一种GaAs基多结红光激光器及其制备方法与流程

本发明涉及光电子技术领域，具体是一种gaas基多结红光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(ld)，利用半导体电子光跃迁引起光子受激发射而产生的光振荡并发射激光。从其结构的发展来说，可大致分为以下几个阶段：最初的同质结激光器；实现室温连续激射的双异质结激光器；使半导体激光器性能获得极大改善的量子阱激光器；进一步发展的应变量子阱激光器。

量子阱有源区由于能级发生分裂，导带的电子能态密度大大提高，更容易发生粒子数反转，因此量子阱激光器可以实现高量子效率和低阈值电流密度。1977年，杜普伊斯(dupuis)等人研制出了阈值电流密度为3000a/cm2的量子阱激光器。1979年，algaas多量子阱激光器由曾焕添(wont.tsang)用mbe生长得到，在室温下工作时其阈值电流密度为2000a/cm2。随后，曾焕添将梯度折射率波导分别限制异质结(grin-sch)结构用在量子阱激光器的优化设计上，进一步降低了激光器的阈值电流密度，并且其内量子效率也得到了大大提高。量子阱激光器的光电特性远远优于双异质结激光器，使得半导体激光器商业化生产，并且带动了光电集成、光互联及光通讯的发展。由于能带工程理论的不断完善运用，外延所用材料纯度不断提高，晶体生长工艺不断成熟以及半导体加工过程控制趋于成熟，半导体材料不断广泛的渗透到应用领域中，新的不同族元素、不同波长范围和新理念的引入，使半导体激光器的新品如雨后春笋般出现，如应变量子阱激光器、分布反馈激光器、垂直腔面发射激光器、外腔激光器、量子阱级联激光器、量子点激光器、微腔激光器、光子晶体激光器、宽带隙gan基半导体激光器等。

半导体激光器的最重要应用是光纤通信，其对光源的频谱要求十分严格。为此人们在激光器的纵向方向加入调制性周期机构，如分布布拉格反射结构。窄线宽的分布反馈布拉格半导体激光器(dfb-ld)用于光纤通信，单信道码率可达10gb/s，为适应更高码率的波分复用(wdm)和时分复用(twm)等光纤信号传输技术，发展了量子阱多段结构的可调谐dfb-ld或分布布拉格反射激光器(dbr-ld)，由于其线宽窄，微分增益系数大，有利于降低调制引起的展宽，这样有助于提高信道码率。

半导体激光由于重复操作、重量轻、体积小、可重复操作、电光转换效率高、寿命长、可靠性高等特点，因此具备了传输速度快、能量集中、转移火力快、作用距离远等优点，也越来越广泛的应用于军事领域；在工业处理应用中，高功率光束质量好的半导体激光器应用越来越广泛，尤其是在工业加工领域，与传统的机械加工相比较，激光加工因为其光束质量好，速度快，而且可以加工传统机械加工所达不到的精度，而广泛应用于切割、焊接、表面淬火、去锈和打标等领域。除材料加工外，大功率半导体还可以泵浦固体激光器，从而可以进一步用于激光核聚变、同位素分离、检测、分析以及军事国防等领域。半导体激光器的光束质量目前还较差，而这一缺点很大程度的限制了半导体激光器的应用，在只对光束质量要求不高但还需要高功率的激光焊接等领域有较广泛的应用。如果能够提高半导体激光器的光束质量，其在工业领域将有更好的应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种gaas基多结红光激光器及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种gaas基多结红光激光器，所述激光器包括gaas衬底，所述gaas衬底上自下而上依次生长有gaas低温缓冲层、第一激光节、gainp腐蚀阻挡层和第一gaas帽层，所述第一激光节、gainp腐蚀阻挡层生长有若干个发光层。

较优化的方案，所述发光层自下而上包括若干个隧道结和第二激光节，所述最接近第一激光节的隧道结在第一激光节上生长，所述第二激光节在隧道结上生长，所述gainp腐蚀阻挡层在最远离第一激光节的第二激光节上生长。

