CN114825044A - 一种完全非对称结构的激光器外延片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开公开一种完全非对称结构的激光器外延片及其制备方法，该外延片中：N限制层与P限制层的组分含量非对称、厚度非对称；下波导层、上波导层均呈组分含量渐变特点，厚度非对称特点，并且所述下波导层中掺杂P原子；下垒层与上垒层均呈组分含量渐变特点，厚度非对称特点。这种完全非对称结构的激光器外延片中，N限制层与P限制层的组分含量非对称、厚度非对称设置起到降低串联电阻，减少热产生，将光场向N侧偏移的作用，从而降低空穴对载流子的吸收提升内量子效率。下波导层、上波导层均呈组分含量渐变，厚度非对称设置，实现量子阱的光限制可控。而下垒层与上垒层厚度非对称，组分渐变设计提升了激光器高温下的可靠性，提高了光电转换效率。

Description

一种完全非对称结构的激光器外延片及其制备方法
技术领域
本公开涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种完全非对称结构的激光器外延片及其制备方法。
背景技术
本公开背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本公开的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
半导体激光器因为其制作简单、体积小、功率高等优点广泛应用于工业加工、激光通讯、医疗美容等方面，在此期间，外延片作为半导体激光器最核心的部分，也得到快速的发展。近几年工业需求对激光器的输出功率越来越高，GaAs基大功率激光器外延片为了应对需求通常采用传统大光腔外延结构，并在此基础上开发出了极端双不对称结构。极端双不对称结构虽然具有低串联电阻和低载流子泄露优点，但是因为其量子阱的限制因子及增益均较低，制约峰值功率的提升，仍需要通过优化外延结构来进行提升。
发明内容
针对上述的问题，本公开提供一种完全非对称结构的激光器外延片及其制备方法，这种外延片的采用组分和结构的非对称特点弥补了极端双对称结构的不足，降低了阈值电流，提升了高温下的可靠性，提高了光电转换效率。为实现上述目的，本公开公开如下所示技术方案。
本公开的核心技术是外延片结构采用完全非对称的方式：N限制层与P限制层的组分含量非对称、厚度非对称，即两者的组分含量不同，厚度也不同。下波导层、上波导层均呈组分含量渐变特点，厚度非对称特点，并且在下波导层中掺P来弥补应力。下垒层与上垒层均呈组分含量渐变特点，厚度非对称特点。
与现有技术相比，本公开具有以下有益效果：上述的完全非对称结构的激光器外延片中，由于N限制层与P限制层的组分含量非对称、厚度非对称设置，可以起到降低串联电阻，减少热产生，将光场向N侧偏移的作用，从而降低空穴对载流子的吸收提升内量子效率。下波导层、上波导层均呈组分含量渐变，厚度非对称设置，减小界面间的带阶，降低电压，实现了量子阱的光限制可控。并且通过下波导层P的掺杂来弥补应力，从而实现了对外延结构整体的应力中和，提升了可靠性。而下垒层与上垒层厚度非对称，组分渐变设计，在保证P-限制层厚度不变的前提下，通过上垒层和下垒层厚度不对称将电子更好的限制在量子阱中提升了有源区的限制能力则弥补了极端双对称结构的不足，降低了阈值电流，提升了激光器在高温下的可靠性，提高了光电转换效率。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例中完全非对称结构的激光器外延片的结构示意图，其中，数字标记分别代表：1-衬底、2缓冲层、3-Alx1Ga1-x1As N限制层、4-Alx2Ga1-x2Asy1P1-y1下波导层、5-Alx3Ga1-x3As下垒层、6-量子阱层、7-Alx4Ga1-x4As上垒层、8-Alx5Ga1-x5As上波导层、9-Alx6Ga1-x6As P限制层、10-欧姆接触层。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
