蓝绿光波段激光在激光显示、医疗诊断、光学数据存储以及水下通信等方面有着广阔的应用前景。尤其是蓝绿光单频激光具有较高的相干性，可广泛应用于高分辨率光谱、原子冷却和俘获、量子光学等领域，吸引了国内外学者的极大关注，发展十分迅速。
鉴于蓝绿激光器的广泛的应用前景和国内外的积极研究，研究院对蓝绿激光器的专利技术进行监控和解读，主要关注蓝绿激光器的外延堆叠结构及其制备方法，对UCSB（University of California，Santa Barbara）、Soraa、三安、中科院苏州纳米所、厦门大学、中国科学院半导体研究所、华为的相关专利技术进行关注，对上半年公开或者授权的专利进行解读，以希望了解最新的专利关注的技术有哪些。
在2022年1-2月内，UCSB（University of California，Santa Barbara）、Soraa、三安、纳米所、厦门大学、中国科学院半导体研究所、华为在蓝绿激光器技术及产品的相关领域的全球范围内公开/授权专利151件，经过进一步筛选，将涉及到激光器的封装、散热、波长转换结构、激光器框架、激光器的绝缘结构、激光器的导电结构等去除，仅将蓝绿激光器的外延结构或堆叠结构专利进行保留，剩余7篇，如图所示：
其中，这些专利中，公开国涉及到中国、美国和欧洲（欧专局），申请人涉三安光电、中国科学院半导体研究所、日亚、SORRA和UNIV CALIFORNIA，从解决问题来看，涉及到如何提高量子阱的发光均匀性、提高光波导层的稳定性、提高隧道结的可靠性等。
专利解读
【公开（公告）号】CN114006266A
【申请人】厦门三安光电有限公司
【发明人】王俞授; 沈圻
【申请日】20211012
【公开（公告）日】20220201
技术问题
在传统氮化镓基蓝绿光激光器中，氮化铟镓波导层可被用来限制光场，由于氮化铟镓与氮化镓的晶格存在较大差异，在氮化铟镓波导层与氮化镓层的界面处易形成界面缺陷，这些界面缺陷会影响氮化铟镓波导层的稳定性。
技术手段
本发明的目的在于提供一种激光二极管，其通过在第一波导层中加入微量的铝组分，可有效改善第一波导层和n型层界面处因存在晶格差异而形成的界面缺陷，并提高第一波导层的稳定性。
本发明的技术方案中，提供了一种激光二极管，其包括n型层、p型层和位于两者之间的有源层；n型层和有源层之间包括有第一波导层；
第一波导层包括铝铟镓氮四元合金，第一波导层中铝的浓度为1×1016cm-3～3×1016cm-3，或者3×1016cm-3～5×1017cm-3，或者5×1017cm-3～1×1018cm-3。
第一波导层具有铝的第一浓度轮廓，第一浓度轮廓包括至少一个第一峰形。
图1所示，为该激光二极管包括n型层12、p型层17和位于两者之间的有源层14，n型层12和有源层14之间包括有第一波导层13，第一波导层13靠近n型层12的一侧表面为A面100，靠近有源层14的一侧表面为B面200。n型层12为具有铝组分的氮化镓层，n型层12还可含有少量的铟组分或者不含有铟组分。第一波导层13中铟的浓度为n型层12中铟的浓度的100倍以上，因此，在第一波导层13中加入晶格常数较小的铝，以调配第一波导层13的晶格常数。第一波导层13中铝的浓度满足：铝在A面100处的浓度与n型层12中铝在靠近A面100的一侧表面处的浓度之差相差10倍以上，以使第一波导层13的晶格常数与n型层12的晶格常数匹配，且第一波导层13与n型层12之间无显著的色差。第一波导层13中铝的浓度为1×1016cm-3～3×1016cm-3，或者3×1016cm-3～5×1017cm-3，或者5×1017cm-3～1×1018cm-3。
图2所示为激光二极管的SIMS图，且图2中的区域I显示了第一波导层13中铝、铟的浓度或离子强度与深度的关系，第一波导层13中铟的浓度为定值，该定值在β±10％β的范围内波动，β为第一波导层13中铟的理论浓度值，第一波导层13中铝的浓度是渐变的。通过第一波导层13中铝组分渐变来调整第一波导层13的折射率，以提高第一波导层13的光子局限能力，进而减小激光二极管的阈值电流，并提高激光二极管的亮度。
具体地，第一波导层13包括AlxInyGa1-x-yN，y为定值，x为渐变值，x的取值范围为0～0.1，y的取值范围为0～0.2。第一波导层13中铝的浓度优选为3×1016～5×1017cm-3，铟的浓度优选为2×1020～4×1020cm-3，第一波导层13的折射率优选为2.4～2.6。
技术效果
本发明的铝相较于铟具有较小的晶格常数，在第一波导层中加入微量的铝组分可有效降低第一波导层的晶格常数进而匹配n型层，以改善第一波导层和n型层界面处因存在晶格差异而形成的界面缺陷，并提高第一波导层的稳定性。
此外，通过第一波导层中铝组分渐变来调整第一波导层的折射率，以提高第一波导层的光子局限能力，进而减小激光二极管的阈值电流，并提高激光二极管的亮度。
此外，通过第一波导层中的铝组分和铟组分同时渐变来调整第一波导层的折射率，使得第一波导层的折射率的变化速率增大，以进一步提高第一波导层的光子局限能力。
