本申請涉及激光，尤其涉及一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列及工藝方法。

背景技術：

1、激光雷達在多個領域具有非常大的應用前景。半導體激光器是當前最有效的相干光源，并且具有體積小、成本低、壽命長、電泵浦等優點，成為激光雷達系統的首選光源。激光雷達系統通常需要激光源短脈沖工作，對散熱要求較低，但需要高的峰值功率以提升探測距離。

2、為實現高的輸出功率和掃描速度，需要多通道高功率激光器陣列。為實現高的輸出功率要求各個發光點高電流工作，傳統半導體激光器陣列為并聯結構，工作電流極大，對驅動電路要求較高。相關技術中，串聯型半導體激光陣列結構需要分別沉積p型電極和n型電極，并分別進行lift-off，工藝復雜且成本較高。

技術實現思路

1、本申請提供一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列及工藝方法，用以解決現有技術中半導體激光器陣列工藝復雜、成本高的問題。

2、本申請提供一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，從下至上依次包括半絕緣襯底、非摻雜緩沖層、p型重摻雜層、p型隧道結層、n型隧道結層、n型包層、n型波導層、有源區、p型波導層、p型包層和p型蓋層，

3、所述激光器陣列具有多個發光單元，每個所述發光單元的兩側臺面深刻蝕到p型重摻雜層，每個所述發光單元的上電極和下電極為單次工藝制備，任意相鄰的兩個所述發光單元的底部之間具有側向電流擴散抑制槽。

4、根據本申請提供的一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，每個所述發光單元的上電極與一側相鄰所述發光單元的下電極電連接。

5、根據本申請提供的一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，每個所述發光單元上，其臺面頂部和底部除電流注入區外的表面沉積有電絕緣層。

6、根據本申請提供的一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，相鄰所述發光單元間的側向電流擴散抑制槽通過質子注入或刻蝕工藝制備，所述側向電流擴散抑制的底部位于非摻雜緩沖層或半絕緣襯底內。

7、根據本申請提供的一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，每個所述發光單元的上金屬電極和下金屬電極組分相同，且同一個所述發光單元的上電極和下電極間之間斷開。

8、根據本申請提供的一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，所述有源區為單層或多層的量子阱、量子點或量子線。

9、根據本申請提供的一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，所述n型波導層和所述p型波導層的厚度不同。

10、根據本申請提供的一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，所述n型包層和p型包層的厚度不同。

11、根據本申請提供的一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，所述半絕緣襯底為gaas、inp、gasb和gan中的任意一種。

12、本申請還提供一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列的工藝方法，所述片上串聯型邊發射半導體激光器陣列為如上所述的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，所述工藝方法包括：

13、s1：在半絕緣襯底的上表面生長外延層；

14、s2：制備發光增益臺面，在所述外延層的上表面，通過清洗、勻膠、曝光、顯影、臺面刻蝕工藝，制備出各個發光單元的增益區，臺面兩側溝槽刻蝕到p型重摻雜層，其中臺面側壁與外延層表面夾角＜90°；

15、s3：制備側向電流擴散抑制槽；

16、s4：沉積電絕緣層，制備電流注入區；

17、s5：沉積金屬電極，并通過負膠剝離工藝實現歐姆接觸及電連接層制備；

18、s6：半絕緣襯底減薄。

19、本申請提供的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列及工藝方法，采用片上串聯型邊發射半導體激光器陣列結構，通過共面電極設計降低寄生效應，并且上下電極可通過單次工藝制備以降低成本，發光單元之間設置有側向電流擴散抑制槽可降低串擾，各個發光單元在相同注入電流下串聯工作，可有效降低驅動電路要求和提高發光均勻性；另外本結構通過隧道結實現單步電極沉積，可有效降低工藝成本、節約工藝時間，有利于實現低成本、高功率的脈沖激光輸出。

技術特征：

1.一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，其特征在于，從下至上依次包括半絕緣襯底、非摻雜緩沖層、p型重摻雜層、p型隧道結層、n型隧道結層、n型包層、n型波導層、有源區、p型波導層、p型包層和p型蓋層，

2.根據權利要求1所述的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，其特征在于，每個所述發光單元的上電極與一側相鄰所述發光單元的下電極電連接。

3.根據權利要求1所述的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，其特征在于，每個所述發光單元上，其臺面頂部和底部除電流注入區外的表面沉積有電絕緣層。

4.根據權利要求1所述的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，其特征在于，相鄰所述發光單元間的側向電流擴散抑制槽通過質子注入或刻蝕工藝制備，所述側向電流擴散抑制的底部位于非摻雜緩沖層或半絕緣襯底內。

5.根據權利要求1所述的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，其特征在于，每個所述發光單元的上金屬電極和下金屬電極組分相同，且同一個所述發光單元的上電極和下電極間之間斷開。

6.根據權利要求1所述的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，其特征在于，所述有源區為單層或多層的量子阱、量子點或量子線。

7.根據權利要求1所述的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，其特征在于，所述n型波導層和所述p型波導層的厚度不同。

8.根據權利要求1所述的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，其特征在于，所述n型包層和p型包層的厚度不同。

9.根據權利要求1所述的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，其特征在于，所述半絕緣襯底為gaas、inp、gasb和gan中的任意一種。

10.一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列的工藝方法，其特征在于，所述片上串聯型邊發射半導體激光器陣列為根據權利要求1-9中任一項所述的片上串聯型邊發射半導體激光器陣列，所述工藝方法包括：

技術總結
本申請涉及激光技術領域，尤其涉及一種片上串聯型邊發射半導體激光器陣列及工藝方法。片上串聯型邊發射半導體激光器陣列從下至上依次包括半絕緣襯底、非摻雜緩沖層、P型重摻雜層、P型隧道結層、N型隧道結層、N型包層、N型波導層、有源區、P型波導層、P型包層和P型蓋層；每個發光單元的兩側臺面深刻蝕到P型重摻雜層，任意相鄰的兩個發光單元的底部之間具有側向電流擴散抑制槽。采用片上串聯型邊發射半導體激光器陣列結構，通過共面電極設計降低寄生效應，并且上下電極可通過單次工藝制備以降低成本，發光單元之間設置有側向電流擴散抑制槽可降低串擾，各個發光單元在相同注入電流下串聯工作，可有效降低驅動電路要求和提高發光均勻性。

技術研發人員：汪麗杰,佟存柱,劉亞楠,郭英俊,彭航宇
受保護的技術使用者：吉光半導體科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/16