【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体激光器，具体涉及一种半导体激光器及其制备方法。
技术介绍
1、半导体激光器是一种利用半导体材料作为工作物质产生激光的器件，具有结构紧凑、寿命长、可靠性高、电光转换效率高、调制速率快、波长范围宽和易于集成等优点，被广泛应用于工业生产、激光雷达、军事攻防、光通讯、光信息存储及医疗美容等领域。随着社会的发展和进步，在多个应用领域都对半导体激光器的效率和可靠性提出了更高的要求，例如，在万瓦级光纤激光器工业应用方面，对用于进行光泵浦的915/976nm的半导体激光器，应用端需要更大功率、更小发散角和更优可靠性的半导体激光器。
2、但是，随着半导体激光器驱动电流和功率的提升，波导区温度上升，电流注入区中间温度高，两边温度相对较低，使得半导体激光器波导层材料在侧向的折射率分布发生变化，中心区域的折射率高于边缘区域，最终导致光束在传播过程中向中间聚焦，即发生热透镜效应。热透镜效应一方面会导致水平远场发散角增大，影响激光输出的光束质量；另一方面，中心区域注入载流子和光子的强相互作用也可能降低半导体激光器的可靠性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种半导体激光器及其制备方法，以降低半导体激光器的水平远场发散角和提升半导体激光器的可靠性。
2、第一方面，本专利技术提供了一种半导体激光器，半导体激光器包括：外延结构，包括自下而上层叠设置的衬底、缓冲层、下限制层、下波导层、量子阱有源层、上波导层、上限制层和欧姆接触层；背面电极，形成于衬底远离缓冲层的
3、本专利技术提供的半导体激光器，在电流注入窗口的边缘区域设置多个抑制电流注入结构，使得电流注入窗口的边缘区域的等效电阻增大，从而产生额外的热量，抵消热透镜效应，实现较小的远场水平发散角，而且能够使电流注入窗口的温度分布均匀，提升半导体激光器的可靠性。
4、在一种可选的实施方式中，抑制电流注入结构为在欧姆接触层远离上限制层的一侧表面上生长绝缘层之后形成的第一非电流注入窗口。
5、在本实施例中，多个第一非电流注入窗口生长有绝缘层，电流无法注入，从而在第一电流注入窗口的边缘形成较高电阻的等效通道，在注入大电流时，高阻值意味着会产生额外的热量，使得边缘区域和中心区域的温度差缩小，抵消了热透镜的作用，从而降低了水平远场发散角。
6、在一种可选的实施方式中，外延结构靠近欧姆接触层的一侧还蚀刻形成有第二非电流注入窗口，第二非电流注入窗口蚀刻的终点为上限制层，绝缘层还形成于第二非电流注入窗口上，正面电极还形成于绝缘层远离第二非电流注入窗口的一侧表面上，抑制电流注入结构为第二非电流注入窗口。
7、在本实施例中，第二非电流注入窗口将重掺杂的外延部分蚀刻之后，再在第二非电流注入窗口内生长绝缘层，能够进一步防止在绝缘层之下，电流通过重掺杂的欧姆接触层进行横向扩展，造成电流泄露。
8、在一种可选的实施方式中，蚀刻后剩余的欧姆接触层的厚度为200nm至500nm。
9、在一种可选的实施方式中，欧姆接触层包括自下而上层叠设置的下欧姆接触层、电阻控制层和上欧姆接触层，第一电流注入窗口蚀刻的终点为下欧姆接触层；抑制电流注入结构为蚀刻上欧姆接触层后形成的第二电流注入窗口，第二电流注入窗口蚀刻的终点为上欧姆接触层。
10、在本实施例，第二电流注入窗口相比于第一电流注入窗口，电流流经的路径包含了较高阻值的电阻控制层，在注入大电流时，高阻值意味着会产生额外的热量，使得第一电流注入窗口边缘区域和中心区域的温度差缩小，抵消了热透镜的作用，从而降低了水平远场发散角。
11、在一种可选的实施方式中，欧姆接触层包括自下而上层叠设置的下欧姆接触层、电阻控制层和上欧姆接触层，第一电流注入窗口蚀刻的终点为下欧姆接触层，外延结构靠近上欧姆接触层的一端还蚀刻形成有第三非电流注入窗口和第四非电流注入窗口；第三非电流注入窗口蚀刻的终点为上限制层，绝缘层还形成于第三非电流注入窗口上，正面电极还形成于绝缘层远离第三非电流注入窗口的一侧表面上；第四非电流注入窗口在上欧姆接触层远离电阻控制层的一侧表面上生长绝缘层之后形成，抑制电流注入结构为第三非电流注入窗口和/或第四非电流注入窗口。
