6上，包括高In組分InGaAs/低In組分InGaAs/GaAs/GaAsP 勢皇層，周期數(shù)為2彡N彡6 ;多量子阱層由下而上包括：第一 GaAsP勢皇層7,第一晶格匹 配緩沖層GaAs8,第一低In組分應變補償中間層InGaAs9, InGaAs勢阱層10,第二低In組 分應變補償中間層InGaAsll，第二晶格匹配緩沖層GaAsl2和第二GaAsP勢皇層13 ; 上波導層14,設于多量子阱層上，為P型InGaAsP材料； 上過渡層15,設于上波導層14上，為P型GaAs材料； 上限制層16,設于上過渡層15上，為P型AlGaAs材料； 上匹配層17,設于上限制層16上，為P型InGaP材料； 電極接觸層18,設于上匹配層17上，為P型GaAs材料。
[0015] 該應變平衡有源區(qū)梯度勢阱層半導體激光器結構的制備方法包括：1)以N-GaAs 襯底1為基板；2)在上述基板上采用金屬有機化學氣相沉積的方法一次沉積緩沖層2、下匹 配層3、下限制層4、下過渡層5、下波導層6、多量子阱層由下而上包括：第一 GaAsP勢皇層 7,第一晶格匹配緩沖層GaAs8,第一低In組分應變補償中間層InGaAs9，InGaAs勢阱層10， 第二低In組分應變補償中間層InGaAsll，第二晶格匹配緩沖層GaAsl2,第二GaAsP勢皇層 13、上波導層14、上過渡層15、上限制層16、上匹配層17、和電極接觸層18。
[0016] 具體實施時，襯底1高溫清洗溫度為700°C ; 緩沖層2的厚度為150nm，摻雜元素為硅，載流子濃度為3. 5E18, V / III比為5,生長溫 度為550°C ; 下匹配層3的厚度為30nm，其中Al的組分為大于等于0. 05、小于等于0. 2,載流子濃度 為3.0E18，V /III比為5,生長溫度為550°C到650°C ; 下限制層4的厚度為1850nm，其中Al的組分大于0. 45,摻雜元素為硅；載流子濃度為 2. 0E18 ;V / III比為50,生長溫度為650°C ; 下過渡層5的厚度為2nm，生長溫度為690°C ; 下波導層6的厚度為400nm，其中In的組分大于0小于0. 45, P的組分小于等于0. 1， 下波導6層采用帶差小的InGaAsP材料，載流子濃度為3. 0E17 ;V /III比為80,生長溫度 為 690°C ; 多量子阱層采用應變補償量子阱高In組分InGaAs/低In組分InGaAs/GaAs/GaAsP材 料，第一 GaAsP勢皇層7的厚度為12nm-20nm，其中P組分大于0. 1 ;第一晶格匹配緩沖層 GaAs8的厚度為0· 56nm ;第一低In組分應變補償中間層InGaAs9的厚度為0· 57nm，其中組 分為大于0. 075小與0. 15 ;勢阱層10的厚度為6nm-10nm，其中組分大于0. 15小于0. 22 ;第 二低In組分應變補償中間層InGaAsll的厚度為0. 57nm，其中組分為大于0. 075小于0. 15 ; 第二晶格匹配緩沖層GaAsl2的厚度為0· 56nm ;第二GaAsP勢皇層13厚度為12nm-20nm，其 中P組分大于0. 1 ;多量子阱層的V / III比為100,生長溫度為690°C ; 上波導層14的厚度為250nm，其中In的組分大于0小于0. 45，P的組分小于等于0. 1， 上波導層14采用帶差小的InGaAsP材料，并且選擇非對稱的直波導結構；上波導層14的V / III比為80,生長溫度為690 °C ; 上過渡層15的厚度為2nm，V / III比為50,生長溫度為690°C ; 上限制層16的厚度為1850nm，其中Al的組分大于0. 25,摻雜元素為碳或碳鋅共摻，載 流子濃度為7.0E17，V /III比為50,生長溫度為690°C ; 上匹配層17的厚度為30nm，其中In的組分大于等于0. 45、小于等于0. 6,摻雜元素為 碳或碳鋅共摻，載流子濃度多2.0E19，V /III比為5,生長溫度為690°C ; 電極接觸層18的厚度為150nm，摻雜元素為碳或碳鋅共摻，載流子濃度多1.0E20，V / III比為5,生長溫度為650°C。
[0017] 下、上波導層6、14采用非對稱直波導結構。？-6&48上過渡層15、？416348上限制 層16、P-GaAs上匹配層17、P+GaAs電極接觸層18采用CC14作為摻雜源或與DEZn共摻雜。 在N-GaAs緩沖層2和N-AlGaAs下限制層4之間插入N-GaAs下匹配層3 ;在P-InGaAsP上 波導層14和P-AlGaAs上限制層16之間插入P-GaAs上過渡層15 ;在P-AlGaAs上限制層 16和P+GaAs電極接觸層18之間插入GaAs上匹配層17。
