[实用新型]一种垂直腔面发射激光器的外延结构

说明书

本实用新型涉及一种垂直腔面发射激光器的外延结构，包括砷化镓衬底，砷化镓衬底上依次沉积有砷化镓缓冲层、N型掺杂的DBR、有源层、氧化限制层、P型掺杂的DBR和欧姆接触层，所述有源层由依次设置的限制层、波导层和堆垛层、对称波导层以及对称限制层组成，所述堆垛层包括多个堆垛单元和设置在堆垛单元之间的第一砷化镓层，所述堆垛单元包括依次设置在第二砷化镓层、第一砷化铟镓层、砷化铟量子点层以及第二砷化铟镓层，所述第一砷化镓层的厚度在50至100nm。本实用新型相比于有源区为量子阱的激光器，量子点激光器能获得更低的阈值电流密度,更高的斜率效率、更高的调制速率等优点。

技术领域

本实用新型涉及一种垂直腔面发射激光器的外延结构。

背景技术

VCSEL全称为垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-EmittingLaser)，是半导体激光器的一种，当前以砷化镓半导体为基础材料的VCSEL居多，发射波长主要为近红外波段。VCSEL是一种垂直于衬底面射出激光的激光器，有区别于传统的边发射半导体激光器，其可以在衬底上多个方向上排列多个激光器，从而形成并行光源或者面阵光源，是光纤通信或者光感测领域的主要光源之一。

传统的垂直腔面发射激光器的外延结构包括GaAs衬底，在GaAs衬底上依次沉积有GaAs缓冲层、N型掺杂的DBR、有源层、氧化限制层、P型掺杂的DBR和欧姆接触层。其中有源层由限制层、波导层和量子阱层、对称波导层以及对称限制层组成。传统的这种垂直腔面发射激光器的外延结构中，因有源层对载流子的俘获与束缚，限制了光增益，模式增益较小,对腔内损耗很敏感，有待进一步改进。

鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种提高量子点的载流子俘获率、提高激光器模式增益的垂直腔面发射激光器的外延结构。

为了达到上述目的，本实用新型采用这样的技术方案：

一种垂直腔面发射激光器的外延结构，包括砷化镓衬底，砷化镓衬底上依次沉积有砷化镓缓冲层、N型掺杂的DBR、有源层、氧化限制层、P型掺杂的DBR和欧姆接触层，所述有源层由依次设置的限制层、波导层和堆垛层、对称波导层以及对称限制层组成，所述堆垛层包括多个堆垛单元和设置在堆垛单元之间的第一砷化镓层，所述堆垛单元包括依次设置在第二砷化镓层、第一砷化铟镓层、砷化铟量子点层以及第二砷化铟镓层，所述第一砷化镓层的厚度在50至100nm。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一砷化镓层的两侧均沉积有多个所述堆垛单元。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第二砷化镓层的厚度为45nm。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一砷化铟镓层的厚度为1nm。

作为本实用新型的一种优选方式，所述砷化铟量子点层为2.7个单分子层。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第二砷化铟镓层的厚度为6nm。

采用本实用新型的技术方案，有源区中设置了堆垛层，堆垛单元中设置第一砷化镓层，增加了堆垛层的垒厚，减少载流子泄露，提高量子点激光器模式增益；堆垛单元的布设有助于提高量子点的载流子俘获率，提高InAs的量子点密度，因量子点可以进一步提高对电子的限制作用，相比于有源区为量子阱的激光器，量子点激光器能获得更低的阈值电流密度,更高的斜率效率、更高的调制速率等优点。

附图说明

图1为本实用新型的层状结构示意图。

图2为本实用新型中有源层的层状结构示意图。

图3为本实用新型中堆垛层的层状结构示意图。

图4为本实用新型中堆垛单元的层状结构示意图。

图中：