[發明專利]一種多結分布反饋半導體激光器及其制備方法

在審

• 申請號: 202110636880.1
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113422295A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 羅毅;王健
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S5/323
• 分類號: H01S5/323;H01S5/343;H01S5/12
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王萌

1.一種多結分布反饋半導體激光器，其特征在于，包含襯底及在襯底表面上生長的激光器DFB-LD功能層；

所述DFB-LD功能層中包含多個半導體PN結和光柵；

所述多個半導體PN結之間上下分布并且相互電連接，且每個PN結的結區均有發光區；

所述光柵位于所述任意一個半導體PN結或相鄰兩個半導體PN結之間的連接層。

2.如權利要求1所述的一種多結分布反饋半導體激光器，其特征在于，所述多個半導體PN結之間通過隧道結相互連接。

3.如權利要求2所述的一種多結分布反饋半導體激光器，其特征在于，所述多個半導體PN結為兩個PN結，兩個PN采用共用一個P區或共用一個N區的方式連接。

4.如權利要求2所述的一種多結分布反饋半導體激光器，其特征在于，所述隧道結由重摻雜的N型和重摻雜的P型材料組成，所述光柵位于隧道結，由沿光傳播方向周期性排列的P型半導體和N型半導體構成，位于隧道結處的光柵對光能周期性的吸收或對載流子能周期性的通過或阻擋。

5.如權利要求1所述的一種多結分布反饋半導體激光器，其特征在于，所述重摻雜的N型為重摻雜砷化鎵、重摻雜磷化銦、重摻雜鋁鎵銦砷或重摻雜銦鎵砷磷材料中的一種；重摻雜的P型材料為重摻雜砷化鎵、重摻雜銦鋁砷、重摻雜銦鎵砷、重摻雜鋁鎵銦砷或重摻雜銦鎵砷磷材料中的一種。

6.如權利要求1所述的一種多結分布反饋半導體激光器，其特征在于所述發光區包括量子阱、勢壘和分別限制結構。

7.一種如權利要求1-6中任一項所述的多結分布反饋半導體激光器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

在半導體襯底表面從下往上依次外延生長n個(n≥1)PN結和相鄰兩個PN結之間的連接層；

在所述n個PN結和相鄰兩個PN結之間的連接層生長過程中，生長至第n-i(i≤n-1)個PN結或相鄰兩個PN結之間的連接層處時向下進行刻蝕形成光柵圖案；

在第n個PN結以及第n-1個和第n個PN的連接層刻蝕形成波導圖案；

制作絕緣層，開電極窗口，制作電極；

解離諧振腔和端面鍍膜。

8.如權利要求7所述的多結分布反饋半導體激光器的制備方法，其特征在于，光柵圖案刻蝕過程中從第n-i個PN結或相鄰兩個PN結之間的連接層向下延伸刻蝕到第n-j(ijn-1)個PN結；波導圖案刻蝕過程中從第n個PN結以及第n-1個和第n個PN的連接層延伸至第n-k(1≤k≤n-1)個PN結和第n-k-1個和第n-k個PN的連接層。

9.如權利要求7所述的多結分布反饋半導體激光器的制備方法，其特征在于，所述半導體襯底為摻雜的、底面能與電極形成歐姆接觸的半導體襯底時，外延生長至n個PN結后繼續生長與電極形成歐姆接觸的歐姆接觸層。

10.如權利要求7所述的多結分布反饋半導體激光器的制備方法，其特征在于，所述半導體襯底為非摻雜的半導體襯底時，n＝2，且從下往上依次外延生長的2個PN結共用一個P區或N區，并且光柵圖案和波導圖案均位于第2個PN結的最上層的P區或N區。