一方面，公开一种完全非对称结构的激光器外延片，其包括由下至上依次设置的：衬底、缓冲层、Alx1Ga1-x1As N限制层、Alx2Ga1-x2Asy1P1-y1下波导层、Alx3Ga1-x3As下垒层、量子阱层、Alx4Ga1-x4As上垒层、Alx5Ga1-x5As上波导层、Alx6Ga1-x6As P限制层、欧姆接触层。其中：所述N限制层与P限制层的组分非对称(即x1≠x6)、厚度非对称。所述下波导层与上波导层厚度非对称，且所述下波导层中x2从下层到上层逐渐减小，所述上波导层中x5从上层到下层逐渐减小，且所述下波导层中掺有P原子。所述下垒层与上垒层厚度非对称，且所述下垒层中x3从下层到上层逐渐减小，所述上垒层中x4从上层到下层逐渐减小，即组分成渐变对称的特点。
在本公开的一些典型实施方式中，所述N限制层中，0.3≤x1≤0.6；所述P限制层中，0.5≤x6≤0.9。
在本公开的一些典型实施方式中，所述N限制层的厚度为2～3um，所述P限制层的厚度为0.5～1um。
在本公开的一些典型实施方式中，所述上垒层中x4从上层到下层逐渐减小至所述下垒层的最上层的x3的值。优选地，0.1≤x3≤0.4，0.1≤x4≤0.4。
在本公开的一些典型实施方式中，所述上波导层中x5从上层到下层逐渐减小至所述下波导层的最上层的x2的值。优选地，0.3≤x2≤0.4、0.3≤x5≤0.8、0.95≤y1≤0.99。
在本公开的一些典型实施方式中，所述下波导层的厚度为800～1500nm，上波导层的厚度为100～200nm。
在本公开的一些典型实施方式中，所述下垒层的厚度为100～300nm，上垒层的厚度为50～100nm，且在同一外所述延片中，下垒层和上垒层的厚度取值不同，以实现厚度非对称的结构设计。
在本公开的一些典型实施方式中，所述量子阱层的材质包括Inz1Ga1-z1As、AlGaInP等中的任意一种。可选地，所述量子阱层中z1的取值为0.1～0.2。
在本公开的一些典型实施方式中，所述衬底的材质包括GaAs、蓝宝石、SiC等中的任意一种。
在本公开的一些典型实施方式中，所述缓冲层的材质包括GaAs、InP、GaN等中的任意一种。可选地，所述缓冲层的厚度为100～300nm。
在本公开的一些典型实施方式中，所述量子阱层的材质包括Inz1Ga1-z1As、AlGaInP等中的任意一种。可选地，所述z1取值在0.1～0.2之间。
在本公开的一些典型实施方式中，所述欧姆接触层的材质包括GaAs、GaN、GaP等中的任意一种。可选地，所述欧姆接触层的厚度为100～300nm。
在本公开的一些典型实施方式中，N侧(缓冲层、N限制层、下波导层)掺杂了硅原子，P侧(上波导层、P限制层、欧姆接触层)掺杂了碳源。
进一步地，所述缓冲层中掺杂有硅原子；可选地，其掺杂浓度为1E18～3E18个原子/cm3。
进一步地，所述N限制层中掺杂有硅原子。可选地，其掺杂浓度为5E17～2E18个原子/cm3。
进一步地，所述下波导层中掺杂有硅原子。可选地，其掺杂浓度为5E17～2E18个原子/cm3。
进一步地，所述上波导层中掺杂有碳原子。可选地，其掺杂浓度为5E17-2E18个原子/cm3。
进一步地，所述P限制层中掺杂有碳原子。可选地，其掺杂浓度为1E17～5E18个原子/cm3。
进一步地，所述欧姆接触层中掺杂有碳原子。可选地，其掺杂浓度为9E18～5E19个原子/cm3。
在上述典型实施方式中，N测掺杂的目的是提供电子，并通过掺杂梯度的变化(从N限制层到下垒层：Si掺杂越来越低直至没有掺杂，形成一个掺杂从高到低的梯度)实现电势差有利于电子向量子阱迁移，P侧掺杂目的是提供空穴，并通过掺杂梯度的变化(从上垒层到P限制层：C掺杂从上垒层没有掺杂开始越来越高形成一个掺杂从低到高的梯度)实现电势差有利于空穴向量子阱迁移，最终实现空穴和电子在量子阱中复合。
另一方面，公开所述完全非对称结构的激光器外延片的制备方法，包括如下步骤：
(1)在还原气氛中对衬底进行热处理去除表面水氧。
(2)在所述衬底上生长缓冲层。
(3)在所述缓冲层上生长Alx1Ga1-x1As N限制层。
(4)在所述N限制层上生长Alx2Ga1-x2Asy1P1-y1下波导层，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使所述x2的值从下波导层的下层开始逐渐向上递减。
