[发明专利]一种可控横向光场的多结型半导体激光器及其制造方法在审

专利信息
申请号: 202011600172.4 申请日: 2020-12-30
公开(公告)号: CN112531461A 公开(公告)日: 2021-03-19
发明(设计)人: 蒋锴;李春勇;舒凯;仇伯仓;柯毛龙;徐化勇;冯欧 申请(专利权)人: 江西铭德半导体科技有限公司
主分类号: H01S5/32 分类号: H01S5/32;H01S5/323;H01S5/343
代理公司: 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 彭琰
地址: 330000 江西省南昌市南*** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 一种 可控 横向 多结型 半导体激光器 及其 制造 方法
【权利要求书】:

1.一种可控横向光场的多结型半导体激光器,其特征在于,所述可控横向光场的多结型半导体激光器包括:

衬底;

多个含有PN限制层、波导层、量子阱区、电流限制层的结型结构,且多个所述结型结构之间均通过一隧道结进行连接;

其中,所述隧道结为高掺反偏的PN结,所述隧道结包括P型隧穿层和N型隧穿层。

2.根据权利要求1所述的可控横向光场的多结型半导体激光器,其特征在于,所述隧道结为PN隧道结A,所述结型结构为结型结构A,所述结型结构A包括:

砷化镓衬底A;

P型砷化镓下电流限制层A,所述P型砷化镓下电流限制层A的中间设有电流通道A,并且所述P型砷化镓下电流限制层A上通过二次外延形成表面平整的N型砷化镓缓冲层A,所述P型砷化镓下电流限制层A与N型砷化镓缓冲层A相互接触;

其中,所述N型砷化镓缓冲层A上层叠设有一级结型结构A、二级结型结构A与三级结型结构A,每级所述结型结构均包括依次层叠设置的N型限制层、下波导层、量子阱区、上波导层和P型限制层;二级结型结构A的所述P型限制层与一级结型结构A的所述N型限制层、二级结型结构A的所述N型限制层与三级结型结构A的P型限制层之间均通过PN隧道结A连接。

3.根据权利要求2所述的可控横向光场的多结型半导体激光器,其特征在于:

每级所述结型结构均包括依次层叠设置N型中铝组分铝镓砷限制层A、低铝组分铝镓砷下波导层A、铟镓砷磷量子阱区A、低铝组分铝镓砷上波导层A和中铝组分铝镓砷P型限制层A;

与P型金属层A相邻的三级结型结构A中,所述三级结型结构A还包括高掺杂砷化镓接触层A,所述高掺杂砷化镓接触层A与所述P型金属层A接触。

4.根据权利要求1所述的可控横向光场的多结型半导体激光器,其特征在于,所述隧道结为PN隧道结B,所述结型结构为结型结构B,所述结型结构B包括:

砷化镓衬底B,

N型砷化镓缓冲层B,设于所述砷化镓衬底B之上,并且N型砷化镓缓冲层B的表面保持平整;

其中,所述N型砷化镓缓冲层B上层叠设有一级结型结构B、二级结型结构B与三级结型结构B,每级所述结型结构均包括依次层叠设置的N型限制层、下波导层、量子阱区、上波导层、P型限制层;二级结型结构B的所述P型限制层与一级结型结构B的所述N型限制层、二级结型结构B的所述N型限制层与三级结型结构B的P型限制层之间均通过PN隧道结B连接。

5.根据权利要求4所述的可控横向光场的多结型半导体激光器,其特征在于,靠近所述砷化镓衬底B的一、二级结型结构B均包括:

层叠设置的N型中铝组分铝镓砷限制层B、低铝组分铝镓砷下波导层B、铟镓砷磷量子阱区B、低铝组分铝镓砷上波导层B、中铝组分铝镓砷P型限制层B与高铝组分铝镓砷上电流限制层B;

其中,一级结型结构B与二级结型结构B之间、二级结型结构B与三级结型结构B之间均设有高铝组分铝镓砷上电流限制层B,所述高铝组分铝镓砷上电流限制层B设于所述中铝组分铝镓砷P型限制层B和与之相邻的所述PN隧道结B之间,并且所述高铝组分铝镓砷上电流限制层B的中间设有电流通道B。

6.根据权利要求4所述的可控横向光场的多结型半导体激光器,其特征在于,靠近所述P型金属层B的三级结型结构B包括:

N型中铝组分铝镓砷限制层B、低铝组分铝镓砷下波导层B、铟镓砷磷量子阱区B、低铝组分铝镓砷上波导层B、中铝组分铝镓砷P型限制层B与高掺杂砷化镓接触层B;

其中,所述高掺杂砷化镓接触层B与所述P型金属层B接触。

7.一种可控横向光场的多结型半导体激光器的制造方法,用于制备权利要求1所述的可控横向光场的多结型半导体激光器,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

S101、在衬底上形成一层平整的N型缓冲层及一级结型结构A,一级结型结构A包括依次生长的N型限制层、下波导层、量子阱区、上波导层和P型限制层,一级结型结构A为一级完整发光区;

S102、在一级结型结构A上形成一个高掺反偏的PN隧道结A;

S103、在高掺反偏的PN隧道结A上再次形成二级结型结构A,该二级结型结构A包括依次生长的N型限制层、下波导层、量子阱区、上波导层和P型限制层,上述二级结型结构A为该半导体激光器的二级完整发光区;

或者,S201、在衬底上形成一层平整的N型缓冲层及一级结型结构B,一级结型结构B包括依次生长的N型限制层、下波导层、量子阱区、上波导层和P型限制层,一级结型结构B为一级完整发光区;

S202、在一级结型结构B上形成一个高掺反偏的PN隧道结B;

S203、在高掺反偏的PN隧道结B上再次形成二级结型结构B,二级结型结构B包括依次生长的N型限制层、下波导层、量子阱区、上波导层和P型限制层,二级结型结构B为二级完整发光区。

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