CN116266692A - 一种提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件及其制备方法，属于光电子技术领域，由下至上依次包括GaAs衬底、GaAs缓冲层、GaInP下过渡层、下限制层一、下限制层二、下波导层、GaInAsP量子阱、上波导层、上限制层一、上限制层二、GaInP上过渡层和GaAs帽层；本发明通过非对称限制层及波导层设计，实现光场向N限制层偏移，减少吸收损耗，降低阈值电流；通过在N、P限制层中插入高折射率层，集中光场，提高光限制因子，降低阈值电流；通过降低光场集中区域掺杂浓度，降低吸收损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件及其制备方法，属于光电子技术领域。
背景技术
785nm半导体激光器广泛用于激光打印、测距、及扫地机器人等应用领域，随着人工智能技术的发展，半导体激光器在数字化领域具有更大的发展前景，同时对光电转换效率、可靠性等性能提出了更高的要求。
785nm半导体激光器通常有AlGaInP及AlGaAs两种材料体系，其中AlGaInP结构可采用无铝有源区，氧化慢，表面复合速率低，腔面灾变阈值高，可以承受更高的光功率密度，且腔面退化速率慢，对暗线缺陷的攀移有抑制作用，材料内部退化速率慢，有利于提升工作可靠性。其中，为降低阈值电流、提高光电转换效率，通常采用非对称结构，使得光场向n型区偏离，减少p型限制层中的光吸收。
中国专利文献CN100574027C公开了一种非对称结构的无铝有源区808nm大功率量子阱激光器，通过不同铝组分材料铝镓铟磷材料为下限制层和上限制层，增加P型材料区的光限制因子，降低光向P型材料区的泄漏，减少高掺杂区的载流子光吸收损耗，提高激光器的工作效率，同时该结构提高了有源区对载流子的限制作用，降低了载流子的泄漏，有利于阈值电流的减小。但这种情况下光在限制层中的蔓延并没有得到有效抑制，同时光场偏移后与量子阱偏离，影响光增益，从而增大阈值电流。
半导体技术(期刊)，Vol 33，2008，65–67，公开了采用AlGaInP作为限制层，增加了限制层与有源区的带隙差，有利于阻止载流子的泄漏，提高激光器的光电转换效率，采用大光腔结构，并且有不对称的波导层厚度，使得光场向n型区偏离，减少P型限制层中的光吸收，提高激光器的光电转换效率。虽然采用了非对称组分限制层及非对称厚度波导层实现光场偏移，降低吸收损耗，但同样没有对限制层中限制光场，进一步降低阈值电流。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件及其制备方法，通过非对称限制层及波导层设计，实现光场向N限制层偏移，减少吸收损耗，降低阈值电流；通过在N、P限制层中插入高折射率层，集中光场，提高光限制因子，降低阈值电流；降低光场集中区域掺杂浓度，降低吸收损耗。
本发明采用以下技术方案：
一种提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件，由下至上依次包括GaAs衬底、GaAs缓冲层、Ga0.5In0.5P下过渡层、(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一、(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二、(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P下波导层、GaInAsP量子阱、(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层、(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一、(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二、Ga0.5In0.5P上过渡层和GaAs帽层；
其中，0.6≤x1≤1，0.4≤y1≤0.6；0.2≤x2≤0.5，0.4≤y2≤0.6；0≤x3≤0.15，0.4≤y3≤0.6；0≤x4≤0.15，0.4≤y4≤0.6；0.2≤x5≤0.5，0.4≤y5≤0.6；0.6≤x6≤1，0.4≤y6≤0.6；x1＝x6＞x5＞x2。
本发明的x1及x6相同，且大于x2及x5，上下限制层各分为两层，限制层分梯度设计，限制层组分变化，通过逐层限制光场，使光场在纵向(外延层生长方向)上更加集中，提高光限制因子，其中，x2＜x5，限制层组分不同，上限制层与波导层折射率差更大，非对称限制层设计实现光场向N侧偏移，降低吸收损耗，减小阈值电流；
一般有源区为上下波导层+量子阱，但波导层厚度较小时，无法完全限制光场，存在光场向限制层中渗漏，即限制层中存在光，本发明在限制层中再加入一个不同组分的限制层，创造了限制层中的折射率差，使限制层中的光场，在新增加的下限制层二、上限制层一区域集中，进一步减少向下限制层一、上限制层二区域扩展，使光场在下限制层二、下波导层、量子阱、上波导层、上限制层一区域中集中，本发明(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二及(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一光场集中区域降低了掺杂浓度，减少了吸收损耗。
一种上述的提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，包括以下步骤：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，H2环境升温到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℃，降温速度不高于30℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层，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；
