CN116632657A - 一种具有一维电荷密度波层的半导体激光元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种具有一维电荷密度波层的半导体激光元件，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层，在上波导层上下均设置有一维电荷密度波层。本发明能够诱导产生莫尔超晶格能隙，使自旋准粒子和带电荷准粒子产生不一致速度，产生自旋电荷分离现象，降低单电子激发几率，提升激光器粒子数反转。一维系统提升量子限域效应，增强激光元件有源层的限制因子，调控光场和载流子限制在有源区，减少上限制层的内部吸收损耗和载流子吸收损耗，并调控隧道势垒高度，降低价带带阶和空穴注入势垒，提升空穴注入效率，实现连续振荡，降低激光元件的激发阈值，提升激光元件的光功率和斜率效率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种具有一维电荷密度波层的半导体激光元件。
背景技术
激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多，分类方式也多样，主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器；与其他类型激光器相比，全固态半导体激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。
激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别：
1)激光是由载流子发生受激辐射产生，光谱半高宽较小，亮度很高，单颗激光器输出功率可在W级，而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射，单颗发光二极管的输出功率在mW级；
2)激光器的使用电流密度达KA/cm2，比氮化物发光二极管高2个数量级以上，从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合、极化效应更强、电子空穴不匹配更严重，导致更严重的效率衰减Droop效应；
3)发光二极管自发跃迁辐射，无外界作用，从高能级跃迁到低能级的非相干光，而激光器为受激跃迁辐射，感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生光子与感应光子的全同相干光；
4)原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到量子阱或p-n结产生辐射复合发光，而激光器需要激射条件满足才可激射，必须满足有源区载流子反转分布，受激辐射光在谐振腔内来回振荡，在增益介质中的传播使光放大，满足阈值条件使增益大于损耗，并最终输出激光。
氮化物半导体激光器存在以下问题：
1)内部晶格失配大、应变大引起极化效应强，QCSE量子限制Stark效应强限制激光器电激射增益的提高；
2)光波导吸收损耗高，固有碳杂质在p型半导体中会补偿受主、破坏p型等，p型掺杂的离化率低，大量未电离的Mg受主杂质会导致内部光学损耗上升，且激光器的折射率色散，限制因子随波长增加而减少，导致激光器的模式增益降低；
3)p型半导体的Mg受主激活能大、离化效率低，空穴浓度远低于电子浓度、空穴迁移率远小于电子迁移率，且量子阱极化电场提升空穴注入势垒、空穴溢出有源层等问题，空穴注入不均匀和效率偏低，导致量子阱中的电子空穴严重不对称不匹配，电子泄漏和载流子去局域化，空穴在量子阱中输运更困难，载流子注入不均匀，增益不均匀，同时，激光器增益谱变宽，峰值增益下降，导致激光器阈值电流增大且斜率效率降低；
4)激光器价带带阶差增加，空穴在量子阱中输运更困难，载流子注入不均匀，增益不均匀。
发明内容
为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种具有一维电荷密度波层的半导体激光元件。
本发明实施例提供了一种具有一维电荷密度波层的半导体激光元件，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层，所述有源层与上波导层之间、所述上波导层与电子阻挡层之间均设置有一维电荷密度波层。
优选地，所述一维电荷密度波层为MoTe2、BaSnO3、CsPbIBr2、Cs2AgFeCl6:In、RSe2、CsAgBiBr6的任意两种以上组合，所述一维电荷密度波层的掺杂元素为Li、Be、Mg、Na、K、Ca、Sr、Fr、Ra、Zn的任意一种或任意组合。
优选地，所述一维电荷密度波层的厚度为5nm至500nm。
优选地，所述一维电荷密度波层为拓扑狄拉克超晶格结构。
优选地，所述一维电荷密度波层为以下二元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构中的任意一个：MoTe2/BaSnO3,MoTe2/CsPbIBr2,MoTe2/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/RSe2,MoTe2/CsAgBiBr6,BaSnO3/CsPbIBr2,BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In,BaSnO3/RSe2,BaSnO3/CsAgBiBr6,CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In,CsPbIBr2/RSe2,CsPbIBr2/CsAgBiBr6,Cs2AgFeCl6:In/RSe2,Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,RSe2/CsAgBiBr6。
优选地，所述一维电荷密度波层为以下三元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构中的任意一个：MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2,MoTe2/BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/BaSnO3/RSe2,MoTe2/BaSnO3/CsAgBiBr6,MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/CsPbIBr2/RSe2,MoTe2/CsPbIBr2/CsAgBiBr6,MoTe2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,MoTe2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6, MoTe2/RSe2/CsAgBiBr6,BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In, BaSnO3/CsPbIBr2/RSe2,BaSnO3/CsPbIBr2/CsAgBiBr6, BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,BaSnO3/RSe2/CsAgBiBr6,CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2, CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,CsPbIBr2/RSe2/CsAgBiBr6,Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6。
