[发明专利]一种深紫外垂直腔半导体激光器外延结构及制备方法

说明书

本发明公开了一种深紫外垂直腔半导体激光器的外延结构，包括：衬底，衬底为N型衬底；在衬底上表面依次生长的N型过渡层、下DBR反射镜层、下波导层、下势垒层、量子阱层、上势垒层、上波导层、上DBR反射镜层及P型重掺杂层；在P型重掺杂层上表面设置的P面电极；及在衬底下表面设置的N面电极。本发明中的激光器光‑电转化率高，还具有窄的光谱宽度、高功率，高的工作稳定性，可靠性好的优点，且结构简单、体积小。

技术领域

本发明涉及半导体光电子技术领域，更具体的说是涉及一种深紫外垂直腔半导体激光器的外延结构及其制备方法。

背景技术

目前，常用的全固态倍频激光器往往采用的都是直线腔，在倍频过程中，二次谐波会经过增益介质，增大增益介质的热效应，影响激光器输出光束的稳定性及输出功率，为了减小增益介质的热效应，通常增益介质采用TEC制冷，增益介质采用TEC制冷时不可避免的要引入复杂的制冷电路系统，从而使装置结构复杂。

垂直腔面发射激光器是当前光电子领域最受欢迎的课题之一，与直线腔半导体激光器相比，垂直腔面发射激光器具有垂直小的发散角、光斑形态好、不需对输出光束进行整形，与传统的固体激光器相比又有体积小、转换效率高等优点。但是，现有的泵浦用垂直面发射激光器调节时间长，且激光器的机械性能和热稳定性较差。且，目前为止，还没有波长为210nm深紫外AlN/Al_xN_y量子阱垂直腔半导体激光器外延结构出现。

因此，如何提供一种结构简单、体积小的深紫外垂直腔半导体激光器外延结构及制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种深紫外垂直腔半导体激光器的外延结构，包括：

衬底，所述衬底为厚度为300-720μm厚掺杂浓度为(1-5)E18cm^-3的N型衬底；

在所述衬底上表面依次生长的N型过渡层、下DBR反射镜层、下波导层、下势垒层、量子阱层、上势垒层、上波导层、上DBR反射镜层及P型重掺杂层；

在所述P型重掺杂层上表面设置的P面电极；

及在所述衬底下表面设置的N面电极。

本发明的有益效果：本发明中的激光器光-电转化率高，谱线窄，工作稳定性好，寿命长，可靠性高等优点，且结构简单体积小，目前未有可替代产品出现。

优选地，所述N型过渡层的厚度为100-500nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝1-0.95，x/y值随厚度渐变递减。

采用上述的有益效果：设置N型过渡层的目的是减少衬底缺陷，并作为n面导电层。

优选地，所述下DBR反射镜层为80-120对，每对所述下DBR反射镜层包括DBR反射镜高折射率层和DBR反射镜低折射率层；所述上DBR反射镜层为50-80对，每对所述上DBR反射镜层包括DBR反射镜高折射率层和DBR反射镜低折射率层。

优选地，所述下DBR反射镜中的高折射率层厚度为50-53nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝1.05-0.95；所述下DBR反射镜中低折射率层的厚度为45-48nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.9-0.85；

所述第一上DBR反射镜层为50-80对，每对所述上DBR反射镜层包括高折射率DBR反射镜层和低折射率DBR反射镜层。反射镜层中的高折射率层的厚度为45-50nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.45-0.35；所述反射镜层中的低折射率层厚度为35-39nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.3-0.2。