S3，温度保持在680±10℃，在GaAs缓冲层上生长停顿，通入PH3，通过中止停断V族源(100％AsH3)及III族源(TMGa)实现生长停顿，停断3s至30s，将反应腔室As原子耗尽；
S4，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，温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMAl、TMIn和PH3，在所述Ga0.5In0.5P下过渡层上生长n型(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一；
S6，温度保持在680±10℃，通入TMAl、TMGa、TMIn和PH3，在所述(Alx1Ga1-x1)y1In1- y1P下限制层一上生长(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二，下限制层二与下限制层一Al组分不同，折射率不同，形成梯度设计，实现光场在有源区进一步集中；
S7，温度缓变到630±10℃，降温速度不大于40℃/min，通入TMAl、TMGa、TMIn和PH3，在所述(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二上生长(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P下波导层，其中，X3＜X2，与(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二相比，Al组分减小，这样波导层折射率高于限制层，光就会局限在波导层中，光场向有源区集中；
S8，温度保持在630±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，通过调整TMIn、AsH3和PH3流量，实现不同组分四元材料GaInAsP量子阱的生长，实现750-880nm发光波长；
S9，温度缓变到680±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，在所述GaInAsP量子阱上生长(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层；
S10，温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，在所述(Alx4Ga1-x4)y4In1- y4P上波导层上生长(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一，X5＞X4，与(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层相比，Al组分增多，光场向有源区集中，且x5＞x2，实现光场向N侧偏移；
S11，温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，在所述(Alx5Ga1-x5)y5In1- y5P上限制层一上生长(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二，限制层梯度设计，实现光场在有源区进一步集中；
S12，温度保持在680±10℃，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二上生长Ga0.5In0.5P上过渡层；
S13，将温度降低到540±10℃，降温速度不超过40℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在所述Ga0.5In0.5P上过渡层上生长GaAs帽层。
优选的，步骤S2中，所述GaAs缓冲层的掺杂源为Si2H6，掺杂浓度为2E18-5E18个原子/cm3，厚度为0.1-0.3μm；
优选的，GaAs缓冲层的厚度为0.2μm，掺杂浓度为2E18个原子/cm3。
优选的，步骤S4中，所述Ga0.5In0.5P下过渡层的掺杂源为Si2H6，掺杂浓度为2E18-5E18个原子/cm3，厚度为0.1-0.3μm；
优选的，Ga0.5In0.5P下过渡层的厚度为0.2μm，掺杂浓度为4E18个原子/cm3。
优选的，步骤S5中，所述(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一的掺杂源为Si2H6，掺杂浓度为7E17-2E18个原子/cm3，厚度为0.5-1.5μm，0.6≤x1≤1，0.4≤y1≤0.6；
优选的，x1＝1，y1＝0.5，厚度为1.0μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
优选的，步骤S6中，所述(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二的掺杂源为Si2H6，掺杂浓度为5E17-1E18个原子/cm3，厚度为0.1-0.3μm，0.2≤x2≤0.5，0.4≤y2≤0.6；
优选的，x2＝0.2，y2＝0.5，厚度为0.2μm，增加N波导层厚度，使光场向N测偏移，掺杂浓度为7E17个原子/cm3。
优选的，步骤S7中，所述(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P下波导层非故意掺杂，厚度为0.1-0.3μm，0≤x3≤0.15，0.4≤y3≤0.6；
优选的，x3＝0，y3＝0.5，厚度为0.2μm。
优选的，步骤S9中，所述(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层为非故意掺杂，厚度为0.1-0.3μm，0≤x4≤0.15，0.4≤y4≤0.6；优选的，x4＝0，y4＝0.5，厚度为0.1μm；
