一种DFB激光器外延结构的制作方法

本技术涉及dfb激光器，尤其涉及一种dfb激光器外延结构。

背景技术：

1、dfb(distributed feedback laser)激光器，即分布式反馈激光器，其不同之处是内置了布拉格光栅(bragg grating)，属于侧面发射的半导体激光器。dfb激光器主要以半导体材料为介质，包括锑化镓(gasb)、砷化镓(gaas)、磷化铟(inp)、硫化锌(zns)等。随着量子阱结构的出现，半导体光电子器件内量子效率大大提升，光电性能往前跨越了一大步。在量子阱结构的基础上，引入一定的应力，能够改变能带的结构，从而使得激光器获得较低的阈值电流和较高的微分增益。

2、目前，光通信领域应用的dfb激光器波长值一般为1310nm和1550nm,一般采用inp为生长衬底，多采用inalgaas和ingaasp作为量子阱材料，其中，ingaasp量子阱与inalgaas量子阱相比，mqw(multiquantum well，多量子阱)在后续道序的过程中被氧化的风险大大降低，具有较好的可靠性。

3、然而，在实际外延生长时，大应力ingaasp量子阱的生长难度远大于inalgaas量子阱。在应力平衡的量子阱中，inalgaas材料的应力能够做到12000ppm以上，但是ingaasp材料的应力很难超过10000ppm。

4、现有技术中，由于ingaasp量子垒和量子阱之间应力相差较大，在外延生长过程中，容易出现应力弛豫的情况，影响器件性能。

技术实现思路

1、本实用新型解决的问题是，提供一种dfb激光器外延结构，以克服现有技术中由于ingaasp量子垒和量子阱之间应力相差较大，在外延生长过程中，容易出现应力弛豫的情况，影响器件性能的技术问题。

2、为解决上述问题，本实用新型提供了一种dfb激光器外延结构，从下至上包括inp衬底、inp缓冲层、n型ingaasp分别限制异质结、mqw、p型ingaasp分别限制异质结、p型inp腐蚀阻挡层、p型ingaasp光栅层、p型inp波导层和ingaas欧姆接触层，其中，mqw从下至上依次包括多个ingaasp量子垒层、ingaasp量子垒应力层、ingaasp量子阱层，ingaasp量子垒应力层作为过渡层。

3、可选的，ingaasp量子垒层的数量为n1，其中，6≤n1≤10，ingaasp量子垒应力层的数量为n2，ingaasp量子阱层的数量为n3，其中，n2＝n1，n3＝n1-1；并且，mqw从下至上包括第一结构与第二结构，第一结构从下至上包括ingaasp量子垒层、ingaasp量子垒应力层、ingaasp量子阱层，第二结构从下至上包括ingaasp量子垒应力层、ingaasp量子垒层，其中，第一结构的数量为n4，n4＝n3，第二结构的数量为1。

4、可选的，ingaasp量子垒层的波长值与ingaasp量子垒应力层的波长值相同，ingaasp量子阱层的波长值大于ingaasp量子垒层的波长值；ingaasp量子垒应力层的应力大于ingaasp量子垒层的应力，且小于ingaasp量子阱层的应力。

5、可选的，ingaasp量子垒层的波长值为1100nm，应力为-2000ppm至-4000ppm，ingaasp量子垒应力层的波长值为1100nm，应力为1000ppm至3000ppm，ingaasp量子阱层的波长值为1300nm，应力为10000ppm至13000ppm。

6、可选的，当n1＝10时，n2＝10，n3＝9，n4＝9；此时mqw从下至上依次包括第一ingaasp量子垒层、第一ingaasp量子垒应力层、第一ingaasp量子阱层、第二ingaasp量子垒层、第二ingaasp量子垒应力层、第二ingaasp量子阱层、第三ingaasp量子垒层、第三ingaasp量子垒应力层、第三ingaasp量子阱层、第四ingaasp量子垒层、第四ingaasp量子垒应力层、第四ingaasp量子阱层、第五ingaasp量子垒层、第五ingaasp量子垒应力层、第五ingaasp量子阱层、第六ingaasp量子垒层、第六ingaasp量子垒应力层、第六ingaasp量子阱层、第七ingaasp量子垒层、第七ingaasp量子垒应力层、第七ingaasp量子阱层、第八ingaasp量子垒层、第八ingaasp量子垒应力层、第八ingaasp量子阱层、第九ingaasp量子垒层、第九ingaasp量子垒应力层、第九ingaasp量子阱层、第十ingaasp量子垒应力层、第十ingaasp量子垒层。

7、可选的，第一ingaasp量子垒层至第九ingaasp量子垒层的应力为-3000ppm，第一ingaasp量子垒应力层至第十ingaasp量子垒应力层的应力为2000ppm，第一ingaasp量子阱层至第九ingaasp量子阱层的应力为11000ppm。

