1.一种带折射率反渐变波导层的半导体激光器,其特征在于:所述激光器包括衬底,所述衬底上方自下而上分别设置有缓冲层、渐变下过渡层、下限制层、折射率反渐变下波导层、量子阱层、折射率反渐变上波导层、第一上限制层、模式扩展层、第二上限制层、腐蚀终止层、第三上限制层、上过渡层和帽层。
2.根据权利要求1所述的一种带折射率反渐变波导层的半导体激光器,其特征在于:所述折射率反渐变下波导层为(al1-x3gax3)y3in1-y3p折射率反渐变下波导层(5),其中0.4≤x3≤0.6,0.4≤y3≤0.6;所述折射率反渐变上波导层为(al1-x7gax7)y5in1-y5p折射率反渐变上波导层(9),其中0.4≤x7≤0.6,0.4≤y5≤0.6。
3.根据权利要求1所述的一种带折射率反渐变波导层的半导体激光器,其特征在于:所述模式扩展层为(al1-x9gax9)y7in1-y7p模式扩展层(11),其中0.1≤x9≤0.45,0.4≤y7≤0.6。
4.根据权利要求1所述的一种带折射率反渐变波导层的半导体激光器,其特征在于:所述量子阱层自下而上包括:
ga1-x4inx4p第一量子阱(6),0.5≤x4≤0.7;
(al1-x5gax5)y4in1-y4p垒层(7),0.3≤x5≤0.6,0.4≤y4≤0.6;
ga1-x6inx6p第二量子阱(8),0.5≤x6≤0.7;
其中所述ga1-x4inx4p第一量子阱(6)在折射率反渐变下波导层上生长,所述第一上限制层在ga1-x6inx6p第二量子阱(8)上生长。
5.根据权利要求1所述的一种带折射率反渐变波导层的半导体激光器,其特征在于:所述衬底为gaas衬底(1),所述缓冲层为gaas缓冲层(2);所述帽层为gaas帽层(16);
所述渐变下过渡层为(al1-x1gax1)y1in1-y1p渐变下过渡层(3),0.05≤x1≤0.7,0.4≤y1≤0.6;
所述下限制层为(al1-x2gax2)y2in1-y2p下限制层(4),0.05≤x2≤0.4,0.4≤y2≤0.6;
所述第一上限制层为(al1-x8gax8)y6in1-y6p第一上限制层(10),0.05≤x8≤0.4,0.4≤y6≤0.6;
所述第二上限制层为(al1-x10gax10)y8in1-y8p第二上限制层(12),0.05≤x10≤0.4,0.4≤y8≤0.6;
所述腐蚀终止层为ga1-x11inx11p腐蚀终止层(13),0.4≤x11≤0.6;
所述第三上限制层为(al1-x12gax12)y9in1-y9p第三上限制层(14),0.05≤x12≤0.4,0.4≤y9≤0.6;
所述上过渡层为ga1-x13inx13p上过渡层(15),0.4≤x13≤0.6。
6.一种带折射率反渐变波导层的半导体激光器的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)准备gaas衬底(1);
2)gaas缓冲层(2)的生长;
3)(al1-x1gax1)y1in1-y1p渐变下过渡层(3)的生长;
4)(al1-x2gax2)y2in1-y2p下限制层(4)的生长;
5)(al1-x3gax3)y3in1-y3p折射率反渐变下波导层(5)的生长;
6)量子阱层的生长;
a)ga1-x4inx4p第一量子阱(6)的生长;
b)(al1-x5gax5)y4in1-y4p垒层(7)的生长;
c)ga1-x6inx6p第二量子阱(8)的生长;
7)(al1-x7gax7)y5in1-y5p折射率反渐变上波导层(9)的生长;
8)(al1-x8gax8)y6in1-y6p第一上限制层(10)的生长;
9)(al1-x9gax9)y7in1-y7p模式扩展层(11)的生长;
10)(al1-x10gax10)y8in1-y8p第二上限制层(12)的生长;
11)ga1-x11inx11p腐蚀终止层(13)的生长;
12)(al1-x12gax12)y9in1-y9p第三上限制层(14)的生长;
13)ga1-x13inx13p上过渡层(15)和gaas帽层(16)的生长;
14)封装,得到成品。
7.根据权利要求6所述的一种带折射率反渐变波导层的半导体激光器的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)准备gaas衬底(1):将gaas衬底(1)放在mocvd设备生长室内,h2环境下升温到710-730℃烘烤,再通入ash3,进行表面热处理;
2)gaas缓冲层(2)的生长:降温至670-690℃,继续通入tmga和ash3,在gaas衬底(1)上生长gaas缓冲层(2);
3)(al1-x1gax1)y1in1-y1p渐变下过渡层(3)的生长:缓慢升温至690-710℃,继续通入tmal、tmin、tmga和ph3,在gaas缓冲层(2)上生长(al1-x1gax1)y1in1-y1p渐变下过渡层(3);