优选的，步骤S10中，所述(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一的掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为4E17-7E17个原子/cm3，厚度为0.1-0.3μm，0.2≤x5≤0.5，0.4≤y5≤0.6；优选的，x5＝0.4，y5＝0.5，厚度为0.1μm，掺杂浓度为5E17个原子/cm3。
优选的，步骤S11中，所述(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二的掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为7E17-2E17个原子/cm3，厚度为0.5-1.5μm，0.6≤x6≤1，0.4≤y6≤0.6；优选的，x6＝1，y6＝0.5，厚度为1.0μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
优选的，步骤S12中，所述Ga0.5In0.5P上过渡层的掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为1.2E18-3E18个原子/cm3，厚度为20-40nm；优选的，Ga0.5In0.5P上过渡层的厚度为24nm，掺杂浓度为2E18个原子/cm3；
进一步地，步骤S13中，所述GaAs帽层的厚度为0.1-0.5μm，掺杂源为CBr4或DEZn，掺杂浓度为4E19-1E20个原子/cm3；优选的，厚度为0.2μm，掺杂浓度为7E19个原子/cm3。
本发明中所涉及的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，除帽层GaAs外，N、P层掺杂源分别为同一掺杂源。
本发明未详尽之处，均可采用现有技术。
本发明的有益效果为：
1)光场强度最高区域可以视为集中在下波导层+量子阱+上波导层总厚度的中央，当波导层厚度不同时，则光场强度会发生偏移，本发明增加了N波导层(即下波导层)的厚度，光场强度最高区域在N波导层中，本发明通过非对称的限制层和波导层设计，实现光场向N限制层偏移，减少吸收损耗，降低阈值电流。
2)本发明通过在N、P限制层中分别新增加一层，即上下限制层分别为两层，且x1>x2，x6>x5，在限制层中，利用Al组分不同制造折射率差值，在原有限制层中插入高折射率层，集中光场，提高光限制因子，降低阈值电流。
3)本发明降低了光场集中区域掺杂浓度，降低吸收损耗。
附图说明
图1为激光器件的常规结构；
图2为本发明的激光器件的结构示意图；
图3为折射率与理论光场分布示意图，其中(a)为常规结构，(b)为本发明的结构；
图4为理论光场分布对比图，其中上面虚线为常规结构，下面虚线为本发明的结构；
图5为PIV测试曲线对比图，其中(a)为常规结构的PIV测试曲线，(b)为本发明的PIV测试曲线。
其中，1-GaAs衬底(衬底偏角9-15°)，2-GaAs缓冲层，3-Ga0.5In0.5P下过渡层，4-(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一，5-(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二，6-(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P下波导层，7-GaInAsP量子阱，8-(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层，9-(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一，10-(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二，11-Ga0.5In0.5P上过渡层，12-GaAs帽层。
具体实施方式：
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。
实施例1：
一种提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件，如图2所示，由下至上依次包括GaAs衬底1、GaAs缓冲层2、Ga0.5In0.5P下过渡层3、(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一4、(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二5、(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P下波导层6、GaInAsP量子阱7、(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层8、(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一9、(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二10、Ga0.5In0.5P上过渡层11和GaAs帽层12；
其中，0.6≤x1≤1，0.4≤y1≤0.6；0.2≤x2≤0.5，0.4≤y2≤0.6；0≤x3≤0.15，0.4≤y3≤0.6；0≤x4≤0.15，0.4≤y4≤0.6；0.2≤x5≤0.5，0.4≤y5≤0.6；0.6≤x6≤1，0.4≤y6≤0.6；x1＝x6＞x5＞x2。
本发明的x1及x6相同，且大于x2及x5，上下限制层各分为两层，限制层分梯度设计，限制层组分变化，通过逐层限制光场，使光场在纵向(外延层生长方向)上更加集中，提高光限制因子，其中，x2＜x5，限制层组分不同，上限制层与波导层折射率差更大，非对称限制层设计实现光场向N侧偏移，降低吸收损耗，减小阈值电流；
