[发明专利]太赫兹量子级联半导体激光器材料及其生长方法

权利要求书

1.一种太赫兹量子级联半导体激光器材料的生长方法，其特征在于，包括如下生长步骤：

步骤1：取一半绝缘砷化镓衬底；

步骤2：利用分子束外延技术在半绝缘砷化镓衬底上生长N型砷化镓下欧姆接触层，用来制作下欧姆电极；

步骤3：在下欧姆接触层上生长有源区，作为发光区；

步骤4：在有源区上生长N型砷化镓上欧姆接触层，用来制作下欧姆电极，完成太赫兹量子级联半导体激光器材料的生长。

2.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联半导体激光器材料的生长方法，其特征在于，其中有源区为120-180个周期的多层砷化镓/铝镓砷交替结构。

3.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联半导体激光器材料的生长方法，其特征在于，其中下欧姆接触层的材料是重掺砷化镓、有源区的材料是交替的砷化镓和铝镓砷、上欧姆接触层的材料是重掺砷化镓。

4.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联半导体激光器材料的生长方法，其特征在于，其中在下欧姆接触层上生长有源区之前，确定生长与设计组分相符的铝镓砷时对应的铝、镓束流值的方法，是固定镓的束流值改变铝的束流值，并利X射线双晶衍射结果及计算公式算出外延材料的实际组分，参照结果对铝的束流值进行调整，从而实现对铝、镓组分的调节；

计算公式为：x=αGaAs(1+ϵe)-αAlAsαGaAs-αAlAs.]]>

5.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联半导体激光器材料的生长方法，其特征在于，其中在半绝缘砷化镓衬底上生长各层之前，均应确定在设定的生长速率和材料组分下铝、镓束流值，其方法是测量符合设计组分的铝镓砷外延层厚度，除以外延时间，得到在该铝和镓束流下对应的铝镓砷的生长速率，再根据比例关系得到镓砷的生长速率进而得到相应的束流值。

6.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联半导体激光器材料的生长方法，其特征在于，其中设定的有源区中镓砷生长速率为0.5～0.9m/h。

7.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联半导体激光器材料的生长方法，其特征在于，其中在确定有源区的低掺杂浓度所对应硅源炉的温度时，必须使得生长室内背景真空足够高，不干扰真实掺杂浓度的测定。

8.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联半导体激光器材料的生长方法，其特征在于，其中生长各层材料时，其生长温度为560～600℃，As₂压力为2～6×10^-6Torr，V/III束流比保持在为10～15之间。

9.一种太赫兹量子级联半导体激光器材料的结构，其特征在于，其中包括：

一半绝缘砷化镓衬底；

一下欧姆接触层，该欧姆接触层生长在半绝缘砷化镓衬底上；

一有源区，该有源区生长在下欧姆接触层上，作为发光区；

一上欧姆接触层，该欧姆接触层生长在有源区上。

10.根据权利要求9所述的太赫兹量子级联半导体激光器材料的结构，其特征在于，其中有源区为120-180个周期的多层镓砷/铝镓砷交替结构。

11.根据权利要求9所述的太赫兹量子级联半导体激光器材料的结构，其特征在于，其中下欧姆接触层的材料是重掺砷化镓、有源区的材料是交替的砷化镓和铝镓砷、上欧姆接触层的材料是重掺砷化镓。