一种量子阱结构的宽谱激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种可以呈现宽谱特性的量子阱激光器，属于半导体光电子领域。本发明专利技术的激光器包括依次层叠的N型电极、N型衬底、N型缓冲层、第一N型重掺杂层、第一无掺杂的有源区、第二N型重掺杂层、第二无掺杂的有源区、P型重掺杂层、P型接触层和P型电极。本发明专利技术的宽谱激光器在两个有源区中间引入异质结，其中异质结由重掺杂N层和本征掺杂P层组成。可以实现有源区是量子阱的宽谱激光器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种可以呈现宽谱特性的量子阱激光器，属于半导体光电子领域。本专利技术的激光器包括依次层叠的N型电极、N型衬底、N型缓冲层、第一N型重掺杂层、第一无掺杂的有源区、第二N型重掺杂层、第二无掺杂的有源区、P型重掺杂层、P型接触层和P型电极。本专利技术的宽谱激光器在两个有源区中间引入异质结，其中异质结由重掺杂N层和本征掺杂P层组成。可以实现有源区是量子阱的宽谱激光器。【专利说明】一种量子阱结构的宽谱激光器
本专利技术涉及一种量子阱结构的宽谱激光器，此器件可以实现量子阱有源区的宽谱激光器。
技术介绍
宽谱光源在光纤通信、探测传感、光谱学和生物医学成像等方面具有重要应用，所以对宽谱光源的研究已经成为热门的研究方向之一。 最早的宽谱光源是通过复杂的过滤系统来实现，但是这种系统需要外置的大功率激光器作为泵浦光源，这种系统体积庞大，价格昂贵，应用起来很不方便。 近期宽谱光源通常采用的做法是通过单个激光器输出宽谱来实现，也就是宽谱激光器。宽谱激光器根据其激射原理可以分为自发福射宽谱激光器和受机福射宽谱激光器。自发辐射宽谱激光器通过激光器的自发辐射来实现宽谱输出，但是这种激光器一般输出功率比较低，使其在很多应用方面具有很大限制作用。伴随而来的是对受激辐射宽谱激光器的研究，目前的受机辐射宽谱激光器的材料结构主要有量子点结构和量子冲结构，现在75nm谱宽的量子点宽谱激光器和41nm谱宽的量子冲宽谱激光器都已经被研制出来。但是这种量子点和量子冲宽谱激光器对有源区的设计要求很高，并且实现难度比较大、重复性差。除此之外，量子点和量子冲宽谱激光器的材料需要通过分子束外延技术来生长，这也限制了其大规模大批量生长。 量子阱激光器相对量子点激光器和量子冲激光器的光电性能相对较差，如增益低、高的阈值电流密度、低的调制速率和低的温度稳定性等。所以通过量子阱激光器来作为宽谱光源的研究一直没有获得最新进展。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题 本专利技术的目的在于提供一种量子阱结构宽谱激光器。此结构的宽谱激光器的有源区只包括量子阱结构，这也是区别于传统宽谱激光器的重要部分。除此之外，宽谱激光器还可以发射低阈值、高功率、宽光谱的激光。这也是此结构宽谱激光器的优良特性。 ( 二 )技术方案 为解决上述技术问题，本专利技术提出一种量子阱结构宽谱激光器，该宽谱激光器由依次层叠的N型电极层、N型衬底、N型缓冲层、第一 N型重掺杂层、第一无掺杂量子阱有源区层、第二 N型重掺杂层、第二无掺杂量子阱有源区层、P型重掺杂层、P型接触层和P型电极层组成，所述第一 N型重掺杂层由AlGaAs材料构成。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述N型衬底由GaAs材料构成，所述N型缓冲层由GaAs材料构成。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述第一 N型重掺杂层中的AlAs的组分为0.4?0.6的固定值。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述第一 N型重掺杂层中的AlAs的组分是变化范围为0.3?0.6的线性渐变值。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述第一 N型重掺杂层厚度设置在SOOnm?2500nm 之间。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述第一无掺杂量子阱有源区层和第二无掺杂量子阱有源区层由II1-V组材料构成。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述第一无掺杂量子阱有源区层和第二无掺杂量子阱有源区层均包括I?6个量子阱，量子阱材料为InGaAs或GaAs，垒的材料是AlGaAs或 GaAs。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述第二 N型重掺杂层由GaAs或AlGaAs材料构成。