[发明专利]一种减小脊间串扰的多脊型半导体激光器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种减小脊间串扰的多脊型半导体激光器及其制备方法，所述多脊型半导体激光器包括衬底及其上面包括下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层等在内的外延结构；外延结构上包含多个脊型部，每个脊型部从外延层顶部到达有源层以下，脊型部间的间隙以高阻、低热导率、低折射率物质填充，以使得各脊型部有源区相互隔离；然后在脊型部上部一一对应设置有欧姆接触电极，欧姆接触电极上设置有用于连接的顶电极。本发明提供的多脊型半导体激光器，可以实现各脊型部间电、光的相互独立，有效减小了脊间的热串扰，为获得大功率激光器提供了一种解决思路。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，尤其涉及一种减小脊间串扰的多脊型半导体激光器及其制备方法。

背景技术

半导体激光器由于具有电光转换效率高、光谱纯度好、体积小、可靠性高等优点，在激光制导、激光测距、激光印刷、激光通讯等军事及民用领域都有广泛应用前景。其中，百毫瓦级的GaN基激光器已成功应用于光盘信息存储技术之中。然而激光显示、水下通信等应用领域对氮化镓激光器的输出功率，提出了更高的要求。

对于激光器单管而言，采用多脊型结构是获得高输出功率的一种方法。而解决不同脊间的热串扰，则是多脊型半导体激光器面临的重要问题。为解决脊间热串扰的问题，有很多研究学者做了很多研究，其中，较为传统的是采用增大脊间间距来解决这一问题，例如Katsuya Samonji, Shinji Yoshida, Hiroyuki Hagino, Kazuhiko Yamanaka andShinichi Takigawa等人著的“6.3W InGaN Laser Diode Arraywith Highly EfficientWide-Striped Emitters”。随着进一步的研究，有基于上述解决方案的优化方案，例如公开号为CN170910747A的中国专利文献，公开了一种多脊型半导体激光器及其制作方法，该多脊型半导体激光器包括衬底和衬底上的外延结构，该外延结构的顶部具有脊型半导体层，脊型半导体层包括多个脊型部，多脊型半导体激光器包括多个顶电极，多个顶电极形成于多个脊型部上并与多个脊型部一一对应；该多脊型半导体激光器的多个脊型部之间相互独立，当其中一个脊型部对应的有源区退化时，可以采用其他脊型部和顶电极进行工作，同时可以通过控制同时工作的脊型部的数量来调节激光输出功率，从而增加了激光器输出功率的调节范围。这种类似结构的多脊型半导体激光器，其主要特点是各脊型部的有源区彼此连接，脊型部电极彼此独立。但是上述结构中，都存在脊间间距较大的特点，当脊间间距太大时，会导致光束质量的恶化，而各脊型部有源区彼此连接，则热串扰则很难消除。

因此如何实现在不增大脊间间距的前提下，仍然保持多脊型部间的电的相互独立，还可以减小脊间热串扰，需要进一步改进设计相应的激光器结构。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种减小脊间串扰的多脊型半导体激光器及其制备方法，通过该方法制备得到的激光器，能够改善脊间的热串扰，驱动各脊同时发光，提高器件能承受的输入电流，增大激光器输出功率。

本发明的具体技术方案为：

一种减小脊间串扰的多脊型半导体激光器，至少包括衬底和其上面的外延结构，外延结构上形成有多个脊型部，脊型部上面均一一对应设置有欧姆接触电极，欧姆接触电极上设置有用于多个欧姆接触电极并联连接的顶电极，所述脊型部之间的间隙填充有高电阻率、低热导率、低折射率的填充物，也可以根据情况在外延结构上的脊型部外侧的台阶部分也有填充物，使得各脊型部有源区相互隔离。

进一步地，所述外延结构从下至上依次，至少包括下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层。

进一步地，所述脊型部从上至下，至少包括上限制层、上波导层、有源层；或者可以更进一步，包括下波导层，或者包括下波导层和下限制层，或者包括下波导层、下限制层和衬底。

进一步地，所述填充物可以是二氧化硅或氮化硅，或其他高电阻率、低折射率、高热导率物质。