[发明专利]可降低阈值电流的巴条类半导体激光器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可降低阈值电流的巴条类半导体激光器及其制备方法，半导体激光器包括第一电极、第二电极、设于第一电极及第二电极之间且从第一电极朝向第二电极方向依次设置的衬底、第一限制层、第一波导层、有源层、第二波导层、第二限制层、欧姆接触层和绝缘层，所述欧姆接触层设有与第二限制层接触的X射线自支撑闪耀透射光栅层，所述衬底上接触面设有梯形台，梯形台横向平行于衬底的解理面，梯形台纵向垂直于衬底的解理面，且解理面是半导体激光器的腔面。本发明可以降低阈值电流，提高腔面COD功率。还能提高半导体激光器的高分辨率和获得较高的衍射效率。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，尤其涉及一种可降低阈值电流的巴条类半导体激光器及其制备方法。

背景技术

随着激光技术的发展，一门崭新的应用学科——激光医学逐步形成，激光的独特优点，解决了传统医学在基础研究和临床应用中不能解决的许多难题，引起国内外医学界的重视。半导体激光器(DL)因其具有体积小、重量轻、寿命长、功耗低、波长覆盖范围广等特点特别适用于医疗设备的制造。此外，半导体激光器还广泛用于光纤通信、光盘存取、光谱分析和光信息处理等重要领域。

半导体激光器的发光区面积较小，高功率工作时，腔面需要承受很高的光功率密度，对腔面的抗灾变性损伤(COD)能力要求很高。提高半导体激光器COD的方法一般有两种，一是在腔面处生长一层高带隙材料，还有一种方法是利用量子阱混杂的方法在腔面处直接形成非吸收窗口，这两种方法都能减弱腔面对光的吸收，从而提高腔面的COD功率。

IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONIC S,VOL.1(1995),pp.728介绍了一种生长腔面窗口的AlGaInP半导体激光器。巴条解理后放入MOCVD腔室中生长一层高带隙的AlGaInP材料降低腔面的吸收，使得COD功率提高两倍，获得高功率及高可靠性的半导体激光器。不过解理后的巴条很小，需要高精度的夹具及合适的托盘才能实现材料的生长，不具有很强的可操作性。

金透射光栅结构简单，立体角大，光谱范围宽，能够方便地同时间和空间分辨仪器相结合，以金透射光栅为色散元件的透射光栅谱仪，被广泛应用于激光惯性约束核聚变等离子体诊断、X射线天体物理学等领域。目前，等离子体诊断及天体物理学领域中金透射光栅的使用波段要求达到亚千电子伏，甚至更高能量，为实现高能X射线能谱分辨和获得较高的衍射效率，要求在提高光栅线密度的基础上，增加槽深(金光栅线条高度)至500nm以上，且要保证栅线侧壁的陡直度和光滑度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种可降低阈值电流的巴条类半导体激光器及其制备方法，目的是提高半导体激光器的高分辨率、高衍射效率及腔面COD功率，且能够降低阈值电流。

基于上述目的，本发明提供了一种可降低阈值电流的巴条类半导体激光器，包括第一电极、第二电极、设于第一电极及第二电极之间且从第一电极朝向第二电极方向依次设置的衬底、第一限制层、第一波导层、有源层、第二波导层、第二限制层、欧姆接触层和绝缘层，所述欧姆接触层设有与第二限制层接触的X射线自支撑闪耀透射光栅层，所述衬底上接触面设有梯形台，梯形台横向平行于衬底的解理面，梯形台纵向垂直于衬底的解理面，且解理面是半导体激光器的腔面。

所述梯形台的横向截面与纵向截面均为等腰梯形，下底角为30-60度；梯形台的下底面横向长度为5-100μm，纵向长度为300-1500μm，梯形台的高度为0.2-0.5μm。

所述梯形台在衬底上排布的横向周期为200-500μm，纵向周期为350-1550μm。

所述第一电极为N型电极，第一限制层为N型限制层，第一波导层为N型波导层，所述第二电极为P型电极，第二限制层为P型限制层，第二波导层为P型波导层。

所述第一波导层与第二波导层的折射率低于有源层的折射率。

所述第一波导层与第二波导层的带隙高于有源层的带隙。