[发明专利]一种用于等离子诊断的半导体激光器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于等离子诊断的半导体激光器件及其制备方法，半导体激光器件包括第一电极、第二电极、设于第一电极及第二电极之间且从第一电极朝向第二电极方向依次设置的衬底、第一限制层、第一波导层、有源区、第二波导层、第二限制层、欧姆接触层和欧姆接触层与第二限制层接触的X射线金透射光栅层。本发明在P面电极与P型限制层之间设置X射线金透射光栅，提高半导体激光器的高分辨率和获得较高的衍射效率。能同时满足制作出大槽深、侧壁陡直且光滑的金透射光栅的需求。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，尤其涉及一种用于等离子诊断的半导体激光器件及其制备方法。

背景技术

随着激光技术的发展，一门崭新的应用学科——激光医学逐步形成，激光的独特优点，解决了传统医学在基础研究和临床应用中不能解决的许多难题，引起国内外医学界的重视。半导体激光器(DL)因其具有体积小、重量轻、寿命长、功耗低、波长覆盖范围广等特点特别适用于医疗设备的制造。此外，半导体激光器还广泛用于光纤通信、光盘存取、光谱分析和光信息处理等重要领域。

金透射光栅结构简单，立体角大，光谱范围宽，能够方便地同时间和空间分辨仪器相结合，以金透射光栅为色散元件的透射光栅谱仪，被广泛应用于激光惯性约束核聚变等离子体诊断、X射线天体物理学等领域。目前，等离子体诊断及天体物理学领域中金透射光栅的使用波段要求达到亚千电子伏，甚至更高能量，为实现高能X射线能谱分辨和获得较高的衍射效率，要求在提高光栅线密度的基础上，增加槽深(金光栅线条高度)至500nm以上，且要保证栅线侧壁的陡直度和光滑度。

再者，DL的功率和寿命是衡量其性能的重要指标，目前腔面光学灾变现象是限制高功率DL功率和寿命提高的一个关键因素。为了防止腔面光学灾变的发生，目前主要使用的抗腔面光学灾变的技术包括以下几类：

一、腔面钝化处理技术。

二、腔面钝化薄膜技术。

三、非辐射吸收窗口技术。该技术是通过在激光器腔面二次外延生长或掺杂扩散的方法制备一层宽禁带半导体材料，其目的是减少光子在此区域的辐射吸收，降低腔面的温度。

然而，制备钝化薄膜前需要进行清洗步骤，会对对腔面造成一定的损伤；非辐射吸收窗口技术会额外制备半导体材料。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于等离子诊断的半导体激光器件及其制备方法，目的是提高半导体激光器的高分辨率和高衍射效率。

基于上述目的，本发明提供了一种用于等离子诊断的半导体激光器件，包括第一电极、第二电极、设于第一电极及第二电极之间且从第一电极朝向第二电极方向依次设置的衬底、第一限制层、第一波导层、有源区、第二波导层、第二限制层、欧姆接触层和欧姆接触层与第二限制层接触的X射线金透射光栅层。

所述第一电极为N型电极，第一限制层为N型限制层，第一波导层为N型波导层，所述第二电极为P型电极，第二限制层为P型限制层，第二波导层为P型波导层。

所述N型波导层和所述P型波导层采用AlxGa1-xAs材料，所述N型波导层和所述P型波导层的厚度比为3：1。

所述P型限制层采用AlxGa1-xAs材料。

所述有源区为量子阱有源区或量子点有源区。

所述用于等离子诊断的半导体激光器件的对向两侧面分别设有增透膜和高反膜。

所述用于等离子诊断的半导体激光器件的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、在衬底上依次外延制备N型限制层、N型波导层、有源区、P型波导层、P型限制层和欧姆接触层；

步骤二、在欧姆接触层的中部刻蚀至出P型限制层，以形成光栅凹槽；