[發(fā)明專利]半導體激光二極管發(fā)光單元及器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110033774.0
• 申請日: 2011-01-31
• 公開（公告）號: CN102130423A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 鄭凱;王俊;熊聰;馬驍宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20;H01S5/343
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發(fā)明涉及微電子與光學技術領域，尤其涉及一種大功率的半導體激光二極管發(fā)光單元和半導體激光二極管器件。

背景技術

現(xiàn)有技術中，808nm大功率半導體激光二極管陣列(High?Power?Laser?Diode?Array，簡稱HP?LDA)考慮到其光電特性的影響，波導厚度一般在幾十個納米左右。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人意識到現(xiàn)有技術存在如下技術缺陷：較薄的波導層使得808-HP?LDA在惡劣工作環(huán)境下的可靠性相對較弱。可靠性較弱主要體現(xiàn)在：光災變損傷(Catastrophic?Optical?Damage，簡稱COD)閾值較低，可容忍的額定電流波動不大；而808-HP?LDA的工作壽命會由于COD的發(fā)生而顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術問題

為解決上述缺陷，本發(fā)明提供了一種半導體激光二極管發(fā)光單元和器件，以提高半導體激光二極管器件的COD閾值。

(二)技術方案

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導體激光二極管發(fā)光單元。該發(fā)光單元輸出激光的功率大于0.2W，其結構自下往上包括：第一限制層、第一波導層、量子阱層、第二波導層和第二限制層，其中：第一限制層和第二限制層，用于形成PN結進行載流子輸入；第一波導層和第二波導層的厚度均介于400～600nm之間，用于形成激光傳輸?shù)耐罚涣孔于鍖樱糜谧鳛橛性磪^(qū)產(chǎn)生激光。

優(yōu)選地，本發(fā)明發(fā)光單元中，第一限制層、第一波導層、量子阱層、第二波導層和第二限制層為在襯底上依次外延生長的薄膜層。

優(yōu)選地，本發(fā)明發(fā)光單元中，構成第一波導層和第二波導層的材料為III-V族半導體化合物。

優(yōu)選地，本發(fā)明發(fā)光單元中，第一限制層為N型限制層，第二限制層為P型限制層，N型限制層和P型限制層的厚度均介于1～2μm之間，其材料為III-V族半導體化合物，構成N型限制層和P型限制層的III-V族半導體化合物的禁帶寬度大于構成第一波導層和第二波導層的III-V族半導體化合物的禁帶寬度。

優(yōu)選地，本發(fā)明發(fā)光單元中，構成第一波導層和第二波導層的材料為鋁鎵砷，構成N型限制層和P型限制層的材料為鋁鎵砷，其中，構成第一波導層和第二波導層的鋁鎵砷中鋁鎵摩爾比小于構成N型限制層和P型限制層的鋁鎵砷中鋁鎵摩爾比。

優(yōu)選地，本發(fā)明發(fā)光單元中，量子阱層的厚度為5～50nm，其材料為鋁鎵銦砷。

優(yōu)選地，本發(fā)明發(fā)光單元中，構成第一波導層和第二波導層的鋁鎵砷中，Al∶Ga＝0.35∶0.65；構成N型限制層和P型限制層的鋁鎵砷中，鋁鎵的摩爾比為Al∶Ga＝0.55∶0.45。

優(yōu)選地，本發(fā)明發(fā)光單元中，發(fā)光單元輸出激光的波長為808nm，第一波導層和第二波導層的厚度均為540nm，N型限制層和P型限制層的厚度均為1.5μm，量子阱層的厚度為10nm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種半導體激光二極管發(fā)光器件。該器件包括上文中的半導體激光二極管發(fā)光單元。

優(yōu)選地，本發(fā)明發(fā)光器件中，各發(fā)光單元的寬度為80～140μm，發(fā)光單元的填充密度介于15％～25％之間。

(三)有益效果

本發(fā)明通過采用厚波導層的半導體激光二極管結構，能夠有效地提高激光二極管的COD閾值，同時考慮到不以犧牲器件的其他光電特性為代價，合理的優(yōu)化波導層的厚度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例半導體激光二極管發(fā)光單元的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例半導體激光二極管發(fā)光器件的結構示意圖；

圖3為不同波導層厚度的LDA器件的COD閾值情況。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種的半導體激光二極管發(fā)光單元。該發(fā)光單元輸出激光的功率大于0.2W。圖1為本發(fā)明實施例半導體激光二極管發(fā)光單元的結構示意圖。如圖1所示，發(fā)光單元的結構自下往上包括：第一限制層、第一波導層、量子阱層、第二波導層和第二限制層，其中：第一限制層和第二限制層，用于形成PN結進行載流子輸入；第一波導層和第二波導層的厚度均介于400～600nm之間，用于形成激光傳輸?shù)耐罚涣孔于鍖樱糜谧鳛橛性磪^(qū)產(chǎn)生激光。優(yōu)選地，第一限制層、第一波導層、量子阱層、第二波導層和第二限制層為在襯底上依次外延生長的薄膜層。