本发明属于半导体光电器件，具体涉及一种具有应变调制上波导层的激光器及其生长方法。
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。激光器的种类很多，其分类方式也多样，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。激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别，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；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；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；4）原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到量子阱或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。
2、氮化物半导体激光器存在以下问题：缺陷密度大、杂质浓度大、应力大等晶体质量问题，制约激光器性能和可靠性的提升；有源层晶格失配与应变大诱导产生强压电极化效应，产生较强的qcse量子限制stark效应，引起量子阱的能带倾斜，激光器价带带阶差增加，抑制空穴注入，空穴在量子阱中输运更困难，载流子注入不均匀，电子空穴波函数交叠几率减少，从而引起激光器增益不均匀、辐射复合效率下降，限制了激光器电激射增益的提高，从而导致激光器的输出功率受限、激光器频率的不稳定性增加、激光器的工作波长范围受到限制以及影响激光器的信噪比和性能稳定性。
技术实现思路
1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的半导体激光器。
2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
3、一种具有应变调制上波导层的激光器，从下至上依次包括衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层，所述上波导层为应变调制上波导层；所述应变调制上波导层含有in元素；
4、所述应变调制上波导层的in元素分布具有函数y=logf（（h+x）/（h-x））第二三象限曲线分布，其中0＜f＜1，且h＞0。
5、作为本发明的进一步优化方案，所述应变调制上波导层为ingan、inn、alingan、ingan/gan超晶格、ingan/alinn超晶格、ingan/algan超晶格、ingan/alingan超晶格、gan/alingan超晶格、gan/alinn超晶格的任意一种或任意组合或与gan的任意组合。
6、作为本发明的进一步优化方案，所述应变调制上波导层的峰值电子漂移速率分布具有弧形分布；
7、所述应变调制上波导层的峰值电子漂移速率分布具有函数y=loga（（m+x）/（m-x））第二三象限曲线分布，其中0＜a＜1，且m＞0。
8、作为本发明的进一步优化方案，所述应变调制上波导层的形变势分布具有弧形分布；
9、所述应变调制上波导层的形变势分布具有函数y=logb（（n+x）/（n-x））第二三象限曲线分布，其中b＞1，且n＞0。
10、作为本发明的进一步优化方案，所述应变调制上波导层的体积弹性模量分布具有函数y=logc（（j+x）/（j-x））第二三象限曲线分布，其中c＞1, 且j＞0。
11、作为本发明的进一步优化方案，所述应变调制上波导层的极化光学声子能量分布具有函数y=logd（（k+x）/（k-x））第二三象限曲线分布，其中d＞1, 且k＞0。
12、作为本发明的进一步优化方案，所述应变调制上波导层的峰值电子漂移速率分布、形变势分布、体积弹性模量分布、极化光学声子能量分布具有如下关系：0＜a＜1＜c≤b≤d。
13、作为本发明的进一步优化方案，所述应变调制上波导层的in/c元素比例分布具有函数y=logg（（u+x）/（u-x））第二三象限曲线分布，其中0＜g＜1, 且u＞0；
14、所述应变调制上波导层的in/h元素比例分布具有函数y=logp（（v+x）/（v-x））第二三象限曲线分布，其中0＜p＜1, 且v＞0；
15、所述应变调制上波导层的in/o元素比例分布具有函数y=logq（（w+x）/（w-x））第二三象限曲线分布，其中0＜q＜1, w＞0；
16、所述应变调制上波导层的in元素分布、in/c元素比例分布、in/h元素比例分布和in/o元素比例分布具有如下关系：0＜p＜g＜q＜f＜1。
17、一种单晶生长方法，用于生长上述的具有应变调制上波导层的激光器的晶体，该方法包括以下步骤：
18、s1、选择衬底材料作为基础底片，并清洗底片，除去其表面的污染物；
19、s2、对底片的表面进行预处理，再将其放置在mocvd的反应室中的衬底架上，并将反应室抽真空；
20、s3、导入金属有机化学气体前体和载体气体，然后对底片进行预热；
21、s4、调控设定的温度、压强、反应元素选择及比例、转速、生长速率、v/ⅲ比例、掺杂元素的组合，在衬底上方先生长下限制层；
22、s5、调控设定的温度、压强、反应元素选择及比例、转速、生长速率、v/ⅲ比例、掺杂元素的组合，依次生长下波导层和有源层；
23、s6、调控设定的温度、压强、反应元素选择及比例、转速、生长速率、v/ⅲ比例、掺杂元素的组合，生长应变调制上波导层；
24、s7、在上波导层上方使用mocvd外延生长上限制层；
25、s8、在生长完成后，逐渐降低反应室的温度，使生长的单晶材料冷却并固化在衬底上，将衬底从反应室中取出并进行后续处理后，形成单晶gan基半导体激光元件。