(5)在所述下波导层上生长Alx3Ga1-x3As下垒层，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使所述x3的值从下波导层的下层开始逐渐向上递减。
(6)在所述下垒层上生长量子阱层。
(7)在所述量子阱层上生长Alx4Ga1-x4As上垒层，且并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使所述x4的值从上垒层的下层开始逐渐向上递增。
(8)在所述上垒层上生长Alx5Ga1-x5As上波导层，且并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使所述x5的值从上波导层的下层开始逐渐向上递增。
(9)在所述上波导层上生长Alx6Ga1-x6As P限制层，且所述x1≠x6。
(10)在所述P限制层上生长欧姆接触层，即得。
在本公开的一些典型实施方式中，上述步骤(2)、(3)、(4)中，还包括在所述缓冲层、N限制层、下波导层制备过程中掺杂硅原子的步骤。
在本公开的一些典型实施方式中，上述步骤(8)、(9)、(10)中，还包括在所述上波导层、P限制层、欧姆接触层制备过程中掺杂碳原子的步骤。
在本公开的一些典型实施方式中，上述步骤(1)中热处理的温度为740～780℃，步骤(2)的生长温度为720～740℃，步骤(3)～(9)的生长温度为640～680℃，步骤(10)的生长温度为540～560℃。
现结合说明书附图和具体实施例对本公开的技术方案进一步说明。
实施例1
一种完全非对称结构的激光器外延片的制备方法，包括如下步骤：
(1)将GaAs衬底1放在MOCVD设备生长室内，H2环境升温到780℃烘烤10分钟，再通入AsH3,对GaAs衬底1进行热处理去除衬底表面水氧。
(2)当反应室温度下降到730℃，通入TMGa和AsH3(摩尔量之比为：1：100)，在所述GaAs衬底1上生长厚度为300nm的GaAs缓冲层2，并以Si2H6为掺杂源进行硅掺杂，掺杂浓度为2E18个原子/cm3。
(3)当反应室温度下降到680℃，通入TMAl、TMGa和AsH3(TMAl和TMGa摩尔量之比为7：13；TMAl+TMGa和AsH3摩尔量之比为1：100)，所述GaAs缓冲层2上生长厚度为2.5um的Al0.35Ga0.65As N限制层3，并以Si2H6为掺杂源进行硅掺杂，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
(4)保持温度在680℃，并通入TMAl、TMGa、AsH3和PH3，在所述Al0.35Ga0.65As N限制层3上生长厚度为0.9um的Alx2Ga1-x2Asy1P1-y1下波导层4；其中，随着所述下波导层4的生长，y1＝0.96，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化使x2从0.35渐变至0.30，并以Si2H6为掺杂源进行硅掺杂，掺杂浓度为7E17个原子/cm3。
(5)保持温度在680℃，并通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述下波导层4上生长厚度为150nm的Alx3Ga1-x3As下垒层5。其中，随着所述下垒层5的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化使x3从0.30渐变至0.2。
(6)当反应室温度下降到660℃，并通入TMIn、TMGa和AsH3，在所述下垒层5上继续生长厚度为7nm的In0.15Ga0.85As量子阱层6。
(7)当反应室温度下降到680℃，并通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述量子阱层6上生长厚度为80nm的Alx4Ga1-x4As上垒层7。其中，随着所述上垒层7的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化使x4从0.2渐变至0.3。
