[发明专利]一种大功率量子阱半导体激光器外延片结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器领域，尤其是指一种大功率量子阱半导体激光器 外延片结构。

背景技术

半导体激光器是一种新型高效的小型光源，具有体积小、电光转换效率高 等优点，在材料处理、医疗仪器、航天及军事等领域获得了广泛的应用。对于 大功率半导体激光器而言，特别是对于含有量子阱结构有源区的大功率半导体 激光器，提高激光器的量子阱电子注入效率是关键。普通量子阱中的两种载流 子的复合几率仍有提升空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提出一种大功率量子阱半 导体激光器外延片结构，可以降低激光器激射波长线宽，减少电子散失，提高 有源区内电子与空穴的辐射复合效率。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种大功率量子阱半导体 激光器外延片结构，包括有n-GaAs衬底，在所述n-GaAs衬底上由下至上依次 外延生长n-GaAs缓冲层、n-AlxGa1-xAs组分渐变层、n-AlxGa1-xAs下限制层、 AlxGa1-xAs下波导层、AlxGa1-xAs下势垒层、量子阱有源层、AlxGa1-xAs上势 垒层、AlxGa1-xAs上波导层、p-AlxGa1-xAs上限制层、p-AlxGa1-xAs组分渐变 层、p-GaAs顶层；所述AlxGa1-xAs上波导层的厚度小于所述AlxGa1-xAs下波 导层的厚度，所述量子阱有源层中包含一个AlxGa1-xAs双势垒阻挡层，所述 p-AlxGa1-xAs上限制层、p-AlxGa1-xAs组分渐变层、p-GaAs顶层中的掺杂剂为 四溴化碳或者四氯化碳。

所述n-AlxGa1-xAs组分渐变层与p-AlxGa1-xAs组分渐变层的厚度范围在 800nm至1500nm。

所述n-AlxGa1-xAs下限制层与AlxGa1-xAs下波导层总厚度范围在200nm 至800nm。

所述AlxGa1-xAs下势垒层与AlxGa1-xAs上势垒层的Al含量相同；所述 AlxGa1-xAs双势垒阻挡层中的Al含量为AlxGa1-xAs上势垒层或AlxGa1-xAs下 势垒层的Al含量的三分之一至二分之一。

所述n-AlxGa1-xAs上限制层与上波导层总厚度范围在200nm至800nm。

所述p-GaAs顶层的掺杂浓度大于5×10¹⁹cm/m³。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

由于量子阱中存在多种子能级，为了增加量子阱里两种载流子在特定能级 差之间的复合机率，降低激光器激射波长线宽。本发明提出一种特殊设计的量 子阱有源区结构，在该量子阱中，添加一双势垒阻挡层，只有在外加电压一定 的情况下，量子阱中的某一子能级上的电子才能发生共振遂穿，从而起到显著 降低激光器激射波长线宽和提高载流子复合效率的效果。

附图说明

图1为本发明所述大功率量子阱半导体激光器外延片结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例所述的大功率量子阱半导体激光器外延片结构，包 括有n-GaAs衬底，在所述n-GaAs衬底上由下至上依次外延生长n-GaAs缓冲 层、n-AlxGa1-xAs组分渐变层、n-AlxGa1-xAs下限制层、AlxGa1-xAs下波导层、 AlxGa1-xAs下势垒层、量子阱有源层、AlxGa1-xAs上势垒层、AlxGa1-xAs上波 导层、p-AlxGa1-xAs上限制层、p-AlxGa1-xAs组分渐变层、p-GaAs顶层；所述 AlxGa1-xAs上波导层的厚度小于所述AlxGa1-xAs下波导层的厚度，所述量子阱 有源层中包含一个AlxGa1-xAs双势垒阻挡层，所述p-AlxGa1-xAs上限制层、 p-AlxGa1-xAs组分渐变层、p-GaAs顶层中的掺杂剂为四溴化碳或者四氯化碳。

所述n-AlxGa1-xAs组分渐变层与p-AlxGa1-xAs组分渐变层的厚度范围在 800nm至1500nm。

所述n-AlxGa1-xAs下限制层与AlxGa1-xAs下波导层总厚度范围在200nm 至800nm。