【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体光电器件的，具体涉及一种具有狄拉克锥层的半导体激光器。
技术介绍
1、激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多，分类方式也多样，主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器；与其他类型激光器相比，全固态半导体激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别，1)激光是由载流子发生受激辐射产生，光谱半高宽较小，亮度很高，单颗激光器输出功率可在w级，而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射，单颗发光二极管的输出功率在mw级；2)激光器的使用电流密度达ka/cm2，比氮化物发光二极管高2个数量级以上，从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合、极化效应更强、电子空穴不匹配更严重，导致更严重的效率衰减droop效应；3)发光二极管自发跃迁辐射，无外界作用，从高能级跃迁到低能级的非相干光，而激光器为受激跃迁辐射，感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生光子与感应光子的全同相干光；4)原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到量子阱或p-n结产生辐射复合发光，而激光器需要激射条件满足才可激射，必须满足有源区载流子反转分布，受激辐射光在谐振腔内来回振荡，在增益介质中的传播使光放大，满足阈值条件使增益大于损耗，并最终输出激光。
2、氮化物半导体激光器存在以下问题：激光光波的型态可分为横模和纵横；垂直于光轴截面内的横模光强分布是由
3、纵模在谐振腔传播方向上是驻波分布，若很多纵模同时激射或存在模间变化，则会导致不能获得很高时间上的相干性，具体的有：1)色散效应：纵向模式的同时激射或模间变化可能导致光腔的色散效应增加，光腔色散会引起不同频率的光波在光腔中传播速度的差异，使得光波传输过程中的相位关系发生变化，导致光波失真和信号衰减；2)频率差异：纵向模式的同时激射或模间变化可能导致不同频率光波的同时存在，这将使得激光器输出的光具有多个频率成分，而不是单一的频率，如果需要精确的单频光，这种模式间变化会引起频率不稳定性；3)相位变化：纵向模式的模间变化会引起激光光波的相位变化，这种相位变化可能导致光束的干涉效应，使得输出光束具有不稳定的干涉条纹或空间波前畸变，进而影响光束的质量和聚焦性能；4)输出功率和能量波动：纵向模式的同时激射或模间变化可能导致激光器输出功率和能量的波动，模间变化会导致输出激光的功率和能量分布的不稳定，这对于某些对输出功率或能量要求较高的应用来说是不可接受的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的具有狄拉克锥层的半导体激光器。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
3、一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，从下至上依次包括衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层、上限制层，所述下限制层与所述下波导层之间以及所述电子阻挡层与所述上波导层之间具有狄拉克锥层，所述狄拉克锥层为二维六角蜂窝状结构，导带和价带于费米能级离散点处形成交叉简并结构，具有基于能量线性分散的二维拓扑特征。
4、进一步地，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，所述阱层为i ngan、i nn、al i nn、gan的任意一种或任意组合，所述垒层为gan、a l gan、a l i ngan、a l n、a l inn的任意一种或任意组合；
5、其中，所述下限制层为gan、a l gan、i ngan、a l i ngan、a l n、i nn、a l i nn的任意一种或任意组合。
6、进一步地，所述下波导层和上波导层为gan、i ngan、a l i ngan的任意一种或任意组合。
7、进一步地，所述电子阻挡层和上限制层为gan、a l gan、a l i ngan、a l n、a l inn的任意一种或任意组合。
8、进一步地，所述狄拉克锥层为mgb2@gep，cd3as2@cr2a l b2，mo2a l b2@sias，w2a lb2@geas，fe2a l b2@si p的任意一种或任意组合的二维六角蜂窝状结构。
9、进一步地，所述狄拉克锥层的任意组合包括以下二元组合的二维六角蜂窝状结构：mgb2@gep/cd3as2@cr2a l b2，mgb2@gep/mo2a l b2@sias，mgb2@gep/w2a l b2@geas ，mgb2@gep/fe2a l b2@si p ，cd3as2@cr2a l b2/mo2a l b2@sias ， cd3as2@cr2a l b2/w2a lb2@geas ，cd3as2@cr2a l b2/fe2a l b2@si p ， mo2a l b2@sias/w2a l b2@geas ，mo2a lb2@sias/fe2a l b2@s i p，w2a l b2@geas/fe2a l b2@s i p。
10、进一步地，所述狄拉克锥层的任意组合包括以下三元组合的二维六角蜂窝状结构：mgb2@gep/cd3as2@cr2a l b2/mo2a l b2@sias，mgb2@gep/cd3as2@cr2a l b2/w2a l b2@geas，mgb2@gep/cd3as2@cr2a l b2/fe2a l b2@si p，mgb2@gep/mo2a l b2@sias/w2a l b2@geas，mgb2@gep/mo2a l b2@s ias/fe2a l b2@si p，mgb2@gep/w2a l b2@geas/fe2a l b2@sip ，cd3as2@cr2a l b2/mo2a l b2@sias/w2a l b2@geas ，cd3as2@cr2a l b2/mo2a l b2@sias/fe2a l b2@si p ，cd3as2@cr2a l b2/w2a l b2@geas/fe2a l b2@si p ，mo2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，从下至上依次包括衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层、上限制层，其特征在于：所述下限制层与所述下波导层之间以及所述电子阻挡层与所述上波导层之间具有狄拉克锥层，所述狄拉克锥层为二维六角蜂窝状结构，导带和价带于费米能级离散点处形成交叉简并结构，具有基于能量线性分散的二维拓扑特征。