(8)保持温度在680℃，继续通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述上垒层7上生长厚度为150nm的Alx5Ga1-x5As上波导层8。其中，随着所述上波导层8的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化使x5从0.3渐变至0.6。同时，以CBr4为掺杂源进行碳掺杂，掺杂浓度为7E17个原子/cm3。
(9)保持温度在680℃，继续通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述上波导层8上生长厚度为0.8um的Al0.6Ga0.4As P限制层9。同时，以CBr4为掺杂源进行碳掺杂，掺杂浓度为2E18个原子/cm3。
(10)当反应室温度下降至550℃，并通入TMGa和AsH3，在所述P限制层9上生长厚度为300nm的GaAs欧姆接触层10。同时，以CBr4为掺杂源进行碳掺杂，掺杂浓度为5E19个原子/cm3，即得所述完全非对称结构的激光器外延片，其结构示意图参考图1。
实施例2
一种完全非对称结构的激光器外延片的制备方法，包括如下步骤：
一种完全非对称结构的激光器外延片的制备方法，包括如下步骤：
(1)将GaAs衬底1放在MOCVD设备生长室内，H2环境升温到740℃烘烤10分钟，再通入AsH3,对GaAs衬底1进行热处理去除衬底表面水氧。
(2)当反应室温度下降到720℃，通入TMGa和AsH3(摩尔量之比为：1：100)，在所述GaAs衬底1上生长厚度为100nm的GaAs缓冲层2，并以Si2H6为掺杂源进行硅掺杂，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
(3)当反应室温度下降到640℃，通入TMAl、TMGa和AsH3(TMAl和TMGa摩尔量之比为3：7；TMAl+TMGa和AsH3摩尔量之比为1：100)，所述GaAs缓冲层2上生长厚度为2um的Al0.30Ga0.70As N限制层3，并以Si2H6为掺杂源进行硅掺杂，掺杂浓度为5E17个原子/cm3。
(4)保持温度在640℃，并通入TMAl、TMGa、AsH3和PH3，在所述Al0.35Ga0.65As N限制层3上生长厚度为0.8um的Alx2Ga1-x2Asy1P1-y1下波导层4；其中，随着所述下波导层4的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使x2从0.35渐变至0.30，所述y1＝0.95，并以Si2H6为掺杂源进行硅掺杂，掺杂浓度为7E17个原子/cm3。
(5)保持温度在640℃，并通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述下波导层4上生长厚度为100nm的Alx3Ga1-x3As下垒层5。其中，随着所述下垒层5的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使x3从0.30渐变至0.2。
(6)当反应室温度下降到640℃，并通入TMIn、TMGa和AsH3，在所述下垒层5上继续生长厚度为5nm的In0.10Ga0.90As量子阱层6。
(7)当反应室温度下降到640℃，并通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述量子阱层6上生长厚度为50nm的Alx4Ga1-x4As上垒层7。其中，随着所述上垒层7的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使x4从0.2渐变至0.3。
(8)保持温度在640℃，继续通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述上垒层7上生长厚度为100nm的Alx5Ga1-x5As上波导层8。其中，随着所述上波导层8的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使x5从0.3渐变至0.6。同时，以CBr4为掺杂源进行碳掺杂，掺杂浓度为5E17个原子/cm3。
