一种AlGaInP基横模半导体激光器及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种algainp基横模半导体激光器，其特征在于，由下至上依次包括：gaas衬底、gaas缓冲层、ga
0.5
in
0.5
p下过渡层、al
0.5
in
0.5
p下限制层、(al
1-x1
ga
x1
)
y1
in
1-y1
p渐变下波导层、ga
1-x2
in
x2
p第一量子阱、(al
1-x3
ga
x3
)
y2
in
1-y2
p垒层、ga
1-x4
in
x4
p第二量子阱、(al
1-x5
ga
x5
)
y3
in
1-y3
p渐变上波导层、al
0.5
in
0.5
p第一上限制层、al
0.5
in
0.5
p第二上限制层、ga
0.5
in
0.5
p上过渡层和gaas帽层。2.如权利要求1所述的algainp基横模半导体激光器，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：i、所述衬底为gaas衬底；ii、所述gaas缓冲层为掺杂硅原子的gaas材料，掺杂源为si2h6，厚度为0.1-0.3μm，掺杂浓度为2
×
10
18-5
×
10
18
个原子/cm3；iii、所述ga
0.5
in
0.5
p下过渡层掺杂了硅原子，掺杂源为si2h6，厚度为0.1-0.3μm，掺杂浓度为2
×
10
18-5
×
10
18
个原子/cm3；iv、所述al
0.5
in
0.5
p下限制层为n型al
0.5
in
0.5
p下限制层，掺杂了硅原子，掺杂源为si2h6，厚度为0.7-1.5μm，掺杂浓度为7
×
10
17-2
×
10
18
个原子/cm3；v、所述(al
1-x1
ga
x1
)
y1
in
1-y1
p渐变下波导层的厚度为0.05-0.15μm，非故意掺杂，x1由0.05渐变至0.6，0.4≤y1≤0.6。3.如权利要求2所述的algainp基横模半导体激光器，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：i、所述缓冲层的厚度为0.2μm硅原子的掺杂浓度为2
×
10
18
个原子/cm3；ii、所述ga
0.5
in
0.5
p下过渡层的厚度为0.2μm；掺杂浓度为4
×
10
18
个原子/cm3；iii、所述al
0.5
in
0.5
p下限制层的厚度为1.2μm；掺杂浓度为1
×
10
18
个原子/cm3；iv、所述(al
1-x1
ga
x1
)
y1
in
1-y1
p渐变下波导层的厚度为0.07μm，x1由0.05渐变至0.5，y1＝0.5。4.如权利要求1所述的algainp基横模半导体激光器，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：i、所述ga
1-x2
in
x2
p第一量子阱的厚度为4-7nm，非故意掺杂，0.3≤x2≤0.5；ii、所述(al
1-x3
ga
x3
)
y2
in
1-y2
p垒层的厚度为5-15nm，非故意掺杂，0.3≤x3≤0.6，0.4≤y2≤0.6；iii、所述ga
1-x4
in
x4
p第二量子阱的厚度为4-7nm，非故意掺杂，0.3≤x4≤0.5；iv、所述(al
1-x5
ga
x5
)
y3
in
1-y3
p渐变上波导层的厚度为0.05-0.15μm，非故意掺杂，x5由0.05渐变至0.6，0.4≤y3≤0.6；v、所述al
0.5
in
0.5
p第一上限制层为p型al
0.5
in
0.5
p第一上限制层，掺杂了镁原子或锌原子，掺杂源为cp2mg或dezn，厚度为0.2-0.5μm，掺杂浓度为2
×
10
17-4
×
10
17
个原子/cm3。5.如权利要求4所述的algainp基横模半导体激光器，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：i、所述ga
1-x2
in
x2
p第一量子阱的厚度为6nm，x2＝0.4；ii、所述(al
1-x3
ga
x3
)
y2
in
1-y2
p垒层的厚度为8nm，x3＝0.35，y2＝0.47；iii、所述ga
1-x4
in
x4
p第二量子阱的厚度为6nm，x4＝0.4；iv、所述(al
1-x5
ga
x5
)
y3
in
1-y3
p渐变上波导层的厚度为0.07μm，x5由0.5渐变至0.05，y3＝
0.5；v、所述al
0.5
in
0.5
p第一上限制层的厚度为0.3μm，掺杂源为cp2mg，掺杂浓度为3
×
10
17
个原子/cm3。6.如权利要求1所述的algainp基横模半导体激光器，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：i、所述al
0.5
in
0.5
p第二上限制层为p型al
0.5
in
0.5
p第二上限制层，掺杂了镁原子或锌原子，掺杂源为cp2mg或dezn，厚度为0.4-0.8μm，掺杂浓度为2
×
10
17-4
×
10
17
个原子/cm3；ii、所述ga
0.5
in
0.5
p上过渡层掺杂了镁原子或锌原子，掺杂源为cp2mg或dezn，厚度为20-40nm，掺杂浓度为1.2
×
10
18-3
×
10
18
个原子/cm3；iii、所述gaas帽层为掺杂碳原子的gaas材料，厚度为0.1-0.5μm，掺杂源为cbr4，掺杂浓度为4
×
10
19-1
×
10
20
个原子/cm3。7.如权利要求6所述algainp基横模半导体激光器，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：i、所述al
0.5
in
0.5
p第二上限制层的厚度为0.5μm，掺杂浓度为1
×
10
18
个原子/cm3；ii、所述ga
