[发明专利]半导体激光器元件

说明书

本发明涉及一种单极型半导体激光器元件，该元件具有一种适于产生电磁辐射的具有异质结构构造的半导体本体，尤其是具有一种SCH构造(分离限定异质结构构造)，在这种构造中，在一个半导体衬底上设置一具有量子阱结构(＝有源区)的有源层序列，该序列被安置在一个第一导电类型的第一外覆盖层和一个第一导电类型的第二外覆盖层之间，当电流通过半导体本体时在这种结构中产生电磁辐射。这些覆盖层与有源层序列相比具有较低的折射率，因此在工作时所产生的光波被封闭在这些覆盖层之间。

在Physics and Simulation of Optoelectronic DevicesIV，SPIE Vol.2693(1996)，352-368页中，由H.Hillmer，A.Greiner，F.Steinhagen，H.Burkhard，R.Loesch，W.Schlapp，T.Kuhn发表的文章描述了一种激光二极管，在这种二极管中，在半绝缘或n型导电InP的半导体衬底上淀积一由n型导电的InP组成的覆盖层，在其上淀积一由InGaAs/AlInGaAs组成的有源层序列和淀积另一由P型导电的InAlAs组成的覆盖层。该有源区是由InGaAs多量子阱(MQW)组成的，这些量子阱是埋入AlInGaAs势垒和AlInGaAs波导层内的。AlInGaAs波导层是两个P型导电的波导层，然而它们都有比InP(n＝2×10¹⁸cm^-3)及InAlAs(P＝2×10¹⁸cm^-3)组成的覆盖层较低的掺杂P＝5×10¹⁷cm^-3。在Hillmer等人提出的结构中涉及的是一种所谓的分离限定异质结构(SCH)，在这种结构中电子和空穴通过pn结注入一个有源区，该pn结主要由覆盖层，在所述情况下由n-InP和P-InAlAs构成。与在量子阱中包括载流子无关，所产生的光波通过波导传输，该波导由具有较低折射率的覆盖层包围。在特殊情况下有源多量子阱区是不对称的，就是说在波导中间安置。该波导在面向P导电的覆盖层一侧是被缩短的，以便将空穴向量子阱中的输运加速，空穴原则上比电子具有明显小的迁移率。从而可以实现一种改进的可调制性，该种调制性主要由适度掺杂的波导内较小迁移率空穴的输运和由多量子阱结构中的电子俘获所决定。

量子阱和多量子阱半导体激光器以及SCH构造的原理性结构，例如已在W.Buldan所著半导体光电子学(Hanser出版社，慕尼黑，维也纳，1995，182-187页)中有所叙述，因此这里不再详述。

到目前为止，所研究的激光器以InGaAsP和AlInGaAs材料为基础，在其波导层中空穴迁移率明显小于电子迁移率。

在常规玻璃光纤的光窗口中，对1.3μm和1.55μm波长的高数据传输速率，由于较小迁移率空穴进入量子阱中的漂移输运和在多量子阱结构中的电子俘获出现一种高频可调制性的限制。

通过上述P侧波导层的缩短可以缩短在波导中空穴的输运长度。然而漂移速度确是由所加电场和差的迁移率所决定。

本发明的任务在于开发一种本专利开始所述类型半导体激光器元件，该种元件与上述已知半导体激光器元件相比具有一种较好的功能特性。本发明尤其应该在1.3μm和1.55μm之间的波长范围内提供一种较好的高频可调制性的半导体激光器。

该任务通过具有权利要求1的特征的半导体激光器元件予以解决。在从属权利要求中给出其它的优选结构。

本发明提出的结构是，在有源层序列和第二外覆盖层之间这样地设置与第一导电类型相反的第二导电类型的一个第一高掺杂简并过渡层(例如n⁺或p⁺)和第一导电类型的一个第二高掺杂简并过渡层(例如p⁺或n⁺)，即使得第二高掺杂简并过渡层安置在第一高掺杂简并过渡层和第二外覆盖层之间。

对高n掺杂(或n⁺掺杂)和高p掺杂(或p⁺掺杂)也就是简并掺杂应优先理解为分别具有≥10¹⁷cm^-3的掺杂浓度。