较优化的方案，所述隧道结自下而上分别包括第二gaas帽层、gaas重掺杂p层、gaas本征层、gaas掺杂n型层。

现如今的algainp材料体系只能生长小功率或者中小功率的激光器，实际生产中无法满足市场需求，因此本技术方案中增加了第二gaas帽层、gaas重掺杂p层，gaas本征层和gaas掺杂n型层，形成隧道结，提高了电子迁移率；第一激光节、第二激光节之间、相邻第二激光节之间均通过隧道结连接，这样设计是为了利用多子隧道效应进行工作，使噪音降低，隧道结用重掺杂的简并半导体制成，使隧道二极管的工作温度范围增大，同时不受电子渡越时间限制，注入的载流子在第一个有源区复合发光后，经反向隧道结隧穿到下一个有源区的导带，从而在第二个有源区中再次复合发光，在相同的注入电流下，光输出功率成倍增加，可以在较小的电流下获得较大的输出功率，减少了焦耳热的产生，可以在极高的频率下工作，保证电流扩展和光学特性，提高了器件的可靠性、稳定性。

较优化的方案，所述第一激光节、第二激光节结构相同，所述第一激光节自下而上分别包括gainp过渡层、alinp下限制层、alxga1-xinp下波导层、量子阱发光区、alxga1-xinp上波导层、alinp上限制层和(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层。

本技术方案中设计了(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层，(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层与alinp上限制层、第二gaas帽层中间带隙的晶格匹配，通过(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层减少了由于alinp与gaas界面的宽带不连续的情况，使得电压降低，提高光电转换效率，并因降低电压而提高器件的可靠性和寿命。

一种gaas基多结红光激光器的制备方法，包括以下步骤：

1)准备gaas衬底；

2)gaas低温缓冲层的生长；

3)第一激光节的生长；

4)发光区的生长：

a)隧道结的生长；

b)第二激光节的生长；

c)重复步骤4)中的步骤a)、步骤b)，交替生长隧道结和第二激光节，形成发光区

5)gainp腐蚀阻挡层的生长；

6)第一gaas帽层的生长；

7)封装，制得成品。

较优化的方案，包括以下步骤：

1)准备gaas衬底：将gaas衬底放在mocvd设备生长室内，h2环境升温至780-820℃，烘烤30-60min，并通入ash3；

2)gaas低温缓冲层的生长：温度缓慢降到730-770℃，继续通入tmga和ash3，在gaas衬底上生长gaas低温缓冲层，其中gaas低温缓冲层的厚度为0.1-2.5um；

3)第一激光节的生长：

a)gainp过渡层的生长：将温度缓慢降到690-730℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在gaas低温缓冲层上生长gainp过渡层；

b)alinp下限制层的生长：温度缓慢降到660-700℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在gainp过渡层上生长n型alinp下限制层；

c)alxga1-xinp下波导层的生长：保持温度在660-700℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp下限制层上生长alxga1-xinp下波导层；

d)量子阱发光区的生长：保持温度在660-700℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alxga1-xinp下波导层上生长(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区；其中0≤x＜y≤1；

e)alxga1-xinp上波导层的生长：温度缓慢降到630-670℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3在(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区上生长alxga1-xinp上波导层；

f)alinp上限制层的生长：温度缓慢升到660-700℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在alxga1-xinp上波导层上生长p型alinp上限制层；

g)(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层的生长：温度升到730-770℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp上限制层上生(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层，其中0≤x，y≤1；

4)发光区的生长：

a)调节环境氛围：关闭tmal、tmga、tmin的run阀，仅通入ph3，温度下降至495-535℃；再关闭ph3，仅通入ash3，继续保持温度480-520℃；

b)隧道结的生长：

i)第二gaas帽层的生长：保持温度480-520℃，通入tmga和ash3，在(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层上生长第二gaas帽层；

ii)gaas重掺杂p层的生长：通入tmga、cbr4，在第二gaas帽层上生长gaas重掺杂p层；

iii)gaas本征层的生长：关闭tmga、cbr4的run阀，升温至680-720℃，再通入tmga，在gaas重掺杂p层上生长gaas本征层；

iv)gaas掺杂n型层的生长：保持温度680-720℃，通入si2h6，在gaas本征层上生长gaas掺杂n型层；

c)第二激光节的生长：重复步骤3)，在步骤gaas掺杂n型层上生长第二激光节；

d)重复步骤4)中的步骤a)、步骤b)、步骤c)，交替生长隧道结和第二激光节，形成发光区；

5)gainp腐蚀阻挡层的生长：缓慢降温至695-735℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在最远离第一激光节的第二激光节上生长gainp腐蚀阻挡层；

