[发明专利]一种半导体激光器及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种半导体激光器及其制备方法，激光器包括：激光器外延结构，激光器外延结构包括衬底以及依次位于衬底一侧的光栅结构和脊形结构；光栅结构至少包括沿第一方向交替设置的第一介质层和第一子外延结构，第一介质层和第一子外延结构的折射率不同；脊形结构至少包括叠层设置的上光场限制层、上接触层和第一电极层，第一电极层位于上接触层远离衬底的一侧；位于衬底远离光栅结构一侧的第二电极层。本发明解决了现有技术中光栅结构在器件内部或者上表面时引起的光栅反射率较低、光损耗较高、耦合效率低、器件串联电阻较大以及成本高，而影响半导体激光器的器件性能和可靠性的技术问题。

技术领域

本发明实施例涉及半导体光电技术领域，尤其涉及一种半导体激光器及其制备方法。

背景技术

半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料，如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)等作为工作物质的激光器，具有体积小、效率高和寿命长等优点，在激光通信、激光存储、激光打印、激光陀螺、激光显示、激光测距和激光雷达等各方面都有重要应用，受到产业界和学术界的广泛关注。

分布式反馈半导体激光器需要制备光栅对模式进行选择。通常激光器采用外延生长的相似结构的材料形成光栅，材料之间的折射率差较小，因此需要很多对光栅，即使如此光栅的反射率依然较低。另外由于含内部光栅的DFB激光器需要进行多次外延生长，不仅制备工艺复杂，成本较高，且二次外延生长界面容易产生碳、氧、硅等沾污，严重影响了器件性能和可靠性，因此，DFB(Distributed Feedback Laser，DFB)半导体激光器通常采用表面光栅，即把光栅制备在激光器的上表面。表面光栅通常采用干法刻蚀制备，而干法刻蚀不仅会影响电流注入导致电流注入不均匀，还会产生悬挂键等表面态引起非辐射复合从而影响器件的效率。进一步的，为了减少刻蚀损伤的影响，通常表面光栅采用脊形侧壁光栅结构且刻蚀深度较浅，使得耦合效率较低，激光器容易出现多模。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种半导体激光器及其制备方法，解决了现有技术中光栅结构在器件内部或者上表面导致的反射率较低、耦合效率低、多次外延生长制备工艺复杂、成本较高，严重影响激光器的器件性能的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种半导体激光器，包括：激光器外延结构，所述激光器外延结构包括衬底以及依次位于所述衬底一侧的光栅结构和脊形结构；

所述光栅结构至少包括沿第一方向交替设置的第一介质层和第一子外延结构，所述第一介质层和所述第一子外延结构的折射率不同；所述第一方向与所述衬底所在平面平行，且与所述衬底指向所述第一子外延结构的方向相交；

所述脊形结构至少包括叠层设置的上光场限制层、上接触层和第一电极层，所述第一电极层位于所述上接触层远离所述衬底的一侧；

位于所述衬底远离所述光栅结构一侧的第二电极层。

可选的，所述第一子外延结构至少包括叠层设置的缓冲层和下光场限制层，所述下光场限制层位于远离所述衬底的一侧。

可选的，所述激光器外延结构还包括至少一层公共外延层，所述公共外延层位于所述第一子外延结构远离所述衬底的一侧；

所述公共外延层与所述第一介质层具备第一有效折射率，所述公共外延层和所述第一子外延结构具备第二有效折射率，所述第一有效折射率与所述第二有效折射率不同。

可选的，所述第一子外延结构包括所述缓冲层和所述下光场限制层；所述公共外延层包括叠层设置的下波导层、有源区、上波导层、所述上光场限制层和所述上接触层，所述上接触层位于远离所述衬底的一侧；

或者，所述第一子外延结构包括叠层设置的所述缓冲层、所述下光场限制层和所述下波导层；所述公共外延层包括叠层设置的所述有源区、所述上波导层、所述上光场限制层和所述上接触层，所述上接触层位于远离所述衬底的一侧；