[發明專利]紅外半導體激光器及其制備方法

在審

• 申請號: 202011463525.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112582879A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 黃文祥
• 申請（專利權）人: 睿創微納（無錫）技術有限公司
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20;H01S5/32;H01S5/343
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李曉光

1.一種紅外半導體激光器，其特征在于，包括：外延結構，所述外延結構包括：

襯底，所述襯底為n型襯底；

位于所述襯底表面的第一外限制層，所述第一外限制層為n型重摻雜的InAs層；

位于所述第一外限制層背離所述襯底一側的第一波導層；

位于所述第一波導層背離所述襯底一側的多個級聯臺階，所述級聯臺階包括電子注入結構、W型量子阱結構和空穴注入結構；

位于所述多個級聯臺階背離所述襯底一側的第二波導層，其中，所述第二波導層和所述第一波導層關于所述多個級聯臺階對稱設置；

位于所述第二波導層背離所述襯底一側的第二外限制層，其中，所述第二外限制層和所述第一外限制層關于所述多個級聯臺階對稱設置，所述第二外限制層為n型重摻雜的InAs層。

2.根據權利要求1所述的紅外半導體激光器，其特征在于，所述第一外限制層和所述第二外限制層的摻雜濃度的取值范圍均為1×10¹⁸cm^-3-1×10²⁰cm^-3，所述第一外限制層和所述第二外限制層的厚度的取值范圍均為0.5μm-3μm。

3.根據權利要求1所述的紅外半導體激光器，其特征在于，還包括：

位于所述第一外限制層和所述第一波導層之間的第一中間限制層；

位于所述第二外限制層和所述第二波導層之間的第二中間限制層，所述第二中間限制層和所述第一中間限制層關于所述多個級聯臺階對稱設置；

其中，所述第一中間限制層和所述第二中間限制層均為超晶格層。

4.根據權利要求3所述的紅外半導體激光器，其特征在于，所述超晶格層為InAs/AlSb超晶格層，所述超晶格層包括多層InAs層和多層AlSb層，所述超晶格層所包括的多層InAs層和所述超晶格層所包括的多層AlSb層交替設置，其中，所述超晶格層所包括的InAs層的層數的取值范圍為100層-300層，所述超晶格層所包括的InAs層的層數的取值范圍為100層-300層。

5.根據權利要求4所述的紅外半導體激光器，其特征在于，所述超晶格層所包括的InAs層的厚度的取值范圍為2nm-3nm，摻雜類型為n型，摻雜濃度的取值范圍為1×10¹⁶cm^-3-1×10¹⁸cm^-3，所述超晶格層所包括的AlSb層的厚度的取值范圍為2nm-3nm，所述AlSb層為未摻雜的AlSb層。

6.根據權利要求3所述的紅外半導體激光器，其特征在于，還包括：位于所述第一外限制層和所述第一中間限制層之間的第一過渡層；

位于所述第一中間限制層和所述第一波導層之間的第二過渡層；

位于所述第一波導層和所述多個級聯臺階之間的第三過渡層；

位于所述多個級聯臺階和所述第二波導層之間的第四過渡層；

位于所述第二波導層和所述第二中間限制層之間的第五過渡層；

位于所述第二中間限制層和所述第二外限制層之間的第六過渡層。

7.根據權利要求1所述的紅外半導體激光器，其特征在于，所述電子注入結構包括至少一個第一量子阱，所述第一量子阱包括層疊的InAs層和AlSb層；

所述W型量子阱結構包括至少一個第二量子阱，所述第二量子阱包括層疊的AlSb層、InAs層、GaInSb層、InAs層和AlSb層；

所述空穴勢壘結構包括至少一個第三量子阱，所述第三量子阱包括層疊的GaSb層和AlSb層。