[發(fā)明專利]GaN襯底激光二極管

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210440780.2
• 申請(qǐng)日: 2012-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN103812004A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿振民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫華御信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/343
• 分類號(hào): H01S5/343
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 溫子云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光二極管，尤其涉及一種GaN襯底的激光管。

背景技術(shù)

在光纖通信、光纖傳感、醫(yī)療檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域中半導(dǎo)體激光器被廣泛應(yīng)用。近年來，GaN襯底的氮化物化合物激光二極管裝置已經(jīng)被廣泛地用作高容量光盤、光纖傳感器、環(huán)境監(jiān)測(cè)、光通信等技術(shù)領(lǐng)域，具有較高輸出和較高可靠性的裝置已經(jīng)處于積極的研發(fā)中。在這樣的氮化物化合物激光二極管裝置中，相對(duì)于有源層的垂直方向(豎直方向)中的光學(xué)約束通過使用光導(dǎo)層和覆層實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)有的激光二極管裝置在光輸出穩(wěn)定性、發(fā)光效率等方面存在著諸多的不足與缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有較好光輸出穩(wěn)定性，發(fā)光效率較高的GaN襯底激光二極管。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種GaN襯底激光二極管裝置，包括：

設(shè)置在GaN襯底上的緩沖層（11）；

設(shè)置在緩沖層上的共摻雜層（12）；

設(shè)置于共摻雜層12上面的n型包覆層；

n型包覆層上設(shè)置有有源層，由氮化物III-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成；

在有源層上設(shè)置有P型包覆層；

所述共摻雜層，由包含鎵和氮的III-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，并且被共摻雜作為施主工作的雜質(zhì)的硅和作為受主工作的雜質(zhì)的鎂，

其中所述共摻雜層的載流子濃度是從2.0×10¹⁸cm^-3至8.0×10¹⁸cm^-3，以及

其中所述共摻雜層具有比所述n型覆層的禁帶窄的禁帶，所述共摻雜層的導(dǎo)電類型是n型。

所述n型包覆層包括第一n型包覆層和第二n型包覆層。

其中所述n型覆層由Al_xGa_1-xN混合晶體構(gòu)成，其中0.01＜x≤0.86,研究表明如果鋁的含量超過0.86，半導(dǎo)體基片產(chǎn)生裂紋的概率大大增加，并且對(duì)于給定的鋁成份比率x具有不超過裂紋產(chǎn)生臨界膜厚度的厚度。

其中所述共摻雜層中Mg雜質(zhì)的濃度為2.6×10¹⁸cm^-3至5.3×10¹⁸cm^-3，Si雜質(zhì)的濃度為3.0×10¹⁸cm^-3至6.0×10¹⁸cm^-3。

其中作為所述共摻雜層的厚度為50-200nm。

從下列描述中，本發(fā)明的其它和進(jìn)一步的目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為充分地顯見。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的激光二極管裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；

具體實(shí)施方式

以下將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的激光二極管裝置的截面結(jié)構(gòu)，該激光二極管具有其中共摻雜層13、第一n型覆層14、第二n型覆層15、n型光導(dǎo)層16、n側(cè)居間層17、有源層18、p側(cè)居間層19、電子阻擋層20、p型覆層21和p側(cè)接觸層22依次被層疊于由GaN構(gòu)成的襯底11的一表面?zhèn)壬希哂芯彌_層12位于中間。

緩沖層12例如1.00-5.00μm厚，并且由摻雜作為n型雜質(zhì)的硅Si的n型GaN構(gòu)成。

共摻雜層13用于吸收通過第二n型覆層15和第一n型覆層14滲出至襯底11側(cè)的光。共摻雜層13設(shè)置為相鄰于第一n型覆層14，并且具有比第一n型覆層14和第二n型覆層15的禁帶窄的禁帶。共摻雜層13由例如包含至少3B族元素中的鎵Ga和至少5B族元素中的氮N的氮化物III-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，并且被摻雜作為施主工作的雜質(zhì)的硅Si和作為受主工作的雜質(zhì)的鎂Mg。由此，在該激光二極管裝置中，可以抑制滲出至襯底11側(cè)的光和穿過有源層18的波導(dǎo)的光之間的模式耦合。

共摻雜層13的組份材料的實(shí)例包括GaN和InGaN混合晶體。具體地，優(yōu)選GaN。在使用InGaN混合晶體的情形中，盡管能夠增加吸收系數(shù)，但是難于控制最適合的成份，并且存在影響第一n型覆層14的結(jié)晶的可能性。