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述第二 N型重掺杂层中AlGaAs的AlAs组分为0.3?0.7的固定值。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述第二 N型重掺杂层厚度设置在30nm?400nm之间。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述P型重掺杂层由AlGaAs材料构成。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述P型重掺杂层中的AlAs的组分为0.4? 0.6的固定值。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述P型重掺杂层中的AlAs的组分是变化范围为0.3?0.6的线性渐变值。 根据本专利技术的一种【具体实施方式】，所述P型重掺杂层厚度设置在800nm?2500nm之间。 (三)有益效果 本专利技术采用量子阱结构的宽谱激光器，可以有效解决现有技术中的问题。本专利技术的量子阱结构的宽谱激光器材料结构可以通过金属有机气相沉积(MOCVD)进行生长，不仅克服了宽谱激光器材料生长困难的问题，并且可以得到稳定的生长条件。除此之外，此结构的宽谱激光器具有结构简单、性能稳定等优点，同时可以实现低阈值、大功率、宽光谱的激光。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据本专利技术提出的量子阱结构宽谱激光器的剖面图； 图2是根据本专利技术提出的量子阱结构宽谱激光器的光学功率-电流特性图； 图3是根据本专利技术提出的量子阱结构宽谱激光器在不同注入电流时的光谱特性图。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。 图1是根据本专利技术提出的一种量子阱结构宽谱激光器的剖面图。如图1所示，该激光器由依次层叠的N型电极层1、N型衬底2、N型缓冲层3、第一 N型重掺杂层4、第一无掺杂有源区层5、第二 N型重掺杂层6、第二无掺杂有源区层7、P型重掺杂层8、P型接触层9和P型电极层10。 所述N型电极层I可由能形成N型欧姆接触的材料构成,例如Au/Zn或AuGeNi。其厚度应设置在150nm?100nm之间,优选为300nm。其可通过热蒸发或磁控派射方法制备。 所述N型衬底2由GaAs材料构成。 所述N型缓冲层3可由GaAs材料构成。其厚度应设置在10nm?100nm之间，优选为400nm。其可通过MOCVD或MBE进行材料生长制备。 所述第一 N型重掺杂层4可由AlGaAs材料构成，其中AlAs的组分可以是0.4? 0.6的固定值，也可以是为线性渐变的值，例如AlAs组分变化范围为0.3?0.6。其厚度应设置在800nm?2500nm之间，优选为1800nm。其可通过MOCVD或MBE材料生长方法制备。 所述第一无掺杂量子阱有源区层5可由II1-V组材料构成，例如GaAs，AlGaAs,InGaAs等。其中包括I?6个量子阱，量子阱材料为InGaAs或GaAs，垒的材料是AlGaAs或GaAs。其可通过MOCVD或MBE材料生长方法制备。 所述第二 N型重掺杂层6可由GaAs或AlGaAs材料构成。其厚度应设置在30nm?400nm之间，优选为60nm。其可通过MOCVD或MBE材料生长方法制备。 所述第二无掺杂量子阱有源区层7可由II1-V组材料构成，例如GaAs，AlGaAs,InGaAs等。其中包括I?6个量子阱，量子阱材料为InGaAs或GaAs，垒的材料是AlGaAs或GaAs。其可通过MOCVD或MBE材料生长方法制备。 所述P型重掺杂层8可由AlGaAs材料构成。其中AlAs的组分为0.4?0.6的固定值，或者为线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子阱结构的宽谱激光器，其特征在于，该宽谱激光器由依次层叠的N型电极层(1)、N型衬底(2)、N型缓冲层(3)、第一N型重掺杂层(4)、第一无掺杂量子阱有源区层(5)、第二N型重掺杂层(6)、第二无掺杂量子阱有源区层(7)、P型重掺杂层(8)、P型接触层(9)和P型电极层(10)组成，所述第一N型重掺杂层(4)由AlGaAs材料构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：酉伟英，
申请(专利权)人：南京青辰光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32