优选地，所述一维电荷密度波层为以下四元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构中的任意一个：MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/RSe2,MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/CsAgBiBr6,MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,MoTe2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,
BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6。
优选地，所述一维电荷密度波层为以下五元组合结构或六元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构中的任意一个：MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,
MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,
MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/RSe2/CsAgBiBr6,
MoTe2/BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6。
优选地，所述下限制层为GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN、AlInN的任意一种或任意组合，厚度为50nm至5000nm，Si掺杂浓度为1E18cm-3至1E20cm-3；
所述下波导层和上波导层为GaN、InGaN、AlInGaN的任意一种或任意组合，厚度为50nm至1000nm，Si掺杂浓度为1E16cm-3至5E19cm-3；
所述电子阻挡层和上限制层为GaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、AlInN的任意一种或任意组合，厚度为20nm至1000nm，Mg掺杂浓度为1E18cm-3至1E20cm-3；
所述衬底包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬底、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
优选地，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为3≥m≥1，阱层为InGaN、InN、AlInN、GaN的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至80埃米，垒层为GaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、AlInN的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至120埃米。
本发明的有益效果如下：本发明通过在有源层与上波导层之间以及上波导层与电子阻挡层之间设置一维电荷密度波层，该一维电荷密度波层能够诱导产生莫尔超晶格能隙，使自旋准粒子和带电荷准粒子产生不一致速度，产生自旋电荷分离现象，降低单电子激发几率，提升激光器粒子数反转，同时，一维系统提升量子限域效应，增强激光元件有源层的限制因子，调控光场和载流子限制在有源区，减少上限制层的内部吸收损耗和载流子吸收损耗，并调控隧道势垒高度，降低价带带阶，降低空穴注入势垒，提升空穴注入效率，实现连续振荡，降低激光元件的激发阈值，提升激光元件的光功率和斜率效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的具有一维电荷密度波层的半导体激光元件的结构示意图。
附图标记：
100、衬底，101、下限制层，102、下波导层，103、有源层，104、上波导层，105、电子阻挡层，106、上限制层，107、一维电荷密度波层。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本实施例提出一种具有一维电荷密度波层的半导体激光元件，包括从下至上依次设置的衬底100、下限制层101、下波导层102、有源层103、上波导层104、电子阻挡层105和上限制层106，其中，在有源层103与上波导层104之间、上波导层104与电子阻挡层105之间均设置有一维电荷密度波层107。
具体的，本实施例中，该一维电荷密度波层107的厚度为5nm至500nm，其可以为MoTe2、BaSnO3、CsPbIBr2、Cs2AgFeCl6:In、RSe2、CsAgBiBr6的任意两种以上组合，并且该一维电荷密度波层107的掺杂元素为Li、Be、Mg、Na、K、Ca、Sr、Fr、Ra、Zn的任意一种或任意组合。
更为具体的，本实施例的一维电荷密度波层107为拓扑狄拉克超晶格结构。超晶格结构是一种具有高维空间拓扑结构的材料，由大量微米尺度微米结构构成。它拥有独特的几何空间结构，具有许多特性，如耐高温、耐化学、耐冲击和耐腐蚀等。此外，它还具有高导热性、高电阻性和良好的相对误差性能等特性。这些特性使得超晶格结构不仅强度高，耐磨性也高，可以在高温、化学腐蚀等恶劣环境下正常工作。低维拓扑量子材料是一种新型材料，具有特殊的电子结构和拓扑性质。该性质可以保证电子在材料内部的传输是无阻碍的。这种特殊的电子结构是由于材料的几何形状和晶格结构所决定。在低维拓扑量子材料中，电子的运动方式和传输方向是非常有序的，这种有序性可以保证电子在材料内部的传输是高效的。
本实施例中一维电荷密度波层107所采用的拓扑狄拉克超晶格结构结合了超晶格结构和低维拓扑的优势，能够诱导产生莫尔超晶格能隙，使自旋准粒子和带电荷准粒子产生不一致速度，产生自旋电荷分离现象，降低单电子激发几率，提升激光器粒子数反转，同时，一维系统提升量子限域效应，增强激光元件有源层103的限制因子，调控光场和载流子限制在有源区，减少上限制层106的内部吸收损耗和载流子吸收损耗，并调控隧道势垒高度，降低价带带阶，降低空穴注入势垒，提升空穴注入效率，实现连续振荡，降低激光元件的激发阈值，提升激光元件的光功率和斜率效率。
进一步的，本实施例的一维电荷密度波层107可以采用如下结构中的任意一个实现：
(1)二元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构
