【技術實現步驟摘要】
本申請涉及半導體光電器件領域，尤其涉及一種半導體激光器芯片。
技術介紹
1、激光器廣泛應用于激光顯示、激光電視、激光投影儀、通訊、醫療、武器、制導、測距、光譜分析、切割、精密焊接、高密度光存儲等領域。激光器的各類很多，分類方式也多樣，主要有固體、氣體、液體、半導體和染料等類型激光器；與其他類型激光器相比，全固態半導體激光器芯片具有體積小、效率高、重量輕、穩定性好、壽命長、結構簡單緊湊、小型化等優點。
2、激光器與氮化物半導體發光二極管存在較大的區別：
3、1)激光是由載流子發生受激輻射產生，光譜半高寬較小，亮度很高，單顆激光器輸出功率可在w級，而氮化物半導體發光二極管則是自發輻射，單顆發光二極管的輸出功率在mw級；
4、2)激光器的使用電流密度達ka/cm2，比氮化物發光二極管高2個數量級以上，從而引起更強的電子泄漏、更嚴重的俄歇復合、極化效應更強、電子空穴不匹配更嚴重，導致更嚴重的效率衰減droop效應；
5、3)發光二極管自發躍遷輻射，無外界作用，從高能級躍遷到低能級的非相干光，而激光器為受激躍遷輻射，感應光子能量應等于電子躍遷的能級之差，產生光子與感應光子的全同相干光；
6、4)原理不同：發光二極管為在外界電壓作用下，電子空穴躍遷到有源層或p-n結產生輻射復合發光，而激光器需要激射條件滿足才可激射，必須滿足有源區載流子反轉分布，受激輻射光在諧振腔內來回振蕩，在增益介質中的傳播使光放大，滿足閾值條件使增益大于損耗，并最終輸出激光。
7、氮化物半導體紫外激
技術實現思路
1、為解決上述技術問題之一，本專利技術提供了一種半導體激光器芯片。
2、本專利技術實施例提供了一種半導體激光器芯片，包括從下至上依次設置的襯底、下限制層、下波導層、有源層、上波導層和上限制層，所述有源層具有彈性系數分布、介電常數分布和禁帶寬度分布特性。
3、優選地，所述有源層的彈性系數分布具有近似二次函數y＝ax2+bx+c(a＜0)曲線分布。
4、優選地，所述有源層的介電常數分布具有函數y＝dx2+ex+f(d＞0)曲線分布。
5、優選地，所述有源層的禁帶寬度分布具有函數y＝gx2+hx+i(g＜0)曲線分布。
6、優選地，所述有源層的彈性系數分布、介電常數分布和禁帶寬度分布的函數系數具有如下關系：g≤a＜0＜d。
7、優選地，所述有源層的in/c元素比例分布的峰值位置往下限制層方向的下降角度為α，所述有源層的in/c元素比例分布的峰值位置往上限制層方向的下降角度為β，所述有源層的in/o元素比例分布的峰值位置往下限制層方向的下降角度為γ，所述有源層的in/o元素比例分布的峰值位置往上限制層方向的下降角度為θ，所述有源層的in/h元素比例分布的峰值位置往下限制層方向的下降角度為δ，所述有源層的in/h元素比例分布的峰值位置往上限制層方向的下降角度為σ，其中：25°≤σ≤δ≤θ≤γ≤β≤α≤90°。
8、優選地，所述有源層的in/si元素比例分布的峰值位置往下限制層方向的下降角度為所述有源層的in/si元素比例分布的峰值位置往上限制層方向的下降角度為ψ，所述有源層的in/mg元素比例分布的峰值位置往下限制層方向的下降角度為μ，所述有源層的in/mg元素比例分布的峰值位置往上限制層方向的下降角度為ρ，其中：
9、優選地，所述有源層為阱層和壘層組成的量子阱，周期數為3≥m≥1；
10、所述有源層的阱層為ingan、gan、alinn、inn、alingan的任意一種或任意組合，厚度為10埃米至120埃米；
11、所述有源層的壘層為gan、algan、alingan、aln、alinn的任意一種或任意組合，厚度為10埃米至200埃米。
12、優選地，所述上波導層為gan、algan、alingan、inn、ingan、alinn的任意一種或任意組合，厚度為10埃米至5000埃米；
13、所述下波導層為gan、algan、alingan、inn、ingan、alinn的任意一種或任意組合，厚度為10埃米至5000埃米；
14、所述上限制層為gan、algan、alingan、aln、ingan、alinn的任意一種或任意組合，厚度為10埃米至50000埃米；
15、所述下限制層為gan、algan、ingan、alingan、aln、inn、alinn、sic、ga2o3、bn的任意一種或任意組合。
16、優選地，所述襯底包括藍寶石、硅、ge、ga2o3、bn、sic、aln、gan、gaas、inp、藍寶石/sio2復合襯底、藍寶石/aln復合襯底、藍寶石/sinx、金剛石、鎂鋁尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2復合襯底的任意一種。
17、本專利技術的有益效果如下：本專利技術將半導體激光器芯片中的有源層設計具有特定彈性系數分布、介電常數分布和禁帶寬度分布特性，提升有源區載流子飽和后的雙極性電導效應，減少有源層的串聯電阻，降低激光器的電壓和閾值電流密度。
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1.一種半導體激光器芯片，包括從下至上依次設置的襯底、下限制層、下波導層、有源層、上波導層和上限制層，其特征在于，所述有源層具有彈性系數分布、介電常數分布和禁帶寬度分布特性。