26、作为本发明的进一步优化方案，所述步骤s4中，下限制层的生长温度为1000~1200℃，生长压强为100~300torr，反应元素为tmga、tega、tmal、tmin、nh3、n2、h2，转速为1000~1300转，生长速率为0.2~3um/h，ⅴ/ⅲ比为100~80000，掺杂元素为sih4或乙硅烷的任意一种；所述步骤s5中，下波导层的生长温度为650~1000℃，生长压强为100~300torr，反应元素为tmga、tega、tmal、tmin、nh3、n2、h2，转速为400~900转，生长速率为0.05~2um/h，ⅴ/ⅲ比为1000~90000，掺杂元素为sih4或乙硅烷的任意一种，有源层的生长温度为600~950℃，生长压强为100~250torr，反应元素为tega、tmal、tmin、nh3、n2、h2，转速为300~800转，生长速率为0.002~2um/h，ⅴ/ⅲ比为1000~90000，掺杂元素为sih4或乙硅烷的任意一种；
27、所述步骤s6中，应变调制上波导层的生长温度为650~1000℃，生长压强为100~300torr，反应元素为tmga、tega、tmal、tmin、nh3、n2、h2，转速为400~900转，生长速率为0.05~2um/h，ⅴ/ⅲ比为1000~90000，掺杂元素为sih4或乙硅烷的任意一种，通过调控应变调制上波导层的in原子注入具有函数y=loga（（b+x）/（b-x））第二三象限曲线分布，其中0＜a＜1，且b＞0，使应变调制上波导层的形变势分布具有函数y=logb（（n+x）/（n-x））第二三象限曲线分布，其中b＞1，且n＞0；通过调控应变调制上波导层的in/c原子比例注入具有y=logd（（e+x）/（e-x））第二三象限曲线分布，其中0＜d＜1，且e＞0，使所述应变调制上波导层的峰值电子漂移速率分布具有函数y=loga（（m+x）/（m-x））第二三象限曲线分布，其中0＜a＜1，且m＞0；通过调控应变调制上波导层的in/h原子比例注入具有y=logf（（g+x）/（g-x））第二三象限曲线分布，其中0＜f＜1，且g＞0，使应变调制上波导层的体积弹性模量分布具有函数y=logc（（j+x）/（j-x））第二三象限曲线分布，其中c＞1, 且j＞0；通过调控应变调制上波导层的in/o原子比例注入具有y=logj（（l+x）/（l-x））第二三象限曲线分布，其中0＜j＜1，且l＞0，使所述应变调制上波导层的极化光学声子能量分布具有函数y=logd（（k+x）/（k-x））第二三象限曲线分布，其中d＞1, 且k＞0。
28、本发明的有益效果在于：本发明通过调控上波导层的峰值电子漂移速率分布、形变势分布、体积弹性模量分布以及极化光学声子能量分布形成应变调制上波导层，从而抑制自发极化和压电极化效应，提高晶体质量，降低非辐射复合，抑制qcse效应，降低能带倾斜，提升电子空穴波函数的空间交叠几率，从而提升辐射复合效率，降低光吸收损耗。
1.一种具有应变调制上波导层的激光器，从下至上依次包括衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层，其特征在于，所述上波导层为应变调制上波导层；所述应变调制上波导层含有in元素；
2.根据权利要求1所述的一种具有应变调制上波导层的激光器，其特征在于：所述应变调制上波导层为ingan、inn、alingan、ingan/gan超晶格、ingan/alinn超晶格、ingan/algan超晶格、ingan/alingan超晶格、gan/alingan超晶格、gan/alinn超晶格的任意一种或任意组合或与gan的任意组合。
3.根据权利要求2所述的一种具有应变调制上波导层的激光器，其特征在于：所述应变调制上波导层的峰值电子漂移速率分布具有弧形分布；
4.根据权利要求3所述的一种具有应变调制上波导层的激光器，其特征在于：所述应变调制上波导层的形变势分布具有弧形分布；
5.根据权利要求4所述的一种具有应变调制上波导层的激光器，其特征在于：所述应变调制上波导层的体积弹性模量分布具有函数y=logc（（j+x）/（j-x））第二三象限曲线分布，其中c＞1, 且j＞0。
6.根据权利要求5所述的一种具有应变调制上波导层的激光器，其特征在于：所述应变调制上波导层的极化光学声子能量分布具有函数y=logd（（k+x）/（k-x））第二三象限曲线分布，其中d＞1, 且k＞0。
7.根据权利要求6所述的一种具有应变调制上波导层的激光器，其特征在于：所述应变调制上波导层的峰值电子漂移速率分布、形变势分布、体积弹性模量分布、极化光学声子能量分布具有如下关系：0＜a＜1＜c≤b≤d。
8.根据权利要求1所述的一种具有应变调制上波导层的激光器，其特征在于：所述应变调制上波导层的in/c元素比例分布具有函数y=logg（（u+x）/（u-x））第二三象限曲线分布，其中0＜g＜1, 且u＞0；
9.一种单晶生长方法，用于生长权利要求1-8任意一项所述的具有应变调制上波导层的激光器的晶体，其特征在于，该方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种单晶生长方法，其特征在于：所述步骤s4中，下限制层的生长温度为1000~1200℃，生长压强为100~300torr，反应元素为tmga、tega、tmal、tmin、nh3、n2、h2，转速为1000~1300转，生长速率为0.2~3um/h，ⅴ/ⅲ比为100~80000，掺杂元素为sih4或乙硅烷的任意一种；所述步骤s5中，下波导层的生长温度为650~1000℃，生长压强为100~300torr，反应元素为tmga、tega、tmal、tmin、nh3、n2、h2，转速为400~900转，生长速率为0.05~2um/h，ⅴ/ⅲ比为1000~90000，掺杂元素为sih4或乙硅烷的任意一种，有源层的生长温度为600~950℃，生长压强为100~250torr，反应元素为tega、tmal、tmin、nh3、n2、h2，转速为300~800转，生长速率为0.002~2um/h，ⅴ/ⅲ比为1000~90000，掺杂元素为sih4或乙硅烷的任意一种；
