×1020个原子/cm3。
由此制得小功率AlGaInP红光半导体激光器，由下至上依次包括GaAs衬底、GaAs缓冲层、Ga0.5In0.5P下过渡层、Al0.5In0.5P下限制层、(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层、Ga1-x2Inx2P第一量子阱、(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层、Ga1-x4Inx4P第二量子阱、(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层、Al0.5In0.5P限制层1-(Al1-x6Gax6)y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构层-Al0.5In0.5P限制层2、Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层、Al0.5In0.5P第二上限制层、Ga0.5In0.5P上过渡层和GaAs帽层。
对比例1
一种常规的小功率AlGaInP红光半导体激光器的制备方法，包括步骤如下：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，H2环境下升温到720±10℃烘烤；并通入AsH3，对GaAs衬底进行表面热处理；
S2，将温度缓降到680±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；GaAs缓冲层的掺杂源为Si2H6，Si原子的掺杂浓度为2×1018个原子/cm3，GaAs缓冲层的厚度为0.2μm。
S3，将温度保持在680±10℃，通入PH3，通过中止通入AsH3及TMGa实现GaAs缓冲层的生长停顿，停顿5s，将反应室内As原子耗尽。
S4,将温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn和PH3，在GaAs缓冲层上生长Ga0.5In0.5P下过渡层；Ga0.5In0.5P下过渡层的掺杂源为Si2H6，Ga0.5In0.5P下过渡层的厚度为0.2μm，Si原子的掺杂浓度为4×1018个原子/cm3。
S5,将温度缓变至700±10℃，升温速率不高于60℃/min，通入TMAl、TMIn和PH3，在所述Ga0.5In0.5P下过渡层上生长n型Al0.5In0.5P下限制层；Al0.5In0.5P下限制层的掺杂源为Si2H6，Al0.5In0.5P下限制层的厚度为1.2μm，Si原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3。
S6,将温度缓变到650±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述下限制层上生长(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层；生长过程中逐渐减少TMAl气流量，增加TMGa气流量，实现(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P中In组分固定，Al、Ga组分渐变，使x1由0.05渐变至0.6，y1＝0.5，所述(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层的厚度为0.1μm。
S7,将温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述下波导层上生长Ga1- x2Inx2P第一量子阱；Ga1-x2Inx2P第一量子阱的厚度为6nm，非故意掺杂，受压应变，x2＝0.4。
S8,将温度保持在650±10℃，通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述第一量子阱上生长(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层；(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层的厚度为8nm，非故意掺杂，x3＝0.35，y2＝0.47。
S9,将温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMGa和PH3，在所述垒层上生长Ga1- x4Inx4P第二量子阱；Ga1-x4Inx4P第二量子阱的厚度为6nm，非故意掺杂，受压应变，x4＝0.4。
S10,将温度缓变至700±10℃，升温速率不高于60℃/min，继续通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述第二量子阱上生长(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层；生长过程中逐渐增加TMAl气流量，减少TMGa气流量，实现(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P中In组分固定，Al、Ga组分渐变，使x5组分由0.6线性渐变至0.05；(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层的厚度为0.1μm，x5由0.6渐变至0.05，y3＝0.5，掺杂源为Cp2Mg，在远离第二量子阱上表面0.05μm的上波导层部分进行二分之一掺杂，镁原子的掺杂浓度为4×1017个原子/cm3。
S11，将温度保持在700±10℃，继续通入TMAl、TMIn和PH3，在(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层上生长p型Al0.5In0.5P第一上限制层；Al0.5In0.5P第一上限制层的掺杂源为Cp2Mg，镁原子的掺杂浓度为为1×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P第一上限制层的厚度为0.15μm。
S12，将温度保持在700±10℃，继续通入TMGa、TMIn和PH3，在所述第一上限制层上生长p型Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层；Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的掺杂源为Cp2Mg，镁原子的掺杂浓度为1.5×1018个原子/cm3，Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的厚度为10nm，x8＝0.47。
