[發(fā)明專利]砷化鎵基短波長量子點(diǎn)超輻射發(fā)光二極管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110041984.4
• 申請日: 2011-02-22
• 公開（公告）號: CN102136534A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁德春;李新坤;金鵬;王占國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/06;H01L33/30
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及六種采用量子點(diǎn)材料為有源區(qū)的砷化鎵基短波長超輻射發(fā)光二極管，所述超輻射發(fā)光二極管的發(fā)光中心波長位于0.7-1.0m短波近紅外波段，屬于半導(dǎo)體光電子材料和器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

短波近紅外波段(0.7-1.0m)的光在人的眼部組織中的吸收很小，具有較大的穿透深度，是眼部OCT成像系統(tǒng)的最佳光源。另一方面，超輻射發(fā)光二極管具有寬的發(fā)光光譜，弱的時(shí)間相干性和強(qiáng)的空間相干性，顯示出它在眼科OCT應(yīng)用中的優(yōu)勢。

目前，短波近紅外波段的超輻射發(fā)光管多采用InGaAs/GaAs量子阱(如Mamedov?D?S?et?al.“Superbroadband?high-power?superluminescent?diode?emitting?at?920nm”，Quantum?Electronics，vol.33，no.6，2003，pp.471-473)或GaAs/AlGaAs量子阱(如Andreeva?E?V?et?al.“High-power?multimode?superluminescent?diode?emitting?at?840nm”，Quantum?Electronics?vol.37，no.11，2007，pp.996-1000)作為有源區(qū)。由于量子阱超輻射發(fā)光管發(fā)光光譜較窄，并不利于它的應(yīng)用。

量子點(diǎn)材料具有較大的尺寸不均勻性，可以得到較寬的發(fā)光光譜，在制備寬光譜超輻射發(fā)光二極管方面有極大的優(yōu)勢(如Z.Y.Zhang?et?al.“High-Performance?Quantum-Dot?Superluminescent??Diodes”，Photonics?Technology?Letters?vol.16，no.1，2004，pp.27-29；張子旸等.一種自組織量子點(diǎn)為有源區(qū)的超輻射發(fā)光光，專利號ZL：02147587.3)，但目前量子點(diǎn)超輻射發(fā)光管的發(fā)光波長均在1微米以上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，采用六種不同結(jié)構(gòu)的砷化鎵基量子點(diǎn)材料為有源區(qū)，制備短波超輻射發(fā)光二極管，把量子點(diǎn)超輻射發(fā)光管的發(fā)光波長延伸至短波近紅外波段(0.7-1.0m)。

本發(fā)明涉及六種砷化鎵基短波長超輻射發(fā)光二極管，該六種超輻射發(fā)光二極管的發(fā)光波長可覆蓋0.7-1.0m短波近紅外波段。所述六種超輻射發(fā)光二極管包括砷化鎵鋁銦/砷化鎵鋁(InAlGaAs/AlGaAs)量子點(diǎn)超輻射發(fā)光二極管、砷化鋁銦/砷化鎵鋁(InAlAs/AlGaAs)量子點(diǎn)超輻射發(fā)光二極管、砷化銦/砷化鎵鋁(InAs/AlGaAs)亞單層量子點(diǎn)超輻射發(fā)光二極管、啁啾結(jié)構(gòu)砷化銦/砷化鎵鋁(InAs/AlGaAs)亞單層量子點(diǎn)超輻射發(fā)光二極管、砷化銦/砷化鎵(InAs/GaAs)亞單層量子點(diǎn)超輻射發(fā)光二極管和啁啾結(jié)構(gòu)砷化銦/砷化鎵(InAs/GaAs)亞單層量子點(diǎn)超輻射發(fā)光二極管。

一種砷化鎵基短波長超輻射發(fā)光二極管，其有源區(qū)為砷化鎵鋁銦/砷化鎵鋁(InAlGaAs/AlGaAs)量子點(diǎn)材料，其有源區(qū)包括：

一下勢壘層11，該下勢壘層11作為量子點(diǎn)層12的載體，并起到限制載流子的作用；

一或多個(gè)量子點(diǎn)層12，該量子點(diǎn)層12生長于下勢壘層11或間隔層13之上；

一或多個(gè)間隔層13，該間隔層13位于兩相鄰量子點(diǎn)層12之間，起到分割兩相鄰量子點(diǎn)層12的作用。如果只有一個(gè)量子點(diǎn)層12，就無需此間隔層13；

一上勢壘層14，該上勢壘層14生長于最上一個(gè)量子點(diǎn)層12之上。該上勢壘層14與下勢壘層11可以將載流子限制于量子點(diǎn)層12之內(nèi)；

其中，量子點(diǎn)層12為砷化鎵鋁銦(InAlGaAs)量子點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)量子點(diǎn)層12中銦、鋁、鎵的組分和量子點(diǎn)的沉積量，就可以改變發(fā)光波長。如果含有多個(gè)量子點(diǎn)層12，各量子點(diǎn)層12的組份與沉積量可以相同，也可以不同。

其中，上勢壘層11、間隔層13與下勢壘層14為砷化鎵鋁(AlGaAs)材料，通過調(diào)節(jié)鋁和鎵的組份，使得砷化鎵鋁(AlGaAs)材料的禁帶寬度大于量子點(diǎn)層12砷化鎵鋁銦(InAlGaAs)材料的禁帶寬度。上勢壘層11、間隔層13與下勢壘層14的砷化鎵鋁(AlGaAs)材料的組份可以相同，也可以不同。

一種砷化鎵基短波長超輻射發(fā)光二極管，其有源區(qū)為砷化鋁銦/砷化鎵鋁(InAlAs/AlGaAs)量子點(diǎn)材料，其有源區(qū)包括：

一下勢壘層21，該下勢壘層21作為量子點(diǎn)層22的載體，并起到限制載流子的作用；

一或多個(gè)量子點(diǎn)層22，該量子點(diǎn)層22生長于下勢壘層21或間隔層23之上；