0.5
in
0.5
p上过渡层的厚度为24nm，掺杂源为cp2mg，掺杂浓度为2
×
10
18
个原子/cm3；iii、所述gaas帽层的厚度为0.2μm，掺杂浓度为7
×
10
19
个原子/cm3。8.如权利要求1-7任意一项所述algainp基横模半导体激光器的制备方法，包括步骤如下：在mocvd生长室内对衬底进行表面热处理，然后由下至上依次外延生长gaas衬底、gaas缓冲层、ga
0.5
in
0.5
p下过渡层、al
0.5
in
0.5
p下限制层、(al
1-x1
ga
x1
)
y1
in
1-y1
p渐变下波导层、ga
1-x2
in
x2
p第一量子阱、(al
1-x3
ga
x3
)
y2
in
1-y2
p垒层、ga
1-x4
in
x4
p第二量子阱、(al
1-x5
ga
x5
)
y3
in
1-y3
p渐变上波导层、al
0.5
in
0.5
p第一上限制层、al
0.5
in
0.5
p第二上限制层、ga
0.5
in
0.5
p上过渡层和gaas帽层，在gaas帽层生长完成后，采用icp干法刻蚀，从gaas帽层向下刻蚀至al
0.5
in
0.5
p第一上限制层，形成宽度为2-4μm的脊条，得到algainp基横模半导体激光器。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)将gaas衬底放在mocvd设备生长室内，h2环境下升温到710-730℃烘烤20-40分钟，再通入ash3，烘烤20-40分钟，得到经热处理的gaas衬底；对gaas衬底进行高温热处理以去除衬底表面水氧，并为步骤(2)做准备；(2)将温度降到670-690℃，降温速度不高于30℃/min，通入tmga和ash3，在gaas衬底上生长gaas缓冲层；(3)保持温度在670-690℃，通入tmga、ash3和ph3，在gaas缓冲层上生长过程中，停止通入ash3和tmga实现生长停顿，停顿时间为3s～30s，将反应腔室as原子耗尽；(4)保持温度在670-690℃，继续通入tmga、tmin和ph3，在gaas缓冲层上生长ga
0.5
in
0.5
p下过渡层；(5)将温度升温至690-710℃，升温速度不高于60℃/min，通入tmal、tmin、tmga和ph3，在ga
0.5
in
0.5
p下过渡层上生长n型al
0.5
in
0.5
p下限制层；(6)将温度降到640-660℃，通入tmal、tmin、tmga和ph3，在n型al
0.5
in
0.5
p下限制层上生长(al
1-x1
ga
x1
)
y1
in
1-y1
p渐变下波导层；
(7)保持温度在640-660℃，继续通入tmin、tmga和ph3，在(al
1-x1
ga
x1
)
y1
in
1-y1
p渐变下波导层上生长ga
1-x2
in
x2
p第一量子阱；(8)保持温度在640-660℃，通入tmal、tmin、tmga和ph3，在ga
1-x2
in
x2
p第一量子阱上生长(al
1-x3
ga
x3
)
y2
in
1-y2
p垒层；(9)保持温度在640-660℃，继续通入tmin、tmga和ph3，在(al
1-x3
ga
x3
)
y2
in
1-y2
p垒层上生长ga
1-x4
in
x4
p第二量子阱；(10)将温度升温至690-710℃，继续通入tmal、tmin、tmga和ph3，在ga
1-x4
in
x4
p第二量子阱上生长(al
1-x5
ga
x5
)
y3
in
1-y3
p渐变上波导层；(11)保持温度在690-710℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在(al
1-x5
ga
x5
)
y3
in
1-y3
p渐变上波导层上生长p型al
0.5
in
0.5
p第一上限制层；(12)保持温度在690-710℃，继续通入tmal、tmin和ph3，在p型al
0.5
in
0.5
p第一上限制层上生长p型al
0.5
in
0.5
p第二上限制层；(13)将温度降到670-690℃，通入tmin、tmga和ash3，在p型al
0.5
in
0.5
p第二上限制层上生长ga
0.5
in
0.5
p上过渡层；(14)将温度降到530-550℃，降温速度不超过40℃/min，继续通入tmga和ash3，在ga
0.5
in
0.5
p上过渡层上生长gaas帽层；(15)在gaas帽层生长完成后，采用icp干法刻蚀，从gaas帽层向下刻蚀至p型al
0.5
in
0.5
p第一上限制层，形成宽度为2-4μm的脊条，得到algainp基横模半导体激光器。10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：i、步骤(1)中，h2环境下升温到720℃烘烤30分钟，再通入ash3，烘烤30分钟；ii、步骤(2)中，反应温度为680℃；iii、步骤(3)中，反应温度为680℃；iv、步骤(4)中，反应温度为680℃；v、步骤(5)中，反应温度为700℃；vi、步骤(6)中，反应温度为650℃；vii、步骤(7)中，反应温度为650℃；viii、步骤(8)中，反应温度为650℃；ix、步骤(9)中，反应温度为650℃；x、步骤(10)中，反应温度为700℃；xi、步骤(11)中，反应温度为700℃；xii、步骤(12)中，反应温度为700℃；xiii、步骤(13)中，反应温度为680℃；xiv、步骤(14)中，反应温度为550℃。

技术总结
本发明涉及一种AlGaInP基横模半导体激光器及其制备方法。所述激光器由下至上依次包括：GaAs衬底、GaAs缓冲层、Ga


技术研发人员：刘飞 张新 邓桃
受保护的技术使用者：山东华光光电子股份有限公司
技术研发日：2021.08.10
技术公布日：2023/2/17