一种基于半导体界面异质节结构的激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体器件，特别是一种基于半导体异质节结构的激光器。
【背景技术】
[0002]激光是近代科学技术中的重大发明之一，1064nm波段激光器在激光测距、激光制导、相干通信、大气研究、医疗器械、光学图像处理、激光打印机等高科技领域有着独具特色的应用前景。20世纪70年代中后期，人们围绕如何提高1064nm波段激光器的输出功率及效率从材料、器件到结构进行了多方位的探索研究，促使人们在提高效率、
小型化及性能稳定的方面进行更深层次的研究开发。
[0003]现阶段，大部分固体激光器采用半导体激光器或者二极管阵列栗浦的技术，有其自身的优势:工作时间长、低功耗、光光转换效率高、体积小，便于设计小型化。但是用于高功率激光器时，需要对激光材料冷却保护，进行精确的温度控制使其保持稳定工作状态。
[0004]半导体激光器有许多突出的优点:转换效率很高，使用寿命长，具有直接调制的能力，而且体积小、重量轻、价格便宜。1064nm波段激光器最常用的激光器材料是InGaAsP/InP系统，该系统的缺点在于高温性能不佳，制作工艺复杂。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足之处，本发明提供一种基于半导体异质节结构的激光器。
[0006]本发明采用以下技术方案实现:一种基于半导体界面异质节结构的激光器，包括依次设置的下电极、衬底、下接触、有源层、上接触层、盖层、介质膜层、上电极构成，其特征在于:所述有源层为半导体异质节结构，所述半导体异质节结构，所述异质节结构的一侧为与衬底同质的材料，异质节的另一侧为与衬底晶格常数相同而禁带宽度不同的材料。
[0007]进一步的，所述半导体异质节结构具有量子效应增强的二维电子气发光机制，所述半导体异质节结构具有量子效应增强的二维电子气发光机制，其发光波段为1064nm段。
[0008]在本发明一实施例中，所述衬底材料为InP。
[0009]在本发明一实施例中，所述半导体异质结结构是单重结构。
[0010]在本发明一实施例中，异质节结构为InP/InAlAs，其中InP层厚度为20-40nm，InAlAs 层厚度为20_40nm。
[0011]在本发明一实施例中，半导体异质结结构是多重结构。
[0012]在本发明一实施例中，异质节结构为InP/InAlAs，异质结周期为40-80nm，InP层厚度为20-40nm，InAlAs 层厚度为20_40nmo
[0013]在本发明一实施例中，异质节结构为InP/InAlAs，异质结周期大于80nm，其InP层厚度为大于40nm，InAlAs层厚度为大于40nmo
[0014]与现有技术相比:本发明所提出的激光器材料是InAlAs/InP系统，该材料生长在InP衬底上，发光波长满足1064nm波段，高温性能稳定，发光功率高，制作工艺简单。
【附图说明】
[0015]图1为本发明一实施例的结构示意图。
[0016]图2为本发明另一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0018]本发明的基于半导体异质节界面结构的激光器，如图1所示，包括由下而上设置的下电极1、衬底2、下接触层3、有源层4、盖层5、上接触层6、介质膜层7、上电极8构成。所述有源层4为半导体异质节界面结构，所述异质节结构的一侧为与衬底同质的材料，异质节的另一侧为与衬底晶格常数相同而禁带宽度不同的材料。该结构具有半导体异质节界面局域的二维电子气发光机制，其发光波段为1064nm段。
[0019]所述衬底材料为InP。
[0020]在本发明一实施例中，所述半导体异质结结构是单重结构。
[0021]在本发明一实施例中，异质节结构为InP/InAlAs，其中InP层厚度为20-40nm，InAlAs 层厚度为20_40nm。
[0022]在本发明另一实施例中，半导体异质结结构是多重结构。
[0023]异质节结构为InP/InAlAs，异质结周期为40_80nm，InP层厚度为20_40nm，InAlAs层厚度为20_40nmo
[0024]异质节结构为InP/InAlAs，异质结周期大于80nm，其InP层厚度为大于40nm，InAlAs层厚度为大于40nmo
[0025]所述基于半导体异质节界面结构的激光器包括以下几种生成方法。
[0026]【具体实施方式】一:
参考图1，由下而上设置的下电极1、衬底2、下接触层3、有源层4、盖层5、上接触层6、介质膜层7、上电极8构成，有源区为InP/InAlAs单异质结。按预先设计好的外延结构，采用MOCVD或者MBE生长出外延层。