6)第一gaas帽层的生长：缓慢降温至480-520℃，在gainp腐蚀阻挡层上生长第一gaas帽层；

7)外延材料生长完毕后，在第一gaas帽层表面蒸镀金属薄膜，制作p面电极，再将gaas衬底减薄，蒸镀auge金属层制作背面电极，切割，封装，制得成品激光器。较优化的方案，包括以下步骤：

1)准备gaas衬底：将gaas衬底放在mocvd设备生长室内，h2环境升温至780-820℃，烘烤35min，并通入ash3；

2)gaas低温缓冲层的生长：温度缓慢降到730-770℃，继续通入tmga和ash3，在gaas衬底上生长gaas低温缓冲层，其中gaas低温缓冲层的厚度为200-1500nm，掺杂浓度为5e17-6e18个原子/cm³；

3)第一激光节的生长：

a)gainp过渡层的生长：将温度缓慢降到690-730℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在gaas低温缓冲层上生长gainp过渡层；其中gainp过渡层的掺杂浓度为5e17-5e18个原子/cm³；

b)alinp下限制层的生长：温度缓慢降到660-700℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在gainp过渡层上生长n型alinp下限制层；其中alinp下限制层的厚度为0.1-4um，掺杂浓度为1e17-5e18个原子/cm³；

c)alxga1-xinp下波导层的生长：保持温度在660-700℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp下限制层上生长alxga1-xinp下波导层；其中alxga1-xinp下波导层的厚度为0.2-2um，掺杂浓度为1e15-5e17个原子/cm³；

d)量子阱发光区的生长：保持温度在660-700℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alxga1-xinp下波导层上生长(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区；其中x为0-0.2，y为0.8-1；量子阱发光区的厚度为0.1-0.2um，掺杂浓度为1e18-5e18个原子/cm³；

e)alxga1-xinp上波导层的生长：温度缓慢降到630-670℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3在(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区上生长alxga1-xinp上波导层；其中alxga1-xinp上波导层的厚度为0.1-3um，掺杂浓度为1e18-5e18个原子/cm³；

f)alinp上限制层的生长：温度缓慢升到660-700℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在alxga1-xinp上波导层上生长p型alinp上限制层；其中alinp上限制层的厚度为0.1-4um，掺杂浓度为1e17-5e18个原子/cm³；

g)(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层的生长：温度升到730-770℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp上限制层上生(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层，其中x为0.3-0.5，y为0.4-0.6；(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层的厚度为0.01-0.5um，掺杂浓度为5e18-1e19个原子/cm³；

4)发光区的生长：

a)调节环境氛围：关闭tmal、tmga、tmin的run阀，仅通入ph3，温度下降至495-535℃；再关闭ph3，仅通入ash3，继续保持温度480-520℃；

b)隧道结的生长：

i)第二gaas帽层的生长：保持温度480-520℃，通入tmga和ash3，在(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层上生长第二gaas帽层；其中第二gaas帽层的厚度为1-2.5um，掺杂浓度为5e18-1e20个原子/cm³；

ii)gaas重掺杂p层的生长：通入tmga、cbr4，在第二gaas帽层上生长gaas重掺杂p层，其中gaas重掺杂p层的厚度为0.1-1um，掺杂浓度为5e19-5e20个原子/cm³；

iii)gaas本征层的生长：关闭tmga、cbr4的run阀，升温至680-720℃，再通入tmga，在gaas重掺杂p层上生长gaas本征层，gaas本征层的厚度为0.1-1um；

iv)gaas掺杂n型层的生长：保持温度680-720℃，通入si2h6，在gaas本征层上生长gaas掺杂n型层，其中gaas掺杂n型层的厚度为0.01-1um，掺杂浓度为1e17-1e19个原子/cm³；

c)第二激光节的生长：重复步骤3)，在步骤gaas掺杂n型层上生长第二激光节；

d)重复步骤4)中的步骤a)、步骤b)、步骤c)，交替生长隧道结和第二激光节，形成发光区；

5)gainp腐蚀阻挡层的生长：缓慢降温至695-735℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在最远离第一激光节的第二激光节上生长gainp腐蚀阻挡层；其中gainp腐蚀阻挡层的掺杂浓度为5e17-5e18个原子/cm³；

6)第一gaas帽层的生长：缓慢降温至480-520℃，在gainp腐蚀阻挡层上生长第一gaas帽层；其中第一gaas帽层的厚度为1-2.5um，掺杂浓度为5e18-1e20个原子/cm³；

