專利名稱：一種長(zhǎng)波長(zhǎng)銻化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器材料技術(shù)領(lǐng)域，屬于半導(dǎo)體激光器新型材料的外延結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
銻化物激光器有向長(zhǎng)波長(zhǎng)、大功率、高效率發(fā)展的趨勢(shì)。3 μ m以上中波紅外波段的 InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器中，自由載流子吸收已經(jīng)成為很?chē)?yán)重的問(wèn)題，導(dǎo)致內(nèi)損耗增加，引起器件的閾值電流、量子效率、電光轉(zhuǎn)換效率等性能隨波長(zhǎng)的增加而變差。例如， Sarnoff研究中心研制的2. 8 μ m的激光器量子效率(30% )僅為2. 5 μ m的激光器量子效率(60% )的一半左右。SUNY Stony Brook研制的3. 5 μ m的激光器電光轉(zhuǎn)換效率(PCE) 為8%，僅為2.411111(17.5% )激光器效率的45%左右。本發(fā)明針對(duì)銻化物激隨波長(zhǎng)增加，功率、效率等變差的問(wèn)題和缺點(diǎn)，提出一種長(zhǎng)波長(zhǎng)銻化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，該激光器結(jié)構(gòu)能夠減小因自由載流子吸收等引起的激光器功率和效率變差的問(wèn)題。該激光器結(jié)構(gòu)具有光模損耗小，空穴限制強(qiáng)，內(nèi)損耗小，量子阱激光器結(jié)構(gòu)效率高等特點(diǎn)，可以改善銻化物激光器的功率、效率等性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)銻化物激隨波長(zhǎng)增加，功率、效率等變差的問(wèn)題和缺點(diǎn)，提出一種長(zhǎng)波長(zhǎng)銻化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，減小因自由載流子吸收等引起的激光器功率和效率變差的問(wèn)題。該激光器結(jié)構(gòu)具有波長(zhǎng)容易拓展(向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向)，光模損耗小，空穴限制強(qiáng)，內(nèi)損耗小，量子阱激光器結(jié)構(gòu)效率高等特點(diǎn)。本發(fā)明提出了一種長(zhǎng)波長(zhǎng)銻化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，激光器結(jié)構(gòu)包括KaSb 襯底，GaSb緩沖層，AlxGa1^xSb下限制層，In0. Ala2G^l7Asa02Sba98下波導(dǎo)層，3個(gè)周期的 In0 4Ga0 6As0 03Sb0 97/In0 iAl0 iE5Ga0 65As0 03Sb0 97 有源層，Al0 3Ga0 7As0^2Sb0 98 上波導(dǎo)層， AlxGa1^xSb上限制層，GaSb歐姆層。其中下限制層3和上限制層7中Al組分χ = 0. 9-0. 45， 摻雜方式和摻雜水平為漸變-分段摻雜。所采用的設(shè)備為分子束外延設(shè)備(MBE)。本發(fā)明的技術(shù)效果在于改善長(zhǎng)波長(zhǎng)(3 μ m以上)InGaAsSb/AlGaAsSb激光器性能， 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上通過(guò)含^波導(dǎo)層減小光模損耗，變Al組分增強(qiáng)空穴限制，分段-漸變摻雜減小內(nèi)損耗，達(dá)到改善長(zhǎng)波長(zhǎng)量子阱激光器結(jié)構(gòu)效率的目的。


為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)特征，以下結(jié)合附圖1和具體實(shí)施來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明，其中AaSb襯底1，GaSb緩沖層2，變Al組分和分段-漸變摻雜的Alx^vxSb 下限制層 3，InaiAl0. A7As0.02%0.98 下波導(dǎo)層 4，3 個(gè)周期的 In0.4Ga0.6As0.03Sb0.97/ In0. Al0.25Ga0.65As0.03Sb0.97 有源層 5，I% #1。. 2Ga0.7As0.02Sb0.98 上波導(dǎo)層 6，變 Al 組分和分段-漸變摻雜的Alx^vxSb上限制層7，GaSb歐姆層8。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種長(zhǎng)波長(zhǎng)銻化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)包括襯底1為(100)取向、Te摻雜濃度1 2 X IO18CnT3的feiSb晶體材料。GaSb緩沖層2，生長(zhǎng)溫度560°C，Te摻雜濃度2X 1018cnT3，厚度1 μ m。 