8、本实用新型技术方案中，通过在量子垒(barrier)和量子阱(well)之间设置一层小应力外延层(即ingaasp量子垒应力层)作为过渡，使得在生长ingaasp多量子阱时，能够有效避免现有技术实际外延生长的过程中，由于ingaasp barrier和well之间应力相差较大，出现应力弛豫的情况，影响器件性能的问题，大大提高了器件的性能，使得在实际外延生长时，大应力ingaasp量子阱的应力能够达到10000ppm至13000ppm。

技术特征：

1.一种dfb激光器外延结构，从下至上包括inp衬底、inp缓冲层、n型ingaasp分别限制异质结、mqw、p型ingaasp分别限制异质结、p型inp腐蚀阻挡层、p型ingaasp光栅层、p型inp波导层和ingaas欧姆接触层，其特征在于，mqw从下至上依次包括多个ingaasp量子垒层、ingaasp量子垒应力层、ingaasp量子阱层，其中，ingaasp量子垒应力层作为过渡层。

2.如权利要求1所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，ingaasp量子垒层的数量为n1，其中，6≤n1≤10，ingaasp量子垒应力层的数量为n2，ingaasp量子阱层的数量为n3，其中，n2＝n1，n3＝n1-1；

3.如权利要求2所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，ingaasp量子垒层的波长值与ingaasp量子垒应力层的波长值相同，ingaasp量子阱层的波长值大于ingaasp量子垒层的波长值；

4.如权利要求3所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，ingaasp量子垒层的波长值为1100nm，应力为-2000ppm至-4000ppm，ingaasp量子垒应力层的波长值为1100nm，应力为1000ppm至3000ppm，ingaasp量子阱层的波长值为1300nm，应力为10000ppm至13000ppm。

5.如权利要求4所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，当n1＝6时，n2＝6，n3＝5，n4＝5；此时mqw从下至上依次包括第一ingaasp量子垒层、第一ingaasp量子垒应力层、第一ingaasp量子阱层、第二ingaasp量子垒层、第二ingaasp量子垒应力层、第二ingaasp量子阱层、第三ingaasp量子垒层、第三ingaasp量子垒应力层、第三ingaasp量子阱层、第四ingaasp量子垒层、第四ingaasp量子垒应力层、第四ingaasp量子阱层、第五ingaasp量子垒层、第五ingaasp量子垒应力层、第五ingaasp量子阱层、第六ingaasp量子垒应力层、第六ingaasp量子垒层。

6.如权利要求4所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，当n1＝10时，n2＝10，n3＝9，n4＝9；此时mqw从下至上依次包括第一ingaasp量子垒层、第一ingaasp量子垒应力层、第一ingaasp量子阱层、第二ingaasp量子垒层、第二ingaasp量子垒应力层、第二ingaasp量子阱层、第三ingaasp量子垒层、第三ingaasp量子垒应力层、第三ingaasp量子阱层、第四ingaasp量子垒层、第四ingaasp量子垒应力层、第四ingaasp量子阱层、第五ingaasp量子垒层、第五ingaasp量子垒应力层、第五ingaasp量子阱层、第六ingaasp量子垒层、第六ingaasp量子垒应力层、第六ingaasp量子阱层、第七ingaasp量子垒层、第七ingaasp量子垒应力层、第七ingaasp量子阱层、第八ingaasp量子垒层、第八ingaasp量子垒应力层、第八ingaasp量子阱层、第九ingaasp量子垒层、第九ingaasp量子垒应力层、第九ingaasp量子阱层、第十ingaasp量子垒应力层、第十ingaasp量子垒层。

7.如权利要求5所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，第一ingaasp量子垒层至第九ingaasp量子垒层的应力为-3000ppm，第一ingaasp量子垒应力层至第十ingaasp量子垒应力层的应力为2000ppm，第一ingaasp量子阱层至第九ingaasp量子阱层的应力为11000ppm。

技术总结
一种DFB激光器外延结构，从下至上依次包括InP衬底、InP缓冲层、N型InGaAsP分别限制异质结、MQW、P型InGaAsP分别限制异质结、P型InP腐蚀阻挡层、P型InGaAsP光栅层、P型InP波导层和InGaAs欧姆接触层，其中，MQW从下至上依次包括多个InGaAsP量子垒层、InGaAsP量子垒应力层、InGaAsP量子阱层，其中，InGaAsP量子垒应力层作为过渡层。通过在量子垒和量子阱之间设置一层小应力外延层，能够有效避免外延生长的过程中出现应力弛豫，导致影响器件性能的问题，使得大应力InGaAsP量子阱的应力能够达到10000ppm至13000ppm。

技术研发人员：丁杰,马鹏程,卢伟,叶伟民
受保护的技术使用者：厦门银科启瑞半导体科技有限公司
技术研发日：20221124
技术公布日：2024/1/11