一种DFB激光器外延结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，具体为一种dfb激光器外延结构及其制备方法。

背景技术：

1、dfb激光器通常采用分别限制异质结构（sch），即在有源区上下两侧设置限制层，用以将光场和载流子同时约束在有源区附近。其中，下限制层作为光场分布的关键调控区域，其材料组分设计对器件性能具有决定性影响。传统dfb激光器中，下限制层多采用固定组分的algainas或algaas材料，通过单一的高al组分实现光场限制。

2、然而，为了获得足够的光场限制能力，现有技术中需要采用较高的al组分，高al组分材料一方面会导致限制层与有源区之间形成突变的异质界面，产生能带不连续，阻碍载流子从下限制层向有源区的有效注入；另一方面高al组分材料的热导率较低，加剧了器件的有源区发热问题，影响高温特性；并且，突变界面处的载流子堆积还会增加非辐射复合几率，导致阈值电流升高和斜率效率下降。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种dfb激光器外延结构及其制备方法，以解决背景技术中的至少一个技术问题。

2、本发明在于提供一种dfb激光器外延结构，包括衬底、以及依次层叠于所述衬底之上的n型掺杂层、下限制层、有源层、上限制层、光栅、二次外延覆盖层以及欧姆接触层；

3、所述下限制层为algainas或algaas；

4、所述下限制层中al组分朝向所述有源层呈梯度升高。

5、进一步地，所述下限制层中al组分朝向所述有源层呈线性梯度升高。

6、进一步地，所述下限制层中al组分朝向所述有源层呈阶梯式梯度升高。

7、进一步地，所述下限制层包括依次层叠的多个子层；

8、其中，各个所述子层中的al组分各不相同，且各个所述子层中al组分沿靠近所述有源层的方向逐层递增。

9、进一步地，所述下限制层的厚度为50nm-500nm。

10、进一步地，所述下限制层中al组分变化范围为0.3-0.7。

11、进一步地，所述有源层包括依次层叠于所述下限制层之上的阱层和垒层。

12、进一步地，所述上限制层为allnpas，所述上限制层中的al组分与所述下限制层之间共同形成对有源区的双向限制区域。

13、本发明的另一方面在于提供一种dfb激光器外延结构的制备方法,包括：

14、提供一衬底；

15、在所述衬底上依次生长n型掺杂层、下限制层、有源层、上限制层、光栅、二次外延覆盖层以及欧姆接触层；

16、其中，在生长所述下限制层的步骤中，通过实时调节tmal流量，使所述下限制层中al组分朝向所述有源层呈梯度升高。

17、进一步地，在实时调节tmal流量的步骤中，还包括：

18、通过连续增加tmal流量，使得所述下限制层中al组分朝向所述有源层呈线性梯度升高；

19、或通过逐段调整tmal流量至预设值，使得所述下限制层中al组分朝向所述有源层呈阶梯式梯度升高。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、在本发明提供的一种dfb激光器外延结构中,通过下限制层为algainas或algaas，且下限制层中al组分朝向有源层呈梯度升高的设置，也就是说，越靠近后续生长的有源层，下限制层中al组分逐渐升高，相应地折射率逐渐降低，导带能级逐渐升高；在实际情况中，电子将先进入下限制层，利用下限制层的al组分逐渐升高，导带能级呈现平滑上升的渐变分布，避免了传统固定组分限制层与有源层之间因导带突变形成的电子注入势垒，使电子能够以更高的能量效率注入有源层，同时，靠近有源层的高al组分区域形成宽带隙势垒，有效防止已注入有源层的电子向下限制层方向反向溢漏，将电子约束在有源区内参与辐射复合，降低阈值电流密度；同时，al组分逐渐升高使折射率逐渐降低，形成从有源层向下限制层的平滑折射率梯度，这种渐变折射率分布将光场更有效地约束在有源区附近，减少了光场向衬底方向的泄漏损耗，改善激光器的横模特性；同时，al组分渐变消除了传统固定组分限制层与有源层之间的导带突变，避免了突变界面引起的电子散射和热化损失，使电子能够以更高的能量效率注入有源层，改善载流子注入均匀性；同时，al组分渐变结构消除了界面能带突变，减少了界面态密度和非辐射复合几率，进一步提高内量子效率；同时，还能够通过抑制高温下的电子溢漏和优化电子注入均匀性，显著提高特征温度t0，使dfb激光器在高温环境下仍能保持低阈值、高效率工作。

1.一种dfb激光器外延结构，其特征在于，包括衬底、以及依次层叠于所述衬底之上的n型掺杂层、下限制层、有源层、上限制层、光栅、二次外延覆盖层以及欧姆接触层；

2.根据权利要求1所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，所述下限制层中al组分朝向所述有源层呈线性梯度升高。

3.根据权利要求1所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，所述下限制层中al组分朝向所述有源层呈阶梯式梯度升高。

4.根据权利要求3所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，所述下限制层包括依次层叠的多个子层；

5.根据权利要求1所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，所述下限制层的厚度为50nm-500nm。

6.根据权利要求1所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，所述下限制层中al组分变化范围为0.3-0.7。

7.根据权利要求1所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，所述有源层包括依次层叠于所述下限制层之上的阱层和垒层。

8.根据权利要求1所述的dfb激光器外延结构，其特征在于，所述上限制层为allnpas，所述上限制层中的al组分与所述下限制层之间共同形成对有源区的双向限制区域。

9.一种dfb激光器外延结构的制备方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的dfb激光器外延结构的制备方法，其特征在于，在实时调节tmal流量的步骤中，还包括：