【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电子器件，具体提供一种新型半导体激光器及其制备方法。
技术介绍
1、目前，半导体激光器的亮度与输出功率与光束质量的比值成正比，反映为单位立体角下激光功率，在实际应用中往往希望半导体激光器具有高的输出功率和优异的光束质量，即高的亮度。现存在的问题是，半导体窄脊激光器的输出功率随着电流增大并非线性变化的，而是会达到饱和后迅速降低，这种现象被称为功率反转(rollover)。然而，现有的方法多为增大波导宽度以提升功率，或者通过外腔技术、调控载流子注入等手段达到提高光束质量的目的。但由于增大波导宽度也就容易导致多模激射，因此，输出亮度也大大下降，且技术复杂、增加了系统的体积和成本，这对于工业化制备高功率半导体激光器而言是非常不利的。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述问题，提供了一种新型半导体激光器及其制备方法，具体采用以下技术方案来实现。
2、第一方面，本专利技术提供一种新型半导体激光器，具体，包括：
3、衬底，所述衬底的下表面设有第一导电类型的第一电极；
4、形成在所述衬底的上表面的缓冲层；
5、形成在所述缓冲层的上表面的第一导电类型的第一包层；
6、形成在所述第一包层的上表面的激光器波导层，所述激光器波导层包括位于所述第一包层上的第一导电类型的第一波导、位于所述第一波导的上表面的有源区以及位于所述有源区的上表面的第二导电类型的第二波导；
7、形成在所述激光器波导层的上表面的第二导电类型的
8、位于所述第二包层的上表面并间接排列的绝缘层、位于所述绝缘层之间并与所述第二包层连接的盖层，部分所述绝缘层位于所述盖层的上表面边缘；
9、形成在所述绝缘层的上表面并部分位于所述盖层的上表面的第二导电类型的第二电极；
10、自所述第二电极的表面延伸至所述第二包层刻蚀形成光电调控沟道并对应形成上表面波导，所述上表面波导包括位于所述光电调控沟道内的上表面波导区和位于所述光电调控沟道外侧的非注入区，所述上表面波导区包括中心波导区、耦合波导区和副波导区，所述耦合波导区连接至所述中心波导区、所述副波导区。
11、优选的，所述上表面波导区的下表面与所述第二包层的下表面的距离小于所述激光器波导层的倏逝波长度。
12、优选的，所述激光器波导层的折射率大于所述第一包层和所述第二包层的折射率。
13、优选的，所述衬底的材质为gaas、inp、gasb或gan中的至少一种，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。
14、优选的，所述衬底与所述缓冲层的材质相同，所述缓冲层用于掩埋衬底的缺陷。
15、第二方面，本专利技术还提供了一种新型半导体激光器的制备方法，包括以下步骤：
16、s1：提供一衬底，在所述衬底上采用分子束外延或金属有机化合物化学气相沉积技术依次生长缓冲层、第一导电类型的第一包层、第一导电类型的第一波导、有源区、第二导电类型的第二波导、第二导电类型的第二包层、绝缘层和第二导电类型的盖层；
17、s2：在所述盖层上均匀涂覆光刻胶，通过光学掩模版、利用紫外曝光和刻蚀技术在芯片结构上制备出光电调控沟道以形成位于所述光电调控沟道内的上表面波导区、以及位于所述光电调控沟道外侧的非注入区，所述上表面波导区与所述非注入区形成上表面波导，其中，所述上表面波导区包括中心波导区、耦合波导区和副波导区，所述耦合波导区连接至所述中心波导区、所述副波导区；
18、s3：在所述盖层上生长二氧化硅层得到绝缘层，通过光学掩模版、紫外曝光和二氧化硅刻蚀技术在所述绝缘层和所述盖层上刻蚀出欧姆接触区；
19、s4：利用金属生长设备在所述欧姆接触区沉积一层第二导电类型的接触金属得到第二电极；
20、s5：对所述衬底依次进行减薄、抛光和清洗，在所述衬底的下表面生长第一导电类型的第一电极得到器件；
21、s6：对所述器件进行解离、镀膜和封装得到新型半导体激光器。
22、优选的，所述第一波导、所述有源区和所述第二波导形成激光器波导层，所述激光器波导层的折射率大于所述第一包层和所述第二包层的折射率，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。
23、优选的，所述中心波导区的端面宽度为10-50μm，所述耦合波导区为弯曲波导，所述耦合波导区的弯曲角度符合三角函数cos曲线分布，所述耦合波导区用于可择性的增加侧向高阶模式的损耗以抑制高阶模式工作，使器件腔内的模式分布改变。