2.根據權利要求1所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的彈性系數分布具有近似二次函數y＝ax2+bx+c(a＜0)曲線分布。
3.根據權利要求2所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的介電常數分布具有函數y＝dx2+ex+f(d＞0)曲線分布。
4.根據權利要求3所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的禁帶寬度分布具有函數y＝gx2+hx+i(g＜0)曲線分布。
5.根據權利要求4所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的彈性系數分布、介電常數分布和禁帶寬度分布的函數系數具有如下關系：g≤a＜0＜d。
6.根據權利要求1所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的In/C元素比例分布的峰值位置往下限制層方向的下降角度為α，所述有源層的In/C元素比例分布的峰值位置往上限制層方向的下降角度為β，所述有源層的In/O
7.根據權利要求1所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的In/Si元素比例分布的峰值位置往下限制層方向的下降角度為所述有源層的In/Si元素比例分布的峰值位置往上限制層方向的下降角度為ψ，所述有源層的In/Mg元素比例分布的峰值位置往下限制層方向的下降角度為μ，所述有源層的In/Mg元素比例分布的峰值位置往上限制層方向的下降角度為ρ，其中：
8.根據權利要求1所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層為阱層和壘層組成的量子阱，周期數為3≥m≥1；
9.根據權利要求1所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述上波導層為GaN、AlGaN、AlInGaN、InN、InGaN、AlInN的任意一種或任意組合，厚度為10埃米至5000埃米；
10.根據權利要求1所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述襯底包括藍寶石、硅、Ge、Ga2O3、BN、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、藍寶石/SiO2復合襯底、藍寶石/AlN復合襯底、藍寶石/SiNx、金剛石、鎂鋁尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2復合襯底的任意一種。
...【技術特征摘要】
1.一種半導體激光器芯片，包括從下至上依次設置的襯底、下限制層、下波導層、有源層、上波導層和上限制層，其特征在于，所述有源層具有彈性系數分布、介電常數分布和禁帶寬度分布特性。
2.根據權利要求1所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的彈性系數分布具有近似二次函數y＝ax2+bx+c(a＜0)曲線分布。
3.根據權利要求2所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的介電常數分布具有函數y＝dx2+ex+f(d＞0)曲線分布。
4.根據權利要求3所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的禁帶寬度分布具有函數y＝gx2+hx+i(g＜0)曲線分布。
5.根據權利要求4所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的彈性系數分布、介電常數分布和禁帶寬度分布的函數系數具有如下關系：g≤a＜0＜d。
6.根據權利要求1所述的半導體激光器芯片，其特征在于，所述有源層的in/c元素比例分布的峰值位置往下限制層方向的下降角度為α，所述有源層的in/c元素比例分布的峰值位置往上限制層方向的下降角度為β，所述有源層的in/o元素比例分布的峰值位置往下限制層方向的下降角度為γ，所述有源層的in/o元素比例分布的峰值位置往上限制層方向的下降角度為θ，所述有源層的in/h元素比例分布的峰值位置往下限...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭錦堅，藍家彬，張江勇，陳婉君，張鈺，胡志勇，蔡鑫，蒙磊，
申請(專利權)人：安徽格恩半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：
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