7)外延材料生长完毕后，在第一gaas帽层表面蒸镀金属薄膜，制作p面电极，再将gaas衬底减薄，蒸镀auge金属层制作背面电极，切割，封装，制得成品激光器。较优化的方案，包括以下步骤：

1)准备gaas衬底：将gaas衬底放在mocvd设备生长室内，h2环境升温至780-820℃，烘烤35min，并通入ash3；步骤1)中在h2环境下升温烘烤，可以去除gaas衬底表面的水氧，完成表面热处理，为长晶提供新鲜界面，同时通入ash3，去除生长室内残留的氢气等杂质，营造生长环境；

2)gaas低温缓冲层的生长：温度缓慢降到730-770℃，继续通入tmga和ash3，在gaas衬底上生长gaas低温缓冲层，其中gaas低温缓冲层的厚度为500nm，掺杂浓度为1.5e18个原子/cm³；步骤2)中通入tmga和ash3，730-770℃反应生长gaas低温缓冲层，其中掺杂源为si2h6；gaas低温缓冲层的生长降低了gaas衬底的表面应力，减少直接在gaas衬底上生长造成的缺陷；

3)第一激光节的生长：

a)gainp过渡层的生长：将温度缓慢降到690-730℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在gaas低温缓冲层上生长gainp过渡层；其中gainp过渡层的掺杂浓度为2.5e18个原子/cm³；步骤a)中通入tmga、tmin和ph3，690-730℃下在gaas低温缓冲层上反应生长gainp过渡层，其中掺杂源为si2h6；

b)alinp下限制层的生长：温度缓慢降到660-700℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在gainp过渡层上生长n型alinp下限制层；其中alinp下限制层的厚度为3um，掺杂浓度为8e17个原子/cm³；步骤b)中通入tmal、tmin和ph3，660-700℃下反应生长alinp下限制层，其中掺杂源为si2h6；

c)alxga1-xinp下波导层的生长：保持温度在660-700℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp下限制层上生长alxga1-xinp下波导层；其中alxga1-xinp下波导层的厚度为1um，掺杂浓度为1.5e18个原子/cm³；步骤c)中通入tmin、tmal、tmga和ph3，660-700℃下反应生长alxga1-xinp下波导层；

d)量子阱发光区的生长：保持温度在660-700℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alxga1-xinp下波导层上生长(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区；其中x为0，y为1；量子阱发光区的厚度为0.1um，掺杂浓度为1.5e18个原子/cm³；步骤d)中以tmin、tmal、tmga和ph3为材料源，在alxga1-xinp下波导层上生长(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区，为激光器提供有源区，产生光子；

e)alxga1-xinp上波导层的生长：温度缓慢降到630-670℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3在(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区上生长alxga1-xinp上波导层；其中alxga1-xinp上波导层的厚度为1um，掺杂浓度为1e18个原子/cm³；步骤e)在(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区上生长alxga1-xinp上波导层；

f)alinp上限制层的生长：温度缓慢升到660-700℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在alxga1-xinp上波导层上生长p型alinp上限制层；其中alinp上限制层的厚度为3um，掺杂浓度为8e17个原子/cm³；步骤f)中通入tmal、tmin和ph3，alxga1-xinp上波导层上生长p型alinp上限制层，掺杂源为cbr4、dezn中的一种；

g)(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层的生长：温度升到730-770℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp上限制层上生(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层，其中x为0.35，y为0.5；(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层的厚度为0.3um，掺杂浓度为1e19个原子/cm³；步骤g)中通入tmin、tmal、tmga和ph3，反应生长(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层，其中掺杂源为cbr4、dezn中的一种；(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层用于抑制alinp上限制层、第二gaas帽层之间的异质结尖峰，尤其是在价带内，同时可以增强空穴注入，降低工作电压，在大电流注入时，由于焦耳热的减少，(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层能够有效提高激光器的发光效率；整个步骤3)通过各个材料的生长，形成第一激光节；