如图1所示，为常规结构，一般有源区为上下波导层+量子阱，但波导层厚度较小时(一般小于1μm)，无法完全限制光场，存在光场向限制层中渗漏，即限制层中存在光，本发明在限制层中再加入一个不同组分的限制层，创造了限制层中的折射率差，使限制层中的光场，在新增加的下限制层二、上限制层一区域集中，进一步减少向下限制层一、上限制层二区域扩展，使光场在下限制层二、下波导层、量子阱、上波导层、上限制层一区域中集中，本发明(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二及(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一光场集中区域降低了掺杂浓度，减少了吸收损耗。
实施例2：
一种提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，包括以下步骤：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，H2环境升温到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℃，降温速度不高于30℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层，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；
GaAs缓冲层的掺杂源为Si2H6，GaAs缓冲层的厚度为0.2μm，掺杂浓度为2E18个原子/cm3；
S3，温度保持在680±10℃，在GaAs缓冲层上生长停顿，通入PH3，通过中止停断V族源(100％AsH3)及III族源(TMGa)实现生长停顿，停断3s至30s，将反应腔室As原子耗尽；
S4，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；
Ga0.5In0.5P下过渡层的掺杂源为Si2H6，掺杂浓度为4E18个原子/cm3，Ga0.5In0.5P下过渡层的厚度为0.2μm；
S5，温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMAl、TMIn和PH3，在所述Ga0.5In0.5P下过渡层上生长n型(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一；
(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一的掺杂源为Si2H6，x1＝1，y1＝0.5，厚度为1.0μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm3；
S6，温度保持在680±10℃，通入TMAl、TMGa、TMIn和PH3，在所述(Alx1Ga1-x1)y1In1- y1P下限制层一上生长(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二，下限制层二与下限制层一Al组分不同，折射率不同，形成梯度设计，实现光场在有源区进一步集中；
(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二的掺杂源为Si2H6，掺杂浓度为5E17-1E18个原子/cm3，x2＝0.2，y2＝0.5，厚度为0.2μm，增加N波导层厚度，使光场向N测偏移，掺杂浓度为7E17个原子/cm3；
S7，温度缓变到630±10℃，降温速度不大于40℃/min，通入TMAl、TMGa、TMIn和PH3，在所述(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二上生长(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P下波导层，其中，X3＜X2，与(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二相比，Al组分减小，这样波导层折射率高于限制层，光就会局限在波导层中，光场向有源区集中；
(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P下波导层非故意掺杂，x3＝0，y3＝0.5，厚度为0.2μm；
S8，温度保持在630±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，通过调整TMIn、AsH3和PH3流量，实现不同组分四元材料GaInAsP量子阱的生长，实现750-880nm发光波长；
S9，温度缓变到680±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，在所述GaInAsP量子阱上生长(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层；
(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层为非故意掺杂，x4＝0，y4＝0.5，厚度为0.1μm；
S10，温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，在所述(Alx4Ga1-x4)y4In1- y4P上波导层上生长(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一，X5＞X4，与(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层相比，Al组分增多，光场向有源区集中，且x5＞x2，实现光场向N侧偏移；
(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一的掺杂源为Cp2Mg，x5＝0.4，y5＝0.5，厚度为0.1μm，掺杂浓度为5E17个原子/cm3；
S11，温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，在所述(Alx5Ga1-x5)y5In1- y5P上限制层一上生长(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二，限制层梯度设计，实现光场在有源区进一步集中；
