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      一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件的制作方法

      文檔序號(hào):40282272發(fā)布日期:2024-12-11 13:23閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

      技術(shù)特征:

      1.一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,從下至上依次包括襯底(100)、下包覆層(101)、下波層(102)、量子阱(103)、上波導(dǎo)層(104)、上包覆層(105),其特征在于,所述上波導(dǎo)層(104)與上包覆層(105)之間具有空穴擴(kuò)展與注入層(106);

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,其特征在于,所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的峰值速率電場(chǎng)、分離能的峰值位置往上包覆層(105)方向的下降角度,所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的輻射復(fù)合系數(shù)、密度的谷值位置往上包覆層(105)方向的上升角度具有如下關(guān)系:10°≤φ≤υ≤θ≤α≤90°。

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,其特征在于,所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的峰值速率電場(chǎng)、分離能的峰值位置往量子阱(103)方向的下降角度,所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的輻射復(fù)合系數(shù)、密度的谷值位置往量子阱(103)方向的上升角度具有如下關(guān)系:10°≤ψ≤ρ≤δ≤β≤90°。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,其特征在于,所述上包覆層(105)的峰值速率電場(chǎng)、分離能的峰值位置往量子阱(103)方向的下降角度,所述上包覆層(105)的輻射復(fù)合系數(shù)、密度的谷值位置往量子阱(103)方向的上升角度具有如下關(guān)系:10°≤μ≤ω≤σ≤γ≤90°。

      5.根據(jù)權(quán)利要求2-4所述的一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,其特征在于,所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的峰值速率電場(chǎng)、分離能的峰值位置往上包覆層(105)方向的下降角度,所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的輻射復(fù)合系數(shù)、密度的谷值位置往上包覆層(105)方向的上升角度,所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的峰值速率電場(chǎng)、分離能的峰值位置往量子阱(103)方向的下降角度,所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的輻射復(fù)合系數(shù)、密度的谷值位置往量子阱(103)方向的上升角度,所述上包覆層(105)的峰值速率電場(chǎng)、分離能的峰值位置往量子阱(103)方向的下降角度,所述上包覆層(105)的輻射復(fù)合系數(shù)、密度的谷值位置往量子阱(103)方向的上升角度具有如下關(guān)系:10°≤μ≤ψ≤φ≤ω≤ρ≤υ≤σ≤δ≤θ≤γ≤β≤α≤90°。

      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,其特征在于,所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)為algan、alingan、a?ln、gan、alinn、ingan的任意一種或任意組合。

      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,其特征在于,所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的峰值速率電場(chǎng)分布具有函數(shù)y=sinx/x第三象限曲線分布;所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的分離能分布具有函數(shù)y=x2sinx第一象限曲線分布;所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的輻射復(fù)合系數(shù)分布具有函數(shù)y=x2cosx第一四象限曲線分布;所述空穴擴(kuò)展與注入層(106)的密度分布具有函數(shù)y=x/cosx第二象限曲線分布。

      8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,其特征在于,所述量子阱(103)為阱層和壘層組成的周期結(jié)構(gòu),周期數(shù)為3≥m≥1,阱層為gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn、金剛石的任意一種或任意組合,厚度為10~150埃米,壘層為gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn、金剛石的任意一種或任意組合,厚度為10~200埃米。

      9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,其特征在于,所述下包覆層(101)、下波層(102)、上波導(dǎo)層(104)、上包覆層(105)為gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn、金剛石的任意一種或任意組合的任意一種或任意組合。

      10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,其特征在于,所述襯底(100)包括藍(lán)寶石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、inp、inas、gasb、藍(lán)寶石/sio2復(fù)合襯底、mo、tiw、cuw、cu、藍(lán)寶石/aln復(fù)合襯底、金剛石、石墨烯、藍(lán)寶石/sinx、藍(lán)寶石/sio2/sinx復(fù)合襯底、藍(lán)寶石/sinx/sio2復(fù)合襯底、鎂鋁尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2復(fù)合襯底的任意一種。


      技術(shù)總結(jié)
      本發(fā)明公開了一種具有空穴擴(kuò)展與注入層的氮化鎵基半導(dǎo)體激光元件,從下至上依次包括襯底、下包覆層、下波層,量子阱、上波導(dǎo)層、上包覆層,所述上波導(dǎo)層與上包覆層之間具有空穴擴(kuò)展與注入層;所述空穴擴(kuò)展與注入層的峰值速率電場(chǎng)的峰值位置往上包覆層方向的下降角度為α,所述空穴擴(kuò)展與注入層的峰值速率電場(chǎng)的峰值位置往量子阱方向的下降角度為β,所述上包覆層的峰值速率電場(chǎng)的峰值位置往量子阱方向的下降角度為γ,其中:30°≤γ≤β≤α≤90°。本發(fā)明提升空穴注入效率與阻擋電子溢流的雙重功能,降低激光器的閾值電流,提升激光器的斜率效率和限制因子。

      技術(shù)研發(fā)人員:闞宏柱,鄭錦堅(jiān),尋飛林,藍(lán)家彬,李曉琴,張江勇,蔡鑫,陳婉君,胡志勇,李水清
      受保護(hù)的技術(shù)使用者:安徽格恩半導(dǎo)體有限公司
      技術(shù)研發(fā)日:
      技術(shù)公布日:2024/12/10
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