[發(fā)明專利]具有共摻雜薄膜的砷化鎵基激光二極管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310067262.5
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103151709A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢時昌
• 申請（專利權(quán)）人: 溧陽華晶電子材料有限公司
• 主分類號: H01S5/327
• 分類號: H01S5/327
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 蔣家華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導體領(lǐng)域，具體來說涉及一種具有共摻雜薄膜的砷化鎵基激光二極管。

背景技術(shù)

氧化鋅（ZnO）無論在晶格結(jié)構(gòu)、晶胞參數(shù)還是在禁帶寬度上都與GaN相似，且具有比GaN更高的熔點和更大的激子束縛能，又具有較低的光致發(fā)光和受激輻射的閾值以及良好的機電耦合特性、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。因而在藍紫光發(fā)光二極管、激光器及其相關(guān)光電器件方面的應用有巨大的潛力。在室溫下，氧化鋅（ZnO）的禁帶寬度為3.37eV，自由激子結(jié)合能高達60meV，遠大于GaN的激子結(jié)合能25meV和室溫熱離化能26meV，因此更容易在室溫或更高溫度下實現(xiàn)激子增益。但是，ZnO走向光電器件應用的關(guān)鍵是實現(xiàn)穩(wěn)定可靠且低阻的p型ZnO薄膜。ZnO由于存在諸多本征施主缺陷(如Zn_i，V_o等)和非故意摻雜的H等雜質(zhì)，通常表現(xiàn)為n型。這些施主缺陷的存在能對摻入的受主雜質(zhì)產(chǎn)生強烈的自補償效應，所以難以實現(xiàn)ZnO的P型摻雜。ZnO同質(zhì)結(jié)紫外激射二極管需要做多層量子阱結(jié)構(gòu)，而且所用p-ZnO遷移率較低、穩(wěn)定性較差。發(fā)展結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、光增益高的紫外激光二極管具有重要的應用價值。

目前，業(yè)內(nèi)已有通過共摻雜的方式來得到p型氧化鋅薄膜的報道。例如，在氧化鋅中摻入鎂和銻來形成Mg-Sb共摻雜p型ZnO薄膜，其中鎂(Mg)作為ZnO的摻雜劑可以有效地增大ZnO的禁帶寬度，于是ZnO中的本征淺施主能級便會遠離導帶邊，從而增大了其電離能，減弱了ZnO的n型導電特性。但是由于ZnO中存在的本征淺施主缺陷的自補償作用，使得Sb很難被用來摻雜制備p型ZnO材料。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提出的激光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出了一種具有氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜的激光二極管，該激光二極管的結(jié)構(gòu)為：

n型氧化鎳薄膜，其形成在砷化鎵襯底的上表面上；氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜，其形成在所述n型氧化鎳薄膜的上表面上，以及底電極，其形成在所述n型氧化鎳薄膜下表面上，頂電極，其形成在所述氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜的上表面上。

其中，所述氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜的厚度為300-400nm，該氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜中Mg的摩爾百分含量是5-11％，砷的摩爾百分含量是0.8-1.7％；所述n型氧化鎳薄膜的厚度為300-600nm。

其中，在常溫下，氮鎂共摻雜的p型ZnO晶體薄膜的壓電常數(shù)d₃₃大于16pC/N，其電阻率大于2×10¹⁰Ω·cm。

具體實施方式：

下面通過具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

如圖1所示，本發(fā)明的采用氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜的激光二極管的結(jié)構(gòu)為：

在砷化鎵襯底2的上表面上具有n型氧化鎳薄膜3，該n型氧化鎳薄膜3的厚度為300-600nm；氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜4，其形成在所述n型氧化鎳薄膜3的上表面上，其中，所述氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜4的厚度為300-400nm，該氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜4中Mg的摩爾百分含量是5-11％，砷的摩爾百分含量是0.8-1.7％；并且，在常溫下，氮鎂共摻雜的p型ZnO晶體薄膜4的壓電常數(shù)d₃₃大于16pC/N，其電阻率大于2×10¹⁰Ω·cm。

底電極1形成在砷化鎵襯底2的下表面上，頂電極5形成在氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜4的上表面上。可以采用多種金屬材料來構(gòu)成底電極1和頂電極5的材料，例如金、銀或銅。也可以采用金屬化合物材料來構(gòu)成所述底電極1和頂電極5，例如ITO。

實施例2

如圖1所示，本發(fā)明的采用氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜的激光二極管的結(jié)構(gòu)為：

在砷化鎵襯底2的上表面上具有n型氧化鎳薄膜3，該n型氧化鎳薄膜3的厚度為400nm；氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜4，其形成在所述n型氧化鎳薄膜3的上表面上，其中，所述氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜4的厚度為360nm，該氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜4中Mg的摩爾百分含量是9％，砷的摩爾百分含量是1.2％；并且，在常溫下，氮鎂共摻雜的p型ZnO晶體薄膜4的壓電常數(shù)d₃₃大于16pC/N，其電阻率大于2×10¹⁰Ω·cm。