一种具有二次谐振腔的半导体激光器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种具有二次谐振腔的半导体激光器，衬底上由下至上依次外延缓冲层、第一型导电层、第一下波导层、有源区、第一上波导层和第二型导电层；缓冲层与第一型导电层之间通过外延生长设置一层第二下波导层，第二型导电层上通过外延生长设置一层第二上波导层。本发明采用匹配性材料Al(1?x)HfxN直接外延生长,通过Al(1?x)HfxN具有金属反射作用,形成二次谐振腔,有效提高半导体激光器的锁模及光效，同时提高激光的响应时间。
【专利说明】
一种具有二次谐振腔的半导体激光器
技术领域
[0001]本发明涉及激光器技术领域，尤其是指一种具有二次谐振腔的半导体激光器。
【背景技术】
[0002]如图1所示，现有技术揭示的传统正装半导体激光芯片的结构，在蓝宝石衬底10上由下至上依次外延缓冲层20(AlGaN)、第一型导电层30(η-GaN)、第一型限制层40(n-AlGaN)、下波导层50(GaN)、有源区60、上波导层70(GaN)、电子阻挡层80(p-AlGaN)和第二型导电层90。
[0003]随着激光器功率越做越大，所述传统结构激光器在大激发功率下，有源区的结温明显升高，导致大功率激光器的激发波长发生明显的红移。
[0004]为解决上述问题，现有技术中通常采用高热导芯片材料及工艺，减小MQW的工作温度，进而减小波长红移。其缺陷在于:该方法工艺复杂，且需要整个芯片至封装应用端都采用高热导材料，成本高且不易实现。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种具有二次谐振腔的半导体激光器，有效提高二次谐振的锁模光效，同时提高激光的响应时间。
[0006]为达成上述目的，本发明的解决方案为:
一种具有二次谐振腔的半导体激光器，衬底上由下至上依次外延缓冲层、第一型导电层、第一下波导层、有源区、第一上波导层和第二型导电层;缓冲层与第一型导电层之间通过外延生长设置一层第二下波导层，第二型导电层上通过外延生长设置一层第二上波导层。
[0007]进一步，第二下波导层的材料为Al(l_x)HfxN，其中0.3>x>0.1。
[0008]进一步，第二上波导层的材料为Al(l_x)HfxN，其中0.3>x>0.1。
[0009]进一步，缓冲层的材料为Al(l_x)HfxN，其中0.3>x>0.1。
[0010]进一步，第一下波导层与第一型导电层之间外延第一型限制层。
[0011]进一步，第一上波导层与第二型导电层之间外延电子阻挡层。
[0012]进一步，第一下波导层的材料为GaN。
[0013]进一步，第一上波导层的材料为GaN。
[0014]采用上述方案后，本发明二次波导层设置于外延层中，比传统的在封装端采用二次波导的结构优势在于:采用此外延结构由于光无需传播出外延材料就能得到二次谐振，使得光在二次谐振的传播过程中的传输角度不会发生不规则变化，有效提高二次谐振的锁模光效;能有效地减小光在波导层中的行程，提高激光的响应时间。
[0015]采用氮化铝铪材料充当二次波导层:有效地实现在外延层中设置二次波导层;氮化铝铪与氮化镓材料是匹配性材料，使得整个外延层的晶体质量继续保持较好的晶体质量;氮化铝铪具有金属反射镜的效果，对可见光的反射率能达到90%以上，能非常有效地实现二次谐振。
[0016]采用氮化铝铪缓冲层过渡至氮化铝铪反射镜(第二下波导层):使得氮化铝铪反射镜的表面粗糙度小于1.5nm，使得二次谐振在有源区下面获得较好的镜面反射效果;采用Al(l_x)HfxN的0.3>x>0.1，使得长在氮化铝铪上的氮化镓系的外延材料晶体质量较好，实现有源区之上的氮化铝铪二次波导层的镜面效果不会变差，从而使得二次谐振在有源区上面也获得较好的镜面反射效果。
【附图说明】
[0017]图1是现有技术的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图。
[0018]标号说明
衬底10缓冲层20
第一型导电层30第一型限制层40
下波导层50有源区60