[0027]具体步骤为:在InP衬底2上先生长与衬底材料同质而且掺杂的下接触层3，再生长本专利的核心部分:InP/InAlAs异质结有源区4，其中InP层厚度为20-40nm，InAlAs层厚度为20-40nm，InAlAs层与InP层晶格匹配，如此异质结界面的二维电子气发射中心波长在1064nm，然后再生长盖层5，掺杂的上接触层6。上述这些外延，在MOCVD或者MBE上都可以实现精确控制，然后经过半导体微纳加工形成下电极1、介质膜7和上电极8。
[0028]【具体实施方式】二:
参考图2，由下而上设置的下电极1、衬底2、下接触层3、有源层4、盖层5、上接触层6、介质膜层7、上电极8构成，有源区为【InP/InAlAs】重复多异质结，异质结周期为40-80nm。按预先设计好的外延结构，采用MOCVD或者MBE生长出外延层。
[0029]具体步骤为:在InP衬底2上先生长与衬底材料同质而且掺杂的下接触层3，再生长本专利的核心部分:InP/InAlAs异质结有源区4，其中InP层厚度为20-40nm，InAlAs层厚度为20-40nm，InAlAs层与InP层晶格匹配，如此异质结界面的二维电子气发射中心波长在1064nm，如此重复生长InP/InAlAs异质结，该重复异质结界面的二维电子气发射中心波长在1064nm，然后再生长盖层5，掺杂的上接触层6。上述这些外延，在MOCVD或者MBE上都可以实现精确控制，然后经过半导体微纳加工形成下电极1、介质膜7和上电极8。
[0030]【具体实施方式】三:
参考图2，由下而上设置的下电极1、衬底2、下接触层3、有源层4、盖层5、上接触层6、介质膜层7、上电极8构成，有源区为【InP/InAlAs】重复多异质结，异质结周期为大于80nm。按预先设计好的外延结构，采用MOCVD或者MBE生长出外延层。
[0031]具体步骤为:在InP衬底2上先生长与衬底材料同质而且掺杂的下接触层3，再生长本专利的核心部分:1nP/InAlAs异质结有源区4，其中InP层厚度为大于40nm，InAlAs层厚度为大于40nm，InAlAs层与InP层晶格匹配，如此重复生长InP/InAlAs异质结，该异质结界面的二维电子气发射中心波长在1064nm，然后再生长盖层5，掺杂的上接触层6。上述这些外延，在MOCVD或者MBE上都可以实现精确控制，然后经过半导体微纳加工形成下电极1、介质膜7和上电极8。
[0032]本发明所提出的激光器材料是InAlAs/InP系统，该材料生长在InP衬底上，发光波长满足1064nm波段，高温性能稳定，发光功率高，制作工艺简单。
[0033]以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于半导体界面异质节结构的激光器，包括依次设置的下电极、衬底、下接触、有源层、上接触层、盖层、介质膜层、上电极构成，其特征在于:所述有源层为半导体异质节结构，所述半导体异质节结构，所述异质节结构的一侧为与衬底同质的材料，异质节的另一侧为与衬底晶格常数相同而禁带宽度不同的材料。2.根据权利要求1所述的基于半导体界面异质节结构的激光器，其特征在于:所述半导体异质节结构具有量子效应增强的二维电子气发光机制，其发光波段为1064nm段。3.根据权利要求1所述的基于半导体界面异质节结构的激光器，其特征在于:所述衬底材料为InP。4.根据权利要求1、2或3所述的基于半导体界面异质节结构的激光器，其特征在于:所述半导体异质结结构是单重结构。5.根据权利要求4所述的基于半导体界面异质节结构的激光器，其特征在于:异质节结构为InP/InAlAs，其中InP层厚度为20-40nm，InAlAs层厚度为20-40nmo6.根据权利要求1、2或3所述的基于半导体界面异质节结构的激光器，其特征在于:半导体异质结结构是多重结构。7.根据权利要求6所述的基于半导体界面异质节结构的激光器，其特征在于:异质节结构为InP/InAlAs，异质结周期为40_80nm，InP层厚度为20_40nm，InAlAs层厚度为20_40nm。8.根据权利要求6所述的基于半导体界面异质节结构的激光器，其特征在于:异质节结构为InP/InAlAs，异质结周期大于80nm，其InP层厚度为大于40nm，InAlAs层厚度为大于40nmo
【专利摘要】本发明提供一种基于半导体界面异质节结构的激光器，包括依次设置的下电极、衬底、下接触、有源层、上接触层、盖层、介质膜层、上电极构成，其特征在于：所述有源层为半导体异质节结构，所述半导体异质节结构，所述异质节结构的一侧为与衬底同质的材料，异质节的另一侧为与衬底晶格常数相同而禁带宽度不同的材料。该激光器输出功率高，制备工艺稳定,在激光测距、激光制导、相干通信、大气研究、医疗器械、光学图像处理、激光打印机等高科技领域有着独具特色的应用前景。
【IPC分类】H01S5/323
【公开号】CN105576504
【申请号】CN201610090495
【发明人】苏辉, 陈阳华, 林中晞, 林琦
【申请人】福建中科光芯光电科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年2月18日