4)发光区的生长：

a)调节环境氛围：关闭tmal、tmga、tmin的run阀，仅通入ph3，温度下降至495-535℃；再关闭ph3，仅通入ash3，继续保持温度480-520℃；步骤a)中首先关闭tmal、tmga、tmin的阀门，仅通入ph3，目的为去除系统中残留的tmal、tmga、tmin，使环境保证在ph3氛围内，防止(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层分解；再关闭ph3的阀门，仅通入ash3，目的为去除系统中的ph3氛围，提供ash3环境，为后续长晶创造氛围；

b)隧道结的生长：

i)第二gaas帽层的生长：保持温度480-520℃，通入tmga和ash3，在(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层上生长第二gaas帽层；其中第二gaas帽层的厚度为1um，掺杂浓度为8e19个原子/cm³；步骤i)中生长第二gaas帽层，其中掺杂源为cbr4；第二gaas帽层为p型掺杂，可作为隧道结的相对低掺杂层，提高电子跃迁的几率；

ii)gaas重掺杂p层的生长：通入tmga、cbr4，在第二gaas帽层上生长gaas重掺杂p层，其中gaas重掺杂p层的厚度为0.1um，掺杂浓度为5e20个原子/cm³；

iii)gaas本征层的生长：关闭tmga、cbr4的run阀，升温至680-720℃，再通入tmga，在gaas重掺杂p层上生长gaas本征层，gaas本征层的厚度为0.5um；

iv)gaas掺杂n型层的生长：保持温度680-720℃，通入si2h6，在gaas本征层上生长gaas掺杂n型层，其中gaas掺杂n型层的厚度为0.1um，掺杂浓度为1e18个原子/cm³；步骤ii)、步骤iii)、步骤iv)中分别进行gaas重掺杂p层、gaas本征层、gaas掺杂n型层的生长，形成隧道结，利用多子隧道效应工作，隧道结用重掺杂的简并半导体制成，使得隧道二极管的工作温度范围增大，不受电子渡越时间限制，可以在极高的频率下工作；

c)第二激光节的生长：重复步骤3)，在步骤gaas掺杂n型层上生长第二激光节；步骤c)中继续进行第二激光节的生长，其中第二激光节和第一激光节的结构相同；

d)重复步骤4)中的步骤a)、步骤b)、步骤c)，交替生长隧道结和第二激光节，形成发光区；整个步骤4)在第一激光节上交替生长隧道结和第二激光节，形成发光区，其中隧道结用于实现相邻激光节(第一激光节与第二激光节之间、第二激光节与第二激光节之间)之间的载流子运动，在电流基本不变的前提下进行功率提高，提高整个激光器的发光功率；

5)gainp腐蚀阻挡层的生长：缓慢降温至695-735℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在最远离第一激光节的第二激光节上生长gainp腐蚀阻挡层；其中gainp腐蚀阻挡层的掺杂浓度为2.5e18个原子/cm³；步骤5)中在发光区中最远离第一激光节的第二激光节上进行生长，可有效进行腐蚀阻拦；

6)第一gaas帽层的生长：缓慢降温至480-520℃，在gainp腐蚀阻挡层上生长第一gaas帽层；其中第一gaas帽层的厚度为1um，掺杂浓度为8e19个原子/cm³；步骤6)在gainp腐蚀阻挡层生长第一gaas帽层，其中掺杂源为cbr4；第一gaas帽层不仅可以防止外延片氧化，同时能够在一方面作为欧姆接触层，在后工序制作时电流扩展做欧姆接触；

7)外延材料生长完毕后，在第一gaas帽层表面蒸镀金属薄膜，制作p面电极，再将gaas衬底减薄，蒸镀auge金属层制作背面电极，切割，封装，制得成品激光器。步骤7)中最后再进行外延材料的表面蒸镀等操作，并进行封装，制作出成品激光器

较优化的方案，所述gaas低温缓冲层、gainp过渡层、alinp下限制层的掺杂源均为si2h6；较优化的方案，所述alinp上限制层、(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层的掺杂源均为cbr4、dezn中的一种；所述第一gaas帽层、第二gaas帽层的掺杂源均为cbr4。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本技术方案中首先在gaas衬底上自下而上依次生长gaas低温缓冲层、第一激光节，其中第一激光节包括gainp过渡层、alinp下限制层、alxga1-xinp下波导层、量子阱发光区、alxga1-xinp上波导层、alinp上限制层和(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层；紧接着在(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层上生长隧道结材料，隧道结自下而上分别包括第二gaas帽层、gaas重掺杂p层、gaas本征层、gaas掺杂n型层；再在隧道结上生长第二激光材料，即第二激光节，其中第二激光节的结构和第一激光节的结构相同；第二激光节生长结束后，再进行隧道结的生长，其中隧道结、第二激光节依次交替生长，形成多结红光激光器；激光器的激光材料的节数可根据实际需要的功率大小进行调整。