24、优选的，所述中心波导区的端面宽度为10-50μm，所述耦合波导区为倾斜波导，所述耦合波导区用于抑制高阶侧向模式。
25、优选的，通过调控所述中心波导区、所述副波导区对应的光电调控沟道的位置改变注入载流子分布，以调控所述副波导区的增益。
26、与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：
27、通过在自第二电极的表面延伸至第二包层刻蚀形成光电调控沟道并对应形成上表面波导，上表面波导包括位于光电调控沟道内的上表面波导区和位于光电调控沟道外侧的非注入区，上表面波导区包括中心波导区、耦合波导区和副波导区，中心波导区起增益放大作用，副波导区起调制作用，同时通过对光电调控沟道的注入窗口位置的改变控制注入载流子的分布情况，诱导波导进入副波导区，增强副波导区调制能力。通过对半导体激光器载流子分布的调控以及副腔的增益调控，副波导区可以提供额外的增益，从而提升器件的光电性能，提高器件输出功率，改善器件的光束质量，提升器件亮度。
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1.一种新型半导体激光器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的新型半导体激光器，其特征在于，所述上表面波导区的下表面与所述第二包层的下表面的距离小于所述激光器波导层的倏逝波长度。
3.如权利要求2所述的新型半导体激光器，其特征在于，所述激光器波导层的折射率大于所述第一包层和所述第二包层的折射率。
4.如权利要求1所述的新型半导体激光器，其特征在于，所述衬底的材质为GaAs、InP、GaSb或GaN中的至少一种，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。
5.如权利要求4所述的新型半导体激光器，其特征在于，所述衬底与所述缓冲层的材质相同，所述缓冲层用于掩埋衬底的缺陷。
6.一种新型半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的新型半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述第一波导、所述有源区和所述第二波导形成激光器波导层，所述激光器波导层的折射率大于所述第一包层和所述第二包层的折射率，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。
8.如权利要求6所述的新型半
9.如权利要求6所述的新型半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述中心波导区的端面宽度为10-50μm，所述耦合波导区为倾斜波导，所述耦合波导区用于抑制高阶侧向模式。
10.如权利要求6所述的新型半导体激光器的制备方法，其特征在于，通过调控所述中心波导区、所述副波导区对应的光电调控沟道的位置改变注入载流子分布，以调控所述副波导区的增益。
...【技术特征摘要】
1.一种新型半导体激光器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的新型半导体激光器，其特征在于，所述上表面波导区的下表面与所述第二包层的下表面的距离小于所述激光器波导层的倏逝波长度。
3.如权利要求2所述的新型半导体激光器，其特征在于，所述激光器波导层的折射率大于所述第一包层和所述第二包层的折射率。
4.如权利要求1所述的新型半导体激光器，其特征在于，所述衬底的材质为gaas、inp、gasb或gan中的至少一种，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。
5.如权利要求4所述的新型半导体激光器，其特征在于，所述衬底与所述缓冲层的材质相同，所述缓冲层用于掩埋衬底的缺陷。
6.一种新型半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的新型半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述第一波导、所述有...
【专利技术属性】
技术研发人员：田思聪，吴承坤，薛晓娥，佟存柱，迪特尔·宾贝格，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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