[发明专利]一种完全非对称结构的激光器外延片及其制备方法

说明书

本公开公开一种完全非对称结构的激光器外延片及其制备方法，该外延片中：N限制层与P限制层的组分含量非对称、厚度非对称；下波导层、上波导层均呈组分含量渐变特点，厚度非对称特点，并且所述下波导层中掺杂P原子；下垒层与上垒层均呈组分含量渐变特点，厚度非对称特点。这种完全非对称结构的激光器外延片中，N限制层与P限制层的组分含量非对称、厚度非对称设置起到降低串联电阻，减少热产生，将光场向N侧偏移的作用，从而降低空穴对载流子的吸收提升内量子效率。下波导层、上波导层均呈组分含量渐变，厚度非对称设置，实现量子阱的光限制可控。而下垒层与上垒层厚度非对称，组分渐变设计提升了激光器高温下的可靠性，提高了光电转换效率。

技术领域

本公开涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种完全非对称结构的激光器外延片及其制备方法。

背景技术

本公开背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本公开的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

半导体激光器因为其制作简单、体积小、功率高等优点广泛应用于工业加工、激光通讯、医疗美容等方面，在此期间，外延片作为半导体激光器最核心的部分，也得到快速的发展。近几年工业需求对激光器的输出功率越来越高，GaAs基大功率激光器外延片为了应对需求通常采用传统大光腔外延结构，并在此基础上开发出了极端双不对称结构。极端双不对称结构虽然具有低串联电阻和低载流子泄露优点，但是因为其量子阱的限制因子及增益均较低，制约峰值功率的提升，仍需要通过优化外延结构来进行提升。

发明内容

针对上述的问题，本公开提供一种完全非对称结构的激光器外延片及其制备方法，这种外延片的采用组分和结构的非对称特点弥补了极端双对称结构的不足，降低了阈值电流，提升了高温下的可靠性，提高了光电转换效率。为实现上述目的，本公开公开如下所示技术方案。

本公开的核心技术是外延片结构采用完全非对称的方式：N限制层与P限制层的组分含量非对称、厚度非对称，即两者的组分含量不同，厚度也不同。下波导层、上波导层均呈组分含量渐变特点，厚度非对称特点，并且在下波导层中掺P来弥补应力。下垒层与上垒层均呈组分含量渐变特点，厚度非对称特点。

与现有技术相比，本公开具有以下有益效果：上述的完全非对称结构的激光器外延片中，由于N限制层与P限制层的组分含量非对称、厚度非对称设置，可以起到降低串联电阻，减少热产生，将光场向N侧偏移的作用，从而降低空穴对载流子的吸收提升内量子效率。下波导层、上波导层均呈组分含量渐变，厚度非对称设置，减小界面间的带阶，降低电压，实现了量子阱的光限制可控。并且通过下波导层P的掺杂来弥补应力，从而实现了对外延结构整体的应力中和，提升了可靠性。而下垒层与上垒层厚度非对称，组分渐变设计，在保证P-限制层厚度不变的前提下，通过上垒层和下垒层厚度不对称将电子更好的限制在量子阱中提升了有源区的限制能力则弥补了极端双对称结构的不足，降低了阈值电流，提升了激光器在高温下的可靠性，提高了光电转换效率。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例中完全非对称结构的激光器外延片的结构示意图，其中，数字标记分别代表：1-衬底、2缓冲层、3-Al_x1Ga_1-x1As N限制层、4-Al_x2Ga_1-x2As_y1P_1-y1下波导层、5-Al_x3Ga_1-x3As下垒层、6-量子阱层、7-Al_x4Ga_1-x4As上垒层、8-Al_x5G_a1-x5As上波导层、9-Al_x6Ga_1-x6As P限制层、10-欧姆接触层。

具体实施方式