[发明专利]一种优化渐变波导层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种优化渐变波导层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法，属于光电子技术领域，器件包括由下至上依次设置的衬底、缓冲层、下过渡层、下限制层、(Al_1‑x1Ga_x1)_y1In_1‑y1P渐变下波导层、第一量子阱、垒层、第二量子阱、(Al_1‑x5Ga_x5)_y3In_1‑y3P渐变上波导层、第一上限制层、腐蚀终止层、第二上限制层、上过渡层和帽层，通过优化渐变波导层结构设计，在AlGaInP渐变波导层中插入组分稳定(Al_1‑xGa_x)_yIn_1‑yP结构，优化该层厚度设计，达到抑制电子溢出的目的，同时利用AlInP作为限制层具有较高的光限制因子，使小功率AlGaInP红光激光器具有较小的工作电压及工作电流，高温工作时更加稳定。

技术领域

本发明涉及一种优化渐变波导层的小功率AlGaInP红光半导体激光器及其制备方法，属于光电子技术领域。

背景技术

AlGaInP红光半导体激光器具有价格低、寿命长的特点，在医疗美容、激光显示及工业测量等领域有着广泛的应用前景。小功率激光器由于输出功率较小(一般小于100mW)，不仅要求激光器在室温时具有更低的工作电流和工作电压，减少热量的产生，同时随着工作温度升高，同样要具有较小的工作电流。

文献Journal of Applied Physics，80(8)，1996,4592-4598指出采用AlInP作为限制层，光限制因子更高，从而有助于得到低阈值电流；但AlInP作为限制层时限制电子溢出能力、特别是高温工作时限制能力较差，原因是AlInP作为限制层时导带能隙差小，电子限制能力较差，电子从有源区向P型限制层溢出较为严重，特别是随着工作温度增加，电子溢出现象变的更加恶化，导致阈值电流增加、斜率效率降低，最终工作电流增加，产生更多的废热；同时AlGalnP材料的热阻大，导致材料本身散热性较差，温度升高使载流子的溢出更严重。

文献Journal of Applied Physical letters A，Vol.81,2005,Pg1369-1373报告了优化结构设计减少载流子泄露的方法，即选用重掺杂(Al₇₀Ga₃₀)₅₀In₅₀P作为限制层，导带带隙差(ΔEc)具有最大值，有助于降低电子泄露，减少废热产生(同样有文献指出(Al₆₈Ga₃₂)₅₀In₅₀P或(Al₇₂Ga₂₈)₅₀In₅₀P作为限制层具有最大带隙差)；但(Al₇₀Ga₃₀)₅₀In₅₀P作为限制层光限制因子较小，阈值电流较大，不利于常温工作时更小的工作电流。

文献Journal of Semiconductor Lasers and Applications II，Vol 5628,2005，127-134对比了不同量子阱数目及波导层结构设计对AlGaInP激光器电参数的影响，波导层组分渐变有助于降低波导层和限制层组分变化带来的能量势垒，减少电子和空穴积聚，具有更高的斜率效率和更低的工作电压，然而量子阱数目增多，虽然有助于减少载流子溢出，但达到有源区粒子数反转所需工作电流显著增大，同时并没有涉及波导层渐变优化载流子限制。

发明内容