【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电器件的，特别是涉及一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片。
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：激光器内部光吸收损耗包括杂质吸收损耗、载流子吸收损耗、
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，在本专利技术提供了一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，从下至上依次包括衬底、下包覆层、下波层，有源层、上波导层、电子阻挡层、上包覆层，其特征在于，电子阻挡层与上包覆层之间具有光吸收损耗抑制层。
2、具体的，光吸收损耗抑制层为ingan/gan超晶格、ingan/alingan超晶格、ingan/alinn超晶格、algan/algan超晶格、algan/alingan超晶格、algan/alinn超晶格、ingan、gan、algan、alinn、alingan的任意一种或任意组合；光吸收损耗抑制层的厚度为50～2000埃米。
3、具体的，光吸收损耗抑制层的折射率分布、晶格常数分布、禁带宽度分布、介电常数分布具有波浪型分布、波动型分布或不规则振荡分布的任意一种。
4、具体的，光吸收损耗抑制层的折射率分布具有函数y＝a1sin(b1x+c1)曲线分布，光吸收损耗抑制层的晶格常数分布具有函数y＝d1sin(e1x+f1)曲线分布，光吸收损耗抑制层的介电常数分布具有函数y＝g1sin(h1x+i1)曲线分布，光吸收损耗抑制层的禁带宽度分布具有函数y＝j1cos(k1x+l1)曲线分布；或者光吸收损耗抑制层的折射率分布具有函数y＝a2cos(b2x+c2)曲线分布，光吸收损耗抑制层的晶格常数分布具有函数y＝d2cos(e2x+f2)曲线分布，光吸收损耗抑制层的介电常数分布具有函数y＝g2cos(h2x+i2)曲线分布，光吸收损耗抑制层的禁带宽度分布具有函数y＝j2sin(k2x+l2)曲线分布。
5、具体的，光吸收损耗抑制层的折射率分布、格常数分布、禁带宽度分布、介电常数分布具有如下关系：d1≤g1≤a1≤j1及d2≤g2≤a2≤j2。
6、通过上述技术手段，减少固有碳杂质的受主补偿及p型破坏，提升mg掺杂的离化率，抑制未电离爱主杂质的自补偿效应的光吸收损耗，提升激光器的斜率效率，降低激光器的阈值电流。
7、具体的，光吸收损耗抑制层的压电极化系数分布、自发极化系数分布、体积弹性模量分布、弹性系数分布具有波浪型分布、波动型分布或不规则振荡分布的任意一种。
8、具体的，光吸收损耗抑制层的压电极化系数具有函数y＝m1cos(n1x+o1)曲线分布，光吸收损耗抑制层的自发极化系数分布具有函数y＝p1sin(q1x+r1)曲线分布，光吸收损耗抑制层的体积弹性模量分布具有函数y＝s1sin(t1x+u1)曲线分布，光吸收损耗抑制层的弹性系数分布具有函数y＝v1sin(w1x+z1)曲线分布；或者光吸收损耗抑制层的压电极化系数具有函数y＝m2sin(n2x+o2)曲线分布，光吸收损耗抑制层的自发极化系数分布具有函数y＝p2cos(q2x+r2)曲线分布，光吸收损耗抑制层的体积弹性模量分布具有函数y＝s2cos(t2x+u2)曲线分布，光吸收损耗抑制层的弹性系数分布具有函数y＝v2cos(w2x+z2)曲线分布。
9、具体的，光吸收损耗抑制层的压电极化系数分布、自发极化系数分布、体积弹性模量分布、弹性系数分布具有如下关系：s1≤v1≤m1≤p1及s2≤v2≤m2≤p2。
10、通过上述技术手段，缓解电子阻挡层与上包覆层之间的晶格失配和应变，降低电子阻挡层的空穴注入带阶，提升空穴注入效率和注入均匀性，提升激光器的受激辐射量子效率和激射增益。
11、具体的，光吸收损耗抑制层的折射率分布、格常数分布、禁带宽度分布、介电常数分布、压电极化系数分布、自发极化系数分布、体积弹性模量分布、弹性系数分布具有如下关系：s1≤d1≤g1≤v1≤a1≤j1≤m1≤p1以及s2≤d2≤g2≤v2≤a2≤j2≤m2≤p2；光吸收损耗抑制层的al元素分布具有函数y＝mcos(nx+p)曲线分布；光吸收损耗抑制层的al/o元素比例分布具有函数y＝mcos(nx+p)曲线分布。
12、具体的，有源层为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为3≥m≥1，阱层为gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn、金刚石的任意一种或任意组合，厚度为10～150埃米，垒层为gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaa本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，从下至上依次包括衬底、下包覆层、下波层，有源层、上波导层、电子阻挡层、上包覆层，其特征在于，所述电子阻挡层与上包覆层之间具有光吸收损耗抑制层。
2.如权利要求1所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层为InGaN/GaN超晶格、InGaN/AlInGaN超晶格、InGaN/AlInN超晶格、AlGaN/AlGaN超晶格、AlGaN/AlInGaN超晶格、AlGaN/AlInN超晶格、InGaN、GaN、AlGaN、AlInN、AlInGaN的任意一种或任意组合；所述光吸收损耗抑制层的厚度为50～2000埃米。
3.如权利要求2所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的折射率分布、晶格常数分布、禁带宽度分布、介电常数分布具有波浪型分布、波动型分布或不规则振荡分布的任意一种。
4.如权利要求3所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的折射率分布具有函数y＝A1 sin(B1 x
5.如权利要求4所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的折射率分布、格常数分布、禁带宽度分布、介电常数分布具有如下关系：D1≤G1≤A1≤J1及D2≤G2≤A2≤J2。
6.如权利要求5所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的压电极化系数分布、自发极化系数分布、体积弹性模量分布、弹性系数分布具有波浪型分布、波动型分布或不规则振荡分布的任意一种。
