[發明專利]半極性平面III-氮化物半導體基發光二極管和激光二極管的氮化鋁鎵阻擋層和分離限制異質結構(SCH)層

無效

• 申請號: 201180017281.6
• 申請日: 2011-04-05
• 公開（公告）號: CN102823088A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: Y-D·林;H·太田;S·納卡姆拉;S·P·德恩巴拉斯;J·S·斯派克
• 申請（專利權）人: 加利福尼亞大學董事會
• 主分類號: H01S5/34
• 分類號: H01S5/34
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;陸惠中

1.半極性平面III-氮化物半導體基光電子器件結構，包含：

一個或多個III-氮化物器件層，所述一個或多個III-氮化物器件層包含活性層，其中所述活性層包含：

至少第一和第二含鋁(Al)量子阱阻擋層；和

半極性含銦(In)量子阱層，所述半極性含銦(In)量子阱層位于所述第一與第二含Al量子阱阻擋層之間，其中所述半極性含In量子阱層以及所述第一和第二含Al量子阱阻擋層在半極性平面上以半極性取向生成。

2.權利要求1所述的器件結構，其中所述III-氮化物器件層進一步包含：

位于所述活性層任一側上的上含In分離限制異質結構(SCH)層和下含In?SCH層，其中所述上和下SCH層的In組成高于不具有所述第一和第二含Al量子阱阻擋層的類似器件中的上和下SCH層的In組成。

3.權利要求1所述的器件結構，其中所述III-氮化物器件層進一步包含：

位于所述活性層任一側上的上含In分離限制異質結構(SCH)層和下含In?SCH層，其中所述上和下含In?SCH層的In組成大于10%。

4.權利要求1所述的器件結構，其中所述含Al量子阱阻擋層是AlGaN，所述含In量子阱層是InGaN。

5.權利要求2所述的器件結構，其中所述上和下含In?SCH層是InGaN層。

6.權利要求2所述的器件結構，其中所述上含In?SCH層和下含In?SCH層中的至少一個是包含不同In組成的InGaN/GaN或InGaN/AlGaN超晶格(SL)結構。

7.權利要求2所述的器件結構，其中與具有較低Al組成的量子阱阻擋層相比，所述第一和第二含Al量子阱阻擋層的Al組成通過補償由所述下和上含In?SCH層引起的所述器件結構中的應變而減少或防止由所述下和上SCH層的In組成引起的所述III-氮化物器件層中的失配位錯。

8.權利要求6所述的器件結構，其中所述器件結構是激光二極管結構，其光學限制因子為至少3，對于20mA的驅動電流，輸出功率為至少2mW。

9.權利要求1所述的器件結構，其中所述III-氮化物器件層一致生成，而無堆垛層錯或失配位錯。

10.權利要求1所述的器件結構，其中所述III-氮化物器件層形成發光器件，所述活性層發射光，并且所述器件穿過所述活性層的整個頂部表面、整個底部表面或整個側壁中的一個或多個均勻地發射所述光。

11.權利要求1所述的器件結構，其中與具有較低Al組成的量子阱阻擋層相比，所述第一和第二AlGaN量子阱阻擋層的Al組成通過補償由于所述量子阱中的In組成引起的應變而減少或防止由所述半極性含In量子阱中的In組成引起的所述器件結構中的三角形暗色缺陷。

12.權利要求1所述的器件結構，其中所述器件結構中暗色缺陷的表面積小于100微米×100微米，密度小于~4.5×10³cm^-2。

13.權利要求1所述的器件結構，其中所述半極性平面是20-21、11-22、30-31、30-3-1、10-1-1、(n0-n1)、(n0-n-1)平面，且n是整數，以便實現平面階梯式生成，并且所述III-氮化物器件層和所述量子阱結構具有平滑的平面表面和界面。

14.權利要求1所述的器件結構，進一步包含由兩個反射鏡界定的激光器腔，其中所述反射鏡通過干蝕刻進行蝕刻或被切割.

15.權利要求1所述的器件結構，其中所述第一和第二含Al量子阱阻擋層中的Al百分比組成x為0<x<5%。

16.權利要求1所述的器件結構，其中所述器件結構形成發射綠色光的(20-21)平面激光二極管。