[發明專利]一種用于等離子診斷的半導體激光器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202011293444.0
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112397999A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 毛森;王中和;陸凱凱;焦英豪
• 申請（專利權）人: 廣東鴻芯科技有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/028
• 代理公司: 深圳市特訊知識產權代理事務所(普通合伙) 44653
• 代理人: 何明生

本發明提供了一種用于等離子診斷的半導體激光器件及其制備方法，半導體激光器件包括第一電極、第二電極、設于第一電極及第二電極之間且從第一電極朝向第二電極方向依次設置的襯底、第一限制層、第一波導層、有源區、第二波導層、第二限制層、歐姆接觸層和歐姆接觸層與第二限制層接觸的X射線金透射光柵層。本發明在P面電極與P型限制層之間設置X射線金透射光柵，提高半導體激光器的高分辨率和獲得較高的衍射效率。能同時滿足制作出大槽深、側壁陡直且光滑的金透射光柵的需求。

技術領域

本發明涉及半導體光電技術領域，尤其涉及一種用于等離子診斷的半導體激光器件及其制備方法。

背景技術

隨著激光技術的發展，一門嶄新的應用學科——激光醫學逐步形成，激光的獨特優點，解決了傳統醫學在基礎研究和臨床應用中不能解決的許多難題，引起國內外醫學界的重視。半導體激光器(DL)因其具有體積小、重量輕、壽命長、功耗低、波長覆蓋范圍廣等特點特別適用于醫療設備的制造。此外，半導體激光器還廣泛用于光纖通信、光盤存取、光譜分析和光信息處理等重要領域。

金透射光柵結構簡單，立體角大，光譜范圍寬，能夠方便地同時間和空間分辨儀器相結合，以金透射光柵為色散元件的透射光柵譜儀，被廣泛應用于激光慣性約束核聚變等離子體診斷、X射線天體物理學等領域。目前，等離子體診斷及天體物理學領域中金透射光柵的使用波段要求達到亞千電子伏，甚至更高能量，為實現高能X射線能譜分辨和獲得較高的衍射效率，要求在提高光柵線密度的基礎上，增加槽深(金光柵線條高度)至500nm以上，且要保證柵線側壁的陡直度和光滑度。

再者，DL的功率和壽命是衡量其性能的重要指標，目前腔面光學災變現象是限制高功率DL功率和壽命提高的一個關鍵因素。為了防止腔面光學災變的發生，目前主要使用的抗腔面光學災變的技術包括以下幾類：

一、腔面鈍化處理技術。

二、腔面鈍化薄膜技術。

三、非輻射吸收窗口技術。該技術是通過在激光器腔面二次外延生長或摻雜擴散的方法制備一層寬禁帶半導體材料，其目的是減少光子在此區域的輻射吸收，降低腔面的溫度。

然而，制備鈍化薄膜前需要進行清洗步驟，會對對腔面造成一定的損傷；非輻射吸收窗口技術會額外制備半導體材料。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種用于等離子診斷的半導體激光器件及其制備方法，目的是提高半導體激光器的高分辨率和高衍射效率。

基于上述目的，本發明提供了一種用于等離子診斷的半導體激光器件，包括第一電極、第二電極、設于第一電極及第二電極之間且從第一電極朝向第二電極方向依次設置的襯底、第一限制層、第一波導層、有源區、第二波導層、第二限制層、歐姆接觸層和歐姆接觸層與第二限制層接觸的X射線金透射光柵層。

所述第一電極為N型電極，第一限制層為N型限制層，第一波導層為N型波導層，所述第二電極為P型電極，第二限制層為P型限制層，第二波導層為P型波導層。

所述N型波導層和所述P型波導層采用AlxGa1-xAs材料，所述N型波導層和所述P型波導層的厚度比為3：1。

所述P型限制層采用AlxGa1-xAs材料。

所述有源區為量子阱有源區或量子點有源區。

所述用于等離子診斷的半導體激光器件的對向兩側面分別設有增透膜和高反膜。

所述用于等離子診斷的半導體激光器件的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、在襯底上依次外延制備N型限制層、N型波導層、有源區、P型波導層、P型限制層和歐姆接觸層；

步驟二、在歐姆接觸層的中部刻蝕至出P型限制層，以形成光柵凹槽；