S13，将温度保持在700±10℃，继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述腐蚀终止层上生长p型Al0.5In0.5P第二上限制层；Al0.5In0.5P第二上限制层的掺杂源为Cp2Mg，镁原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P第二上限制层的厚度为0.7μm。
S14，将温度渐变至680±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述第二上限制层生长Ga0.5In0.5P上过渡层；Ga0.5In0.5P上过渡层的掺杂源为Cp2Mg，镁原子的掺杂浓度为2×1018个原子/cm3，Ga0.5In0.5P上过渡层的厚度为24nm。
S15,将温度降低到540±10℃，降温速率不超过40℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在所述上过渡层上生长GaAs帽层；GaAs帽层的厚度为0.2μm，掺杂源为CBr4，C原子的掺杂浓度为7×1019个原子/cm3。
由此制得小功率AlGaInP红光半导体激光器，由下至上依次包括GaAs衬底、GaAs缓冲层、Ga0.5In0.5P下过渡层、Al0.5In0.5P下限制层、(Al1-x1Gax1)y1In1-y1P下波导层、Ga1-x2Inx2P第一量子阱、(Al1-x3Gax3)y2In1-y2P垒层、Ga1-x4Inx4P第二量子阱、(Al1-x5Gax5)y3In1-y3P上波导层、Al0.5In0.5P第一上限制层、Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层、Al0.5In0.5P第二上限制层、Ga0.5In0.5P上过渡层和GaAs帽层。
本对比例所得常规激光器的PIV曲线如图2(a)所示，常规小功率AlGaInP激光器，电子泄露严重，斜率效率较低，40mA下光输出功率22mW，与本发明激光器相比，斜率效率低、光输出功率较小。
Claims (15)
1.一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，由下至上依次包括衬底、缓冲层、下过渡层、Al0.5In0.5P下限制层、下波导层、第一量子阱、垒层、第二量子阱、上波导层、超晶格结构-第一上限制层、腐蚀终止层、Al0.5In0.5P第二上限制层、上过渡层和帽层；
所述超晶格结构-第一上限制层由（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P 超晶格结构层和Al0.5In0.5P第一上限制层组成；或者，为Al0.5In0.5P限制层1-（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构层-Al0.5In0.5P限制层2；
其中，0.25≤x6≤0.35，0.4≤y4≤0.65；0.25≤x7≤0.45。
2.根据权利要求1所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，所述小功率AlGaInP红光半导体激光器包括以下条件中的一项或多项：
i、衬底为GaAs衬底；
ii、缓冲层为GaAs缓冲层；
iii、下过渡层为Ga0.5In0.5P下过渡层；
iv、下波导层为（Al1-x1Gax1）y1In1-y1P下波导层，0.05≤x1≤0.6，0.4≤y1≤0.6，x1由0.05线性渐变至0.6；
v、第一量子阱为Ga1-x2Inx2P第一量子阱，0.3≤x2≤0.5；
vi、垒层为（Al1-x3Gax3）y2In1-y2P垒层，0.3≤x3≤0.6，0.4≤y2≤0.6；
vii、第二量子阱为Ga1-x4Inx4P第二量子阱，0.3≤x4≤0.5；
viii、上波导层为（Al1-x5Gax5）y3In1-y3P上波导层；0.05≤x5≤0.6，0.4≤y3≤0.6，x5由0.6线性渐变至0.05；
ix、腐蚀终止层为Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层，0.4≤x8≤0.5；
x、上过渡层为Ga0.5In0.5P上过渡层；
xi、帽层为GaAs帽层。
3.根据权利要求1所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，所述（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P超晶格结构是由掺杂镁或锌受张应变的（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P材料层和掺杂镁或锌受压应变的Alx7In1-x7P材料层交替生长组成，（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P对数为5-25对；（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P材料层中镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P材料层的厚度为10-30埃；Alx7In1-x7P材料层中镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，Alx7In1-x7P材料层的厚度为10-30埃。
4.根据权利要求3所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P材料层的厚度为17埃，镁或锌原子的掺杂浓度为1.3×1018个原子/cm3，x6=0.3，y4=0.47；Alx7In1-x7P材料层的厚度为24埃，镁或锌原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3，x7=0.3；（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P对数为10对，（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P材料层靠近（Al1-x5Gax5）y3In1-y3P上波导层。