(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二的掺杂源为Cp2Mg，x6＝1，y6＝0.5，厚度为1.0μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm3；
S12，温度保持在680±10℃，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二上生长Ga0.5In0.5P上过渡层；
Ga0.5In0.5P上过渡层的掺杂源为Cp2Mg，Ga0.5In0.5P上过渡层的厚度为24nm，掺杂浓度为2E18个原子/cm3；
S13，将温度降低到540±10℃，降温速度不超过40℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在所述Ga0.5In0.5P上过渡层上生长GaAs帽层；
GaAs帽层的厚度为0.1-0.5μm，掺杂源为CBr4，厚度为0.2μm，掺杂浓度为7E19个原子/cm3。
由于波导层和限制层折射率差无法完全限制光场，存在一定的光场向限制层中扩展的现象，如图1、2的对比结构可知，本发明通过新增加了下限制层二和上限制层一，在原限制层中设计折射率差的梯度限制层，减少了光场向限制层远端的扩展，使光场在靠近有源区的位置更加集中，提高光限制因子，降低了阈值电流。
如图3(a)、(b)所示，本发明的上限制层、下限制层分别为两层，通过组分梯度变化，如图3(b)梯度增加，减少了光场向限制层远端的扩展，如图4，d1为常规结构中光场损耗，d2为本发明的结构中光场损耗，使光场在有源区附近更加集中，提高光功率密度，有助于提高光限制因子；降低光场集中区域掺杂浓度，有助于减少吸收损耗，降低阈值电流。
图5为常规结构与本发明所述的激光器件在腔长450μm，5μm条宽下的PIV测试曲线对比，其中横坐标为工作电流，左侧纵坐标为出光功率，右侧纵坐标为工作电压；由对比结果可知，常规结构及本发明所述激光器件阈值电流分别为17.2mA、6.9mA，可见本发明通过梯度限制层设计、非对称结构设计，光场集中，提高了光限制因子，降低光场集中区域掺杂，降低了吸收损耗，提高了光电转换效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件，其特征在于，由下至上依次包括GaAs衬底、GaAs缓冲层、Ga0.5In0.5P下过渡层、(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一、(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二、(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P下波导层、GaInAsP量子阱、(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层、(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一、(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二、Ga0.5In0.5P上过渡层和GaAs帽层；
其中，0.6≤x1≤1，0.4≤y1≤0.6；0.2≤x2≤0.5，0.4≤y2≤0.6；0≤x3≤0.15，0.4≤y3≤0.6；0≤x4≤0.15，0.4≤y4≤0.6；0.2≤x5≤0.5，0.4≤y5≤0.6；0.6≤x6≤1，0.4≤y6≤0.6；x1＝x6＞x5＞x2。
2.一种权利要求1所述的提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，H2环境升温到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℃，降温速度不高于30℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；
S3，温度保持在680±10℃，在GaAs缓冲层上生长停顿，通入PH3，通过中止停断V族源及III族源实现生长停顿，停断3s至30s，将反应腔室As原子耗尽；
S4，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；
S5，温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMAl、TMIn和PH3，在所述Ga0.5In0.5P下过渡层上生长n型(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一；
S6，温度保持在680±10℃，通入TMAl、TMGa、TMIn和PH3，在所述(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一上生长(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二；
S7，温度缓变到630±10℃，降温速度不大于40℃/min，通入TMAl、TMGa、TMIn和PH3，在所述(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二上生长(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P下波导层，其中，X3＜X2，与(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二相比，Al组分减小；
S8，温度保持在630±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，生长GaInAsP量子阱；