4)(al1-x2gax2)y2in1-y2p下限制层(4)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmal、tmin、tmga和ph3,在(al1-x1gax1)y1in1-y1p渐变下过渡层(3)上生长n型(al1-x2gax2)y2in1-y2p下限制层(4);
5)(al1-x3gax3)y3in1-y3p折射率反渐变下波导层(5)的生长:缓慢降温至640-660℃,通入tmal、tmin、tmga和ph3,在(al1-x2gax2)y2in1-y2p下限制层(4)上生长(al1-x3gax3)y3in1-y3p折射率反渐变下波导层(5);
6)量子阱层的生长:
a)ga1-x4inx4p第一量子阱(6)的生长:保持温度为640-660℃,继续通入tmin、tmga和ph3,在(al1-x3gax3)y3in1-y3p折射率反渐变下波导层(5)上生长ga1-x4inx4p第一量子阱(6);
b)(al1-x5gax5)y4in1-y4p垒层(7)的生长:保持温度为640-660℃,继续通入tmin、tmal、tmga和ph3,在ga1-x4inx4p第一量子阱(6)上生长(al1-x5gax5)y4in1-y4p垒层(7);
c)ga1-x6inx6p第二量子阱(8)的生长:保持温度为640-660℃,继续通入tmal、tmin、tmga和ph3,在(al1-x5gax5)y4in1-y4p垒层(7)上生长ga1-x6inx6p第二量子阱(8);
7)(al1-x7gax7)y5in1-y5p折射率反渐变上波导层(9)的生长:缓慢升温至690-710℃,继续通入tmal、tmin、tmga和ph3,在ga1-x6inx6p第二量子阱(8)上生长(al1-x7gax7)y5in1-y5p折射率反渐变上波导层(9);
8)(al1-x8gax8)y6in1-y6p第一上限制层(10)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmin、tmal、tmga和ph3,在(al1-x7gax7)y5in1-y5p折射率反渐变上波导层(9)上生长p型(al1-x8gax8)y6in1-y6p第一上限制层(10);
9)(al1-x9gax9)y7in1-y7p模式扩展层(11)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmin、tmal、tmga和ph3,在(al1-x8gax8)y6in1-y6p第一上限制层(10)上生长p型(al1-x9gax9)y7in1-y7p模式扩展层(11);
10)(al1-x10gax10)y8in1-y8p第二上限制层(12)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmin、tmal、tmga和ph3,在(al1-x9gax9)y7in1-y7p模式扩展层(11)上生长p型(al1-x10gax10)y8in1-y8p第二上限制层(12);
11)ga1-x11inx11p腐蚀终止层(13)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmin、tmga和ph3,在(al1-x10gax10)y8in1-y8p第二上限制层(12)上生长p型ga1-x11inx11p腐蚀终止层(13);
12)(al1-x12gax12)y9in1-y9p第三上限制层(14)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmin、tmal、tmga和ph3,在ga1-x11inx11p腐蚀终止层(13)上生长p型(al1-x12gax12)y9in1-y9p第三上限制层(14);
13)ga1-x13inx13p上过渡层(15)的生长:缓慢降温至650-670℃,继续通入tmin、tmga和ph3,在(al1-x12gax12)y9in1-y9p第三上限制层(14)上生长p型ga1-x13inx13p上过渡层(15);
14)gaas帽层(16)的生长:降温至530-550℃,继续通入tmga和ash3,在ga1-x13inx13p上过渡层(15)上生长gaas帽层(16);
15)封装,得到成品。
8.根据权利要求7所述的一种带折射率反渐变波导层的半导体激光器的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)准备gaas衬底(1):将gaas衬底(1)放在mocvd设备生长室内,h2环境下升温到710-730℃烘烤,再通入ash3,进行表面热处理;
2)gaas缓冲层(2)的生长:降温至670-690℃,继续通入tmga和ash3,在gaas衬底(1)上生长gaas缓冲层(2);