5.根据权利要求1所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，所述Al0.5In0.5P第一上限制层为掺杂镁或锌的p型Al0.5In0.5P材料，镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P第一上限制层的厚度为0.1-0.3μm。
6.根据权利要求5所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，Al0.5In0.5P第一上限制层的厚度为0.15μm，镁或锌原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3。
7.根据权利要求1所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构可以插入Al0.5In0.5P第一上限制层中组成Al0.5In0.5P限制层1-（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P/Alx7In1-x7P超晶格结构层-Al0.5In0.5P限制层2；Al0.5In0.5P限制层1和Al0.5In0.5P限制层2均为掺杂镁或锌的p型Al0.5In0.5P材料，Al0.5In0.5P限制层1的掺杂浓度为4-7×1017个原子/cm3，Al0.5In0.5P限制层2的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P限制层1的厚度为20-50nm，Al0.5In0.5P限制层1和Al0.5In0.5P限制层2的总厚度为0.1-0.3μm；所述（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P超晶格结构是由掺杂镁或锌受张应变的（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P材料层和掺杂镁或锌受压应变的Alx7In1-x7P材料层交替生长组成，（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P对数为5-25对；（Al1- x6Gax6）y4In1-y4P材料层中镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，（Al1- x6Gax6）y4In1-y4P材料层的厚度为10-30埃；Alx7In1-x7P材料层中镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，Alx7In1-x7P材料层的厚度为10-30埃。
8.根据权利要求7所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P材料层的厚度为17埃，镁或锌原子的掺杂浓度为1.3×1018个原子/cm3，x6=0.3，y4=0.47；Alx7In1-x7P材料层的厚度为24埃，镁或锌原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3，x7=0.3；（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P对数为10对，（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P材料层靠近（Al1-x5Gax5）y3In1-y3P上波导层。
9.根据权利要求2所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述GaAs缓冲层为掺杂Si的GaAs材料，Si原子的掺杂浓度为2×1018-5×1018个原子/cm3；GaAs缓冲层的厚度为0.1-0.3μm；
b、所述Ga0.5In0.5P下过渡层为掺杂Si的Ga0.5In0.5P材料，Si原子的掺杂浓度为2×1018-5×1018个原子/cm3，Ga0.5In0.5P下过渡层的厚度为0.1-0.3μm；
c、所述Al0.5In0.5P下限制层为掺杂Si的n型Al0.5In0.5P材料，Si原子的掺杂浓度为7×1017-2×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P下限制层的厚度为0.7-1.5μm； d、所述（Al1-x1Gax1）y1In1-y1P下波导层的厚度为0.05-0.15μm，非故意掺杂；x1由0.05线性渐变至0.6，y1=0.5；
e、所述Ga1-x2Inx2P第一量子阱的厚度为4-7nm，非故意掺杂，受压应变；
f、所述（Al1-x3Gax3）y2In1-y2P垒层的厚度为5-15 nm，非故意掺杂，受张应变；
g、所述Ga1-x4Inx4P第二量子阱的厚度为4-7nm，非故意掺杂，受压应变。
10.根据权利要求9所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、GaAs缓冲层的厚度为0.2μm，Si原子的掺杂浓度为2×1018个原子/cm3；
b、Ga0.5In0.5P下过渡层的厚度为0.2μm，Si原子的掺杂浓度为4×1018个原子/cm3；
c、Al0.5In0.5P下限制层的厚度为1.2μm，Si原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3；
d、所述（Al1-x1Gax1）y1In1-y1P下波导层的厚度为0.1μm；
e、x2=0.4，Ga1-x2Inx2P第一量子阱的厚度为6nm；
f、x3=0.35，y2=0.47，（Al1-x3Gax3）y2In1-y2P垒层的厚度为8 nm；
g、x4=0.4，Ga1-x4Inx4P第二量子阱的厚度为6nm。
11.根据权利要求2所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、所述（Al1-x5Gax5）y3In1-y3P上波导层为掺杂镁或锌的（Al1-x5Gax5）y3In1-y3P材料，（Al1- x5Gax5）y3In1-y3P上波导层的二分之一进行掺杂，镁或锌原子的掺杂浓度为3×1017-7×1017个原子/cm3，（Al1-x5Gax5）y3In1-y3P上波导层的厚度为0.05-0.15μm；