[0018] 以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明可以有各種合 適的更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應 包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種應變平衡有源區(qū)梯度勢阱層半導體激光器結構，其特征在于，包括： 襯底（1)，為（100)面的N型GaAs材料； 緩沖層（2 )，設于襯底（1)上，為N型GaAs材料； 下匹配層（3)，設于緩沖層（2)上，為N型AlGaAs材料； 下限制層（4)，設于下匹配層（3)上，為N型AlGaAs材料； 下過渡層（5)，設于下限制層（4)上，為N型GaAs材料； 下波導層（6)，設于下過渡層（5)上，為N型InGaAsP材料； 多量子阱層，設于下波導層（6)上，包括高In組分InGaAs/低In組分InGaAs/GaAs/GaAsP勢壘層，周期數(shù)為2《N《6 ;多量子阱層由下而上包括；第一GaAsP勢壘層（7)，第 一晶格匹配緩沖層GaAs(8)，第一低In組分應變補償中間層InGaAs(9)，InGaAs勢阱層 (10)，第二低In組分應變補償中間層InGaAs(11)，第二晶格匹配緩沖層GaAs(12)和第二 GaAsP勢壘層（13); 上波導層（14)，設于多量子阱層上，為P型InGaAsP材料； 上過渡層（15)，設于上波導層（14)上，為P型GaAs材料； 上限制層（16)，設于上過渡層（15)上，為P型AlGaAs材料； 上匹配層（17)，設于上限制層（16)上，為P型InGaP材料； 電極接觸層（18)，設于上匹配層（17)上，為P型GaAs材料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的應變平衡有源區(qū)梯度勢阱層半導體激光器結構，其特征在 于： 襯底（1)高溫清洗溫度為700°C; 緩沖層（2)的厚度為150皿，滲雜元素為娃，載流子濃度為3.祀18,V/皿比為5,生長 溫度為550°C; 下匹配層（3)的厚度為30nm，其中A1的組分為大于等于0. 05、小于等于0. 2,載流子濃 度為3. 0E18，V/皿比為5,生長溫度為550°C到650°C; 下限制層（4)的厚度為1850皿，其中A1的組分大于0.45,滲雜元素為娃；載流子濃度 為2. 0E18;V/m比為50,生長溫度為650°C; 下過渡層（5)的厚度為化m，生長溫度為690°C; 下波導層（6)的厚度為400nm，其中In的組分大于0小于0. 45,P的組分小于等于0. 1， 下波導（6)層采用帶差小的InGaAsP材料，載流子濃度為3. 0E17;Y/皿比為80,生長溫度 為 690°C; 多量子阱層采用應變補償量子阱高In組分InGaAs/低In組分InGaAs/GaAs/GaAsP材 料，第一GaAsP勢壘層（7)的厚度為12nm-20皿，其中P組分大于0. 1 ;第一晶格匹配緩沖層 GaAs(8)的厚度為0. 56皿；第一低In組分應變補償中間層InGaAs(9)的厚度為0. 57皿， 其中組分為大于0. 075小與0. 15 ;勢阱層（10)的厚度為6nm-10皿，其中組分大于0. 15小于 0. 22 ;第二低In組分應變補償中間層InGaAs( 11)的厚度為0. 57皿，其中組分為大于0. 075 小于0. 15 ;第二晶格匹配緩沖層GaAs(12)的厚度為0.56皿；第二GaAsP勢壘層（13)厚度 為12nm-20皿，其中P組分大于0. 1 ;多量子阱層的V/皿比為100,生長溫度為690°C; 上波導層（14)的厚度為250皿，其中In的組分大于0小于0.45,P的組分小于等于 0. 1，上波導層（14)采用帶差小的InGaAsP材料，并且選擇非對稱的直波導結構；上波導層 (14)的V/m比為80,生長溫度為690°C; 上過渡層（15)的厚度為2皿，V/皿比為50,生長溫度為690°C; 上限制層（16)的厚度為1850nm，其中A1的組分大于0. 25,滲雜元素為碳或碳鋒共滲， 載流子濃度為7. 〇E17，V/皿比為50,生長溫度為690°C; 上匹配層（17)的厚度為30皿，其中In的組分大于等于0. 45、小于等于0. 6,滲雜元素 為碳或碳鋒共滲，載流子濃度> 2. 0E19，￥ /證比為5,生長溫度為690°C; 電極接觸層（18)的厚度為150nm，滲雜元素為碳或碳鋒共滲，載流子濃度> 1.0E20，Y/班比為5,生長溫度為650°C。
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導體光電子學技術領域，具體公開了一種應變平衡有源區(qū)梯度勢阱層半導體激光器結構，該結構包括采用金屬有機化學氣相沉積方法在襯底上至下而上依次外延生長的緩沖層、下匹配層、下限制層、下過渡層、下波導層、多量子阱層、上波導層、上過渡層、上限制層、上匹配層和電極接觸層。本發(fā)明是在改善多量子阱層的勢壘層和勢阱層材料突變異質界面質量、降低晶格常數(shù)應變失配率過大，減少量子阱有源區(qū)總的累積應變失配率，避免量子阱異質界面發(fā)生晶格弛豫現(xiàn)象，從而對降低激光器的閾值電流、增大輸出功率，提高光電轉換效率以及延長壽命可靠性等進行改進，得到的新型結構材料體系的半導體激光器。
【IPC分類】H01S5-343
【公開號】CN104795729
【申請?zhí)枴緾N201510077930
【發(fā)明人】許并社, 董海亮, 馬淑芳, 梁建, 賈虎生, 劉旭光
【申請人】太原理工大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年2月14日