12、在本实施例中，第三非电流注入窗口将高掺杂的上限制层的一部分也刻蚀，适用于条形隔离槽区域，以进一步防止在绝缘层之下，电流通过重掺杂的上限制层进行横向扩展，造成电流泄露，降低激光效率。
13、在一种可选的实施方式中，上欧姆接触层和下欧姆接触层的掺杂浓度均为2e19cm-3至1e20cm-3，电阻控制层的掺杂浓度为1e17cm-3至1e20cm-3。
14、在一种可选的实施方式中，最靠近后腔面的抑制电流注入结构与第一电流注入窗口的边缘在第一方向的间距为5μm至100μm。
15、在一种可选的实施方式中，相邻两个抑制电流注入结构在第一方向上的间距为10μm至200μm，第一间距和第二间距的比值为0.5:1至2:1，第一间距为相邻的三个抑制电流注入结构中第一个抑制电流注入结构和第二个抑制电流注入结构在第一方向上的间距，第二间距为相邻的三个抑制电流注入结构中第二个抑制电流注入结构和第三个抑制电流注入结构在第一方向上的间距。
16、在本实施例中，前腔面指向后腔面的方向光强分布可能不一致，控制多个第一非电流注入窗口之间的间距变化，在有效降低水平远场发散角的同时，可以调整电流注入效率，提高半导体激光器的出光功率。
17、在一种可选的实施方式中，抑制电流注入结构的高度与第一电流注入窗口的高度的比值为1:2至1:20。
18、在一种可选的实施方式中，多个抑制电流注入结构的高度沿第一方向梯度变化。
19、在本实施例中，多个抑制电流注入结构的高度沿第一方向梯度变化，可以在有效降低水平远场发散角的同时，提高半导体激光器的输出功率。
20、在一种可选的实施方式中，最靠近前腔面的抑制电流注入结构的高度与最靠近后腔面的抑制电流注入结构的高度的比值为1:1至1:10。
21、在一种可选的实施方式中，多个抑制电流注入结构设置于靠近后腔面的预设区域，设置抑制电流注入结构的区域在第一方向的长度和第一电流注入窗口在第一方向的长度的比值为1:1至1:10。
22、在一种可选的实施方式中，抑制电流注入结构的形状呈等腰梯形、等腰三角形或矩形。
23、在一种可选的实施方式中，抑制电流注入结构的宽度为20μm至60μm，在抑制电流注入结构的形状呈等腰梯形或等腰三角形时，抑制电流注入结构的形状的底边角度为30°至60°。
24、第二方面，本专利技术提供了一种半导体激光本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器包括：
2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述抑制电流注入结构为在所述欧姆接触层远离所述上限制层的一侧表面上生长绝缘层之后形成的第一非电流注入窗口。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述外延结构靠近所述欧姆接触层的一侧还蚀刻形成有第二非电流注入窗口，所述第二非电流注入窗口蚀刻的终点为所述上限制层，绝缘层还形成于所述第二非电流注入窗口上，所述正面电极还形成于所述绝缘层远离所述第二非电流注入窗口的一侧表面上，所述抑制电流注入结构为所述第二非电流注入窗口。
4.根据权利要求3所述的半导体激光器，其特征在于，蚀刻后剩余的欧姆接触层的厚度为200nm至500nm。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述欧姆接触层包括自下而上层叠设置的下欧姆接触层、电阻控制层和上欧姆接触层，所述第一电流注入窗口蚀刻的终点为所述下欧姆接触层；
6.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述欧姆接触层包括自下而上层叠设置的下欧姆接触层、电阻控制层
7.根据权利要求6所述的半导体激光器，其特征在于，所述上欧姆接触层和所述下欧姆接触层的掺杂浓度均为2E19cm-3至1E20cm-3，所述电阻控制层的掺杂浓度为1E17cm-3至1E20cm-3。