b、所述Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层为掺杂镁或锌的p型Ga1-x8Inx8P材料，镁或锌原子的掺杂浓度为1.2×1018-3×1018个原子/cm3，Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的厚度8-20nm；
c、所述Al0.5In0.5P第二上限制层为掺杂镁或锌的p型Al0.5In0.5P材料，镁或锌原子的掺杂浓度为7×1017-1.5×1018个原子/cm3，Al0.5In0.5P第二上限制层的厚度为0.5-1.2μm；
d、所述Ga0.5In0.5P上过渡层为掺杂镁或锌的Ga0.5In0.5P材料，镁或锌原子的掺杂浓度为1.2×1018-3×1018个原子/cm3，Ga0.5In0.5P上过渡层的厚度为20-40nm； e、所述GaAs帽层为掺杂碳或锌的GaAs材料，GaAs帽层的厚度为0.1-0.5μm，碳或锌原子的掺杂浓度为4×1019-1×1020个原子/cm3。
12.根据权利要求11所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、x5由0.6线性渐变至0.05，y3=0.5，（Al1-x5Gax5）y3In1-y3P上波导层的厚度为0.1μm，在远离第二量子阱上表面0.05 μm的上波导层部分掺杂镁或锌，镁或锌原子的掺杂浓度为4×1017个原子/cm3；
b、Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的厚度为10 nm，镁或锌原子的掺杂浓度为1.5×1018个原子/cm3，x8=0.47；
c、Al0.5In0.5P第二上限制层的厚度为0.7μm，镁或锌原子的掺杂浓度为1×1018个原子/cm3；
d、Ga0.5In0.5P上过渡层的厚度为24nm，镁或锌原子的掺杂浓度为2×1018个原子/cm3；
e、GaAs帽层的厚度为0. 2μm，碳或锌原子的掺杂浓度为7×1019个原子/cm3。
13.如权利要求1-12任意一项所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器的制备方法，包括步骤：在MOCVD生长室内对衬底进行表面热处理，然后由下至上依次外延生长缓冲层、下过渡层、Al0.5In0.5P下限制层、下波导层、第一量子阱、垒层、第二量子阱、上波导层、超晶格结构-第一上限制层、腐蚀终止层、Al0.5In0.5P第二上限制层、上过渡层和帽层。
14.根据权利要求13所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器的制备方法，包括步骤如下：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，H2环境下升温到720±10℃烘烤；并通入AsH3，对GaAs衬底进行表面热处理；
S2，将温度缓降到680±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；
S3，将温度保持在680±10℃，通入PH3，通过中止通入AsH3及TMGa实现GaAs缓冲层的生长停顿，停顿3s至30s，将反应室内As原子耗尽；
S4, 将温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn和PH3，在GaAs缓冲层上生长Ga0.5In0.5P下过渡层；目的是降低带隙突变，提高电子迁移速率；
S5, 将温度缓变至700±10℃，升温速率不高于60℃/min，通入TMAl、TMIn和PH3，在所述Ga0.5In0.5P下过渡层上生长n型Al0.5In0.5P下限制层；
S6, 将温度缓变到650±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述下限制层上生长（Al1-x1Gax1）y1In1-y1P下波导层；生长过程中逐渐减少TMAl气流量，增加TMGa气流量，实现（Al1-x1Gax1）y1In1-y1P中In组分固定，Al、Ga组分渐变，使x1组分由0.05线性渐变至0.6；
S7, 将温度保持在650±10℃，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述下波导层上生长Ga1-x2Inx2P第一量子阱；
S8, 将温度保持在650±10℃，通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述第一量子阱上生长（Al1-x3Gax3）y2In1-y2P垒层；
S9, 将温度保持在650±10℃，继续通入TMIn、TMGa和PH3，在所述垒层上生长Ga1-x4Inx4P第二量子阱；
S10, 将温度缓变至700±10℃，升温速率不高于60℃/min，继续通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，在所述第二量子阱上生长（Al1-x5Gax5）y3In1-y3P上波导层；生长过程中逐渐增加TMAl气流量，减少TMGa气流量，实现（Al1-x5Gax5）y3In1-y3P中In组分固定，Al、Ga组分渐变，使x5组分由0.6线性渐变至0.05；
S11，将温度保持在700±10℃，通过通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，或TMAl、TMIn、和PH3在上波导层上实现交替生长（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P超晶格结构；将温度保持在700±10℃，继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P超晶格结构上生长p型Al0.5In0.5P第一上限制层，即得到超晶格结构-第一上限制层；
或者，将温度保持在700±10℃，通入TMAl、TMIn和PH3，在所述上波导层上生长p型Al0.5In0.5P限制层1；然后通过通入TMAl、TMIn、TMGa和PH3，或TMAl、TMIn、和PH3在限制层1上实现交替生长（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P超晶格结构；继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P超晶格结构上生长p型Al0.5In0.5P限制层2，即得到超晶格结构-第一上限制层；
