[發明專利]一種深紫外垂直腔半導體激光器外延結構及制備方法

有效

• 申請號: 201911370015.6
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111064075B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 喬忠良;趙志斌;李再金;任永學;李林;曲軼
• 申請（專利權）人: 海南師范大學
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 趙徐平

本發明公開了一種深紫外垂直腔半導體激光器的外延結構，包括：襯底，襯底為N型襯底；在襯底上表面依次生長的N型過渡層、下DBR反射鏡層、下波導層、下勢壘層、量子阱層、上勢壘層、上波導層、上DBR反射鏡層及P型重摻雜層；在P型重摻雜層上表面設置的P面電極；及在襯底下表面設置的N面電極。本發明中的激光器光?電轉化率高，還具有窄的光譜寬度、高功率，高的工作穩定性，可靠性好的優點，且結構簡單、體積小。

技術領域

本發明涉及半導體光電子技術領域，更具體的說是涉及一種深紫外垂直腔半導體激光器的外延結構及其制備方法。

背景技術

目前，常用的全固態倍頻激光器往往采用的都是直線腔，在倍頻過程中，二次諧波會經過增益介質，增大增益介質的熱效應，影響激光器輸出光束的穩定性及輸出功率，為了減小增益介質的熱效應，通常增益介質采用TEC制冷，增益介質采用TEC制冷時不可避免的要引入復雜的制冷電路系統，從而使裝置結構復雜。

垂直腔面發射激光器是當前光電子領域最受歡迎的課題之一，與直線腔半導體激光器相比，垂直腔面發射激光器具有垂直小的發散角、光斑形態好、不需對輸出光束進行整形，與傳統的固體激光器相比又有體積小、轉換效率高等優點。但是，現有的泵浦用垂直面發射激光器調節時間長，且激光器的機械性能和熱穩定性較差。且，目前為止，還沒有波長為210nm深紫外AlN/Al_xN_y量子阱垂直腔半導體激光器外延結構出現。

因此，如何提供一種結構簡單、體積小的深紫外垂直腔半導體激光器外延結構及制備方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種深紫外垂直腔半導體激光器的外延結構，包括：

襯底，所述襯底為厚度為300-720μm厚摻雜濃度為(1-5)E18cm^-3的N型襯底；

在所述襯底上表面依次生長的N型過渡層、下DBR反射鏡層、下波導層、下勢壘層、量子阱層、上勢壘層、上波導層、上DBR反射鏡層及P型重摻雜層；

在所述P型重摻雜層上表面設置的P面電極；

及在所述襯底下表面設置的N面電極。

本發明的有益效果：本發明中的激光器光-電轉化率高，譜線窄，工作穩定性好，壽命長，可靠性高等優點，且結構簡單體積小，目前未有可替代產品出現。

優選地，所述N型過渡層的厚度為100-500nm，材料為Al_xN_y，其中，x/y＝1-0.95，x/y值隨厚度漸變遞減。

采用上述的有益效果：設置N型過渡層的目的是減少襯底缺陷，并作為n面導電層。

優選地，所述下DBR反射鏡層為80-120對，每對所述下DBR反射鏡層包括DBR反射鏡高折射率層和DBR反射鏡低折射率層；所述上DBR反射鏡層為50-80對，每對所述上DBR反射鏡層包括DBR反射鏡高折射率層和DBR反射鏡低折射率層。

優選地，所述下DBR反射鏡中的高折射率層厚度為50-53nm，材料為Al_xN_y，其中，x/y＝1.05-0.95；所述下DBR反射鏡中低折射率層的厚度為45-48nm，材料為Al_xN_y，其中，x/y＝0.9-0.85；

所述第一上DBR反射鏡層為50-80對，每對所述上DBR反射鏡層包括高折射率DBR反射鏡層和低折射率DBR反射鏡層。反射鏡層中的高折射率層的厚度為45-50nm，材料為Al_xN_y，其中，x/y＝0.45-0.35；所述反射鏡層中的低折射率層厚度為35-39nm，材料為Al_xN_y，其中，x/y＝0.3-0.2。