本发明设计了一种gaas基多结红光激光器及其制备方法，不仅通过隧道结的设计实现了多节激光材料的生长，在较小的电流下获得较大的输出功率，提高了激光器的发光功率；同时由于alinp上限制层、第二gaas帽层之间的界面宽带不连续，本技术方案引入了(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层，降低电压，提高器件的可靠性和寿命，具有较高的实用性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种gaas基多结红光激光器的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据上述陈述，进行以下实验，其中实施例1-3中tmga的纯度为99.9999％，tmin的纯度为99.9999％，ash3的纯度为99.9999％；tmal的纯度为99.9999％，si2h6的纯度为99.9999％；cp2mg的纯度为99.9999％。

实施例1-3中，gaas低温缓冲层、gainp过渡层、alinp下限制层的掺杂源均为si2h6；alinp上限制层、(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层的掺杂源均为cbr4、dezn中的一种；第一gaas帽层、第二gaas帽层的掺杂源均为cbr4。

实施例1：

步骤1：将gaas衬底放在mocvd设备生长室内，h2环境升温至780℃，烘烤35min，并通入ash3；

步骤2：温度缓慢降到730℃，继续通入tmga和ash3，在gaas衬底上生长gaas低温缓冲层，其中gaas低温缓冲层的厚度为200nm，掺杂浓度为5e17个原子/cm³；

步骤3：将温度缓慢降到690℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在gaas低温缓冲层上生长gainp过渡层；其中gainp过渡层的掺杂浓度为5e17个原子/cm³；

步骤4：温度缓慢降到660℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在gainp过渡层上生长n型alinp下限制层；其中alinp下限制层的厚度为0.1um，掺杂浓度为1e17个原子/cm³；

步骤5：保持温度在660-700℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp下限制层上生长alxga1-xinp下波导层；其中alxga1-xinp下波导层的厚度为0.2um，掺杂浓度为1e15个原子/cm³；

步骤6：保持温度在660-700℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alxga1-xinp下波导层上生长(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区；其中x为0，y为1；量子阱发光区的厚度为0.1um，掺杂浓度为1e18个原子/cm³；

步骤7：温度缓慢降到630℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3在(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区上生长alxga1-xinp上波导层；其中alxga1-xinp上波导层的厚度为0.1um，掺杂浓度为1e18个原子/cm³；

步骤8：温度缓慢升到660℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在alxga1-xinp上波导层上生长p型alinp上限制层；其中alinp上限制层的厚度为0.1um，掺杂浓度为1e17个原子/cm³；

步骤9：温度升到730℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp上限制层上生(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层，其中x为0.3，y为0.4；(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层的厚度为0.01um，掺杂浓度为5e18个原子/cm³；

步骤10：关闭tmal、tmga、tmin的run阀，仅通入ph3，温度下降至495℃；再关闭ph3，仅通入ash3，继续保持温度480℃；

步骤11：保持温度480℃，通入tmga和ash3，在(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层上生长第二gaas帽层；其中第二gaas帽层的厚度为1um，掺杂浓度为5e18个原子/cm³；

步骤12：通入tmga、cbr4，在第二gaas帽层上生长gaas重掺杂p层，其中gaas重掺杂p层的厚度为0.1um，掺杂浓度为5e19个原子/cm³；

步骤13：关闭tmga、cbr4的run阀，升温至680℃，再通入tmga，在gaas重掺杂p层上生长gaas本征层，gaas本征层的厚度为0.1um；

步骤14：保持温度680℃，通入si2h6，在gaas本征层上生长gaas掺杂n型层，其中gaas掺杂n型层的厚度为0.01um，掺杂浓度为1e17个原子/cm³；

步骤15：重复步骤3-步骤9，在gaas掺杂n型层上生长第二激光节；重复步骤10-步骤14，在第二激光节继续生长隧道结，交替生长隧道结和第二激光节，形成发光区；

步骤16：缓慢降温至695℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在最远离第一激光节的第二激光节上生长gainp腐蚀阻挡层；其中gainp腐蚀阻挡层的掺杂浓度为5e17个原子/cm³；

步骤17：缓慢降温至480℃，在gainp腐蚀阻挡层上生长第一gaas帽层；其中第一gaas帽层的厚度为1um，掺杂浓度为5e18个原子/cm³；

步骤18：外延材料生长完毕后，在第一gaas帽层表面蒸镀金属薄膜，制作p面电极，再将gaas衬底减薄，蒸镀auge金属层制作背面电极，切割，封装，制得成品激光器。