S12，将温度保持在700±10℃，继续通入TMGa、TMIn和PH3，在所述超晶格结构-第一上限制层上生长p型Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层；
S13，将温度保持在700±10℃，继续通入TMAl、TMIn和PH3，在所述腐蚀终止层上生长p型Al0.5In0.5P第二上限制层；
S14，将温度渐变至680±10℃，降温速率不高于30℃/min，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述第二上限制层生长Ga0.5In0.5P上过渡层；
S15, 将温度降低到540±10℃，降温速率不超过40℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在所述上过渡层上生长GaAs帽层。
15.根据权利要求13所述具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
a、步骤S2中， GaAs缓冲层的掺杂源为Si2H6；
b、步骤S4中， Ga0.5In0.5P下过渡层的掺杂源为Si2H6；
c、步骤S5中， Al0.5In0.5P下限制层的掺杂源为Si2H6；
d、步骤S10中，（Al1-x5Gax5）y3In1-y3P上波导层的掺杂源为Cp2Mg或DEZn；
e、步骤S11中，（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P材料层中，掺杂源为Cp2Mg或DEZn；Alx7In1-x7P材料层中，掺杂源为Cp2Mg或DEZn；
f、步骤S11中，Al0.5In0.5P限制层1和Al0.5In0.5P限制层2的掺杂源为Cp2Mg或DEZn；（Al1- x6Gax6）y4In1-y4P材料层中，掺杂源为Cp2Mg或DEZn；Alx7In1-x7P材料层中，掺杂源为Cp2Mg或DEZn；
g、步骤S11中， Al0.5In0.5P第一上限制层的掺杂源为Cp2Mg或DEZn；
h、步骤S12中， Ga1-x8Inx8P腐蚀终止层的掺杂源为Cp2Mg或DEZn；
i、步骤S13中， Al0.5In0.5P第二上限制层的掺杂源为Cp2Mg或DEZn；
j、步骤S14中， Ga0.5In0.5P上过渡层的掺杂源为Cp2Mg或DEZn；
k、步骤S15中，帽层的掺杂源为CBr4或DEZn；
l、上波导层、（Al1-x6Gax6）y4In1-y4P /Alx7In1-x7P超晶格结构、Al0.5In0.5P限制层1、Al0.5In0.5P限制层2、Al0.5In0.5P第一上限制层、腐蚀终止层、Al0.5In0.5P第二上限制层和上过渡层的掺杂源相同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011132600.5A CN114389151B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011132600.5A CN114389151B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114389151A CN114389151A (zh) | 2022-04-22 |
| CN114389151B true CN114389151B (zh) | 2024-01-02 |
Family
ID=81194117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011132600.5A Active CN114389151B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114389151B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115863502B (zh) * | 2023-02-21 | 2024-03-19 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种led外延片、外延生长方法及led芯片 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0452869A1 (en) * | 1990-04-16 | 1991-10-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of making a semiconductor device. |
| CN1347581A (zh) * | 1999-03-26 | 2002-05-01 | 松下电器产业株式会社 | 带有应变补偿层的半导体结构及其制备方法 |
| JP2006074010A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-03-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| CN106207754A (zh) * | 2016-09-20 | 2016-12-07 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种氮化镓基激光器外延结构及其生长方法 |
| CN107809057A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-03-16 | 华南师范大学 | GaN基复合DBR谐振腔激光器外延片、激光器及制备方法 |
| 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 |
| CN108346972A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种具有超晶格限制层的AlGaInP半导体激光器 |
| CN108538935A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-14 | 北京工业大学 | 隧道补偿超晶格红外探测器 |
| CN110729631A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-24 | 东莞理工学院 | 一种基于氮化镓单晶衬底的激光二极管及其制备方法 |
