CN1866653A - 一种高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器 - Google Patents

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王俊
马骁宇
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Abstract

本发明涉及半导体激光器技术领域，一种高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构。包括衬底1，缓冲层2，N型下限制层3，下波导层4，下垒层5，量子阱层6，上垒层7，上波导层8，P型上限制层9，过渡层10，电极接触层11。它能够得到高质量的外延层材料，有效降低各种载流子复合热效应导致的温升，提高激光器的可靠性。

Description

一种高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器
技术领域
本发明涉及半导体激光器技术领域，特别是一种高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构。
技术背景
980nm大功率量子阱半导体激光器在泵浦固体激光器和光纤激光器领域、医疗领域和通讯信息领域有着非常广泛的应用和市场需求。它主要用作固体激光器的高效泵浦光源，激光医疗器械，掺铒光纤放大器泵浦光源和超高速超大容量全光通信网络光源和放大器泵浦光源。由于巨大的市场需求，980nm大功率量子阱半导体激光器迅速发展，不管是低阈值、单模器件还是宽波导多模器件均有长足进展。随着对激光器功率的要求越来越高，器件可靠性问题越来越突出。对980nm大功率半导体激光器而言，由于高输出光功率密度引起的腔面光学灾变损伤和各种载流子复合热效应引起的温升是限制其可靠性和寿命的主要因素。
为了解决上述问题，通常的设计方案是采用InGaAsP宽波导结构。现有结构是以InGaAs作量子阱，AlGaAs作限制层和1300nm InGaAsP作波导层的980nm大功率量子阱半导体激光器结构。但是，对于现有外延工艺水平来说，很难得到高质量的InGaAsP外延层材料，这将导致载流子复合热效应的进一步加剧。同时，由于In原子和Al原子的不同温度生长特性，InGaAsP波导层和AlGaAs限制层界面的外延质量也很差，这样界面态复合导致温升会进一步增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构，它能够得到高质量的外延层材料，有效降低各种载流子复合热效应导致的温升，提高激光器的可靠性。
为了实现上述目的，本发明提出了一种高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构，以薄的InGaAsP作垒层，以GaAs作宽波导层，以AlGaAs作限制层。现有外延工艺水平容易得到高质量的薄InGaAsP垒层和厚GaAs波导层，且GaAs波导层和AlGaAs限制层的界面处容易过渡，从而减少界面态。这样的结构可以降低各种载流子复合热效应导致的温升，提高激光器的可靠性。
本发明所涉及的高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构容易采用现有的各种外延设备实现，而且具有非常好的重复性，从而提高激光器外延片的成品率。
附图说明
以下通过结合附图对具有实施例的详细描述，进一步说明本发明的结构、特点以及技术上的改进，其中：
图1是根据本发明提出的高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构的剖面图。
具体实施方式
下面结合图1详细说明依据本发明具体实施例高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器的结构细节。
参阅图1，本实施例的高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器的结构包括：
一衬底1，该衬底用于在其上进行激光器各层材料外延生长，衬底是(100)面的N型镓砷；
一缓冲层2，该缓冲层制作在衬底1上，为N-镓砷材料；
一N型下限制层3，该N型下限制层制作在缓冲层2上，为N-铝镓砷材料；
一下波导层4，该下波导层制作在下限制层3上，为N-镓砷材料；
一下垒层5，该下垒层制作在下波导层4上，为铟镓砷磷材料；
一量子阱层6，该量子阱层制作在下垒层5上，为铟镓砷材料；
一上垒层7，该上垒层制作在量子阱层6上，为铟镓砷磷材料；
一上波导层8，该上波导层制作在上垒层7上，为P-镓砷材料；
一P型上限制层9，该P型上限制层制作在上波导层8上，为P-铝镓砷材料；
一过渡层10，该过渡层制作在P型上限制层9上，为P-镓砷材料；
一电极接触层11，该电极接触层11制作在过渡层10之上，为P-镓砷材料。
下波导层4和上波导层8为镓砷材料，容易得到高质量的外延材料，减少载流子复合热效应引起的温升，提高激光器的可靠性。
下垒层5和上垒层7为铟镓砷磷材料，容易形成强的载流子限制结构，降低漏电流，抑制温升，提高激光器的可靠性。
N型下限制层3与下波导层4的界面，容易形成高质量的异质结，减少界面态数目，降低界面态复合热效应引起的温升，提高激光器的可靠性。
上波导层8与P型上限制层9的界面，容易形成高质量的异质结，减少界面态数目，降低界面态复合热效应引起的温升，提高激光器的可靠性。

Claims (5)

1、一种高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构，其特征在于，包括：
一衬底(1)，该衬底用于在其上进行激光器各层材料外延生长，衬底是(100)面的N-镓砷；
一缓冲层(2)，该缓冲层制作在衬底(1)上，为N-镓砷材料；
一N型下限制层(3)，该N型下限制层制作在缓冲层(2)上，为N-铝镓砷材料；
一下波导层(4)，该下波导层制作在下限制层(3)上，为N-镓砷材料；
一下垒层(5)，该下垒层制作在下波导层(4)上，为铟镓砷磷材料；
一量子阱层(6)，该量子阱层制作在下垒层(5)上，为铟镓砷材料；
一上垒层(7)，该上垒层制作在量子阱层(6)上，为铟镓砷磷材料；
一上波导层(8)，该上波导层制作在上垒层(7)上，为P-镓砷材料；
一P型上限制层(9)，该P型上限制层制作在上波导层(8)上，为P-铝镓砷材料；
一过渡层(10)，该过渡层制作在P型上限制层(9)上，为P-镓砷材料；
一电极接触层(11)，该电极接触层(11)制作在过渡层(10)之上，为P-镓砷材料；
2、根据权利要求1所述的高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构，其特征在于，下波导层(4)和上波导层(8)为镓砷材料，容易得到高质量的外延材料，减少载流子复合热效应引起的温升，提高激光器的可靠性。
3、根据权利要求1所述的高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构，其特征在于，下垒层(5)和上垒层(7)为铟镓砷磷材料，容易形成强的载流子限制结构，降低漏电流，抑制温升，提高激光器的可靠性。
4、根据权利要求1所述的高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构，其特征在于，N型下限制层(3)与下波导层(4)的界面，容易形成高质量的异质结，减少界面态数目，降低界面态复合热效应引起的温升，提高激光器的可靠性。
5、根据权利要求1所述的高可靠性980nm大功率量子阱半导体激光器结构，其特征在于，上波导层(8)与P型上限制层(9)的界面，容易形成高质量的异质结，减少界面态数目，降低界面态复合热效应引起的温升，提高激光器的可靠性。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication