[實用新型]一種DFB激光器外延結構

有效

• 申請號: 202020595628.1
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN211605647U
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 單智發;張永;姜偉;陳陽華;方天足
• 申請（專利權）人: 全磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01S5/32
• 分類號: H01S5/32;H01S5/323;H01S5/343;C23C16/455;C23C16/30
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙) 32251
• 代理人: 劉計成

一種DFB激光器外延結構，包括InP基底，在所述InP基底依次采用MOCVD沉積的InP外延層、AlInAsP插入層、AlInAs外延層、N?AlGaInAs波導層、AlGaInAs MQW、P?AlGaInAs波導層、P?AlInAs限制層、P?InP限制層、腐蝕阻擋層、InP聯接層、光柵層、InGaAsP勢壘過度層、以及InGaAs歐姆接觸層；本方案設計的DFB激光器外延結構在所述InP外延層中插入若干與InP晶格匹配的InGaAs薄層，一方面可以降低InP基底位錯對MQW的影響，另一方面，可以抑制基底中雜質的脫出，從而獲得高制量的MQW，提高激光器的可靠性。

技術領域

本實用新型屬于半導體光電子技術領域，具體涉及一種DFB激光器外延結構。

背景技術

分布式反饋激光器(Distributed Feedback Laser,簡稱DFB激光器)，具有良好的單縱模特性，線寬小于1MHz，邊模抑制比可達40 dB以上，在5G移動通信光纖通信網絡和數據中心光互聯領域有廣泛的應用。制作DFB激光器的需要經過多次外延生長，以形成內置于外延層內的布拉格光柵，Ridge-DFB需要經過二次外延生長，BH-DFB需要經過四次外延生長，其中對DFB激光器性能特別是可靠性影響最大的是有源層MQW的材料質量；

隨著5G商用的日益臨近，窄線寬、高邊模抑制比和調制速率高的動態單模分布反饋激光器(DFB-LD)成為首選光源。DFB采用折射率周期性變化的光柵調制，具有良好的單縱模特性，邊模抑制比可達50dB以上，調制速率可達50Gb/s以上，可以滿足5G移動網絡高速率/低時延的應用要求，高速光通信用的DFB激光器波長一般為1310 nm和1550 nm，一般采用InP為生長基底，采用AlGaInAs的量子阱為有源層；由于非本征的基底材料具有一定的位錯密度和雜質，如N-InP襯底一般以S作為摻雜質,P-InP襯底一般以Zn為摻雜質，SI-InP襯底一般以Fe作為摻雜質。在外延生長過程中，表層摻雜質會從襯底揮發出來并入到生長的外延層晶格中，若在MQW生長時，雜質含量較高，會惡化材料生長質量，從而惡化器件性能。

同時，通過MOCVD設備在InP基底上AlGaInAs系列材料難度較大，原因如下：（1）InP基底表面可能存在的氧化層，導致MQW材料質量較差；（2）非本征的InP基底中摻雜的雜質會在生長時脫出，影響材料的生長質量；（3）As-P切換界面會存在原子非線性混合。

因此，有必要設計一種DFB激光器外延結構來解決上述技術問題。

實用新型內容

為克服上述現有技術中的不足，本實用新型目的在于提供一種DFB激光器外延結構。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供的技術方案是：一種DFB激光器外延結構，包括InP基底，在所述InP基底依次采用MOCVD沉積的InP外延層、AlInAsP插入層、AlInAs外延層、N-AlGaInAs波導層、AlGaInAs MQW、P-AlGaInAs波導層、P-AlInAs 限制層、P-InP限制層、腐蝕阻擋層、InP聯接層、光柵層、InGaAsP勢壘過度層、以及InGaAs歐姆接觸層；其特征在于：在所述InP外延層中插入若干與InP晶格匹配的InGaAs薄層。

優選的，在所述InP基底上，第一層先采用InGaAs外延層，然后再采用InP外延層。

優選的，所述InGaAs薄層的插入層數不少于6層。

優選的，所述InP基底電導率為2-8x10¹⁸cm^-2。

本實用新型所設計的一種DFB激光器外延結構的生長方法：包括如下步驟：