[发明专利]埋入式异质结构

说明书

技术领域

本发明涉及一个用于载流子限制的结构，特别是用于In-P基的激光器以及其它光电器件。

发明背景

工作于高温并计划用于低门限和/或低电流操作的In-P基底1.3μm波长激光，被认为将在未来访问网络中以发射机的形式起重要作用，参见S.Yamashita等人所著的“在P-型基底上的低门限(每个元件3.2mA)1.3um InGaAsP MQW激光器阵列”，IEEE光子学技术快报，卷4,No.9,pp.954-957,1992 and H.Nobuhara等人所著的“在P-型基底上的1.3um波长，低门限应变(strained)量子阱激光器”，电子学快报，卷30,No.16,pp.1292-1293,1994。

由于有预想的高温，增强其较弱的温度依赖性就很重要了，这被认为部分地是由在生长过程中、在横向方向上的较差的载流子限制或载流子泄漏所引起，参见P.A.Andrikson等人所著的“关于工作在1.3um的InGaAsP激光器的内部量子效率的来自有源层的热电子发射效应”，IEEE量子电子电子学，卷30,No.2,pp.219-221,1994，以及H.Ishikawa等人所著的“考虑到SCH层中的载流子的应变量子阱的温度独立的光学增益的分析”，IEEE光子学技术快报，卷6,No.3,pp344-347,1994。

因此，就需要有一种导带高于InP的材料，即有一个在InP上外延生长的势垒，已证明具有这个特性的材料可能包括铝，已通过将包含铝(Al)的合金作为势垒材料使用于激光器作了演示，参见C.E.Zah等人所著的“用于用户环应用的高性能非冷却的1.3umAl_xGa_yIn_1-x-yAs/InP应变层(strained-layer)量子阱激光器”。IEEE量子电子学，卷30,No.2,pp.511-523,1994，以及美国专利US-A 5,381,434，列于此以作参考。

但是，室温下具有包含Al以限制载流子和光子的层(势垒)的激器光的门限电流不低于所报告的不包含Al的激光器的最低的门限电流。与所报道的最好的无Al激光器相比，在较高温度时，最后的工作电流没有显示出改进：表面封装的Fabry-Perot激光在85°、功率为6mW时，电流介于20和45mA之间，参见例如在H.P.Nayer等人所著的“低价值高性能激光器for FITL/FTTH”中的表1，“第21届欧洲光通信会议”(21stEuropean Conference on Optical Conmmunications),ECOC’95，布鲁塞尔，9月，1995，会议集第2卷(Proceedings Volume 2)，常规论文及特邀论文(Regular Paper&Invited Papers),pp.529-536,1995。与不含Al的激光器相比，含Al的激光器的可靠性和寿命是重要的问题，因为生产这样的激光器时，在蚀刻和再生长过程中，当含Al合金暴露在外延生长腔体外时会起反应而被氧化。

由C.E-Zah等人得到的实验结果：“用于用户环应用的高性能非冷却1.3μm Al_xGa_yIn_1-x-yAs/InP应变层(Strained-layer)量子阱激光器”。IEEE量子电子学，卷30,No.2,pp.511-523,1994，以及如美国专利US-A 5,381,434所显示的那样，但是在可靠性方面没有增加的问题，这可以解释为是因为它们的测量结果与通常的埋入式异质结构相反，它们采用了不需暴露含Al层的“背脊式”(ridgetype)激光器结构，但是，埋入式异质结构有一个优点，它能精确地控制电流限宽，使得在室温下有一个较低的门限电流。

本技术现状

已经找到许多方法来获得设计来限制在异质结构激光器中产生的光子的结构。

美国专利U.S-A 4,955,031中描述了这样一种的激光器，该专利描述了一个具有n型硒化锌或硒化锌锰的限制层的半导体异质结构激光器，还有，美国专利US-A 5,349,596公布了一个具有光学限制和光导区域的半导体激光腔体。

美国专利US-A 5,33l,655描述了由InGaAsP组成的、独立的电子和光学限制的激光二极管。在欧洲专利申请EP-A10 078 177中公布了一个双异质结构激光器类型的半导体发光器件，该公布的器件有势垒层和缓冲层以改进其温度特性。