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激光器的外延層設(shè)計是半導(dǎo)體激光器性能優(yōu)化的核心環(huán)節(jié)，需綜合考慮材料選擇、能帶結(jié)構(gòu)、光學(xué)限制、載流子限制等因素。例如一個典型外延層結(jié)構(gòu)（以邊發(fā)射InGaAsP/InP激光器為例）
從襯底向上依次生長：
襯底（Substrate）：如InP（用于長波長）、GaAs（用于短波長）。
緩沖層（Buffer Layer）：減少襯底缺陷，如非故意摻雜InP。
下限制層（Lower Cladding Layer）：低折射率、寬禁帶材料（如InP），限制光場縱向擴展。
下波導(dǎo)層（Lower Waveguide）：稍窄禁帶材料（如InGaAsP），引導(dǎo)光場。
有源層（Active Layer）：
量子阱（QW）結(jié)構(gòu)：多量子阱（MQW）設(shè)計（如InGaAsP/InGaAs），厚度通常5-20 nm，提升載流子限制和增益。
勢壘層（Barrier）：如InGaAsP，調(diào)節(jié)能帶對齊。
上波導(dǎo)層（Upper Waveguide）：與下波導(dǎo)對稱或優(yōu)化設(shè)計。
上限制層（Upper Cladding Layer）：如InP，與下限制層共同形成光波導(dǎo)。
接觸層（Contact Layer）：重?fù)诫s（如InGaAs），降低歐姆接觸電阻。
而如果想得到多波長或者寬波段的激光器，在外延結(jié)構(gòu)上理論上是可以做成下圖的外延設(shè)計。
在N和P之間的插入不同組分的有源層。公開號：CN116157972A,專利權(quán)人：賽米尼克斯有限公司，公開日：2023.05.23公布的一個專利。
400、500、600作為獨立的單片式LD發(fā)光區(qū)，通過不同類型的隧道結(jié)串聯(lián)起來。在P和N上加電壓，分別發(fā)出光?？梢韵喈?dāng)于二極管的串聯(lián)。對于芯片制造來說，沒有大的工藝變動。
但是這種設(shè)計可能有量產(chǎn)品質(zhì)隱患。
1：測試條件不同，內(nèi)部的熱擴散可能是個致命問題。
2：外延生長不容易，容易引起缺陷，且不好確定是哪一層引起的，工藝調(diào)整起來問題多多。
3：應(yīng)用場景有限，有針對的開發(fā)才行，后端應(yīng)用估計要做不少讓步才能使用。光博會的時候也見過別人有類似的外延PPT說明，沒看到過具體產(chǎn)品，如果真能做好，還是前景不錯的。
特別是在激光顯示領(lǐng)域，可以間接改善激光散斑的問題，大家以為如何呢。