2.根据权利要求1所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于：所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，所述阱层为InGaN、InN、AlInN、GaN的任意一种或任意组合，所述垒层为GaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、AlInN的任意一种或任意组合；
3.根据权利要求2所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述下波导层和上波导层为GaN、InGaN、AlInGaN的任意一种或任意组合。
4.根据权利要求3所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述电子阻挡层和上限制层为GaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、Al InN的任意一种或任意组合。
5.根据权利要求4
6.根据权利要求4所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述狄拉克锥层的任意组合包括以下二元组合的二维六角蜂窝状结构：MgB2@GeP/Cd3As2@Cr2AlB2，MgB2@GeP/Mo2AlB2@SiAs，MgB2@GeP/W2AlB2@GeAs，MgB2@GeP/Fe2AlB2@SiP，Cd3As2@Cr2AlB2/Mo2AlB2@SiAs，Cd3As2@Cr2AlB2/W2AlB2@GeAs，Cd3As2@Cr2AlB2/Fe2AlB2@SiP，Mo2AlB2@SiAs/W2AlB2@GeAs，Mo2AlB2@SiAs/Fe2AlB2@SiP，W2AlB2@GeAs/Fe2AlB2@SiP。
7.根据权利要求4所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述狄拉克锥层的任意组合包括以下三元组合的二维六角蜂窝状结构：MgB2@GeP/Cd3As2@Cr2AlB2/Mo2AlB2@SiAs，MgB2@GeP/Cd3As2@Cr2AlB2/W2AlB2@GeAs，MgB2@GeP/Cd3As2@Cr2AlB2/Fe2AlB2@SiP，MgB2@GeP/Mo2AlB2@SiAs/W2AlB2@GeAs，MgB2@GeP/Mo2AlB2@SiAs/Fe2AlB2@SiP，MgB2@GeP/W2AlB2@GeAs/Fe2AlB2@SiP，Cd3As2@Cr2AlB2/Mo2AlB2@SiAs/W2AlB2@GeAs，Cd3As2@Cr2AlB2/Mo2AlB2@SiAs/Fe2AlB2@SiP，Cd3As2@Cr2AlB2/W2AlB2@GeAs/Fe2AlB2@SiP，Mo2AlB2@SiAs/W2AlB2@GeAs/Fe2AlB2@SiP。
8.根据权利要求4所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述狄拉克锥层的任意组合包括以下四元组合的二维六角蜂窝状结构：MgB2@GeP/Cd3As2@Cr2AlB2/Mo2AlB2@SiAs/W2AlB2@GeAs，MgB2@GeP/Cd3As2@Cr2AlB2/Mo2AlB2@SiAs/Fe2AlB2@SiP，MgB2@GeP/Cd3As2@Cr2AlB2/W2AlB2@GeAs/Fe2AlB2@SiP，MgB2@GeP/Mo2AlB2@SiAs/W2AlB2@GeAs/Fe2AlB2@SiP，Cd3As2@Cr2AlB2/Mo2AlB2@SiAs/W2AlB2@GeAs/Fe2AlB2@SiP。
9.根据权利要求4所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述狄拉克锥层的任意组合包括以下五元组合的二维六角蜂窝状结构：MgB2@GeP/Cd3As2@Cr2AlB2/Mo2AlB2@SiAs/W2AlB2@GeAs/Fe2AlB2@SiP。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬底、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、金刚石、LiAlO...
【技术特征摘要】
1.一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，从下至上依次包括衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层、上限制层，其特征在于：所述下限制层与所述下波导层之间以及所述电子阻挡层与所述上波导层之间具有狄拉克锥层，所述狄拉克锥层为二维六角蜂窝状结构，导带和价带于费米能级离散点处形成交叉简并结构，具有基于能量线性分散的二维拓扑特征。
2.根据权利要求1所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于：所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，所述阱层为ingan、inn、alinn、gan的任意一种或任意组合，所述垒层为gan、algan、alingan、aln、alinn的任意一种或任意组合；
3.根据权利要求2所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述下波导层和上波导层为gan、ingan、alingan的任意一种或任意组合。
4.根据权利要求3所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述电子阻挡层和上限制层为gan、algan、alingan、aln、al inn的任意一种或任意组合。
5.根据权利要求4所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述狄拉克锥层为mgb2@gep，cd3as2@cr2alb2，mo2alb2@sias，w2alb2@geas，fe2alb2@sip的任意一种或任意组合的二维六角蜂窝状结构。
6.根据权利要求4所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述狄拉克锥层的任意组合包括以下二元组合的二维六角蜂窝状结构：mgb2@gep/cd3as2@cr2alb2，mgb2@gep/mo2alb2@sias，mgb2@gep/w2alb2@geas，mgb2@gep/fe2alb2@sip，cd3as2@cr2alb2/mo2alb2@sias，cd3as2@cr2alb2/w2alb2@geas，cd3as2@cr2alb2/fe2alb2@sip，mo2alb2@sias/w2alb2@geas，mo2alb2@sias/fe2alb2@sip，w2alb2@geas/fe2alb2@sip。
7.根据权利要求4所述的一种具有狄拉克锥层的半导体激光器，其特征在于，所述狄拉克锥层的任意组合包括以下三元组合的二维六角蜂窝状结构：mgb2@g...
【专利技术属性】
技术研发人员：蓝家彬，郑锦坚，陈婉君，黄军，张会康，刘紫涵，王星河，
申请(专利权)人：安徽格恩半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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