上波导层70电子阻挡层80 第二型导电层90
衬底I缓冲层2
第二下波导层31第一下波导层32
第一型导电层4第一型限制层5
有源区6第一上波导层71
第二上波导层72电子阻挡层8 第二型导电层9。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
[0020]请参阅图2所述，本发明揭示的一种具有二次谐振腔的半导体激光器，衬底I上由下至上依次外延缓冲层2、第二下波导层31、第一型导电层4(n-GaN)、第一型限制层5(n-AlGaN)、第一下波导层32(GaN)、有源区6、第一上波导层71(GaN)、电子阻挡层8(p-AlGaN)、第二型导电层9(p-GaN)和第二上波导层72。
[0021]在有源区6上下的第一下波导层32和第一上波导层71之外再增加一组第二下波导层31和第二上波导层72二次波导的金属反射镜。金属反射镜设置于外延层之中，构成二次谐振腔，使得光无需传播出外延材料就能得到二次谐振，使得光在二次谐振的传播过程中的传输角度不会发生不规则变化，有效提高二次谐振的锁模光效;能有效地减小光在波导层中的行程，提高激光的响应时间。
[0022]第二下波导层31的材料为Al(l-x)HfxN，其中0.3>x>0.1。第二上波导层72的材料为厶1(11)!1&1其中0.3>1>0.1。缓冲层2的材料为厶1(11)!1&1其中0.3>1>0.1。金属反射镜的构成材料采用氮化铝铪材料，氮化铝铪的二次波导层的第二下波导层31设置于缓冲层2之上，且缓冲层2也采用氮化铝铪;二次波长层的第二上波导层72设置于P-GaN第二型导电层9之上。
[0023]氮化铝铪材料充当二次波导层:有效地实现在外延层中设置二次波导层;氮化铝铪与氮化镓材料是匹配性材料，使得整个外延层的晶体质量继续保持较好的晶体质量;氮化铝铪具有金属反射镜的效果，对可见光的反射率能达到90%以上，能非常有效地实现二次谐振。
[0024]氮化铝铪缓冲层过渡至氮化铝铪反射镜(第二下波导层):使得氮化铝铪反射镜的表面粗糙度小于1.5nm，使得二次谐振在有源区下面获得较好的镜面反射效果;采用Al(l-x)HfxN的0.3>x>0.1，使得长在氮化铝铪上的氮化镓系的外延材料晶体质量较好，实现有源区之上的氮化铝铪二次波导层的镜面效果不会变差，从而使得二次谐振在有源区上面也获得较好的镜面反射效果。
[0025]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
【主权项】
1.一种具有二次谐振腔的半导体激光器，衬底上由下至上依次外延缓冲层、第一型导电层、第一下波导层、有源区、第一上波导层和第二型导电层;其特征在于:缓冲层与第一型导电层之间通过外延生长设置一层第二下波导层，第二型导电层上通过外延生长设置一层第二上波导层。2.如权利要求1所述的一种具有二次谐振腔的半导体激光器，其特征在于:第二下波导层的材料为△1(1^)!1&1其中0.3>1>0.1。3.如权利要求1所述的一种具有二次谐振腔的半导体激光器，其特征在于:第二上波导层的材料为△1(1^)!1&1其中0.3>1>0.1。4.如权利要求1所述的一种具有二次谐振腔的半导体激光器，其特征在于:缓冲层的材料为 Al(l_x)HfxN，其中 0.3>χ>0.1。5.如权利要求1所述的一种具有二次谐振腔的半导体激光器，其特征在于:第一下波导层与第一型导电层之间外延第一型限制层。6.如权利要求1所述的一种具有二次谐振腔的半导体激光器，其特征在于:第一上波导层与第二型导电层之间外延电子阻挡层。7.如权利要求1所述的一种具有二次谐振腔的半导体激光器，其特征在于:第一下波导层的材料为GaN。8.如权利要求1所述的一种具有二次谐振腔的半导体激光器，其特征在于:第一上波导层的材料为GaN。
【文档编号】H01S5/10GK106025793SQ201610557020
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】林志伟, 陈凯轩, 张永, 卓祥景, 姜伟, 汪洋, 童吉楚, 方天足
【申请人】厦门乾照光电股份有限公司