[发明专利]蓝光边发射激光器及其制备方法

说明书

本发明涉及蓝光边发射激光器及其制备方法，其包括依次层叠于衬底上的外延结构，其特征在于，所述外延结构包括N型缓冲层、N型限制层、N型波导层、量子阱有源区、P型波导层、P型限制层、P型缓冲层以及欧姆接触层，在所述边发射激光器的出光面设置有石墨烯层与金颗粒的复合结构。本发明将通过石墨烯与金颗粒的复合结构与激光器的激光耦合，产生等离子激元效应，通过金属成分的等离激元效应增强光吸收，然后将吸收的光传输到石墨烯部分，将光场限制在衍射极限以下，提升了蓝光波段边发射激光器的发射效率。并且本发明提供的用于边发射激光器的石墨烯与金颗粒的复合结构，其制备工艺简单，并且与本发明的边发射激光器制备工艺完全兼容。

技术领域

本发明涉及激光器领域，具体涉及一种蓝光边发射激光器及其制备方法。

背景技术

半导体激光器由于其体积小、寿命长、电光转化效率高等优点广泛应用于光存储、光显示、光通信等领域。半导体激光器中很大一部分比例是边发射激光器。它是直接利用半导体材料的自然解理面来做谐振腔面，工艺简单，晶面完美。但边发射激光器所固有的一些缺陷，如光束发散角大、光束质量差，出光效率低等问题的存在，给实际应用带来了很大困难。

对于目前广泛应用的量子阱半导体激光器，量子阱激光器是由注入有源区的过剩载流子(电子或空穴)在达到粒子数反转时发生受激辐射复合而形成的激光。从材料组分来讲，量子阱是由一种窄带隙材料夹在上下两层宽带隙材料组成，中间的窄带隙材料通常是一个超薄层，可由金属有机化合物气相沉淀法(MOCVD)或分子束外延技术(MBE)生长而成，沿生长方向，有源层厚度只有几个纳米，而从侧向结构器件来讲，脊形光波导结构激光器的脊形台面一般为几个微米，这种材料种类和尺寸的不相对称导致了激光器端面输出效率低下。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的首要目的是为了提升蓝光波段激光器的发射效率，针对此目的，本发明至少提供如下技术方案：

蓝光边发射激光器，其包括依次层叠于衬底上的外延结构，所述外延结构包括N型缓冲层、N型限制层、N型波导层、量子阱有源区、P型波导层、P型限制层、P型缓冲层以及欧姆接触层，在所述边发射激光器的出光面设置有石墨烯层与金颗粒的复合结构。

进一步的，所述N型限制层中靠近所述N型缓冲层侧为N型掺杂，其N型掺杂的N型限制层对应的厚度为800nm；所述N型限制层远离所述N型缓冲层侧为不掺杂，其不掺杂的N型掺杂层对应的厚度为200nm。

进一步的，所述P型限制层中靠近所述P型缓冲层侧为不掺杂，其不掺杂的P型限制层对应的厚度为800nm；所述P型限制层中远离所述P型缓冲层侧为P型掺杂，其P型掺杂的P型限制层对应的厚度为200nm。

进一步的，所述N型限制层的材料为Al_0.2Ga_0.8N，所述N型限制层的厚度为1000nm，所述P型限制层的材料为Al_0.2Ga_0.8N，所述P型限制层的厚度为1000nm。

进一步的，所述衬底为非掺杂GaN衬底，所述GaN衬底的生长晶向为(100)偏<111>2°晶向，所述N型缓冲层为N型GaN缓冲层，所述N型波导层为不掺杂的InGaN，所述P型波导层为不掺杂的InGaN，所述P型缓冲层为P型GaN缓冲层，所述欧姆接触层为P型高掺杂的GaN盖层。

进一步的，所述边发射激光器具有脊形台结构，所述脊形台结构包括P型缓冲层和欧姆接触层。

蓝光边发射激光器的制备方法，其包括以下步骤，

在非掺杂GaN外延衬底上依次外延生长N型GaN缓冲层、N型限制层、N型波导层、量子阱有源区、P型波导层、P型限制层、P型GaN缓冲层以及P型高掺杂的GaN盖层，从而形成层叠结构；

将石墨烯层与金颗粒的复合结构转移至上述层叠结构的出光面上。