(9)保持温度在640℃，继续通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述上波导层8上生长厚度为0.5um的Al0.5Ga0.5As P限制层9。同时，以CBr4为掺杂源进行碳掺杂，掺杂浓度为1E17个原子/cm3。
(10)当反应室温度下降至540℃，并通入TMGa和AsH3，在所述P限制层9上生长厚度为100nm的GaAs欧姆接触层10。同时，以CBr4为掺杂源进行碳掺杂，掺杂浓度为9E18个原子/cm3，即得所述完全非对称结构的激光器外延片。
实施例3
一种完全非对称结构的激光器外延片的制备方法，包括如下步骤：
一种完全非对称结构的激光器外延片的制备方法，包括如下步骤：
(1)将GaAs衬底1放在MOCVD设备生长室内，H2环境升温到780℃烘烤10分钟，再通入AsH3,对GaAs衬底1进行热处理去除衬底表面水氧。
(2)当反应室温度下降到740℃，通入TMGa和AsH3(摩尔量之比为：1：100)，在所述GaAs衬底1上生长厚度为300nm的GaAs缓冲层2，并以Si2H6为掺杂源进行硅掺杂，掺杂浓度为3E18个原子/cm3。
(3)当反应室温度下降到680℃，通入TMAl、TMGa和AsH3(TMAl和TMGa摩尔量之比为3：2；TMAl+TMGa和AsH3摩尔量之比为1：100)，所述GaAs缓冲层2上生长厚度为3um的Al0.60Ga0.40As N限制层3，并以Si2H6为掺杂源进行硅掺杂，掺杂浓度为2E18个原子/cm3。
(4)保持温度在680℃，并通入TMAl、TMGa、AsH3和PH3，在所述Al0.35Ga0.65As N限制层3上生长厚度为1.5um的Alx2Ga1-x2Asy1P1-y1下波导层4；其中，随着所述下波导层4的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使x2从0.35渐变至0.30。所述y1＝0.99，并以Si2H6为掺杂源进行硅掺杂，掺杂浓度为2E18个原子/cm3。
(5)保持温度在680℃，并通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述下波导层4上生长厚度为300nm的Alx3Ga1-x3As下垒层5。其中，随着所述下垒层5的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使x3从0.30渐变至0.2。
(6)当反应室温度下降到680℃，并通入TMIn、TMGa和AsH3，在所述下垒层5上继续生长厚度为10nm的In0.20Ga0.80As量子阱层6。
(7)当反应室温度下降到680℃，并通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述量子阱层6上生长厚度为100nm的Alx4Ga1-x4As上垒层7。其中，随着所述上垒层7的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使x4从0.2渐变至0.3。
(8)保持温度在680℃，继续通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述上垒层7上生长厚度为200nm的Alx5Ga1-x5As上波导层8。其中，随着所述上波导层8的生长，并通过Al、Ga通入量随生长时间线性变化的方法使x5从0.3渐变至0.6。同时，以CBr4为掺杂源进行碳掺杂，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
(9)保持温度在680℃，继续通入TMAl、TMGa和AsH3，在所述上波导层8上生长厚度为1.0um的Al0.9Ga0.1As P限制层9。同时，以CBr4为掺杂源进行碳掺杂，掺杂浓度为5E18个原子/cm3。
(10)当反应室温度下降至560℃，并通入TMGa和AsH3，在所述P限制层9上生长厚度为300nm的GaAs欧姆接触层10。同时，以CBr4为掺杂源进行碳掺杂，掺杂浓度为5E19个原子/cm3，即得所述完全非对称结构的激光器外延片。