7.如权利要求6所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的压电极化系数具有函数y＝M1 cos(N1 x+O1)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的自发极化系数分布具有函数y＝P1 sin(Q1 x+R1)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的体积弹性模量分布具有函数y＝S1 sin(T1 x+U1)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的弹性系数分布具有函数y＝V1 sin(W1 x+Z1)曲线分布；或者所述光吸收损耗抑制层的压电极化系数具有函数y＝M2sin(N2x+O2)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的自发极化系数分布具有函数y＝P2cos(Q2x+R2)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的体积弹性模量分布具有函数y＝S2cos(T2x+U2)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的弹性系数分布具有函数y＝V2cos(W2x+Z2)曲线分布。
8.如权利要求7所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的压电极化系数分布、自发极化系数分布、体积弹性模量分布、弹性系数分布具有如下关系：S1≤V1≤M1≤P1及S2≤V2≤M2≤P2。
9.如权利要求8所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的折射率分布、格常数分布、禁带宽度分布、介电常数分布、压电极化系数分布、自发极化系数分布、体积弹性模量分布、弹性系数分布具有如下关系：S1≤D1≤G1≤V1≤A1≤J1≤M1≤P1以及S2≤D2≤G2≤V2≤A2≤J2≤M2≤P2；所述光吸收损耗抑制层的Al元素分布具有函数y＝mcos(nx+p)曲线分布；所述光吸收损耗抑制层的Al/O元素比例分布具有函数y＝mcos(nx+p)曲线分布。
10.如权利要求1所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为3≥m≥1，阱层为GaN、InGaN、InN、AlInN、AlGaN、AlInGaN、AlN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、InGaAsN、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP、GaSb、In...
【技术特征摘要】
1.一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，从下至上依次包括衬底、下包覆层、下波层，有源层、上波导层、电子阻挡层、上包覆层，其特征在于，所述电子阻挡层与上包覆层之间具有光吸收损耗抑制层。
2.如权利要求1所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层为ingan/gan超晶格、ingan/alingan超晶格、ingan/alinn超晶格、algan/algan超晶格、algan/alingan超晶格、algan/alinn超晶格、ingan、gan、algan、alinn、alingan的任意一种或任意组合；所述光吸收损耗抑制层的厚度为50～2000埃米。
3.如权利要求2所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的折射率分布、晶格常数分布、禁带宽度分布、介电常数分布具有波浪型分布、波动型分布或不规则振荡分布的任意一种。
4.如权利要求3所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的折射率分布具有函数y＝a1 sin(b1 x+c1)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的晶格常数分布具有函数y＝d1 sin(e1 x+f1)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的介电常数分布具有函数y＝g1 sin(h1 x+i 1)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的禁带宽度分布具有函数y＝j1 cos(k1 x+l1)曲线分布；或者所述光吸收损耗抑制层的折射率分布具有函数y＝a2cos(b2x+c2)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的晶格常数分布具有函数y＝d2cos(e2x+f2)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的介电常数分布具有函数y＝g2cos(h2x+i2)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的禁带宽度分布具有函数y＝j2sin(k2x+l2)曲线分布。
5.如权利要求4所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的折射率分布、格常数分布、禁带宽度分布、介电常数分布具有如下关系：d1≤g1≤a1≤j1及d2≤g2≤a2≤j2。
6.如权利要求5所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的压电极化系数分布、自发极化系数分布、体积弹性模量分布、弹性系数分布具有波浪型分布、波动型分布或不规则振荡分布的任意一种。
7.如权利要求6所述的一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器芯片，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的压电极化系数具有函数y＝m1 cos(n1 x+o1)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的自发极化系数分布具有函数y＝p1 sin(q1 x+r1)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的体积弹性模量分布具有函数y＝s1 sin(t1 x+u1)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的弹性系数分布具有函数y＝v1 sin(w1 x+z1)曲线分布；或者所述光吸收损耗抑制层的压电极化系数具有函数y＝m2sin(n2x+o2)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的自发极化系数分布具有函数y＝p2cos(q2x+r2)曲线分布，所述光吸收损耗抑制层的体积弹性模量分布具有函数y＝...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，李水清，邓和清，寻飞林，陈婉君，蔡鑫，曹军，胡志勇，张会康，
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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