[發(fā)明專利]限制層結(jié)構(gòu)及其制作方法、半導(dǎo)體激光器及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010574282.1
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111682403B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程洋;王俊;譚少陽;廖新勝;潘華東;李泉靈
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州長光華芯光電技術(shù)股份有限公司;蘇州長光華芯半導(dǎo)體激光創(chuàng)新研究院有限公司
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20;H01S5/22
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張樂樂

本發(fā)明提供一種限制層結(jié)構(gòu)及其制作方法、半導(dǎo)體激光器及其制作方法，限制層結(jié)構(gòu)包括間隔分布的若干介質(zhì)掩膜塊以及在所述若干介質(zhì)掩膜塊之間間隙生成的限制層，其中，所述限制層采用砷化鎵層替換現(xiàn)有的砷化鋁鎵層，從而形成一種介質(zhì)掩膜塊和砷化鎵限制層混合的限制層。由于砷化鎵的折射率大于砷化鋁鎵，而介質(zhì)掩膜塊的折射率小于砷化鋁鎵，形成的混合限制層的折射率可以與現(xiàn)有的砷化鋁鎵(Al組分40?90％)相當(dāng)，能夠保證其光學(xué)限制效果。形成的混合限制層的導(dǎo)電性優(yōu)于砷化鋁鎵(Al組分40?90％)的導(dǎo)電性。混合限制層導(dǎo)電性提高、氧雜質(zhì)含量減少，最終將降低半導(dǎo)體激光器的閾值電流、提高其斜率效率和COMD閾值，提升半導(dǎo)體激光器性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及限制層結(jié)構(gòu)及其制作方法、半導(dǎo)體激光器及其制作方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器具有小巧、高效、壽命長、易于集成等諸多優(yōu)點(diǎn)。高光束質(zhì)量、窄線寬半導(dǎo)體激光器，具有更高的光束質(zhì)量、更小的慢軸發(fā)散角和更窄的光譜線寬，更適用于大規(guī)模半導(dǎo)體激光整形合束。在工業(yè)、軍事、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)通常包括襯底、下限制層、下波導(dǎo)層、有源區(qū)、上波導(dǎo)層、上限制層以及接觸層。在傳統(tǒng)的8XX和9XX半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)中，為了保證光學(xué)限制作用，上限制層整層通常采用Al組分高達(dá)60％以上的AlGaAs(砷化鋁鎵)。這帶來了諸多問題：其一，AlGaAs材料中的空穴遷移率隨著Al組分的增加而逐漸降低，Al組分為60％時(shí)AlGaAs的遷移率僅有Al組分為0時(shí)遷移率的25％左右；其二，AlGaAs材料的氧雜質(zhì)等含量隨著Al組分的增加而逐漸升高。這兩者的共同作用會對半導(dǎo)體激光器的性能產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器閾值電流增加、斜率效率降低、災(zāi)變性光學(xué)鏡面損傷(Catastrophic Optical mirrorDegradation，COMD)閾值下降等。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器的限制層中Al組分含量高導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器性能退化的缺陷。

為此，本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體激光器的限制層結(jié)構(gòu)，包括：間隔分布的若干介質(zhì)掩膜塊；以及在所述若干介質(zhì)掩膜塊之間間隙生成的限制層，所述限制層采用砷化鎵層。

可選地，上述用于半導(dǎo)體激光器的限制層結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)掩膜塊的上表面的總面積和所述砷化鎵層的上表面的總面積之比為0.2-1.5。

可選地，上述用于半導(dǎo)體激光器的限制層結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述介質(zhì)掩膜塊大小相同，并且均勻交錯(cuò)排布。

可選地，上述用于半導(dǎo)體激光器的限制層結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)掩膜塊的厚度與所述砷化鎵層的厚度一致。

可選地，上述用于半導(dǎo)體激光器的限制層結(jié)構(gòu)，所述砷化鎵層替換為砷磷化鋁鎵銦層，所述砷磷化鋁鎵銦層中銦組分小于等于5％，鋁組分小于等于5％，磷組分小于等于5％。

本發(fā)明提供一種上述中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體激光器限制層結(jié)構(gòu)的制作方法，包括：

沉積介質(zhì)層，并對所述介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕處理，得到間隔分布的若干介質(zhì)掩膜塊；

在所述間隔分布的若干介質(zhì)掩膜塊之間的間隙生長限制層，得到所述限制層結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體激光器，包括上述中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體激光器的限制層結(jié)構(gòu)。

可選地，上述的半導(dǎo)體激光器還包括：位于所述限制層結(jié)構(gòu)下方的砷化鎵蓋層，用于保護(hù)位于所述砷化鎵蓋層下方的功能層。

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體激光器的制作方法，包括：

采用上述中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體激光器的限制層結(jié)構(gòu)的制作方法生成所述半導(dǎo)體激光器的限制層結(jié)構(gòu)。

可選地，上述的半導(dǎo)體激光器的制作方法，在制備所述限制層結(jié)構(gòu)之前包括：