[发明专利]面向激光雷达的1550nm波段高功率半导体激光器外延结构和方法

权利要求书

1.面向激光雷达的1550nm波段高功率半导体激光器外延结构，包括n型衬底层(1)，以及在n型衬底层(1)上依次外延生长的n型模式扩展波导层(2)、非掺杂下限制层(3)、势垒层(4)、量子阱层(5)、非掺杂上限制层(6)、p型刻蚀停止层(7)、p型缓冲层(8)、p型光栅层(9)、p型包层(10)、p型能带过渡层(11)和p型欧姆接触层(12)，其特征在于：

所述势垒层(4)、量子阱层(5)均为多层，多层量子阱层(5)和多层势垒(4)层构成多量子阱层，作为有源区，且增益峰值位于1550nm波段；

所述p型欧姆接触层(12)、p型能带过渡层(11)、p型包层(10)、p型光栅层(9)及p型缓冲层(8)刻蚀至p型刻蚀停止层(7)之上构成脊波导结构，用于增强半导体激光器外延结构中光的侧向限制，调控侧向光场分布；

所述n型模式扩展波导层(2)，用于扩展近场光场，增大光子在n型区的分布，降低光场与有源区及p型区的重叠，减小光子在激光器腔内吸收损耗，减小横向发散角。

2.根据权利要求1所述的面向激光雷达的1550nm波段高功率半导体激光器外延结构，其特征在于，各层的材料采用金属有机化合物化学气相沉淀沉积形成。

3.根据权利要求1所述的面向激光雷达的1550nm波段高功率半导体激光器外延结构，其特征在于，所述n型衬底(1)为InP材料，掺入浓度为1-3×10¹⁸cm^-3的Si；

所述n型模式扩展波导层(2)采用In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)四元化合物材料，与所述n型InP衬底(1)晶格匹配，厚度为3-5μm，掺入浓度为0.5-2×10¹⁷cm^-3的Si；

所述非掺杂下限制层(3)采用In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)或Al_(x)Ga_(y)In_(1-x-y)As四元化合物材料，厚度为50-130nm，与所述n型InP衬底(1)晶格匹配。

4.根据权利要求3所述的面向激光雷达的1550nm波段高功率半导体激光器外延结构，其特征在于，所述势垒层(4)采用张应变In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)或Al_(x)Ga_(y)In_(1-x-y)As四元化合物材料，厚度为0-20nm，与所述n型InP衬底(1)材料相比，张应变量为0-4000ppm；

所述量子阱层(5)采用压应变In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)或Al_(x)Ga_(y)In_(1-x-y)As四元化合物材料，厚度为0-20nm，与所述n型InP衬底(1)材料相比，压应变量为8000-12000ppm。

5.根据权利要求1或4所述的面向激光雷达的1550nm波段高功率半导体激光器外延结构，其特征在于，所述量子阱层(5)层数为1-5层，势垒层(4)层数为2-6层，构成的多量子阱采用的材料组合为：

量子阱层(5)：In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)，势垒层(4)：In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)；

或

量子阱层(5)：Al_(x)Ga_(y)In_(1-x-y)As，势垒层(4)：Al_(x)Ga_(y)In_(1-x-y)As。