对比例1：
一种对称结构的激光器外延片的制备方法，其制备工艺同实施例1，区别在于：所述下波导层4为Alx2Ga1-x2As，且该x2＝0.3。所述上波导层8为Alx5Ga1-x5As，且该x5＝0.3。所述下垒层5为Alx3Ga1-x3As，且该x3＝0.2。所述上垒层7采用Alx4Ga1-x4As，且该x4＝0.2。即本实施例的波导层和垒层不采用组分渐变的形式，并且下波导层4中没有掺杂P原子。
对比例2：
一种激光器外延片的制备方法，其制备工艺同实施例1，区别在于：所述下波导层4中不掺杂P。
对比例3：
一种对称结构的激光器外延片的制备方法，其制备工艺同实施例1，区别在于：上垒层7为Alx4Ga1-x4As，且该x4＝0.2。下垒层5为Alx3Ga1-x3As，且该x3＝0.2，即对比上、下垒层未呈现组分渐变的设计特点。
对比例4：
一种对称结构的激光器外延片的制备方法，其制备工艺同实施例1，区别在于：所述下波导层4为Alx2Ga1-x2As，且该x2＝0.3。上波导层8为Alx5Ga1-x5As，且该x5＝0.3，即上、下波导层呈现组分渐变的设计特点。
将上述实施例、对比例制备的外延片分别封装到COS热沉上，在25A连续工作电流室温的条件下对样品进行测试，并每种样品选取15个COS在30A下进行连续老化测试，监控失效数量，结果如表1所示。
阈值电流 输出功率 工作电压 老化失效数量 老化时间
实施例1 1.53A 27.46W 1.62V 0只 1000h
实施例2 1.60A 26.24W 1.65V 0只 1000h
实施例3 1.55A 25.93W 1.63V 0只 1000h
对比例1 1.68A 25.06W 1.71V 2只 1000
对比例2 1.66A 25.12W 1.78V 5只 1000
对比例3 1.63A 24.85W 1.73V 2只 1000
对比例4 1.62A 25.22W 1.70V 3只 1000
从表1的结果可以看出：实施例具有明显更低的阈值电流、工作电压和老化失效数量，更高的输出功率，这是因为实施例选择在N限制层与P限制层组分非对称、厚度非对称降低串联电阻，减少热产生，将光场向N侧偏移，降低空穴对载流子的吸收提升内量子效率；波导层与上波导层采用组分渐变，厚度非对称，减小界面间的带阶，降低电压，实现了量子阱的光限制可控，并且通过下波导层P的掺杂实现了对外延结构整体的应力中和，提升了可靠性；下垒层与上垒层厚度非对称，组分渐变弥补了极端双对称结构的不足，降低了阈值电流，提升了高温下的可靠性，提高了光电转换效率。
最后，需要说明的是，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种完全非对称结构的激光器外延片，其特征在于，该外延片中：N限制层与P限制层的组分含量非对称、厚度非对称；下波导层、上波导层均呈组分含量渐变特点，厚度非对称特点，并且所述下波导层中掺杂P原子；下垒层与上垒层均呈组分含量渐变特点，厚度非对称特点。
2.根据权利要求1所述的完全非对称结构的激光器外延片，其特征在于，包括由下至上依次设置的：衬底、缓冲层、Alx1Ga1-x1As N限制层、Alx2Ga1-x2Asy1P1-y1下波导层、Alx3Ga1-x3As下垒层、量子阱层、Alx4Ga1-x4As上垒层、Alx5Ga1-x5As上波导层、Alx6Ga1-x6As P限制层、欧姆接触层；其中：所述N限制层与P限制层的组分非对称，即x1≠x6、厚度非对称；所述下波导层与上波导层厚度非对称，且所述下波导层中x2从下层到上层逐渐减小，所述上波导层中x5从上层到下层逐渐减小，且所述下波导层中掺有P原子；所述下垒层与上垒层厚度非对称，且所述下垒层中x3从下层到上层逐渐减小，所述上垒层中x4从上层到下层逐渐减小。
3.根据权利要求2所述的完全非对称结构的激光器外延片，其特征在于，所述N限制层中，0.3≤x1≤0.6；所述P限制层中，0.5≤x6≤0.9；
优选地，所述N限制层的厚度为2～3um，所述P限制层的厚度为0.5～1um。
4.根据权利要求2所述的完全非对称结构的激光器外延片，其特征在于，所述上垒层中x4从上层到下层逐渐减小至所述下垒层的最上层的x3的值；优选地，0.1≤x3≤0.4，0.1≤x4≤0.4。
