一种氮化镓基半导体激光芯片的制作方法

文档序号:37351338发布日期:2024-03-18 18:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种氮化镓基半导体激光芯片,包括从下至上依次设置的衬底、下包覆层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层、上包覆层和接触层,其特征在于,所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构,所述下波导层、有源层阱层、上波导层、电子阻挡层、上包覆层和接触层之间构成电子亲和能梯度、峰值电子漂移速率梯度、形变势梯度和体积弹性模量梯度。

2.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光芯片,其特征在于,所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构,所述有源层阱层的电子亲和能为a,下波导层的电子亲和能为b,上波导层的电子亲和能为c,下包覆层的电子亲和能为d,电子阻挡层的电子亲和能为e,接触层的电子亲和能为f,所述有源层阱层、上波导层、下波导层、下包覆层、电子阻挡层、接触层的电子亲和能构成电子亲和能梯度:e≤d≤f≤b≤c≤a。

3.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光芯片,其特征在于,所述有源层阱层的峰值电子漂移速率为g,下波导层的峰值电子漂移速率为h,上波导层的峰值电子漂移速率为i,下包覆层的峰值电子漂移速率为j,电子阻挡层的峰值电子漂移速率为k,接触层的峰值电子漂移速率为l,所述有源层阱层、上波导层、下波导层、下包覆层、电子阻挡层、接触层的峰值电子漂移速率构成峰值电子漂移速率梯度:k≤j≤l≤h≤i≤g。

4.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光芯片,其特征在于,所述有源层阱层的形变势为m,下波导层的形变势为n,上波导层的形变势为o,下包覆层的形变势为p,电子阻挡层的形变势为q,接触层的形变势为r,所述有源层阱层、上波导层、下波导层、下包覆层、电子阻挡层、接触层的形变势构成形变势梯度:m≤o≤n≤r≤p≤q。

5.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光芯片,其特征在于,所述有源层阱层的体积弹性模量为s,下波导层的体积弹性模量为t,上波导层的体积弹性模量为u,下包覆层的体积弹性模量为v,电子阻挡层的体积弹性模量为w,接触层的体积弹性模量为z,所述有源层阱层、上波导层、下波导层、下包覆层、电子阻挡层、接触层的体积弹性模量构成体积弹性模量梯度:s≤u≤t≤v≤w≤z。

6.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光芯片,其特征在于,所述有源层与下波导层界面的电子亲和能分布具有函数y=sinx/x2第一象限曲线分布;

7.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光芯片,其特征在于,所述有源层与下波导层界面的形变势分布具有函数y=lnx/ex曲线分布;

8.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光芯片,其特征在于,所述有源层的阱层为gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合,厚度为10埃米至100埃米;

9.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光芯片,其特征在于,所述下包覆层、上波导层、下波导层、电子阻挡层、上包覆层为gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合。

10.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光芯片,其特征在于,所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、inp、inas、gasb、蓝宝石/sio2复合衬底、mo、tiw、cuw、cu、蓝宝石/aln复合衬底、金刚石、石墨烯、蓝宝石/sinx、蓝宝石/sio2/sinx复合衬底、蓝宝石/sinx/sio2复合衬底、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底的任意一种。


技术总结
本发明提出了一种氮化镓基半导体激光芯片,其具有电子亲和能梯度、峰值电子漂移速率梯度、形变势梯度和体积弹性模量梯度。本发明能够调控有源层的极化电场,降低空穴注入势垒,调控空空波函数分布,降低空穴溢出有源层,改善空穴准费米能级钉扎,使注入载流子完全转换为激光光子输出,改善远离平衡态相应的对称性破缺,解决阈值处出现不连续或突变的电导上跳、结电压上跳和串联电阻下沉问题。同时,提升有源区载流子饱和后的双极性电导效应,减少有源层的串联电阻,降低激光器的电压和阈值电流密度,并提升激光水平扩展角,降低激射纵模的多模和模间变化,实现低纵横比的远场FFP图像和高扭结水平,并减少杂散光和泄漏光,提升远场FFP图像质量。

技术研发人员:郑锦坚,李晓琴,蔡鑫,胡志勇,李水清,王星河
受保护的技术使用者:安徽格恩半导体有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/3/17
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1