[发明专利]一种半导体激光器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器及其制备方法，属于半导体激光器的技术领域。

背景技术

半导体激光器是发展较快的一类激光器，由于具有体积小、寿命长、成本低、光场易于 调控等优点，被广泛应用于工业加工、照明、通信、医疗等方面。在这些应用中，要求半导 体激光器在高温或者高功率输出条件下具有优良的可靠性。对于半导体激光器，影响其温度 特性及可靠性的主要因素有材料内部缺陷对光子的散射及吸收，有源区温度升高使得载流子 溢出，高功率密度下载流子的非辐射复合产生大量热，导致腔面被烧毁等。因此，在制作半 导体激光器时，一方面要优化管芯封装工艺，使得芯片产生的热量尽快释放出去，比如倒装 封装以及硬焊料烧结都会提高半导体激光器高功率输出时的寿命。另一方面，要精心设计激 光器的结构，优化材料生长工艺，提高半导体激光器的电光转换效率，从而降低注入载流子 密度及焦耳热的产生。

IEEEJ.Sel.Top.QuantumElectron.,Vol.9(2003),pp.1260公开了一种DVD用高效率的 660nm半导体激光器，增加限制层的厚度减小内部损耗，提高限制层的掺杂浓度，抑制载流 子的溢出，增加腔长降低激光器的热阻及接触电压。使用这些优化手段后，半导体激光器可 在80度下实现190mW的稳定输出。但是这些优化也有不利的一面，比如增加限制层厚度会 降低激光器的散热能力，提高P型掺杂浓度会使内部杂质吸收增强，而增加腔长也会使损耗 增加，阈值电流增大。这些参数必须控制在合适的范围之内。

中国专利文献CN104242057A公开了一种具有低工作电压及高功率转换效率的半导体激 光器。从下至上依次为衬底、缓冲层、下限制层、下波导层、量子阱、上波导层、上限制层、 带隙过渡层和欧姆接触层，上波导层与上限制层之间以及上限制层与带隙过渡层之间均设置 带隙渐变过渡层，同时，对N侧波导层进行掺杂。无铝材料及低铝组分材料的使用可以降低 半导体激光器的内损耗，提高其输出功率。P型区各异质结界面处使用带隙渐变过渡层及带 隙阶跃变化过渡层来降低异质结的能带不连续值，进而降低半导体激光器的工作电压。半导 体激光器的工作电压包括异质结带阶电压、材料串联电阻电压和接触电压，而此专利只对前 两种电压进行优化，未提到接触电压情况。

中国专利文献CN104682195A公开了一种具有隧道结结构的边发射半导体激光器，包括N 面电极、具有隧道结结构的外延结构，光刻具有隧道结结构的外延结构两侧形成脊形台，在 形成脊形台的外延结构表面沉淀电绝缘层，电绝缘层上层叠P面电极。该专利通过引入隧道 结结构，消除了某些半导体P型掺杂困难的问题，减小了工作电压。但是，该专利中的上方 欧姆接触层位于脊型台面上，与金属电极的接触表面积受到限制，其接触电压仍然是一个不 稳定因素。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种半导体激光器；

本发明还提供了上述半导体激光器的制备方法；

本发明降低了接触电压，提高了散热能力。

术语解释

接触电压，是指半导体与金属电极相接触，在其界面上形成的电压。

接触电阻，是指半导体与金属电极相接触，在其界面上形成的电阻。

本发明的技术方案为：

一种半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下包层、有源区、上包层、接触层， 所述接触层上设有下凹的图形。

原有接触层上表面平滑，本发明接触层上设有下凹的图形，接触层上表面面积大于原有 接触层的上表面平面面积，增加了接触层的散热面积，使得接触电阻较小并且电压稳定，提 高可靠性。

根据本发明优选的，所述下凹的图形在所述接触层上的占空比取值范围为0.3-0.7；进一 步优选的，所述下凹的图形在所述接触层上的占空比为0.5。

根据本发明优选的，所述接触层上设有若干个凹槽或若干条沟道，所述凹槽或沟道的深 度均小于所述接触层的厚度。

根据本发明优选的，所述沟道为矩形沟道、V形沟道或弧形沟道。