8.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，最靠近后腔面的抑制电流注入结构与所述第一电流注入窗口的边缘在所述第一方向的间距为5μm至100μm。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体激光器，其特征在于，相邻两个抑制电流注入结构在所述第一方向上的间距为10μm至200μm，第一间距和第二间距的比值为0.5:1至2:1，所述第一间距为相邻的三个抑制电流注入结构中第一个抑制电流注入结构和第二个抑制电流注入结构在所述第一方向上的间距，所述第二间距为相邻的三个抑制电流注入结构中第二个抑制电流注入结构和第三个抑制电流注入结构在所述第一方向上的间距。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体激光器，其特征在于，所述抑制电流注入结构的高度与所述第一电流注入窗口的高度的比值为1:2至1:20。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体激光器，其特征在于，所述多个抑制电流注入结构的高度沿所述第一方向梯度变化。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体激光器，其特征在于，最靠近所述前腔面的抑制电流注入结构的高度与最靠近所述后腔面的抑制电流注入结构的高度的比值为1:1至1:10。
13.根据权利要求12所述的半导体激光器，其特征在于，所述多个抑制电流注入结构设置于靠近所述后腔面的预设区域，设置所述抑制电流注入结构的区域在所述第一方向的长度和所述第一电流注入窗口在所述第一方向的长度的比值为1:1至1:10。
14.根据权利要求13所述的半导体激光器，其特征在于，所述抑制电流注入结构的形状呈等腰梯形、等腰三角形或矩形。
15.根据权利要求14所述的半导体激光器，其特征在于，所述抑制电流注入结构的宽度为20μm至60μm，在所述抑制电流注入结构的形状呈等腰梯形或等腰三角形时，所述抑制电流注入结构的形状的底边角度为30°至60°。
16.一种半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器包括：
2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述抑制电流注入结构为在所述欧姆接触层远离所述上限制层的一侧表面上生长绝缘层之后形成的第一非电流注入窗口。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述外延结构靠近所述欧姆接触层的一侧还蚀刻形成有第二非电流注入窗口，所述第二非电流注入窗口蚀刻的终点为所述上限制层，绝缘层还形成于所述第二非电流注入窗口上，所述正面电极还形成于所述绝缘层远离所述第二非电流注入窗口的一侧表面上，所述抑制电流注入结构为所述第二非电流注入窗口。
4.根据权利要求3所述的半导体激光器，其特征在于，蚀刻后剩余的欧姆接触层的厚度为200nm至500nm。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述欧姆接触层包括自下而上层叠设置的下欧姆接触层、电阻控制层和上欧姆接触层，所述第一电流注入窗口蚀刻的终点为所述下欧姆接触层；
6.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述欧姆接触层包括自下而上层叠设置的下欧姆接触层、电阻控制层和上欧姆接触层，所述第一电流注入窗口蚀刻的终点为所述下欧姆接触层，所述外延结构靠近所述上欧姆接触层的一端还蚀刻形成有第三非电流注入窗口和第四非电流注入窗口；
7.根据权利要求6所述的半导体激光器，其特征在于，所述上欧姆接触层和所述下欧姆接触层的掺杂浓度均为2e19cm-3至1e20cm-3，所述电阻控制层的掺杂浓度为1e17cm-3至1e20cm-3。
8.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，最靠近后腔面的抑制电流注入结构与所述第一电流注入窗口的边缘在所述第一方向的间距为5μm至100μm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：侯继达，李明欣，魏明，
申请(专利权)人：无锡市华辰芯光半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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