[发明专利]一种高速铝铟镓砷分布反馈式激光器外延结构生长方法

说明书

本发明公开了一种高速铝铟镓砷分布反馈式激光器，其包括InP衬底，在InP衬底上依次沉积有缓冲层、光栅层、限制层、下波导层、量子阱、上波导层、限制层、腐蚀阻挡层、InP联接层、第一势垒渐变层、第二势垒渐变层和欧姆接触层，所述欧姆接触层中Zn的掺杂浓度大于等于1E20cm‑3。激光器的激光器InGaAs欧姆接触层中Zn的掺杂浓度为1E20cm‑3以上，可大幅提升高速非制冷半导体激光器的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，特别涉及一种高速铝铟镓砷分布反馈式激光器以及这种激光器外延结构的生长方法。

背景技术

随着5G商用的日益临近，窄线宽、高边模抑制比和调制速率高的动态单模分布反馈激光器(DFB-LD)成为首选光源。DFB采用折射率周期性变化的光栅调制，具有良好的单纵模特性，边模抑制比可达50dB以上，调制速率可达50Gb/s以上，可以满足5G移动网络高速率/低时延的应用要求，在5G移动通信光纤通信网络和数据中心光互联领域有广泛的应用。早前光芯片一般采用带ETC制冷封装，但随着光通信产业的发展，为了降低光通信模块的成本，一般需要非制冷的高速分布反馈式激光器光源。

非制冷的半导体激光器一般采用增益更高的铝铟镓砷（AlGaInAs）系列材料作为有源层，采用Zn掺杂的铟镓砷（InGaAs）作为欧姆接触层。然而，由于Zn在InGaAs材料中极易挥发脱出，难以获得较高的P型掺杂浓度，导致半导体激光器欧姆接触电阻过大。为了降低半导体激光器的欧姆接触电阻，文献《Influence of Sb surfactant on carrierconcentration in heavily Zn-doped InGaAs grown bymetalorganic vapor phaseepitaxy》提出一种采用三二甲氨基锑（TDMASb)作为表面活性剂辅助提升欧姆接触层InGaAs中Zn掺杂浓度的方法，使Zn掺杂浓度由2E19cm-3提升到6E19cm-3，可以有效降低欧姆接触电阻。然而，对于高速DFB激光器，其谐振腔长一般为150um或更短，其欧姆接触电阻依然较大，因此有必要对现有技术进行改进来进一步降低欧姆接触电阻。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明提出一种半导体激光器及其外延生长方法，以有效提升DFB激光器的欧姆接触层的掺杂，降低激光器的电阻，从而满足非制冷半导体激光器的应用要求。

一种高速铝铟镓砷分布反馈式激光器，其包括InP衬底，在InP衬底上依次沉积有缓冲层、光栅层、限制层、下波导层、量子阱、上波导层、限制层、腐蚀阻挡层、InP联接层、第一势垒渐变层、第二势垒渐变层和欧姆接触层，所述欧姆接触层中Zn的掺杂浓度大于等于1E20cm-3。

优选的，在InP衬底上依次沉积有InP缓冲层、InGaAsP光栅层、AlGaInAs限制层、下波导层、量子阱、上波导层、AlGaInAs限制层、InGaAsP腐蚀阻挡层、InP联接层、第一InGaAsP势垒过渡层、第二InGaAsP势垒过渡层和InGaAs接触层。

优选的，所述InP缓冲层厚度为100nm、InGaAsP光栅层厚度为50nm。

优选的，所述InP联接层厚度为1.5 um。

本专利还公开了一种上述铝铟镓砷分布反馈式激光器外延结构的生长方法，其包括如下步骤：1）首先将InP基底放置在MOCVD设备中，生长InP缓冲层、InGaAsP光栅层及InP覆盖层，生长完成后的外延片采用电子束曝光的方法，形成非对称相移光栅；2）把带有光栅图形的外延片继续放入MOCVD设备中，依次生长InP掩埋层、AlGaInAs限制层、下波导层、量子阱、上波导层、AlGaInAs限制层、InGaAsP腐蚀阻挡层；3）在InGaAsP腐蚀阻挡层上继续生长InP联接层，InGaAsP势垒过渡层和InGaAs接触层，在生长InP联接层末端时，在源气体中增加表面活性剂材料三乙基锑直到生长结束。