实施例1中，激光器制备时mocvd设备的压力为50mbar；h2的流量为8000sccm；tmga的恒温槽的温度为(-5)℃；tmin的恒温槽的温度为(15)℃；tmal的恒温槽的温度为10℃；cp2mg的恒温槽的温度为0℃，cbr4的恒温槽的温度为0℃。

实施例2：

步骤1：将gaas衬底放在mocvd设备生长室内，h2环境升温至800℃，烘烤35min，并通入ash3；

步骤2：温度缓慢降到730-770℃，继续通入tmga和ash3，在gaas衬底上生长gaas低温缓冲层，其中gaas低温缓冲层的厚度为800nm，掺杂浓度为6e17个原子/cm³；

步骤3：将温度缓慢降到710℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在gaas低温缓冲层上生长gainp过渡层；其中gainp过渡层的掺杂浓度为3e18个原子/cm³；

步骤4：温度缓慢降到680℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在gainp过渡层上生长n型alinp下限制层；其中alinp下限制层的厚度为2um，掺杂浓度为8e17个原子/cm³；

步骤5：保持温度在680℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp下限制层上生长alxga1-xinp下波导层；其中alxga1-xinp下波导层的厚度为1um，掺杂浓度为3e17个原子/cm³；

步骤6：保持温度在680℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alxga1-xinp下波导层上生长(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区；其中x为0.1，y为0.9；量子阱发光区的厚度为0.15um，掺杂浓度为3e18个原子/cm³；

步骤7：温度缓慢降到650℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3在(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区上生长alxga1-xinp上波导层；其中alxga1-xinp上波导层的厚度为1.5um，掺杂浓度为3e18个原子/cm³；

步骤8：温度缓慢升到680℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在alxga1-xinp上波导层上生长p型alinp上限制层；其中alinp上限制层的厚度为2um，掺杂浓度为35e18个原子/cm³；其中掺杂源为cbr4、dezn中的一种；

步骤9：温度升到750℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp上限制层上生(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层，其中x为0.4，y为0.5；(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层的厚度为0.3um，掺杂浓度为8e18个原子/cm³；其中掺杂源为cbr4、dezn中的一种；

步骤10：关闭tmal、tmga、tmin的run阀，仅通入ph3，温度下降至515℃；再关闭ph3，仅通入ash3，继续保持温度500℃；

步骤11：保持温度500℃，通入tmga和ash3，在(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层上生长第二gaas帽层；其中第二gaas帽层的厚度为1.8um，掺杂浓度为3e19个原子/cm³；

步骤12：通入tmga、cbr4，在第二gaas帽层上生长gaas重掺杂p层，其中gaas重掺杂p层的厚度为0.5um，掺杂浓度为3e20个原子/cm³；

步骤13：关闭tmga、cbr4的run阀，升温至700℃，再通入tmga，在gaas重掺杂p层上生长gaas本征层，gaas本征层的厚度为0.5um；

步骤14：保持温度700℃，通入si2h6，在gaas本征层上生长gaas掺杂n型层，其中gaas掺杂n型层的厚度为0.5um，掺杂浓度为5e18个原子/cm³；

步骤15：重复步骤3-步骤9，在gaas掺杂n型层上生长第二激光节；重复步骤10-步骤14，在第二激光节继续生长隧道结，交替生长隧道结和第二激光节，形成发光区；

步骤16：缓慢降温至715℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在最远离第一激光节的第二激光节上生长gainp腐蚀阻挡层；其中gainp腐蚀阻挡层的掺杂浓度为3e18个原子/cm³；

步骤17：缓慢降温至500℃，在gainp腐蚀阻挡层上生长第一gaas帽层；其中第一gaas帽层的厚度为2um，掺杂浓度为6e19个原子/cm³；

步骤18：外延材料生长完毕后，在第一gaas帽层表面蒸镀金属薄膜，制作p面电极，再将gaas衬底减薄，蒸镀auge金属层制作背面电极，切割，封装，制得成品激光器。

实施例2中，mocvd设备的压力为120mbar；h2的流量为30000sccm；tmga的恒温槽的温度为8℃；tmin的恒温槽的温度为(-5)℃；tmal的恒温槽的温度为18℃；cp2mg的恒温槽的温度为15℃,cbr4的恒温槽的温度为5℃。

