[发明专利]限制层结构及其制作方法、半导体激光器及其制作方法有效

专利信息
申请号: 202010574282.1 申请日: 2020-06-22
公开(公告)号: CN111682403B 公开(公告)日: 2021-04-20
发明(设计)人: 程洋;王俊;谭少阳;廖新胜;潘华东;李泉灵 申请(专利权)人: 苏州长光华芯光电技术股份有限公司;苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司
主分类号: H01S5/20 分类号: H01S5/20;H01S5/22
代理公司: 北京三聚阳光知识产权代理有限公司 11250 代理人: 张乐乐
地址: 215163 江苏省苏州市高新区昆仑山路189号*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 限制 结构 及其 制作方法 半导体激光器
【说明书】:

发明提供一种限制层结构及其制作方法、半导体激光器及其制作方法,限制层结构包括间隔分布的若干介质掩膜块以及在所述若干介质掩膜块之间间隙生成的限制层,其中,所述限制层采用砷化镓层替换现有的砷化铝镓层,从而形成一种介质掩膜块和砷化镓限制层混合的限制层。由于砷化镓的折射率大于砷化铝镓,而介质掩膜块的折射率小于砷化铝镓,形成的混合限制层的折射率可以与现有的砷化铝镓(Al组分40‑90%)相当,能够保证其光学限制效果。形成的混合限制层的导电性优于砷化铝镓(Al组分40‑90%)的导电性。混合限制层导电性提高、氧杂质含量减少,最终将降低半导体激光器的阈值电流、提高其斜率效率和COMD阈值,提升半导体激光器性能。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域,具体涉及限制层结构及其制作方法、半导体激光器及其制作方法。

背景技术

半导体激光器具有小巧、高效、寿命长、易于集成等诸多优点。高光束质量、窄线宽半导体激光器,具有更高的光束质量、更小的慢轴发散角和更窄的光谱线宽,更适用于大规模半导体激光整形合束。在工业、军事、医疗、国防等领域具有广泛的应用。

半导体激光器的结构通常包括衬底、下限制层、下波导层、有源区、上波导层、上限制层以及接触层。在传统的8XX和9XX半导体激光器结构中,为了保证光学限制作用,上限制层整层通常采用Al组分高达60%以上的AlGaAs(砷化铝镓)。这带来了诸多问题:其一,AlGaAs材料中的空穴迁移率随着Al组分的增加而逐渐降低,Al组分为60%时AlGaAs的迁移率仅有Al组分为0时迁移率的25%左右;其二,AlGaAs材料的氧杂质等含量随着Al组分的增加而逐渐升高。这两者的共同作用会对半导体激光器的性能产生不利影响,导致半导体激光器阈值电流增加、斜率效率降低、灾变性光学镜面损伤(Catastrophic Optical mirrorDegradation,COMD)阈值下降等。

发明内容

因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中传统的半导体激光器的限制层中Al组分含量高导致半导体激光器性能退化的缺陷。

为此,本发明提供一种用于半导体激光器的限制层结构,包括:间隔分布的若干介质掩膜块;以及在所述若干介质掩膜块之间间隙生成的限制层,所述限制层采用砷化镓层。

可选地,上述用于半导体激光器的限制层结构,所述介质掩膜块的上表面的总面积和所述砷化镓层的上表面的总面积之比为0.2-1.5。

可选地,上述用于半导体激光器的限制层结构,每个所述介质掩膜块大小相同,并且均匀交错排布。

可选地,上述用于半导体激光器的限制层结构,所述介质掩膜块的厚度与所述砷化镓层的厚度一致。

可选地,上述用于半导体激光器的限制层结构,所述砷化镓层替换为砷磷化铝镓铟层,所述砷磷化铝镓铟层中铟组分小于等于5%,铝组分小于等于5%,磷组分小于等于5%。

本发明提供一种上述中任一项所述的用于半导体激光器限制层结构的制作方法,包括:

沉积介质层,并对所述介质层进行刻蚀处理,得到间隔分布的若干介质掩膜块;

在所述间隔分布的若干介质掩膜块之间的间隙生长限制层,得到所述限制层结构。

本发明提供一种半导体激光器,包括上述中任一项所述的用于半导体激光器的限制层结构。

可选地,上述的半导体激光器还包括:位于所述限制层结构下方的砷化镓盖层,用于保护位于所述砷化镓盖层下方的功能层。

本发明提供一种半导体激光器的制作方法,包括:

采用上述中任一项所述的用于半导体激光器的限制层结构的制作方法生成所述半导体激光器的限制层结构。

可选地,上述的半导体激光器的制作方法,在制备所述限制层结构之前包括:

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