3)(al1-x1gax1)y1in1-y1p渐变下过渡层(3)的生长:缓慢升温至690-710℃,继续通入tmal、tmin、tmga和ph3,在gaas缓冲层(2)上生长(al1-x1gax1)y1in1-y1p渐变下过渡层(3),其中0.05≤x1≤0.7,0.4≤y1≤0.6;
4)(al1-x2gax2)y2in1-y2p下限制层(4)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmal、tmin、tmga和ph3,在(al1-x1gax1)y1in1-y1p渐变下过渡层(3)上生长n型(al1-x2gax2)y2in1-y2p下限制层(4),其中0.05≤x2≤0.4,0.4≤y2≤0.6;
5)(al1-x3gax3)y3in1-y3p折射率反渐变下波导层(5)的生长:缓慢降温至640-660℃,通入tmal、tmin、tmga和ph3,在(al1-x2gax2)y2in1-y2p下限制层(4)上生长(al1-x3gax3)y3in1-y3p折射率反渐变下波导层(5),其中0.4≤x3≤0.6,0.4≤y3≤0.6;(al1-x3gax3)y3in1-y3p折射率反渐变下波导层(5)的厚度为0.05-0.15μm,非故意掺杂;
6)量子阱层的生长:
a)ga1-x4inx4p第一量子阱(6)的生长:保持温度为640-660℃,继续通入tmin、tmga和ph3,在(al1-x3gax3)y3in1-y3p折射率反渐变下波导层(5)上生长ga1-x4inx4p第一量子阱(6),其中0.5≤x4≤0.7;
b)(al1-x5gax5)y4in1-y4p垒层(7)的生长:保持温度为640-660℃,继续通入tmin、tmal、tmga和ph3,在ga1-x4inx4p第一量子阱(6)上生长(al1-x5gax5)y4in1-y4p垒层(7),其中0.3≤x5≤0.6,0.4≤y4≤0.6;
c)ga1-x6inx6p第二量子阱(8)的生长:保持温度为640-660℃,继续通入tmal、tmin、tmga和ph3,在(al1-x5gax5)y4in1-y4p垒层(7)上生长ga1-x6inx6p第二量子阱(8),其中0.5≤x6≤0.7;
7)(al1-x7gax7)y5in1-y5p折射率反渐变上波导层(9)的生长:缓慢升温至690-710℃,继续通入tmal、tmin、tmga和ph3,在ga1-x6inx6p第二量子阱(8)上生长(al1-x7gax7)y5in1-y5p折射率反渐变上波导层(9),其中0.4≤x7≤0.6,0.4≤y5≤0.6;(al1-x7gax7)y5in1-y5p折射率反渐变上波导层(9)的厚度为0.05-0.15μm,非故意掺杂;
8)(al1-x8gax8)y6in1-y6p第一上限制层(10)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmin、tmal、tmga和ph3,在(al1-x7gax7)y5in1-y5p折射率反渐变上波导层(9)上生长p型(al1-x8gax8)y6in1-y6p第一上限制层(10),其中0.05≤x8≤0.4,0.4≤y6≤0.6;
9)(al1-x9gax9)y7in1-y7p模式扩展层(11)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmin、tmal、tmga和ph3,在(al1-x8gax8)y6in1-y6p第一上限制层(10)上生长p型(al1-x9gax9)y7in1-y7p模式扩展层(11),其中0.1≤x9≤0.45,0.4≤y7≤0.6;(al1-x9gax9)y7in1-y7p模式扩展层(11)的厚度为0.02-0.1μm,掺杂浓度为3e17-7e17个原子/cm3;
10)(al1-x10gax10)y8in1-y8p第二上限制层(12)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmin、tmal、tmga和ph3,在(al1-x9gax9)y7in1-y7p模式扩展层(11)上生长p型(al1-x10gax10)y8in1-y8p第二上限制层(12),其中0.05≤x10≤0.4,0.4≤y8≤0.6;
11)ga1-x11inx11p腐蚀终止层(13)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmin、tmga和ph3,在(al1-x10gax10)y8in1-y8p第二上限制层(12)上生长p型ga1-x11inx11p腐蚀终止层(13),其中0.4≤x11≤0.6;
