[发明专利]中红外超晶格带间跃迁激光器及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201810842211.8 申请日: 2018-07-27
公开(公告)号: CN108988125B 公开(公告)日: 2020-04-21
发明(设计)人: 张一;牛智川;张宇;徐应强;杨成奥;谢圣文;邵福会;尚金铭 申请(专利权)人: 中国科学院半导体研究所
主分类号: H01S5/34 分类号: H01S5/34;H01S5/343
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 李坤
地址: 100083 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 红外 晶格 跃迁 激光器 及其 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种中红外超晶格带间跃迁激光器,包括:

衬底(100),为N型镓锑材料;

下限制层(200),制备于衬底(100)上,为N型掺杂的AlGaAsSb;

下波导层(300),制备于下限制层(200)上,为非掺杂的AlGaInAsSb;

有源区(400),制备于下波导层(300)上,为超晶格带间跃迁有源区,包括:

输运电子的InAs/AlSb超晶格(410);以及

输运空穴的InGaSb/AlSb超晶格(420);

其中,InAs/AlSb超晶格主要为电子上能态,InGaSb/AlSb超晶格为空穴的下能态,电子与空穴的复合发生于两种超晶格之间,为带间的斜跃迁;

上波导层(500),制备于有源区(400)上,为非掺杂的AlGaInAsSb;

上限制层(600),制备于上波导层(500)上,P型掺杂的AlGaAsSb;以及

上接触层(700),制备于上限制层(600)上,为P型掺杂的GaSb。

2.根据权利要求1所述的中红外超晶格带间跃迁激光器,其中,所述输运电子的InAs/AlSb超晶格(410)周期在3-9个周期,InAs的厚度在超晶格中渐变,厚度在1-3.5nm,AlSb的厚度为1-2nm。

3.根据权利要求1所述的中红外超晶格带间跃迁激光器,其中,所述输运空穴的InGaSb/AlSb超晶格(420),其中InGaSb和AlSb的厚度渐变,其周期为1-4个周期,其中InGaSb空穴阱中In组分为0.25-0.4之间,所述InGaSb空穴阱的厚度为1-4nm,AlSb的厚度为1-2nm。

4.根据权利要求1所述的中红外超晶格带间跃迁激光器,其中,所述下限制层(200)为N型掺杂的铝镓砷锑材料,其组分比例为Al0.6-0.9GaAs0.02-0.04Sb,碲掺杂浓度为1e17-1e18cm-3,厚度为1.0μm-2μm。

5.根据权利要求1所述的中红外超晶格带间跃迁激光器,其中,所述下波导层(300)为非掺杂铝镓铟砷锑材料,组分比例为Al0.1-0.3GaIn0.2-0.4As0.15-0.35Sb,厚度为300nm-600nm。

6.根据权利要求1所述的中红外超晶格带间跃迁激光器,其中,所述上波导层(500)为P型掺杂的铝镓铟砷锑材料,其组分比例为Al0.1-0.3GaIn0.2-0.4As0.15-0.35Sb,厚度为300nm-600nm。

7.根据权利要求1所述的中红外超晶格带间跃迁激光器,其中,所述上限制层(600)为P型掺杂的铝镓砷锑材料,其组分比例为Al0.3-0.9GaAs0.02-0.04Sb,铍掺杂浓度为1e18-1e19cm-3,厚度为1.0μm-2μm。

8.根据权利要求1所述的中红外超晶格带间跃迁激光器,其中,所述上接触层(700)为P型掺杂的镓锑材料,铍掺杂浓度为1e19-8e19cm-3,厚度为250nm-500nm。

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