本申请涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种具有双激子量子限域层的半导体激光器。
背景技术：
1、激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多，分类方式也多样，主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器；与其他类型激光器相比，全固态半导体激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。
2、激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别：
3、1)激光是由载流子发生受激辐射产生，光谱半高宽较小，亮度很高，单颗激光器输出功率可在w级，而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射，单颗发光二极管的输出功率在mw级；
4、2)激光器的使用电流密度达ka/cm2，比氮化物发光二极管高2个数量级以上，从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合、极化效应更强、电子空穴不匹配更严重，导致更严重的效率衰减droop效应；
5、3)发光二极管自发跃迁辐射，无外界作用，从高能级跃迁到低能级的非相干光，而激光器为受激跃迁辐射，感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生光子与感应光子的全同相干光；
6、4)原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到量子阱或p-n结产生辐射复合发光，而激光器需要激射条件满足才可激射，必须满足有源区载流子反转分布，受激辐射光在谐振腔内来回振荡，在增益介质中的传播使光放大，满足阈值条件使增益大于损耗，并最终输出激光。
7、氮化物半导体激光器存在以下问题：
8、1)内部晶格失配大、应变大引起极化效应强，qcse量子限制stark效应强限制激光器电激射增益的提高；
9、2)电子泄漏，空穴注入效率低，载流子去局域化，量子阱发光效率低；
10、3)量子阱in组分增加会产生in组分涨落和应变，in容易产生偏析，激光器增益谱变宽，峰值增益下降；
11、4)激光器价带带阶差增加，空穴在量子阱中输运更困难，载流子注入不均匀，增益不均匀；
12、5)激光器的折射率色散，限制因子随波长增加而减少，导致激光器的模式增益降低。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种具有双激子量子限域层的半导体激光器。
2、本发明实施例提供了一种具有双激子量子限域层的半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层，所述下波导层、有源层和上波导层组成双激子量子限域层，所述双激子量子限域层的有源层为由阱层和垒层组成的周期性结构，且所述阱层的厚度大于所述垒层的厚度，所述双激子量子限域层的si掺杂浓度和in含量均在所述有源层达到峰值。
3、优选地，所述双激子量子限域层的有源层的阱层厚度大于或等于垒层厚度的2倍。
4、优选地，所述双激子量子限域层的有源层的阱层厚度为a:40≤a≤80埃米，垒层厚度为b:10≤b≤40埃米。
5、优选地，所述双激子量子限域层的有源层的周期为t：1≤t≤4。
6、优选地，所述双激子量子限域层的电子迁移率由所述下波导层向所述有源层上升，呈线性变化，并在所述有源层达到峰值，再由所述有源层向所述上波导层下降，呈抛物线变化。
7、优选地，所述双激子量子限域层的si掺杂浓度由所述下波导层向所述有源层上升，上升角度α大于或等于70°，并在所述有源层达到峰值，再由所述有源层向所述上波导层下降，下降角度β大于等于70°。
8、优选地，所述双激子量子限域层的下波导层的si掺杂浓度为1e16cm-3至5e17cm-3，双激子量子限域层的有源层的si掺杂浓度为5e18cm-3至5e19cm-3，双激子量子限域层的上波导层的si掺杂浓度为1e15cm-3至5e17cm-3。
9、优选地，所述双激子量子限域层的in含量由所述下波导层向所述有源层上升，呈线性变化，并在所述有源层达到峰值，再由所述有源层向所述上波导层下降，呈抛物线变化。
10、优选地，所述双激子量子限域层的下波导层的in含量为5e19a.u.至5e20a.u.，所述双激子量子限域层的有源层的in含量为5e19a.u.至5e21 a.u.，双激子量子限域层的上波导层的in含量为5e18a.u.至5e19 a.u.。
11、优选地，所述双激子量子限域层的in/c元素比例由所述下波导层向所述有源层上升，呈线性变化，并在所述有源层达到峰值，再由所述有源层向所述上波导层下降，呈抛物线变化。
12、优选地，所述下限制层、下波导层，有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层均包括gan、algan、ingan、alingan、aln、inn、alinn、sic、ga2o3、bn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap的任意一种或任意组合。
13、优选地，所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、inp、蓝宝石/sio2复合衬底、蓝宝石/aln复合衬底、蓝宝石/sinx、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底的任意一种。
14、本发明的有益效果如下：本发明通过设计双激子量子限域层中的有源层阱层与垒层之间的厚度差异，再结合双激子量子限域层中下波导层、有源层和上波导层之间的si掺杂浓度和in含量分布，从而降低有源层in偏析，改善in组分涨落，降低激光器价带带接，增强空穴注入和空穴输运效率，使有源层的电子波函数振幅小于波尔激子半径，限低折射率色散，产生量子限域效应和双激子光学增益，增强量子态分裂以及抑制俄歇衰减，增强双激子发射效率，从而降低激光器的阈值，延长激光器的增益寿命，提升激光功率。
1.一种具有双激子量子限域层的半导体激光器，其特征在于，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层，所述下波导层、有源层和上波导层组成双激子量子限域层，所述双激子量子限域层的有源层为由阱层和垒层组成的周期性结构，且所述阱层的厚度大于所述垒层的厚度，所述双激子量子限域层的si掺杂浓度和in含量均在所述有源层达到峰值。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述双激子量子限域层的有源层的阱层厚度大于或等于垒层厚度的2倍。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光器，其特征在于，所述双激子量子限域层的有源层的周期为t：1≤t≤4，所述双激子量子限域层的有源层的阱层厚度为a:40≤a≤80埃米，垒层厚度为b:10≤b≤40埃米。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述双激子量子限域层的电子迁移率由所述下波导层向所述有源层上升，呈线性变化，并在所述有源层达到峰值，再由所述有源层向所述上波导层下降，呈抛物线变化。。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述双激子量子限域层的si掺杂浓度由所述下波导层向所述有源层上升，上升角度α大于或等于70°，并在所述有源层达到峰值，再由所述有源层向所述上波导层下降，下降角度β大于等于70°。
6.根据权利要求5所述的半导体激光器，其特征在于，所述双激子量子限域层的下波导层的si掺杂浓度为1e16cm-3至5e17cm-3，双激子量子限域层的有源层的si掺杂浓度为5e18cm-3至5e19cm-3，双激子量子限域层的上波导层的si掺杂浓度为1e15cm-3至5e17cm-3。
7.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述双激子量子限域层的in含量由所述下波导层向所述有源层上升，呈线性变化，并在所述有源层达到峰值，再由所述有源层向所述上波导层下降，呈抛物线变化。
8.根据权利要求7所述的半导体激光器，其特征在于，所述双激子量子限域层的下波导层的in含量为5e19a.u.至5e20 a.u.，所述双激子量子限域层的有源层的in含量为5e19a.u.至5e21 a.u.，双激子量子限域层的上波导层的in含量为5e18a.u.至5e19 a.u.。
9.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述双激子量子限域层的in/c元素比例由所述下波导层向所述有源层上升，呈线性变化，并在所述有源层达到峰值，再由所述有源层向所述上波导层下降，呈抛物线变化。
10.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述下限制层、下波导层，有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层均包括gan、algan、ingan、alingan、aln、inn、alinn、sic、ga2o3、bn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap的任意一种或任意组合；所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、inp、蓝宝石/sio2复合衬底、蓝宝石/aln复合衬底、蓝宝石/sinx、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底的任意一种。