MoTe2/BaSnO3,MoTe2/CsPbIBr2,MoTe2/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/RSe2,MoTe2/CsAgBiBr6,BaSnO3/CsPbIBr2,BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In,BaSnO3/RSe2,BaSnO3/CsAgBiBr6,CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In, CsPbIBr2/RSe2,CsPbIBr2/CsAgBiBr6, Cs2AgFeCl6:In/RSe2,Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,RSe2/CsAgBiBr6。
(2)三元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构
MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2,MoTe2/BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/BaSnO3/RSe2,MoTe2/BaSnO3/CsAgBiBr6,MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/CsPbIBr2/RSe2,MoTe2/CsPbIBr2/CsAgBiBr6,MoTe2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,MoTe2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6, MoTe2/RSe2/CsAgBiBr6,BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In, BaSnO3/CsPbIBr2/RSe2,BaSnO3/CsPbIBr2/CsAgBiBr6, BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6, BaSnO3/RSe2/CsAgBiBr6,CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2, CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,CsPbIBr2/RSe2/CsAgBiBr6,Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6。
(3)四元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构
MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In, MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/RSe2,MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/CsAgBiBr6, MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,
MoTe2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,
BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6。
(4)五元组合结构或六元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构
MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,
MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,
MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/RSe2/CsAgBiBr6,
MoTe2/BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6。
上述拓扑狄拉克超晶格结构可根据实际开发过程自行选择，本实施例不做特殊限定。如下表所示为本实施例所提出的具有一维电荷密度波层的半导体激光元件与传统半导体激光元件的参数对比数据，可以看出本实施例的具有一维电荷密度波层的半导体激光元件具有更高的性能。
更进一步的，本实施例中，下限制层101为GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN、AlInN的任意一种或任意组合，厚度为50nm至5000nm，Si掺杂浓度为1E18cm-3至1E20cm-3；
下波导层102和上波导层104为GaN、InGaN、AlInGaN的任意一种或任意组合，厚度为50nm至1000nm，Si掺杂浓度为1E16cm-3至5E19cm-3；
电子阻挡层105和上限制层106为GaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、AlInN的任意一种或任意组合，厚度为20nm至1000nm，Mg掺杂浓度为1E18cm-3至1E20cm-3；
衬底100包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底100、蓝宝石/AlN复合衬底100、蓝宝石/SiNx、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬底100、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底100的任意一种。
有源层103为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为3≥m≥1，阱层为InGaN、InN、AlInN、GaN的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至80埃米，垒层为GaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、AlInN的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至120埃米。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种具有一维电荷密度波层的半导体激光元件，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层，其特征在于，所述有源层与上波导层之间、所述上波导层与电子阻挡层之间均设置有一维电荷密度波层。
2.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，所述一维电荷密度波层为MoTe2、BaSnO3、CsPbIBr2、Cs2AgFeCl6:In、RSe2、CsAgBiBr6的任意两种以上组合，所述一维电荷密度波层的掺杂元素为Li、Be、Mg、Na、K、Ca、Sr、Fr、Ra、Zn的任意一种或任意组合。
3.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，所述一维电荷密度波层的厚度为5nm至500nm。
