一种半导体激光器的制作方法

本发明涉及半导体光电器件，尤其涉及一种半导体激光器。

背景技术：

1、以ingan/gan为代表的ⅲ族氮化物半导体材料，可通过调控in组分实现带隙在紫外至可见光波段的连续可调，是制备蓝光、绿光波段半导体激光器的核心材料体系，为改善传统方型量子阱存在的载流子分布集中、增益光谱窄、异质结界面极化效应强等问题，组分渐变量子阱被逐步应用于氮化物激光器有源区。渐变量子阱的阱层in组分沿生长方向连续变化，能带呈v型或u型分布，能够平坦化阱内载流子空间分布、弱化界面极化突变，在一定程度上提升了器件的增益特性与调制性能。

2、然而，现有渐变量子阱结构在实际应用中仍存在多重难以兼顾的技术瓶颈，制约了器件性能的进一步提升：

3、其一，渐变量子阱的能带沿阱层厚度方向连续缓变，载流子从势垒区注入后，需沿渐变能带逐步弛豫至阱底的复合中心；在氮化物材料体系中，空穴的有效质量为电子的5~10倍，其迁移率与能量弛豫速率远低于电子，长距离的渐变输运会显著拉长空穴的弛豫时间，导致空穴无法快速聚集至阱中心参与辐射复合，造成电子与空穴的空间重叠度下降，最终限制了器件的性能；

4、其二，渐变量子阱的势垒层与阱层之间为连续的能带过渡，高能热载流子可沿渐变能带逐步扩散并逃逸至势垒区；尤其在高温工作条件下，载流子热动能显著提升，器件高温稳定性难以保障。

技术实现思路

1、基于上述问题，本申请提出了一种半导体激光器，包括：

2、第一导电类型的第一氮化物半导体层；

3、第二导电类型的第二氮化物半导体层；

4、有源区，其被配置于第一氮化物半导体层与第二氮化物半导体层之间；

5、有源区从第一氮化物半导体层至第二氮化物半导体层的方向依次包括：

6、第一势垒层、第一插入层、阱层、第二插入层、第二势垒层；

7、第一插入层的带隙宽度在第一势垒层和阱层之间，第二插入层的带隙宽度在第二势垒层和阱层之间；

8、阱层的带隙宽度随着外延生长方向先减小再增大。

9、在一些可能的实现方式中，第一插入层和第二插入层的层厚与阱层的层厚之比为0.2至0.8之间。

10、在一些可能的实现方式中，第一插入层和第二插入层的in组分与阱层的in组分之比为0.2至0.6之间。

11、在一些可能的实现方式中，第二插入层的带隙宽度小于第一插入层的带隙宽度。

12、在一些可能的实现方式中，第二插入层的厚度小于第一插入层的厚度。

13、在一些可能的实现方式中，第一插入层的厚度为1.5nm至2.0nm之间；

14、第二插入层的厚度为0.8nm至1.0nm之间。

15、在一些可能的实现方式中，从阱层两侧界面向阱层带隙宽度最小的方向，阱层带隙宽度的变化速率逐渐减小。

16、在一些可能的实现方式中，沿外延生长方向，第一插入层从gan渐变至ingan，第二插入层从ingan渐变至gan。

17、在一些可能的实现方式中，第一氮化物半导体层为n型氮化物半导体层，第二氮化物半导体层为p型氮化物半导体层。

18、在一些可能的实现方式中，第一势垒层为gan，

19、第一插入层为inaga1-an(0＜a＜1)，

20、阱层为inxga1-xn，x沿生长方向先增大后减小，且满足(a，c＜x＜1)，

21、第二插入层为incga1-cn(0＜c＜1)，

22、第二势垒层为gan。

23、本发明的有益效果在于：

24、在势垒层与渐变量子阱之间引入带隙居中的插入层，构建了阶梯式能带结构，通过插入层引入的中间虚能态，实现了两级绝热跃迁与声子辅助弛豫，缩短了空穴沿渐变能带的高阻输运距离，提高复合效率。

25、抑制高温载流子泄露插入层与两侧的势垒层、阱层分别形成明确的能带阶跃，阻挡高能热载流子向势垒区的扩散逃逸；同时能带台阶可对阱内载流子波函数形成强反射作用，抑制波函数向势垒区的渗透，增强载流子的空间局域性，显著降低高温工作下的泄露电流，提升器件的高温稳定性与斜率效率。

26、降低外延生长难度，改善有源区晶体质量与工艺一致性插入层作为势垒层与高in阱层之间的组分过渡单元，可分步释放晶格失配带来的应变，避免界面处应变的剧烈突变，减少失配位错、in相分离等晶体缺陷的产生。

1.一种半导体激光器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的半导体激光器，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，从阱层两侧界面向阱层带隙宽度最小的方向，阱层带隙宽度的变化速率逐渐减小。

8.根据权利要求1任一项所述的半导体激光器，其特征在于，

9.根据权利要求1-8任一项所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一氮化物半导体层为n型氮化物半导体层，所述第二氮化物半导体层为p型氮化物半导体层。

10.根据权利要求1-8任一项所述的半导体激光器，其特征在于，所述第一势垒层为gan，