[发明专利]一种具有低N面串联接触电阻的半导体激光器

说明书

一种具有低N面串联接触电阻的半导体激光器，包括从上至下依次设置的：P面电极，P型欧姆接触层，P型限制层，上波导层，量子阱，下波导层，N型限制层，N型缓冲层，N型衬底，N型重掺杂层，N面电极。本发明具有低N面串联接触电阻的半导体激光器，采用在N型衬底上制备一层N型重掺杂层，该重掺杂层与N面复合金属电极形成良好欧姆接触使其具有低N面串联接触电阻，可解决长期以来N型衬底无法同时保证重掺杂和低缺陷、低杂质光吸收的问题，可以有效解决N面电极接触电阻大的问题。

技术领域

本发明属于半导体激光器技术领域，具体涉及一种具有低N面串联接触电阻的半导体激光器。

背景技术

金属--半导体欧姆接触制备，是半导体激光器制备工艺中非常重要的一道工艺步骤。由欧姆接触引入的串联电阻，不仅影响器件的工作电压、输出功率和转换效率，并且对器件的热稳定性也会影响，从而影响器件的可靠性和寿命。经过优化的欧姆接触不仅可以降低器件的串联电阻，提升激光器的输出功率和光电转换效率，还能提高芯片工作时的稳定性和可靠性。所以对欧姆接触的要求是具有线性的伏-安特性，接触电阻小，少子注入小且稳定和可靠。这对于高功率半导体激光器来说是至关重要的。

常见的欧姆接触类型有四种：表面高掺杂型(隧道穿透型)，低势垒型，高复合速率型，无势垒型。半导体激光器大多是制作在N型III-V族化合物衬底上的，无论实验室或工厂，绝大多数是按表面高掺杂型的方式实现欧姆接触。即在制作半导体激光器N面的欧姆接触时，采用较多的方法是制作隧道穿透型欧姆接触。当金属和半导体接触时，半导体的掺杂浓度很高，则势垒宽度变的很薄，电子可以通过隧道效应贯穿势垒产生相当大的隧道电流，此时的接触电阻很小，可以用作欧姆接触。半导体材料重掺杂时，它与金属的接触可以形成良好的欧姆接触。

半导体激光器的通常是制备在N型衬底上，要将N型衬底的掺杂浓度提高存在两个问题一是工艺上不易实现，二是过高掺杂浓度会使晶体缺陷增加影响晶体品质。所以N型衬底的掺杂浓度通常在10¹⁸数量级，其与金属电极形成的欧姆接触比接触电阻率大多在10^-5数量级，而半导体激光器P面由于存在重掺杂层所形成的欧姆接触比接触电阻率大多在10^-6数量级，两者相差一个数量级。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有低N面串联接触电阻的半导体激光器，N面电极采用复合金属结构，在N型衬底与N面电极之间制备重掺杂层，该重掺杂层的掺杂浓度大于N型衬底，并且可以根据半导体激光器具体设计需求调整该重掺杂层的掺杂浓度，使其可以与复合金属电极形成低串联电阻的欧姆接触，减小了半导体激光器N面欧姆接触的比接触电阻率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有低N面串联接触电阻的半导体激光器，包括有从上至下依次设置的：P面电极，P型欧姆接触层，P型限制层，上波导层，量子阱，下波导层，N型限制层，N型缓冲层，N型衬底，N型重掺杂层，N面电极。

所述的N型衬底厚度为90-180μm。

所述的N型重掺杂层在N型衬底与N面电极的接触面上，其厚度范围为0.02～5μm，掺杂浓度范围10¹⁸～10²⁰cm^-3，N型重掺杂层的掺杂浓度随着远离接触面而降低，N型重掺杂层高于N型衬底。

所述的N型重掺杂层位于N型衬底与N面电极之间，其厚度范围为1～5μm。

本发明的有益效果是：

采用N型重掺杂层与复合金属电极形成具有低串联电阻的欧姆接触，可以根据半导体激光器的结构，在重掺杂层选择合适的区域进行重掺杂，并且该重掺杂层掺杂浓度可根据所设计激光器对N面电极串联电阻大小的要求进行改变。该结构可以解决长期以来N型衬底无法同时保证重掺杂和低缺陷、杂质吸收的问题，可以有效解决N面电极接触电阻大的难题。

附图说明