[发明专利]低电流、高功率激光二极管条

说明书

一种激光二极管条包括：半导体基板，该半导体基板包括第一导电类型的第一半导体层；第一激光二极管堆叠体，在所述半导体层的上侧上；第二激光二极管堆叠体，在所述半导体层的上侧上，所述第二激光二极管堆叠体与所述第一激光二极管堆叠体串联地电连接，其中所述第一导电类型的第一半导体层的电导率高于所述第一激光二极管堆叠体和第二激光二极管堆叠体的每个半导体层的电导率；以及第一电极层，在所述第一激光二极管堆叠体上，其中所述第一电极层将所述第一激光二极管堆叠体电连接到在所述第一激光二极管堆叠体与所述第二激光二极管堆叠体之间的所述第一导电类型的第一半导体层的部分。

相关申请的交叉引用

本公开涉及并要求2018年5月14日提交的题为“低电流、高功率激光二极管条”的美国临时专利申请No.62/671,169的优先权，其全部内容通过引用并入本公开中。

背景技术

激光二极管条是用于提供激光输出的装置，其中该装置至少包括单独半导体激光二极管的一维阵列。用于大功率应用的典型激光二极管条可以包括例如10-50个激光二极管，每个激光二极管具有在例如40-500微米之间的发射器宽度，以及在例如500-10000微米之间的谐振器长度。单独大功率激光二极管条的功率要求达到1000W以上。这样高的功率可能需要1000A或更高的驱动电流。考虑到焦耳热随二极管电流成二次比例缩放，激光二极管会经受相当大的热耗散，这可能实质上降低装置的性能和效率。

发明内容

本公开涉及低电流、高功率激光二极管条及其制造方法。

总体上，在一些方面，本公开的主题实施为一种高功率激光二极管条，该高功率激光二极管条包括：半导体基板，该半导体基板包括第一导电类型的第一半导体层；在半导体层的正面上的第一激光二极管堆叠体；在半导体层的正面上的第二激光二极管堆叠体，第二激光二极管堆叠体与第一激光二极管堆叠体串联地电连接，其中第一激光二极管堆叠体和第二激光二极管堆叠体中的每一个包括第一导电类型的一个或多个半导体包覆层，并且其中第一导电类型的第一半导体层的电导率高于第一导电类型的每个半导体包覆层的电导率；以及第一激光二极管堆叠体上的第一电极层，其中第一电极层将第一激光二极管堆叠体电连接到在第一激光二极管堆叠体与第二激光二极管堆叠体之间的第一导电类型的第一半导体层的部分。

高功率激光二极管条的实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。例如，在一些实现方式中，激光二极管条包括：在第一激光二极管堆叠体与第二激光二极管堆叠体之间的沟槽；在第一激光二极管堆叠体和第二激光二极管堆叠体二者上的介电层，介电层延伸到沟槽中，其中，第一电极层穿过介电层中的第一开口电连接到第一激光二极管堆叠体，并且穿过介电层中的第二开口电连接到第一导电类型的第一半导体层。沟槽可以延伸到第一导电类型的第一半导体层中。基板可以包括在第一导电类型的第一半导体层下方的半绝缘的半导体区域，并且沟槽延伸到半绝缘的区域中。

在一些实现方式中，第一电极层包括与第一激光二极管堆叠体的欧姆接触以及与第一导电类型的第一半导体层的欧姆接触。

在一些实现方式中，第一导电类型的第一半导体层以及每个半导体包覆区域内的每一层都掺杂有第一掺杂剂类型，并且在第一半导体层中第一掺杂剂类型的浓度大于每个半导体包覆区域的每一层中的第一掺杂剂类型的浓度。第一半导体层中的第一掺杂剂类型的浓度可以大于1*10¹⁸cm^-3。

在一些实现方式中，第一半导体层的电阻小于10毫欧。

在一些实现方式中，第一电极层将第一激光二极管堆叠体的阳极电连接到第二激光二极管堆叠体的阴极。

在一些实现方式中，每个激光二极管堆叠体包括：第二导电类型的第二包覆层；以及用于生成光子的半导体有源区域，其中半导体有源区域在第一导电类型的第一包覆层与第二导电类型的第二包覆层之间，并且其中第一电极层在第一激光二极管堆叠体中的第二包覆层上且电连接到第一激光二极管堆叠体中的第二包覆层。