AlxGa1^xSb下限制層3，生長(zhǎng)溫度區(qū)間540-560 °C，采用Te進(jìn)行摻雜，濃度為 1 X 1019cm_3-3 X IO18Cm-3,生長(zhǎng)1. 2 μ m。采用變Al組分和分段-漸變摻雜設(shè)計(jì)和生長(zhǎng)，結(jié)合圖1說(shuō)明，由層3至層4方向，首先生長(zhǎng)的0. 7 μ m厚度，Al組分χ由0. 9變化為0. 75。摻雜濃度由1\1019側(cè)_3變化為5\1018(^_3。接下來(lái)生長(zhǎng)的0. 5μπι厚度，Al組分χ由0. 75變化為0. 45，摻雜濃度由5 X IO18CnT3變化為3 X IO18CnT3。IntllAla2GEia7Asaci2Sba98T波導(dǎo)層 4，生長(zhǎng)溫度 540°C，生長(zhǎng)溫度 540°C，生長(zhǎng) 0. 4 μ m03 個(gè)周期的 In0.4Ga0.6As0.03Sb0.97/In0.^l0.25Ga0.65As0.03Sb0.97 有源層 5，生長(zhǎng)溫度 MO °c。In0. !Al0^Ga0.7As0.02Sb0.98 上波導(dǎo)層 6，厚度為 0. 4 μ m，生長(zhǎng)溫度 5400C0AlxGa1^xSb上限制層7，生長(zhǎng)溫度區(qū)間540-560 °C，采用Be進(jìn)行摻雜，濃度為 3 X IO1W3-S X IO18Cm-3,生長(zhǎng)1. 2 μ m。采用變Al組分和分段-漸變摻雜設(shè)計(jì)和生長(zhǎng)，結(jié)合圖1說(shuō)明，由層6至層7方向，首先生長(zhǎng)的生長(zhǎng)的0. 5 μ m厚度，Al組分χ由0. 45變化為 0.75。摻雜濃度由3父1017011-3變化為1\1018011-3。接下來(lái)0. 7 μ m厚度，Al組分χ由0. 75 變化為0. 9，摻雜濃度由IX IO18CnT3變化為8 X IO18CnT3。歐姆接觸層為200nm的ρ型feiSb層8，生長(zhǎng)溫度540 °C，Be摻雜，濃度為 IXio1W3O

圖1為一種長(zhǎng)波長(zhǎng)銻化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)示意圖。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種長(zhǎng)波長(zhǎng)銻化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，激光器結(jié)構(gòu)包括 AlxGa1^xSb下限制層3，采用Te進(jìn)行摻雜，濃度為1 X 1019cm_3-3 X 1018cm_3，生長(zhǎng)1· 2 μ m。 采用變Al組分和分段-漸變摻雜設(shè)計(jì)和生長(zhǎng)，結(jié)合圖1說(shuō)明，由層3至層4方向，首先生長(zhǎng)的0.7μπι厚度，Al組分χ由0.9變化為0.75。摻雜濃度由1 X IO19CnT3變化為5 X 1018cm_3。 接下來(lái)生長(zhǎng)的0. 5 μ m厚度，Al組分χ由0. 75變化為0. 45，摻雜濃度由5 X 1018cm_3變化為 3 X IO1W30AlxGa1^xSb上限制層7，采用Be進(jìn)行摻雜，濃度為3 X 1017cnT3-8 X 1018cnT3，生長(zhǎng)1· 2 μ m。 采用變Al組分和分段-漸變摻雜設(shè)計(jì)和生長(zhǎng)，結(jié)合圖1說(shuō)明，由層6至層7方向，首先生長(zhǎng)的生長(zhǎng)的0. 5μπι厚度，Al組分χ由0.45變化為0.75。摻雜濃度由3X 1017cm_3變化為 IX IO18cm-3。接下來(lái)0.7μπι厚度，Al組分χ由0.75變化為0.9，摻雜濃度由IX IO18cnT3變化為 8 X IO18CnT3。
全文摘要
本發(fā)明是一種長(zhǎng)波長(zhǎng)銻化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體激光器新型材料的外延結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。本發(fā)明針對(duì)銻化物激隨波長(zhǎng)增加，功率、效率等變差的問(wèn)題和缺點(diǎn)，提出一種長(zhǎng)波長(zhǎng)銻化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，該激光器結(jié)構(gòu)能夠減小因自由載流子吸收等引起的激光器功率和效率變差的問(wèn)題。該激光器結(jié)構(gòu)具有光模損耗小，空穴限制強(qiáng)，內(nèi)損耗小，量子阱激光器結(jié)構(gòu)效率高等特點(diǎn)，可以改善銻化物激光器的功率、效率等性能。
文檔編號(hào)H01S5/343GK102208757SQ20111010805
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者喬忠良, 劉國(guó)軍, 尤明慧, 曲軼, 李占國(guó), 李林, 李梅, 李輝, 王勇, 蘆鵬, 薄報(bào)學(xué), 鄒永剛, 高欣 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)