【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器。
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、氮化
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光吸收损耗抑制层的半导体激光器。
2、本专利技术实施例提供了一种具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，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，所述电子阻挡层与上包覆层之间设置有光吸收损耗抑制层，所述光吸收损耗抑制层和电子阻挡层中均具有介电常数变化趋势、电子有效质量变化趋势和导带有效态密度变化趋势，所述光吸收损耗抑制层的介电常数的峰值位置往有源层方向和上包覆层方向均呈下降趋势，所述电子阻挡层的介电常数的谷值位置往上包覆层方向呈上升趋势，所述光吸收损耗抑制层的电子有效质量的谷值位置往有源层方向和上包覆层方向呈上升趋势，所述电子阻挡层的电子有效质量的峰值位置往上包覆层方向呈下降趋势，所述光吸收损耗抑制层的导带有效态密度的峰值位置往有源层方向和上包覆层方向呈下降趋势，所述电子阻挡层的导带有效态密度的谷值位置往上包覆层方向呈上升趋势。
3、优选地，所述光吸收损耗抑制层的介电常数的峰值位置往有源层方向的下降角度为α，所述光吸收损耗抑制层的介电常数的峰值位置往上包覆层方向的下降角度为β，所述电子阻挡层的介电常数的谷值位置往上包覆层方向的上升角度为γ，其中：40°≤γ≤β≤α≤90°。
4、优选地，所述光吸收损耗抑制层的电子有效质量的谷值位置往有源层方向的上升角度为θ，所述光吸收损耗抑制层的的电子有效质量的谷值位置往上包覆层方向的上升角度为δ，所述电子阻挡层的的电子有效质量的峰值位置往上包覆层方向的下降角度为σ，其中：45°≤σ≤δ≤θ≤90°。
5、优选地，所述光吸收损耗抑制层的导带有效态密度的峰值位置往有源层方向的下降角度为所述光吸收损耗抑制层的导带有效态密度的峰值位置往上包覆层方向的下降角度为ψ，所述电子阻挡层的导带有效态密度的谷值位置往上包覆层方向的上升角度为μ，其中：
6、优选地，所述光吸收损耗抑制层的介电常数分布具有函数y1＝excosx曲线分布；所述光吸收损耗抑制层的电子有效质量分布具有函数y2＝sinx/ex曲线分布；所述光吸收损耗抑制层的导带有效态密度分布具有函数y3＝exsinx曲线分布，x为光吸收损耗抑制层往上包覆层方向的深度。
7、优选地，所述光吸收损耗抑制层和电子阻挡层中均具有热导率变化趋势、弹性系数变化趋势和热膨胀系数变化趋势，所述光吸收损耗抑制层的热导率的谷值位置往有源层方向和上包覆层方向均呈上升趋势，所述电子阻挡层的热导率的峰值位置往上包覆层方向呈下降趋势，所述光吸收损耗抑制层的弹性系数的峰值位置往有源层方向和上包覆层方向呈下降趋势，所述电子阻挡层的弹性系数的谷值位置往上包覆层方向呈上升趋势，所述光吸收损耗抑制层的热膨胀系数的谷值位置往有源层方向和上包覆层方向上升趋势，所述电子阻挡层的热膨胀系数的峰值位置往上包覆层方向呈下降趋势。
8、优选地，所述光吸收损耗抑制层的热导率的谷值位置往有源层方向的上升角度为υ，所述光吸收损耗抑制层的的热导率的谷值位置往上包覆层方向的上升角度为ρ，所述电子阻挡层的的热导率的峰值位置往上包覆层方向的下降角度为ω，其中：50°≤ω≤ρ≤υ≤90°。
9、优选地，所述光吸收损耗抑制层的弹性系数的峰值位置往有源层方向的下降角度为ε，所述光吸收损耗抑制层的弹性系数的峰值位置往上包覆层方向的下降角度为η，所述电子阻挡层的弹性系数的谷值位置往上包覆层方向的上升角度为κ，其中：42°≤κ≤η≤ε≤90°。
10、优选地，所述光吸收损耗抑制层的热膨胀系数的谷值位置往有源层方向的上升角度为ζ，所述光吸收损耗抑制层的的热膨胀系数的谷值位置往上包覆层方向的上升角度为χ，所述电子阻挡层的的热膨胀系数的峰值位置往上包覆层方向的下降角度为τ，其中：48°≤τ≤χ≤ζ≤90°。
11、优选地，所述光吸收损耗抑制层的热导率分布具有函数y4＝sinx/ex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y5＝excosx曲线分布；所述光吸收损耗抑制层的热膨胀系数分布具有函数y6＝sinx/ex曲线分布。
12、优选地，所述光吸收损耗抑制层的介电常数、导带有效态密度、弹性系数的峰值位置往有源层方向的下降角度，所述光吸收损耗抑制层的介电常数、导带有效态密度、弹性系数的峰值位置往上包覆层方向的下降角度，所述电子阻挡层的介电常数、导带有效态密度、弹性系数的谷值位置往上包覆层方向的上升角度，所述光吸收损耗抑制层的电子有效质量、热导率、热膨胀系数的谷值位置往有源层方向的上升角度，所述光吸收损耗抑制层的的电子有效质量、热导率、热膨胀系数的谷值位置往上包覆层方向的上升角度，所述电子阻挡层的的电子有效质量、热导率、热膨胀系数的峰值位置往上包覆层方向的下降角度之间的关系为：
13、优选地，所述光吸收损耗抑制层为algan、ingan、gan、alingan、alinn、aln、ingan/gan超晶格、inga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，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，所述电子阻挡层与上包覆层之间设置有光吸收损耗抑制层，所述光吸收损耗抑制层和电子阻挡层中均具有介电常数变化趋势、电子有效质量变化趋势和导带有效态密度变化趋势，所述光吸收损耗抑制层的介电常数的峰值位置往有源层方向和上包覆层方向均呈下降趋势，所述电子阻挡层的介电常数的谷值位置往上包覆层方向呈上升趋势，所述光吸收损耗抑制层的电子有效质量的谷值位置往有源层方向和上包覆层方向呈上升趋势，所述电子阻挡层的电子有效质量的峰值位置往上包覆层方向呈下降趋势，所述光吸收损耗抑制层的导带有效态密度的峰值位置往有源层方向和上包覆层方向呈下降趋势，所述电子阻挡层的导带有效态密度的谷值位置往上包覆层方向呈上升趋势。
2.根据权利要求1所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的介电常数的峰值位置往有源层方向的下降角度为α，所述光吸收损耗抑制层的介电常数的峰值位置往上包覆层方向的下降角度为β，所述电子阻挡层的介电常数的谷值位置
3.根据权利要求2所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的介电常数分布具有函数y1＝excosx曲线分布；所述光吸收损耗抑制层的电子有效质量分布具有函数y2＝sinx/ex曲线分布；所述光吸收损耗抑制层的导带有效态密度分布具有函数y3＝exsinx曲线分布，x为光吸收损耗抑制层往上包覆层方向的深度。
4.根据权利要求2所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层和电子阻挡层中均具有热导率变化趋势、弹性系数变化趋势和热膨胀系数变化趋势，所述光吸收损耗抑制层的热导率的谷值位置往有源层方向和上包覆层方向均呈上升趋势，所述电子阻挡层的热导率的峰值位置往上包覆层方向呈下降趋势，所述光吸收损耗抑制层的弹性系数的峰值位置往有源层方向和上包覆层方向呈下降趋势，所述电子阻挡层的弹性系数的谷值位置往上包覆层方向呈上升趋势，所述光吸收损耗抑制层的热膨胀系数的谷值位置往有源层方向和上包覆层方向上升趋势，所述电子阻挡层的热膨胀系数的峰值位置往上包覆层方向呈下降趋势。
5.根据权利要求4所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的热导率的谷值位置往有源层方向的上升角度为υ，所述光吸收损耗抑制层的的热导率的谷值位置往上包覆层方向的上升角度为ρ，所述电子阻挡层的的热导率的峰值位置往上包覆层方向的下降角度为ω，其中：50°≤ω≤ρ≤υ≤90°；
6.根据权利要求4所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的热导率分布具有函数y4＝sinx/ex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y5＝excosx曲线分布；所述光吸收损耗抑制层的热膨胀系数分布具有函数y6＝sinx/ex曲线分布。
7.根据权利要求5所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的介电常数、导带有效态密度、弹性系数的峰值位置往有源层方向的下降角度，所述光吸收损耗抑制层的介电常数、导带有效态密度、弹性系数的峰值位置往上包覆层方向的下降角度，所述电子阻挡层的介电常数、导带有效态密度、弹性系数的谷值位置往上包覆层方向的上升角度，所述光吸收损耗抑制层的电子有效质量、热导率、热膨胀系数的谷值位置往有源层方向的上升角度，所述光吸收损耗抑制层的的电子有效质量、热导率、热膨胀系数的谷值位置往上包覆层方向的上升角度，所述电子阻挡层的的电子有效质量、热导率、热膨胀系数的峰值位置往上包覆层方向的下降角度之间的关系为：
8.根据权利要求1所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层为AlGaN、InGaN、GaN、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。
9.根据权利要求1所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述上波导层和下波导层为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...
【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，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，所述电子阻挡层与上包覆层之间设置有光吸收损耗抑制层，所述光吸收损耗抑制层和电子阻挡层中均具有介电常数变化趋势、电子有效质量变化趋势和导带有效态密度变化趋势，所述光吸收损耗抑制层的介电常数的峰值位置往有源层方向和上包覆层方向均呈下降趋势，所述电子阻挡层的介电常数的谷值位置往上包覆层方向呈上升趋势，所述光吸收损耗抑制层的电子有效质量的谷值位置往有源层方向和上包覆层方向呈上升趋势，所述电子阻挡层的电子有效质量的峰值位置往上包覆层方向呈下降趋势，所述光吸收损耗抑制层的导带有效态密度的峰值位置往有源层方向和上包覆层方向呈下降趋势，所述电子阻挡层的导带有效态密度的谷值位置往上包覆层方向呈上升趋势。
2.根据权利要求1所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的介电常数的峰值位置往有源层方向的下降角度为α，所述光吸收损耗抑制层的介电常数的峰值位置往上包覆层方向的下降角度为β，所述电子阻挡层的介电常数的谷值位置往上包覆层方向的上升角度为γ，其中：40°≤γ≤β≤α≤90°；
3.根据权利要求2所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的介电常数分布具有函数y1＝excosx曲线分布；所述光吸收损耗抑制层的电子有效质量分布具有函数y2＝sinx/ex曲线分布；所述光吸收损耗抑制层的导带有效态密度分布具有函数y3＝exsinx曲线分布，x为光吸收损耗抑制层往上包覆层方向的深度。
4.根据权利要求2所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层和电子阻挡层中均具有热导率变化趋势、弹性系数变化趋势和热膨胀系数变化趋势，所述光吸收损耗抑制层的热导率的谷值位置往有源层方向和上包覆层方向均呈上升趋势，所述电子阻挡层的热导率的峰值位置往上包覆层方向呈下降趋势，所述光吸收损耗抑制层的弹性系数的峰值位置往有源层方向和上包覆层方向呈下降趋势，所述电子阻挡层的弹性系数的谷值位置往上包覆层方向呈上升趋势，所述光吸收损耗抑制层的热膨胀系数的谷值位置往有源层方向和上包覆层方向上升趋势，所述电子阻挡层的热膨胀系数的峰值位置往上包覆层方向呈下降趋势。
5.根据权利要求4所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的热导率的谷值位置往有源层方向的上升角度为υ，所述光吸收损耗抑制层的的热导率的谷值位置往上包覆层方向的上升角度为ρ，所述电子阻挡层的的热导率的峰值位置往上包覆层方向的下降角度为ω，其中：50°≤ω≤ρ≤υ≤90°；
6.根据权利要求4所述的具有光吸收损耗抑制层的半导体激光器，其特征在于，所述光吸收损耗抑制层的热导率分布具有函数y4＝sinx/ex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y5＝excosx曲线分布；...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓和清，郑锦坚，寻飞林，蓝家彬，蔡鑫，刘紫涵，胡志勇，陈婉君，张江勇，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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