实施例3：

步骤1：将gaas衬底放在mocvd设备生长室内，h2环境升温至820℃，烘烤35min，并通入ash3；

步骤2：温度缓慢降到770℃，继续通入tmga和ash3，在gaas衬底上生长gaas低温缓冲层，其中gaas低温缓冲层的厚度为1500nm，掺杂浓度为6e18个原子/cm³；

步骤3：将温度缓慢降到690-730℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在gaas低温缓冲层上生长gainp过渡层；其中gainp过渡层的掺杂浓度为5e18个原子/cm³；

步骤4：温度缓慢降到700℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在gainp过渡层上生长n型alinp下限制层；其中alinp下限制层的厚度为4um，掺杂浓度为5e18个原子/cm³；

步骤5：保持温度在700℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp下限制层上生长alxga1-xinp下波导层；其中alxga1-xinp下波导层的厚度为2um，掺杂浓度为5e17个原子/cm³；

步骤6：保持温度在700℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alxga1-xinp下波导层上生长(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区；其中x为0.2，y为1；量子阱发光区的厚度为0.2um，掺杂浓度为5e18个原子/cm³；

步骤7：温度缓慢降到670℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3在(alxga1-x)yin1-yp量子阱发光区上生长alxga1-xinp上波导层；其中alxga1-xinp上波导层的厚度为3um，掺杂浓度为5e18个原子/cm³；

步骤8：温度缓慢升到700℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在alxga1-xinp上波导层上生长p型alinp上限制层；其中alinp上限制层的厚度为4um，掺杂浓度为5e18个原子/cm³；

步骤9：温度升到730-770℃，继续通入tmin、tmal、tmga和ph3，在alinp上限制层上生(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层，其中x为0.5，y为0.6；(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层的厚度为0.5um，掺杂浓度为1e19个原子/cm³；

步骤10：关闭tmal、tmga、tmin的run阀，仅通入ph3，温度下降至535℃；再关闭ph3，仅通入ash3，继续保持温度520℃；

步骤11：保持温度520℃，通入tmga和ash3，在(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层上生长第二gaas帽层；其中第二gaas帽层的厚度为2.5um，掺杂浓度为1e20个原子/cm³；

步骤12：通入tmga、cbr4，在第二gaas帽层上生长gaas重掺杂p层，其中gaas重掺杂p层的厚度为1um，掺杂浓度为5e20个原子/cm³；

步骤13：关闭tmga、cbr4的run阀，升温至720℃，再通入tmga，在gaas重掺杂p层上生长gaas本征层，gaas本征层的厚度为1um；

步骤14：保持温度720℃，通入si2h6，在gaas本征层上生长gaas掺杂n型层，其中gaas掺杂n型层的厚度为1um，掺杂浓度为1e19个原子/cm³；

步骤15：重复步骤3-步骤9，在gaas掺杂n型层上生长第二激光节；重复步骤10-步骤14，在第二激光节继续生长隧道结，交替生长隧道结和第二激光节，形成发光区；

步骤16：缓慢降温至735℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在最远离第一激光节的第二激光节上生长gainp腐蚀阻挡层；其中gainp腐蚀阻挡层的掺杂浓度为5e18个原子/cm³；

步骤17：缓慢降温至520℃，在gainp腐蚀阻挡层上生长第一gaas帽层；其中第一gaas帽层的厚度为2.5um，掺杂浓度为1e20个原子/cm³；

步骤18：外延材料生长完毕后，在第一gaas帽层表面蒸镀金属薄膜，制作p面电极，再将gaas衬底减薄，蒸镀auge金属层制作背面电极，切割，封装，制得成品激光器。

实施例3中，激光器制备时mocvd设备的压力为200mbar；h2的流量为50000sccm；tmga的恒温槽的温度为15℃；tmin的恒温槽的温度为5℃；tmal的恒温槽的温度为28℃；cp2mg的恒温槽的温度为25℃,cbr4的恒温槽的温度为10℃。

结论：取市面上的普通红光激光器，与实施例1-3形成对照组，将实施例1-3制备的激光器、市面上的普通红光激光器，分别进行性质检测并对比，得到以下结论：

本发明不仅通过隧道结的设计实现了多节激光材料的生长，在较小的电流下获得较大的输出功率，提高了激光器的发光功率；同时由于alinp上限制层、第二gaas帽层之间的界面宽带不连续，本技术方案引入了(alxga1-x)yin1-yp晶格过渡层，降低电压，提高器件的可靠性和寿命，具有较高的实用性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。