[实用新型]一种纳米线激光器外延结构

说明书

本实用新型一种纳米线激光器外延结构，属于半导体材料技术领域；提供了一种高电光转换效率、可靠性高的大功率激光器件及其制备方法；该纳米线激光器外延结构，包括偏角衬底以及在偏角衬底依次生长的N型掺杂的缓冲层、N型掺杂的限制层、N型掺杂的波导层、量子线有源层、P型掺杂的波导层、P型掺杂的限制层、P型掺杂的顶层和P型高掺杂的电极接触层，偏角衬底所用材料为带有偏角的GaAs衬底，GaAs衬底中的{100}晶面偏向{011}晶面；本实用新型可广泛应用于半导体激光器领域。

技术领域

本实用新型一种纳米线激光器外延结构，属于半导体材料技术领域。

背景技术

传统的半导体激光器是具有量子阱有源区结构的激光器，它是在无偏角衬底上采用金属有机化学气相沉积法生长的量子阱有源区激光外延材料。该种材料制备的激光器具有光谱半峰宽较宽、光增益低、阈值电流高、束缚载流子能力弱、功率低等缺点。因此严重影响了大功率半导体激光器光电性能，尤其是电光转换效率和可靠性低。

实用新型内容

本实用新型一种纳米线激光器外延结构，克服了现有技术存在的不足，提供了一种高电光转换效率、可靠性高的大功率激光器件及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种纳米线激光器外延结构，包括偏角衬底以及在偏角衬底依次生长的N型掺杂的缓冲层、N型掺杂的限制层、N型掺杂的波导层、量子线有源层、P型掺杂的波导层、P型掺杂的限制层、P型掺杂的顶层和P型高掺杂的电极接触层，偏角衬底所用材料为带有偏角的GaAs衬底，GaAs衬底中的{100}晶面偏向{011}晶面。

进一步，所述GaAs衬底中{100}晶面与{011}晶面之间的夹角为2度或4度或6度。

进一步，所述量子线有源层包括下势垒层、GaAsP势垒层和InGaAs阱层，下势垒层上依次生长有1～5个由InGaAs阱层和GaAsP势垒层连接而成的结构。

一种纳米线激光器外延结构的其制备方法，包括以下步骤：

S1.腔体反应室通入氢气，加热到温度为700～740 ℃时，持续5～15分钟，清洗带有偏角的GaAs衬底的表面；

S2.温度降至650～680 ℃，三甲基镓流量为90 sccm，砷烷流量为440 sccm，硅烷流量为50～100sccm，N型掺杂浓度为大于2×10¹⁸ cm^-3，生长厚度为150～300 nm的GaAs缓冲层；

S3.温度保持不变，三甲基镓流量为55 sccm，三甲基铝流量为125 sccm，砷烷流量为440 sccm，硅烷流量为50～100sccm，N型掺杂浓度为大于2×10¹⁸ cm^-3，生长N-Al_xGa_1-xAs限制层，其中0<x<0.5；

S4.温度保持不变，三甲基镓流量为90 sccm，三甲基铝流量为40 sccm，砷烷流量为600～1200 sccm，本底掺杂浓度为小于1×10¹⁶ cm^-3，生长N-Al_xGa_1-xAs波导层，其中0<x<0.2；

S5.温度为650～700 ℃，三甲基镓流量为90 sccm，砷烷流量为600～1500 sccm，磷烷流量为300～500 sccm，生长时间为18秒，生长GaAsP垒层；

S6.温度升至650～700℃，三甲基镓流量为64 sccm，三甲基铟流量为240 sccm，砷烷流量为1000～2000 sccm，生长时间为18秒,生长In_xGa_1-xAs阱层，其中，0<x<0.25；

S7.重复步骤S5；