-
2020
- 2020-10-21 CN CN202011132600.5A patent/CN114389151B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0452869A1 (en) * | 1990-04-16 | 1991-10-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of making a semiconductor device. |
| CN1347581A (zh) * | 1999-03-26 | 2002-05-01 | 松下电器产业株式会社 | 带有应变补偿层的半导体结构及其制备方法 |
| JP2006074010A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-03-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| CN106207754A (zh) * | 2016-09-20 | 2016-12-07 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种氮化镓基激光器外延结构及其生长方法 |
| 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 |
| CN108346972A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种具有超晶格限制层的AlGaInP半导体激光器 |
| CN107809057A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-03-16 | 华南师范大学 | GaN基复合DBR谐振腔激光器外延片、激光器及制备方法 |
| CN108538935A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-14 | 北京工业大学 | 隧道补偿超晶格红外探测器 |
| CN110729631A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-24 | 东莞理工学院 | 一种基于氮化镓单晶衬底的激光二极管及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114389151A (zh) | 2022-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110148886B (zh) | 一种含有界面δ掺杂的高可靠性激光器及其制备方法 | |
| CN112398002B (zh) | 一种基于渐变波导层的小功率激光器及其制备方法 | |
| CN113991427A (zh) | 一种双非对称波导层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法 | |
| CN108233179B (zh) | 一种无铝波导层的红光半导体激光器结构 | |
| JP2003204122A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| CN114389151B (zh) | 一种具有超晶格电子阻挡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法 | |
| CN115249947A (zh) | 一种InGaAs高应变变温量子阱大功率激光器外延片及其制备方法 | |
| JP2009059797A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| CN114744485B (zh) | 具有Al组分的双波导半导体激光器结构及其制备方法 | |
| CN115528542A (zh) | 一种带有应变超晶格结构的AlGaInP红光半导体激光器件及其制备方法 | |
| CN114079226B (zh) | 一种高均匀性高功率的激光器外延片及其制备方法 | |
| CN114079229B (zh) | 一种界面优化的AlGaInP/AlGaAs非对称半导体激光器件及其制备方法 | |
| JP2009245982A (ja) | 窒化物発光素子 | |
| CN115706387A (zh) | 一种AlGaInP基横模半导体激光器及其制备方法 | |
| JP2002314204A (ja) | ｐ型超格子構造とその作製方法、ＩＩＩ族窒化物半導体素子及びＩＩＩ族窒化物半導体発光素子 | |
| CN115810978A (zh) | 一种应变补偿的AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法 | |
| CN114142343B (zh) | 一种优化渐变波导层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法 | |
| CN114552383B (zh) | 一种无铝有源区的红光半导体激光器及其制备方法 | |
| CN118198865B (zh) | 一种混合应变量子阱半导体光放大器及其制备方法 | |
| JP4254373B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| CN112838475B (zh) | 一种基于张应变扩散阻挡层的激光器件及其制备方法 | |
| CN114069388B (zh) | 一种基于GaAsP界面过渡层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法 | |
| JP4698181B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| CN118299932A (zh) | 一种非对称势垒的单模660nm半导体激光器件及其制备方法 | |
| CN116667152A (zh) | 一种镁锌共掺的AlGaInP红光半导体激光器件及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |