【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器。
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。
2、激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别：
3、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；
4、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；
5、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；
6、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。
7、
技术实现思路
1、为解决上述技术问题之一，本专利技术提供了一种具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器。
2、本专利技术实施例提供了一种具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下包覆层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上包覆层，所述下波导层包括从下至上依次设置的第一抑制光学灾变下波导层、第二抑制光学灾变下波导层和第三抑制光学灾变下波导层，所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面、第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面、以及第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面均具有体积弹性模量分布特性和形变势分布特性；
3、所述第一抑制光学灾变下波导层的体积弹性模量的谷值位置往下包覆层方向的上升角度为α，所述第二抑制光学灾变下波导层的体积弹性模量的峰值位置往下包覆层方向的下降角度为β，所述第三抑制光学灾变下波导层的体积弹性模量的谷值位置往下包覆层方向的上升角度为γ，其中：45°≤γ≤β≤α≤90°；
4、所述第一抑制光学灾变下波导层的形变势的谷值位置往下包覆层方向的上升角度为θ，所述第二抑制光学灾变下波导层的形变势的峰值位置往下包覆层方向的下降角度为δ，所述第三抑制光学灾变下波导层的形变势的谷值位置往下包覆层方向的上升角度为σ，其中：40°≤σ≤δ≤θ≤90°。
5、优选地，所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面、第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面、以及第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面还均具有分离能分布特性和重空穴有效质量分布特性；
6、所述第一抑制光学灾变下波导层的分离能的谷值位置往下包覆层方向的上升角度为所述第二抑制光学灾变下波导层的分离能的峰值位置往下包覆层方向的下降角度为ψ，所述第三抑制光学灾变下波导层的分离能的谷值位置往下包覆层方向的上升角度为μ，其中：
7、所述第一抑制光学灾变下波导层的重空穴有效质量的谷值位置往下包覆层方向的上升角度为υ，所述第二抑制光学灾变下波导层的重空穴有效质量的峰值位置往下包覆层方向的下降角度为ρ，所述第三抑制光学灾变下波导层的重空穴有效质量的谷值位置往下包覆层方向的上升角度为ω，其中：30°≤ω≤ρ≤υ≤90°。
8、优选地，所述第一抑制光学灾变下波导层的体积弹性模量、形变势、分离能、重空穴有效质量的谷值位置往下包覆层方向的上升角度、所述第二抑制光学灾变下波导层的体积弹性模量、形变势、分离能、重空穴有效质量的峰值位置往下包覆层方向的下降角度、所述第三抑制光学灾变下波导层的体积弹性模量、形变势、分离能、重空穴有效质量的谷值位置往下包覆层方向的上升角度之间的关系为：
9、优选地，所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面的体积弹性模量具有函数y1＝d+lnx1+c*ex1曲线分布；
10、所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面的形变势具有函数y2＝e+f*ex1lnx1曲线分布；
11、所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面的分离能具有函数y3＝g+h*ex1lnx1曲线分布；
12、所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面的重空穴有效质量具有函数y4＝j+k*ex1+x1曲线分布；
13、其中：j≤e≤g≤d，x1为第一抑制光学灾变下波导层往第二抑制光学灾变下波导层方向的深度。
14、优选地，所述第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面的体积弹性模量具有函数y5＝l+m*ex2/lnx2第四象限曲线分布；
15、所述第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面的形变势具有函数y6＝n+m*ex2/lnx2第四象限曲线分布；
16、所述第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面的分离能具有函数y7＝p+q*ex2/lnx2第四象限曲线分布；
17、所述第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面的重空穴有效质量具有函数y8＝r+x22-t*ex2第三象限曲线分布；
18、其中：r≤n≤p≤l，x2为第二抑制光学灾变下波导层往第三抑制光学灾变下波导层方向的深度。
19、优选地，所述第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面的体积弹性模量具有函数y9＝u+v*(ex3-e-x3)限曲线分布；
20、所述第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面的形变势具有函数y10＝w+x3-a第二象限曲线分布，a为偶数且a＞1；
21、所述第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面的分离能具有函数y11＝s+x3-b第二象限曲线分布，b为偶数且b＞1；
22、所述第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面的重空穴有效质量具有函数y2＝z+x3lnx3限曲线分布；
23、其中：z≤w≤s≤u，x3为第三抑制光学灾变下波导层往有源层方向的深度。
24、优选地，所述下波导层为ingan、gan、inn、alingan本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下包覆层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上包覆层，其特征在于，所述下波导层包括从下至上依次设置的第一抑制光学灾变下波导层、第二抑制光学灾变下波导层和第三抑制光学灾变下波导层，所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面、第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面、以及第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面均具有体积弹性模量分布特性和形变势分布特性；
2.根据权利要求1所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面、第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面、以及第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面还均具有分离能分布特性和重空穴有效质量分布特性；
3.根据权利要求2所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述第一抑制光学灾变下波导层的体积弹性模量、形变势、分离能、重空穴有效质量的谷值位置往下包覆层方向的上升角度、所述第二抑制光学灾变下波导层的体积弹
4.根据权利要求2所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面的体积弹性模量具有函数y1＝D+lnx1+C*ex1曲线分布；
5.根据权利要求2所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面的体积弹性模量具有函数y5＝L+M*ex2/lnx2第四象限曲线分布；
6.根据权利要求2所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面的体积弹性模量具有函数y9＝U+V*(ex3-e-x3)限曲线分布；
7.根据权利要求1所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述下波导层为InGaN、GaN、InN、AlInGaN、AlInN、AlN、InGaN/GaN超晶格、InGaN/AlGaN超晶格、InGaN/AlInGaN超晶格、InGaN/AlInN超晶格、GaN/AlGaN超晶格、GaN/AlInGaN超晶格、GaN/AlN超晶格的任意一种或任意组合，厚度为5nm至1000nm。
8.根据权利要求1所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，所述有源层的阱层为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埃米至150埃米，有源层的垒层为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埃米至200埃米。
9.根据权利要求1所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述上波导层为InGaN、GaN、InN、AlInGaN、AlInN、AlN、InGaN/GaN超晶格、InGaN/AlGaN超晶格、InGaN/AlInGaN超晶格、InGaN/AlInN超晶格、GaN/AlGaN超晶格、GaN/AlInGaN超晶格、GaN/AlN超晶格的任意一种或任意组合，厚度为5nm至1000nm；
10.根据权利要求1所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、InAs、GaSb、蓝宝石/SiO2复合衬底、Mo、TiW、CuW、Cu、蓝宝石/AlN复合衬底、金刚石、石墨烯、蓝宝石/SiNx、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬...
【技术特征摘要】
1.一种具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下包覆层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上包覆层，其特征在于，所述下波导层包括从下至上依次设置的第一抑制光学灾变下波导层、第二抑制光学灾变下波导层和第三抑制光学灾变下波导层，所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面、第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面、以及第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面均具有体积弹性模量分布特性和形变势分布特性；
2.根据权利要求1所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面、第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面、以及第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面还均具有分离能分布特性和重空穴有效质量分布特性；
3.根据权利要求2所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述第一抑制光学灾变下波导层的体积弹性模量、形变势、分离能、重空穴有效质量的谷值位置往下包覆层方向的上升角度、所述第二抑制光学灾变下波导层的体积弹性模量、形变势、分离能、重空穴有效质量的峰值位置往下包覆层方向的下降角度、所述第三抑制光学灾变下波导层的体积弹性模量、形变势、分离能、重空穴有效质量的谷值位置往下包覆层方向的上升角度之间的关系为：
4.根据权利要求2所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述第一抑制光学灾变下波导层与下包覆层界面的体积弹性模量具有函数y1＝d+lnx1+c*ex1曲线分布；
5.根据权利要求2所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述第二抑制光学灾变下波导层与第一抑制光学灾变下波导层界面的体积弹性模量具有函数y5＝l+m*ex2/lnx2第四象限曲线分布；
6.根据权利要求2所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述第三抑制光学灾变下波导层与第二抑制光学灾变下波导层界面的体积弹性模量具有函数y9＝u+v*(ex3-e-x3)限曲线分布；
7.根据权利要求1所述的具有抑制光学灾变下波导层的半导体激光器，其特征在于，所述下波导层为ingan、gan、inn、alingan、alinn、aln、ingan/gan超晶格、ingan/algan超晶格、ingan/alinga...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，寻飞林，邓和清，陈婉君，蔡鑫，曹军，李晓琴，胡志勇，刘紫涵，黄军，张会康，钟志白，李水清，
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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