S9，温度缓变到680±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，在所述GaInAsP量子阱上生长(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层；
S10，温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，在所述(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层上生长(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一，X5＞X4，与(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层相比，Al组分增多；
S11，温度保持在680±10℃，通入TMGa、TMIn、AsH3和PH3，在所述(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一上生长(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二；
S12，温度保持在680±10℃，通入TMIn、TMGa和PH3，在所述(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二上生长Ga0.5In0.5P上过渡层；
S13，将温度降低到540±10℃，降温速度不超过40℃/min，继续通入TMGa和AsH3，在所述Ga0.5In0.5P上过渡层上生长GaAs帽层。
3.根据权利要求2所述的提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述GaAs缓冲层的掺杂源为Si2H6，掺杂浓度为2E18-5E18个原子/cm3，厚度为0.1-0.3μm；
优选的，GaAs缓冲层的厚度为0.2μm，掺杂浓度为2E18个原子/cm3。
4.根据权利要求2所述的提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述Ga0.5In0.5P下过渡层的掺杂源为Si2H6，掺杂浓度为2E18-5E18个原子/cm3，厚度为0.1-0.3μm；
优选的，Ga0.5In0.5P下过渡层的厚度为0.2μm，掺杂浓度为4E18个原子/cm3。
5.根据权利要求2所述的提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P下限制层一的掺杂源为Si2H6，掺杂浓度为7E17-2E18个原子/cm3，厚度为0.5-1.5μm，0.6≤x1≤1，0.4≤y1≤0.6；
优选的，x1＝1，y1＝0.5，厚度为1.0μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
6.根据权利要求2所述的提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，其特征在于，步骤S6中，所述(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P下限制层二的掺杂源为Si2H6，掺杂浓度为5E17-1E18个原子/cm3，厚度为0.1-0.3μm，0.2≤x2≤0.5，0.4≤y2≤0.6；
优选的，x2＝0.2，y2＝0.5，厚度为0.2μm，掺杂浓度为7E17个原子/cm3。
7.根据权利要求2所述的提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，其特征在于，步骤S7中，所述(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P下波导层非故意掺杂，厚度为0.1-0.3μm，0≤x3≤0.15，0.4≤y3≤0.6；
优选的，x3＝0，y3＝0.5，厚度为0.2μm。
8.根据权利要求2所述的提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，其特征在于，步骤S9中，所述(Alx4Ga1-x4)y4In1-y4P上波导层为非故意掺杂，厚度为0.1-0.3μm，0≤x4≤0.15，0.4≤y4≤0.6；优选的，x4＝0，y4＝0.5，厚度为0.1μm；
优选的，步骤S10中，所述(Alx5Ga1-x5)y5In1-y5P上限制层一的掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为4E17-7E17个原子/cm3，厚度为0.1-0.3μm，0.2≤x5≤0.5，0.4≤y5≤0.6；优选的，x5＝0.4，y5＝0.5，厚度为0.1μm，掺杂浓度为5E17个原子/cm3。
9.根据权利要求2所述的提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，其特征在于，步骤S11中，所述(Alx6Ga1-x6)y6In1-y6P上限制层二的掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为7E17-2E17个原子/cm3，厚度为0.5-1.5μm，0.6≤x6≤1，0.4≤y6≤0.6；优选的，x6＝1，y6＝0.5，厚度为1.0μm，掺杂浓度为1E18个原子/cm3。
10.根据权利要求2所述的提高光限制因子的AlGaInP红光半导体激光器件的制备方法，其特征在于，步骤S12中，所述Ga0.5In0.5P上过渡层的掺杂源为Cp2Mg，掺杂浓度为1.2E18-3E18个原子/cm3，厚度为20-40nm；优选的，Ga0.5In0.5P上过渡层的厚度为24nm，掺杂浓度为2E18个原子/cm3；
进一步地，步骤S13中，所述GaAs帽层的厚度为0.1-0.5μm，掺杂源为CBr4或DEZn，掺杂浓度为4E19-1E20个原子/cm3；优选的，厚度为0.2μm，掺杂浓度为7E19个原子/cm3。
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