5.根据权利要求2所述的完全非对称结构的激光器外延片，其特征在于，所述上波导层中x5从上层到下层逐渐减小至所述下波导层的最上层的x2的值；优选地，0.3≤x2≤0.4、0.3≤x5≤0.8、0.95≤y1≤0.99；
优选地，所述下波导层的厚度为800～1500nm，上波导层的厚度为100～200nm；
优选地，所述下垒层的厚度为100～300nm，上垒层的厚度为50～100nm，且在同一外所述延片中，下垒层和上垒层的厚度取值不同。
6.根据权利要求2所述的完全非对称结构的激光器外延片，其特征在于，所述量子阱层的材质包括Inz1Ga1-z1As、AlGaInP中的任意一种，优选地，所述量子阱层中y1的取值为0.1～0.2；
优选地，所述衬底的材质包括GaAs、蓝宝石、SiC中的任意一种；
优选地，所述缓冲层的材质包括GaAs、InP、GaN中的任意一种；
优选地，所述缓冲层的厚度为100～300nm；
优选地，所述量子阱层的材质包括Inz1Ga1-z1As、AlGaInP中的任意一种；优选地，所述z1取值在0.1～0.2之间；
优选地，所述欧姆接触层的材质包括GaAs、GaN、GaP中的任意一种；优选地，所述欧姆接触层的厚度为100～300nm。
7.根据权利要求2-6任一项所述的完全非对称结构的激光器外延片，其特征在于，N侧掺杂了硅原子，P侧掺杂了碳源；其中，所述N侧包括：缓冲层、N限制层、下波导层，所述P侧包括上波导层、P限制层、欧姆接触层。
8.根据权利要求7所述的完全非对称结构的激光器外延片，其特征在于，所述缓冲层中掺杂有硅原子，优选地，其掺杂浓度为1E18～3E18个原子/cm3；
优选地，所述N限制层中掺杂有硅原子；更优选地，其掺杂浓度为5E17～2E18个原子/cm3；
优选地，所述下波导层中掺杂有硅原子；更优选地，其掺杂浓度为5E17～2E18个原子/cm3；
优选地，所述上波导层中掺杂有碳原子；更优选地，其掺杂浓度为5E17-2E18个原子/cm3；
优选地，所述P限制层中掺杂有碳原子；更优选地，其掺杂浓度为1E17～5E18个原子/cm3；
优选地，所述欧姆接触层中掺杂有碳原子；更优选地，其掺杂浓度为9E18～5E19个原子/cm3。
9.权利要求1-8任一项所述的完全非对称结构的激光器外延片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在还原气氛中对衬底进行热处理去除表面水氧；
(2)在所述衬底上生长缓冲层；
(3)在所述缓冲层上生长Alx1Ga1-x1As N限制层；
(4)在所述N限制层上生长Alx2Ga1-x2Asy1P1-y1下波导层，并使所述x2的值从下波导层的下层开始逐渐向上递减；
(5)在所述下波导层上生长Alx3Ga1-x3As下垒层，并使所述x3的值从下波导层的下层开始逐渐向上递减；
(6)在所述下垒层上生长量子阱层；
(7)在所述量子阱层上生长Alx4Ga1-x4As上垒层，并使所述x4的值从上垒层的下层开始逐渐向上递增；
(8)在所述上垒层上生长Alx5Ga1-x5As上波导层，并使所述x5的值从上波导层的下层开始逐渐向上递增；
(9)在所述上波导层上生长Alx6Ga1-x6As P限制层，且所述x1≠x6；
(10)在所述P限制层上生长欧姆接触层，即得。
10.权利要求9所述的完全非对称结构的激光器外延片的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)、(3)、(4)中，还包括在所述缓冲层、N限制层、下波导层制备过程中掺杂硅原子的步骤；
优选地，所述步骤(8)、(9)、(10)中，还包括在所述上波导层、P限制层、欧姆接触层制备过程中掺杂碳原子的步骤；
优选地，所述步骤(1)中热处理的温度为740～780℃；
优选地，所述步骤(2)的生长温度为720～740℃；
优选地，所述步骤(3)～(9)的生长温度为640～680℃；
优选地，所述步骤(10)的生长温度为540～560℃。
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