本技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种具有量子限域效应量子阱的半导体激光器。
背景技术：
1、激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多，分类方式也多样，主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器；与其他类型激光器相比，全固态半导体紫外激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。
2、激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别：
3、1)激光是由载流子发生受激辐射产生，光谱半高宽较小，亮度很高，单颗激光器输出功率可在w级，而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射，单颗发光二极管的输出功率在mw级；
4、2)激光器的使用电流密度达ka/cm2，比氮化物发光二极管高2个数量级以上，从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合、极化效应更强、电子空穴不匹配更严重，导致更严重的效率衰减droop效应；
5、3)发光二极管自发跃迁辐射，无外界作用，从高能级跃迁到低能级的非相干光，而激光器为受激跃迁辐射，感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生光子与感应光子的全同相干光；
6、4)原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到有源层或p-n结产生辐射复合发光，而激光器需要激射条件满足才可激射，必须满足有源区载流子反转分布，受激辐射光在谐振腔内来回振荡，在增益介质中的传播使光放大，满足阈值条件使增益大于损耗，并最终输出激光。
7、氮化物半导体紫外激光器存在以下问题：p型半导体的mg受主激活能大(大于160mev)、离化效率低(10％以下)，空穴浓度远低于电子浓度、空穴迁移率远小于电子迁移率，且量子阱极化电场提升空穴注入势垒、空穴溢出有源层等问题，空穴注入不均匀和效率偏低，导致量子阱中的电子空穴严重不对称不匹配，电子泄漏和载流子去局域化，空穴在量子阱中输运更困难，载流子注入不均匀，增益不均匀，同时，激光器增益谱变宽，峰值增益下降，导致激光器阈值电流增大且斜率效率降低。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种具有量子限域效应量子阱的半导体激光器。
2、本发明实施例提供了一种具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层，所述有源层为具有量子限域效应的量子阱，且所述量子限域效应量子阱中具有导带有效态密度分布特性、电子亲和能分布特性和菲利浦电离度分布特性。
3、优选地，所述量子限域效应量子阱的导带有效态密度呈u型分布，且所述u型分布的数量为1至3个。
4、优选地，所述量子限域效应量子阱的电子亲和能呈倒u型分布，且所述倒u型分布的数量为1至3个。
5、优选地，所述量子限域效应量子阱的菲利浦电离度呈倒u型分布，且所述倒u型分布的数量为1至3个。
6、优选地，所述量子限域效应量子阱为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为1≤m≤3；
7、所述量子限域效应量子阱的阱层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，阱层厚度为10埃米至200埃米，发光波长为200nm至2000nm；
8、所述量子限域效应量子阱的垒层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，垒层厚度为5埃米至500埃米。
9、优选地，所述量子限域效应量子阱的阱层的导带有效态密度分布具有函数y＝ax2+bx+c(a＞0)曲线分布；
10、所述量子限域效应量子阱的阱层的电子亲和能分布具有函数y＝dx2+ex+f(d＜0)曲线分布；
11、所述量子限域效应量子阱的阱层的菲利浦电离度分布具有函数y＝gx2+hx+i(g＜0)曲线分布；
12、其中，d≤g＜0＜a。
13、优选地，所述量子限域效应量子阱中还具有in/al元素比例分布特性，所述量子限域效应量子阱的in/al元素比例呈倒u型分布，且所述倒u型分布的数量为1至3个。
14、优选地，所述下波导层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，所述下波导层的厚度为10埃米至5000埃米；
15、所述上波导层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，所述上波导层的厚度为20埃米至6000埃米。
16、优选地，所述上限制层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，所述上限制层的厚度为20埃米至50000埃米；
17、所述下限制层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，所述下限制层的厚度为50埃米至90000埃米。
18、优选地，所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、gasb、insb、inp、蓝宝石/sio2复合衬底、蓝宝石/aln复合衬底、蓝宝石/sinx、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、mgo、尖晶石、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底的任意一种。
19、本发明的有益效果如下：本发明将半导体激光器中的有源层设计为具有量子限域效应量子阱，并在该量子限域效应量子阱中设计特定的导带有效态密度分布特性、电子亲和能分布特性和菲利浦电离度分布特性，从而在有源层形成量子限域效应量子阱，抑制载流子去局域化，提升有源层对电子和空穴波函数的限域效应，提升激光器自发辐射和受激辐射效率，进而提升斜率效率和限制因子并降低阈值电流。
1.一种具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层，其特征在于，所述有源层为具有量子限域效应的量子阱，且所述量子限域效应量子阱中具有导带有效态密度分布特性、电子亲和能分布特性和菲利浦电离度分布特性。
2.根据权利要求1所述的具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，其特征在于，所述量子限域效应量子阱的导带有效态密度呈u型分布，且所述u型分布的数量为1至3个。
3.根据权利要求1所述的具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，其特征在于，所述量子限域效应量子阱的电子亲和能呈倒u型分布，且所述倒u型分布的数量为1至3个。
4.根据权利要求1所述的具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，其特征在于，所述量子限域效应量子阱的菲利浦电离度呈倒u型分布，且所述倒u型分布的数量为1至3个。
5.根据权利要求1所述的具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，其特征在于，所述量子限域效应量子阱为阱层和垒层组成的周期结构，周期数为1≤m≤3；
6.根据权利要求5所述的具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，其特征在于，所述量子限域效应量子阱的阱层的导带有效态密度分布具有函数y＝ax2+bx+c(a＞0)曲线分布；
7.根据权利要求1所述的具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，其特征在于，所述量子限域效应量子阱中还具有in/al元素比例分布特性，所述量子限域效应量子阱的in/al元素比例呈倒u型分布，且所述倒u型分布的数量为1至3个。
8.根据权利要求1所述的具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，其特征在于，所述下波导层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，所述下波导层的厚度为10埃米至5000埃米；
9.根据权利要求1所述的具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，其特征在于，所述上限制层为ingan、inn、gan、alingan、aln、algan、alinn、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，所述上限制层的厚度为20埃米至50000埃米；
10.根据权利要求1所述的具有量子限域效应量子阱的半导体激光器，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、gasb、insb、inp、蓝宝石/sio2复合衬底、蓝宝石/aln复合衬底、蓝宝石/sinx、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、mgo、尖晶石、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底的任意一种。
