[發明專利]ZnO/ZnMgO多量子阱紫外激光二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201010214026.8
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN101888061A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 方國家;龍浩;黃暉輝;李頌戰;莫小明;王皓寧
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H01S5/34
• 分類號: H01S5/34;H01S5/30;H01S5/042
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

1.一種ZnO/ZnMgO多量子阱紫外激光二極管，其特征在于：襯底為生長在藍寶石(1)上的n型GaN(2)；在襯底自下而上依次有由ZnO和Mg_1-xZn_xO交替沉積形成的ZnO/Zn_1-xMg_xO多量子阱有源層(3)、p型NiO薄膜層(4)和第一電極(5)；還有第二電極(6)與ZnO/Zn_1-xMg_xO多量子阱有源層(3)并列沉積在n型GaN層(2)上，其中ZnO/Zn_1-xMg_xO多量子阱有源層(3)的0.1≤x≤0.3。

2.根據權利要求1所述的ZnO/ZnMgO多量子阱紫外激光二極管，其特征在于：所述的ZnO/Zn_1-xMg_xO多量子阱有源層(3)為由3～10個周期的ZnO薄膜和Zn_1-xMg_xO薄膜交替形成的結構。

3.根據權利要求1或2所述的ZnO/ZnMgO多量子阱紫外激光二極管，其特征在于：所述的第一電極(5)為Au、Pt、Pt/Ni或Au/Ni。

4.根據權利要求1或2所述的ZnO/ZnMgO多量子阱紫外激光二極管，其特征在于：所述的第二電極(6)為In、Al、Ga或Ag。

5.權利要求1所述ZnO/ZnMgO多量子阱紫外激光二極管的制備方法，其特征在于：采用生長在藍寶石上的n型GaN(2)為襯底，首先用半導體工藝清洗襯底，然后通過射頻磁控濺射工藝在n型GaN(2)襯底上交替濺射ZnO薄膜和Zn_1-xMg_xO薄膜形成ZnO/Zn_1-xMg_xO多量子阱有源層(3)；在ZnO/Zn_1-xMg_xO多量子阱有源層(3)上反應濺射p型NiO薄膜層(4)；最后通過射頻磁控濺射工藝在p型NiO(4)表面鍍上第一電極(5)，在n型GaN(2)邊緣鍍上第二電極(6)。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：通過射頻磁控濺射工藝制備ZnO/Zn_1-xMg_xO多量子阱有源層(3)的過程中，制備ZnO薄膜的靶材是ZnO陶瓷靶，制備Zn_1-xMg_xO薄膜的靶材是Mg與ZnO混合靶，濺射時本底氣壓不大于10^-3Pa，襯底溫度為200～400℃，沉積時氣壓為0.5～5Pa、相對氧分壓O₂/(O₂+Ar)為15～40％、濺射功率60～150W、每層濺射時間為1～3分鐘。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：制備Zn_1-xMg_xO薄膜的靶材選用Mg金屬靶和ZnO陶瓷靶的混和靶材，其中Mg金屬靶和ZnO陶瓷靶的面積比為1∶0.5～1.5。

8.根據權利要求5或6或7所述的制備方法，其特征在于：在ZnO/Zn_1-xMg_xO多量子阱有源層(3)上反應濺射p型NiO薄膜層(4)的過程中，采用Ni金屬靶，相對氧分壓O₂/(O₂+Ar)為50～70％、濺射前的腔體本底氣壓不大于10^-3Pa、襯底溫度為150～400℃、濺射氣壓為0.5～5Pa、濺射功率80～200W、濺射時間為20～60分鐘。