[發明專利]一種N面分立的倒序結構激光器芯片及制備方法

有效

• 申請號: 202011623181.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112821198B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王彥照;張巖;寧吉豐;陳宏泰;李揚
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20;H01S5/32
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 秦敏華

本申請公開了一種N面分立的倒序結構激光器芯片及制備方法，屬于半導體激光器技術領域。所述N面分立的倒序結構激光器芯片，包括：一N型襯底及在所述N型襯底的上表面從下至上依次生長的隧道結層、P型限制層、P型波導層、量子阱層、N型波導層、N型限制層、電極接觸層和第一歐姆接觸電極，和設置在所述N型襯底的下表面的第二歐姆接觸電極；在遠離所述N型襯底一側、自所述第一歐姆接觸電極向下設有多個刻蝕槽，所述刻蝕槽至少延伸至露出所述N型波導層。本發明通過在N型襯底上先生長隧道結層，然后生長P型材料和N型材料，形成了N面分立而P面連通的半導體激光器芯片。

技術領域

本發明涉及半導體激光器技術領域，具體涉及一種N面分立的倒序結構激光器芯片及制備方法。

背景技術

近年來，半導體激光器得到了十分迅速的發展，因為體積小、結構簡單、輸入能量輕、壽命長、易于調制、價格輕等其他激光器無法比擬的特性，在現實生活中應用領域越來越多。為了得到更高的光功率，大功率半導體激光器陣列技術的發展也越來越快，由于有光束質量好、成本輕、可靠性高等優勢，千瓦級的半導體激光器陣列正在取代氙燈作為泵浦固體激光器以及光纖激光器的光源，進入材料處理市場，同時在軍事上的應用也有很大增長。

激光器需要由驅動電路產生的驅動電流驅動激光器陣列，一般半導體激光器外延襯底使用N型襯底，先生長N型材料，再生長P型材料，所以通常是P面分立，N面連通，驅動電流從分立的P面電極流向N面電極。對于這樣的激光器陣列，驅動電路加電流時容易出現電流過沖，導致激光器發生光學災變損傷或者其他損傷從而失效。

另外，對于大功率半導體激光器單管，為了便于散熱，經常在燒結時將激光器芯片P面與載體進行焊接，這種形式稱為倒裝，由于此時焊料和有源區距離很近，使得有源區很容易受到燒結及其他封裝過程中的應力影響，從而導致激光器性能參數發生劣化乃至失效。

如何防止由于電流過沖或有源區受到應力影響，而導致激光器失效，成為亟需解決的問題。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題是提供一種N面分立的倒序結構激光器芯片及制備方法，通過將N面分立，而P面連通，從而實現了驅動電流從連通的P面電極流向分立的N面電極，避免了由于電流過沖而引起激光器的失效。

為了實現上述目的，本申請實施例一方面提供了一種N面分立的倒序結構激光器芯片，包括：

一N型襯底及在所述N型襯底的上表面從下至上依次生長的隧道結層、P型限制層、P型波導層、量子阱層、N型波導層、N型限制層、電極接觸層和，和設置在所述N型襯底的下表面的第二歐姆接觸電極；

在遠離所述N型襯底一側、自所述第一歐姆接觸電極向下設有多個刻蝕槽，所述刻蝕槽至少延伸至露出所述N型波導層。

本發明實施例提供的N面分立的倒序結構激光器芯片，在N型襯底上設有隧道結層，在隧道結層上依次設有P型限制層、P型波導層、量子阱層、N型波導層和N型限制層，最后在第一歐姆接觸電極上刻蝕形成刻蝕槽，從而形成N面分立而P面連通的半導體激光器，能夠有效地避免電流過沖，減小電路設計難度，大幅度減少激光器的失效現象。

在一種可能的實現方式中，所述N型襯底采用N型砷化鎵材料制作，和/或

所述隧道結層包括自下向上依次外延在所述N型襯底上的重摻雜的N型砷化鎵層和一重摻雜的P型砷化鎵層。

在一種可能的實現方式中，所述P型限制層形成于所述重摻雜的P型砷化鎵層上，采用高摻雜的P型鋁鎵砷材料，和/或

所述P型波導層采用輕摻雜的P型鋁鎵砷材料，雜質濃度小于5×10¹⁷/cm³，厚度為0.4～1μm。

在一種可能的實現方式中，所述量子阱層采用非摻雜的鋁鎵銦砷材料，和/或