[发明专利]一种脊形波导半导体激光器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种脊形波导半导体激光器及其制备方法，在所述脊形波导半导体激光器中，通过对脊形部两侧和所述脊形部上的覆盖层的两侧进行离子注入，形成离子注入区，载流子几乎仅能在所述离子注入区以外的中央区域通过，利用了基模与高阶模增益的差别，抑制了高阶模的激射，使得所述脊形波导半导体激光器能在较大的脊形条宽时下仍能以基模稳定地工作，由于只通过激光光子密度高的中央区域注入载流子，可大幅度提高脊形波导半导体激光器的光电转换效率和斜率效率，实现大功率基模激光激射。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，尤其是一种脊形波导半导体激光器及其制备方法。

背景技术

在半导体激光器领域内，由于在平行于结的方向的光限制和电流限制的作用，脊形波导结构被广泛地应用于各种半导体激光器。例如为了获得以基模稳定工作的氮化镓基激光器，通常采用刻蚀深度小而且条宽窄的脊形波导结构。而目前常用的普通脊形波导半导体激光器中，条宽一般为1.5～3μm，留置上限制层的厚度为0.1μm左右，这种脊形波导结构不但会使电流在平行于结的方向发生一定程度的扩展，造成以基模工作的激光器的斜率效率低于以多模工作的激光器的斜率效率，而且由于其条宽较小，将造成激光器的输出功率明显偏低，使得应用这种脊形波导结构的氮化镓基激光器等难以被广泛应用于各种对激光器的输出功率或斜率效率要求较高的领域。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种脊形波导半导体激光器及其制备方法，来解决上述问题。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明提供了一种脊形波导半导体激光器，包括衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层、上限制层、覆盖层、绝缘层、背电极和上电极；所述衬底、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依次叠层设置在所述背电极上；所述上限制层包括本体层和由所述本体层凸出形成的脊形部，所述覆盖层覆盖于所述脊形部的上表面上，所述绝缘层覆盖于所述脊形部的侧表面和所述本体层上，所述脊形部和所述覆盖层的两侧分别被注入离子，以形成离子注入区。

优选地，所述离子为能量单一的阳离子。

优选地，所述离子的注入剂量为2.0×10¹³～6.0×10¹³cm^-2。

优选地，所述离子注入区在沿垂直于所述脊形部的侧面的方向上的长度为所述脊形部的长度的0.15～0.2倍。

优选地，所述离子注入区内的距离所述覆盖层的上表面0.2μm处的离子浓度最大，所述离子注入区内的距离所述覆盖层的上表面0.5μm处的离子浓度最小。

优选地，所述衬底为氮化镓衬底。

优选地，所述上限制层为P型AlGaN材料层，所述覆盖层为P型GaN材料层。

本发明还提供了一种如上所述的脊形波导半导体激光器的制备方法，包括：步骤一：在衬底的第一表面上依序制作叠层的下限制层、下波导层、有源层、上波导层和电子阻挡层；步骤二：在所述电子阻挡层上制作形成包括本体层及由所述本体层凸出形成的脊形部的上限制层、覆盖在所述脊形部的上表面上的覆盖层以及分别位于所述脊形部和所述覆盖层的两侧的离子注入区；步骤三：在所述本体层上和所述脊形部的侧面上制作形成绝缘层；步骤四：在所述衬底的与所述第一表面相对的第二表面上制作背电极，并在所述覆盖层和所述绝缘层上制作上电极。

优选地，实现步骤二的方法包括：在电子阻挡层上依序形成叠层的覆盖膜层和上限制膜层；对所述覆盖膜层和所述上限制膜层的将要形成所述离子注入区的部分进行离子注入，以形成所述离子注入区；对所述覆盖膜层和所述上限制膜层的位于所述离子注入区之外的部分进行刻蚀，以将位于所述离子注入区之外的覆盖膜层全部去除，且将位于所述离子注入区之外的上限制膜层的部分去除。