[发明专利]半导体激光器非吸收窗口及其制备方法和半导体激光器

说明书

本发明公开了一种半导体激光器非吸收窗口及其制备方法和半导体激光器，该制备方法包括：在半导体激光器外延片原位刻蚀得到的待扩散区域生长扩散源；将扩散源扩散至待扩散区域，得到扩散区；在扩散区表面上生长宽禁带层，宽禁带层和扩散区形成非吸收窗口。本发明实施例提供的半导体激光器非吸收窗口制备方法，首先采用扩散的方式，使得杂质离子扩散到半导体激光器外延片中，接着在扩散区上生长宽禁带材料，形成宽禁带层，宽禁带层和非吸收窗口构成非吸收窗口区。现有技术中扩散形成所需厚度的非吸收窗口时，需要在800摄氏度以上的高温下、扩散10个小时以上。本发明在同一设备中进行扩散和生长宽禁带材料，减小了扩散时所需要的扩散深度和扩散时间。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种半导体激光器非吸收窗口及其制备方法和半导体激光器。

背景技术

半导体激光器灾变性光学腔面损伤(COD，Catastrophic optical damage)是限制半导体激光器功率输出及影响器件寿命的主要因素，COD是因为腔面上的杂质或位错等缺陷会吸收激光，造成局部的能量过高，温度的升高会导致半导体材料的带隙收缩，光子吸收更强烈，当温度继续升高后会形成恶性循环，最终导致COD的产生。非吸收窗口结构是利用比衬底材料能带间隙更宽的材料在腔面形成一个窗口区，这样在激光器工作时由于宽带隙效应大大降低了腔面的光吸收从而减少热量产生，以达到消除COD发生的可能。

杂质诱导无序化扩散是制备非吸收窗口区的一种常用方法，其主要技术特征是通过先沉积扩散源、随后高温扩散的方式，使杂质原子向半导体激光器内部扩散，实现量子阱区域材料的混杂，从而制备出非吸收窗口。通过杂质诱导无序化扩散制备非吸收窗口时由于扩散源离器件的量子阱发光区较远，扩散距离长(约3um以上)，扩散过程又与晶体材料内的缺陷密度、界面质量及扩散参数紧密相关，所需扩散温度高(一般大于800℃)，扩散时间一般也长于10小时，因此其重复性和稳定性都很难控制；长时间的高温处理还会影响器件主体结构，造成波长漂移及性能恶化。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种半导体激光器非吸收窗口及其制备方法和半导体激光器，以解决通过杂质诱导无序化扩散制备非吸收窗口时，长时间的高温处理影响器件主体结构，造成波长漂移及性能恶化的问题。

本发明提出的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种半导体激光器非吸收窗口的制备方法，该制备方法包括：在半导体激光器外延片原位刻蚀得到的待扩散区域生长扩散源；将所述扩散源扩散至所述待扩散区域，得到扩散区；在扩散区表面上生长宽禁带层，所述宽禁带层和所述扩散区形成非吸收窗口。

进一步地，在所述在半导体激光器外延片的待扩散区域生长扩散源之前包括：在所述半导体激光器外延片的上表面沉积掩膜层；采用光刻和刻蚀工艺，在所述外延片上表面形成图形化掩膜层；将所述外延片未覆盖图形化掩膜层的部分进行原位刻蚀，得到所述待扩散区。

进一步地，在所述半导体激光器外延片的上表面沉积掩膜层之前包括：选定衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、下限制层、下波导层、量子阱和势垒层、上波导层、上限制层及欧姆接触层，形成所述外延片。

进一步地，将所述外延片未覆盖图形化掩膜层的部分进行原位刻蚀包括：将所述外延片未覆盖图形化掩膜层的部分在形成图形化掩膜层的设备中刻蚀至与所述量子阱和势垒层间隔预设距离；所述预设距离为0－0.3μm。

进一步地，步骤将所述外延片未覆盖图形化掩膜层的部分进行原位刻蚀和步骤在半导体激光器外延片的待扩散区域生长扩散源在同一设备中进行。

进一步地，所述将所述扩散源扩散至所述待扩散区域，得到扩散区包括：将生长有扩散源的半导体激光器外延片在600℃－800℃的氛围中进行退火，其中，退火时间小于1小时。