[发明专利]激光器外延结构及激光器

说明书

本发明公开了一种激光器外延结构及激光器。所述激光器外延结构包空穴加速结构，所述空穴加速结构包括沿所述指定方向层叠设置在第二波导层与所述第二限制层之间的至少一第一空穴加速层和至少一第二空穴加速层，所述第一空穴加速层为第二掺杂类型，所述第一空穴加速层内的受主杂质浓度低于所述第二限制层和所述电子阻挡层中任一者内的受主杂质浓度，所述第一空穴加速层的势垒低于所述第二限制层和所述电子阻挡层中任一者的势垒，所述第二空穴加速层为二维材料。本发明可以加速空穴的迁移速率，推动更多的空穴进入发光层，从而提高辐射复合的几率，进而提升激光器的发光效率、降低激光器的阈值电压、增加激光器的寿命。

技术领域

本发明涉及一种激光器，特别涉及一种激光器外延结构及激光器，属于半导体技术领域。

背景技术

氮化镓激光器(LD)是重要的光电子器件，基于GaN材料体系(GaN、InGaN和AlGaN)的激光器将半导体激光器的波长扩展到可见光谱和紫外光谱范围，在显示、照明、医疗、国防安全和金属加工等领域具有巨大的应用前景。

但由于激光器工作电流在kA/cm²量级，其器件中的电流密度非常之大，大量的电子形成高速流、高集中度的涌向InGaN/GaN量子阱结构的发光有源区，与空穴发生复合的同时，还会有很大一部分溢出冲向P型区，造成电子泄露，形成漏电影响GaN基激光器的寿命提升。为此，传统的方法主要在上波导层上增加电子阻挡层(EBL)，以阻挡越过量子阱有源区的电子进入p型上限制层，但是，电子阻挡层阻挡电子的同时，也阻挡了p型区产生的空穴，而空穴本身的质量大、迁移慢，这使得空穴从p侧的量子阱区注入n侧的量子阱区变得更加困难，而这种不均匀的空穴注入会导致激光器阈值电流增大而斜率效率降低等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种激光器外延结构及激光器，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明一方面提供了一种激光器外延结构，包括沿指定方向依次设置的第一限制层、第一波导层、发光层、第二波导层、电子阻挡层、第二限制层和欧姆接触层，所述第一限制层为第一掺杂类型，所述电子阻挡层、第二限制层和欧姆接触层均为第二掺杂类型；

其中，所述外延结构还包括空穴加速结构，所述空穴加速结构包括沿所述指定方向层叠设置在第二波导层与所述第二限制层之间的至少一第一空穴加速层和至少一第二空穴加速层，所述第一空穴加速层为第二掺杂类型，所述第一空穴加速层内的受主杂质浓度低于所述第二限制层和所述电子阻挡层中任一者内的受主杂质浓度，并且，所述第一空穴加速层的势垒低于所述第二限制层和所述电子阻挡层中任一者的势垒，所述第二空穴加速层为二维材料。

进一步的，所述空穴加速结构设置在所述电子阻挡层与所述第二限制层之间，和/或，所述空穴加速结构设置在所述电子阻挡层与所述第二波导层之间。

进一步的，所述空穴加速结构包括多个所述第一空穴加速层和/或多个所述第二空穴加速层。

进一步的，所述第一空穴加速层和所述第二空穴加速层沿所述指定方向依次交替设置。

进一步的，多个所述第二空穴加速层的厚度沿趋近所述电子阻挡层的方向逐渐增大。

进一步的，多个所述第一空穴加速层的受主杂质浓度沿趋近所述电子阻挡层的方向逐渐增大。

进一步的，所述空穴加速结构靠近所述电子阻挡层的表层结构为所述第二空穴加速层。

进一步的，所述第一空穴加速层与所述第二限制层之间还形成有极化场，所述极化场的矢量方向为自所述第二限制层指向所述发光层的方向，自所述第二限制层向所述发光层运动的空穴能够被所述极化场加速。

进一步的，所述第一空穴加速层的材质包括GaN。

进一步的，所述第一空穴加速层的厚度为5-20nm。