12)(al1-x12gax12)y9in1-y9p第三上限制层(14)的生长:保持温度为690-710℃,继续通入tmin、tmal、tmga和ph3,在ga1-x11inx11p腐蚀终止层(13)上生长p型(al1-x12gax12)y9in1-y9p第三上限制层(14),其中0.05≤x12≤0.4,0.4≤y9≤0.6;
13)ga1-x13inx13p上过渡层(15)的生长:缓慢降温至650-670℃,继续通入tmin、tmga和ph3,在(al1-x12gax12)y9in1-y9p第三上限制层(14)上生长p型ga1-x13inx13p上过渡层(15);其中0.4≤x13≤0.6;
14)gaas帽层(16)的生长:降温至530-550℃,继续通入tmga和ash3,在ga1-x13inx13p上过渡层(15)上生长gaas帽层(16);
15)封装,得到成品。
9.根据权利要求8所述的一种带折射率反渐变波导层的半导体激光器的制备方法,其特征在于:
步骤3)中,(al1-x1gax1)y1in1-y1p渐变下过渡层(3)的厚度为0.1-0.3μm,掺杂浓度为1e18-3e18个原子/cm3;
步骤4)中,(al1-x2gax2)y2in1-y2p下限制层(4)的厚度为0.5-1.5μm,掺杂浓度为5e17-3e18个原子/cm3;
步骤6)中,ga1-x4inx4p第一量子阱(6)的厚度为5-8nm,非故意掺杂;(al1-x5gax5)y4in1-y4p垒层(7)的厚度为5-10nm,非故意掺杂;ga1-x6inx6p第二量子阱(8)的厚度为5-8nm,非故意掺杂;
步骤8)中,(al1-x8gax8)y6in1-y6p第一上限制层(10)的厚度为0.05-0.15μm,掺杂浓度为3e17-7e17个原子/cm3;
步骤10)中,(al1-x10gax10)y8in1-y8p第二上限制层(12)的厚度为0.05-0.15μm,掺杂浓度为3e17-7e17个原子/cm3;
步骤11)中,ga1-x11inx11p腐蚀终止层(13)的厚度为0.01-0.05μm,掺杂浓度为5e17-1.2e18个原子/cm3;
步骤12)中,(al1-x12gax12)y9in1-y9p第三上限制层(14)的厚度为0.5-1.2μm,掺杂浓度为5e17-1.2e18个原子/cm3;
步骤13)中,ga1-x13inx13p上过渡层(15)的厚度为0.01-0.05μm,掺杂浓度为1e18-3e18个原子/cm3;
步骤14)中,gaas帽层(16)的厚度为0.1-0.5μm,掺杂浓度为4e19-1e20个原子/cm3。
10.根据权利要求9所述的一种带折射率反渐变波导层的半导体激光器的制备方法,其特征在于:
步骤3)中,(al1-x1gax1)y1in1-y1p渐变下过渡层(3)的厚度为0.2μm,掺杂浓度为2e18个原子/cm3,其中0.1≤x1≤0.5,y1=0.5;
步骤4)中,(al1-x2gax2)y2in1-y2p下限制层(4)的厚度为1.0μm,掺杂浓度为1e18个原子/cm3,其中x2=0.2,y2=0.5;
步骤5)中,(al1-x3gax3)y3in1-y3p折射率反渐变下波导层(5)的厚度为0.05μm,非故意掺杂,其中0.5≤x3≤0.55,y2=0.5;
步骤6)中,ga1-x4inx4p第一量子阱(6)的厚度为5nm,非故意掺杂,其中x4=0.6;(al1-x5gax5)y4in1-y4p垒层(7)的厚度为8nm,非故意掺杂,其中x5=0.4,y4=0.5;ga1-x6inx6p第二量子阱(8)的厚度为5nm,非故意掺杂,其中x6=0.6;
步骤7)中,(al1-x7gax7)y5in1-y5p折射率反渐变上波导层(9)的厚度为0.05μm非故意掺杂,其中0.5≤x7≤0.55,y5=0.5;
步骤8)中,(al1-x8gax8)y6in1-y6p第一上限制层(10)的厚度为0.1μm,掺杂浓度为5e17个原子/cm3,其中x8=0.2,y6=0.5;
步骤9)中,(al1-x9gax9)y7in1-y7p模式扩展层(11)的厚度为0.05μm,掺杂浓度为5e17个原子/cm3,其中x9=0.25,y7=0.5;
步骤10)中,(al1-x10gax10)y8in1-y8p第二上限制层(12)的厚度为0.05μm,掺杂浓度为5e17个原子/cm3,其中x10=0.2,y8=0.5;
步骤11)中,ga1-x11inx11p腐蚀终止层(13)的厚度为0.01μm,掺杂浓度为1e18个原子/cm3,其中x11=0.5;
步骤12)中,(al1-x12gax12)y9in1-y9p第三上限制层(14)的厚度为0.8μm,掺杂浓度为1e18个原子/cm3,其中x12=0.2,y9=0.5;
步骤13)中,ga1-x13inx13p上过渡层(15)的厚度为0.02μm,掺杂浓度为2e18个原子/cm3,其中x13=0.5;
步骤14)中,gaas帽层(16)的厚度为0.2μm,掺杂浓度为7e19个原子/cm3。