[發明專利]可降低閾值電流的巴條類半導體激光器及其制備方法

在審

• 申請號: 202011563411.3
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112688165A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 毛森;邱智賢;毛虎;焦英豪;譚武烈
• 申請（專利權）人: 勒威半導體技術（嘉興）有限公司
• 主分類號: H01S5/12
• 分類號: H01S5/12;H01S5/20;H01S5/22
• 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: 陸麗芳

本發明提供了一種可降低閾值電流的巴條類半導體激光器及其制備方法，半導體激光器包括第一電極、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、有源層、第二波導層、第二限制層、歐姆接觸層和絕緣層，所述歐姆接觸層設有與第二限制層接觸的X射線自支撐閃耀透射光柵層，所述襯底上接觸面設有梯形臺，梯形臺橫向平行于襯底的解理面，梯形臺縱向垂直于襯底的解理面，且解理面是半導體激光器的腔面。本發明可以降低閾值電流，提高腔面COD功率。還能提高半導體激光器的高分辨率和獲得較高的衍射效率。

技術領域

本發明涉及半導體光電技術領域，尤其涉及一種可降低閾值電流的巴條類半導體激光器及其制備方法。

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。

半導體激光器的發光區面積較小，高功率工作時，腔面需要承受很高的光功率密度，對腔面的抗災變性損傷(COD)能力要求很高。提高半導體激光器COD的方法一般有兩種，一是在腔面處生長一層高帶隙材料，還有一種方法是利用量子阱混雜的方法在腔面處直接形成非吸收窗口，這兩種方法都能減弱腔面對光的吸收，從而提高腔面的COD功率。

IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONIC S,VOL.1(1995),pp.728介紹了一種生長腔面窗口的AlGaInP半導體激光器。巴條解理后放入MOCVD腔室中生長一層高帶隙的AlGaInP材料降低腔面的吸收，使得COD功率提高兩倍，獲得高功率及高可靠性的半導體激光器。不過解理后的巴條很小，需要高精度的夾具及合適的托盤才能實現材料的生長，不具有很強的可操作性。

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。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種可降低閾值電流的巴條類半導體激光器及其制備方法，目的是提高半導體激光器的高分辨率、高衍射效率及腔面COD功率，且能夠降低閾值電流。

基于上述目的，本發明提供了一種可降低閾值電流的巴條類半導體激光器，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、有源層、第二波導層、第二限制層、歐姆接觸層和絕緣層，所述歐姆接觸層設有與第二限制層接觸的X射線自支撐閃耀透射光柵層，所述襯底上接觸面設有梯形臺，梯形臺橫向平行于襯底的解理面，梯形臺縱向垂直于襯底的解理面，且解理面是半導體激光器的腔面。

所述梯形臺的橫向截面與縱向截面均為等腰梯形，下底角為30-60度；梯形臺的下底面橫向長度為5-100μm，縱向長度為300-1500μm，梯形臺的高度為0.2-0.5μm。

所述梯形臺在襯底上排布的橫向周期為200-500μm，縱向周期為350-1550μm。

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。

所述第一波導層與第二波導層的折射率低于有源層的折射率。

所述第一波導層與第二波導層的帶隙高于有源層的帶隙。