4.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，所述一维电荷密度波层为拓扑狄拉克超晶格结构。
5.根据权利要求1或4所述的半导体激光元件，其特征在于，所述一维电荷密度波层为以下二元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构中的任意一个：MoTe2/BaSnO3,MoTe2/CsPbIBr2,MoTe2/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/RSe2,MoTe2/CsAgBiBr6,BaSnO3/CsPbIBr2,BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In,BaSnO3/RSe2,BaSnO3/CsAgBiBr6,CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In,CsPbIBr2/RSe2,CsPbIBr2/CsAgBiBr6,Cs2AgFeCl6:In/RSe2,Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,RSe2/CsAgBiBr6。
6.根据权利要求1或4所述的半导体激光元件，其特征在于，所述一维电荷密度波层为以下三元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构中的任意一个：MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2,MoTe2/BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/BaSnO3/RSe2,MoTe2/BaSnO3/CsAgBiBr6,MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/CsPbIBr2/RSe2,MoTe2/CsPbIBr2/CsAgBiBr6,MoTe2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,MoTe2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,MoTe2/RSe2/CsAgBiBr6,BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In,BaSnO3/CsPbIBr2/RSe2,BaSnO3/CsPbIBr2/CsAgBiBr6,BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,BaSnO3/RSe2/CsAgBiBr6,CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,CsPbIBr2/RSe2/CsAgBiBr6,Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6。
7.根据权利要求1或4所述的半导体激光元件，其特征在于，所述一维电荷密度波层为以下四元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构中的任意一个：MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In,MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/RSe2,MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/CsAgBiBr6,MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,
MoTe2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,
BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6。
8.根据权利要求1或4所述的半导体激光元件，其特征在于，所述一维电荷密度波层为以下五元组合结构或六元组合结构的拓扑狄拉克超晶格结构中的任意一个：MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2,MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/CsAgBiBr6,
MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/RSe2/CsAgBiBr6,
MoTe2/BaSnO3/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
MoTe2/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,
BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6,MoTe2/BaSnO3/CsPbIBr2/Cs2AgFeCl6:In/RSe2/CsAgBiBr6。
9.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，所述下限制层为GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN、AlInN的任意一种或任意组合，厚度为50nm至5000nm，Si掺杂浓度为1E18cm-3至1E20cm-3；
所述下波导层和上波导层为GaN、InGaN、AlInGaN的任意一种或任意组合，厚度为50nm至1000nm，Si掺杂浓度为1E16cm-3至5E19cm-3；
所述电子阻挡层和上限制层为GaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、AlInN的任意一种或任意组合，厚度为20nm至1000nm，Mg掺杂浓度为1E18cm-3至1E20cm-3；
所述衬底包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬底、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
10.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为3≥m≥1，阱层为InGaN、InN、AlInN、GaN的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至80埃米，垒层为GaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、AlInN的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至120埃米。
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