[發明專利]一種n型外延襯底激光二極管

有效

• 申請號: 201310500560.9
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103594929A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 叢國芳
• 申請（專利權）人: 溧陽市東大技術轉移中心有限公司
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，特別是涉及一種n型外延襯底激光二極管。

背景技術

氧化鋅(ZnO)是一種新型的II-VI族直接帶隙寬禁帶半導體材料。氧化鋅（ZnO）無論在晶格結構、晶胞參數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光和受激輻射的閾值以及良好的機電耦合特性、熱穩定性和化學穩定性。在室溫下，氧化鋅（ZnO）的禁帶寬度為3.37eV，自由激子結合能高達60meV，遠大于GaN，因此更容易在室溫或更高溫度下實現激子增益。但是，作為襯底的GaN中一般都會包括各種缺陷，例如位錯、間隙或空位等，缺陷會引起晶體應變，應變會造成襯底上外延層的品質及性能降低，導致激光二極管的壽命縮短。減少了半導體襯底材料生長過程中形成的缺陷密度已成為本領域急需解決的問題。

而且，現有技術中電極一般都形成在襯底的臺面結構上，例如中國授權專利CN12099976A所公開的二極管激光器，其中金屬陰極形成在活性區的一側，該金屬陰極的高度與活性區的高度幾乎持平，因此，金屬陰極勢必會妨礙作為發光結構的活性區的發光，即使金屬陰極采用透明的導電材料，活性區所發出的光也不可能毫無阻礙地透過金屬陰極；因此上述結構也會在一定程度上影響發光效率。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種n型外延襯底激光二極管，其可以明顯的減小激光二極管襯底中的晶體缺陷密度，并且通過對電極的特殊設置方式，避免了電極對發光區域所造成的影響，從而提高激光二極管的性能和壽命。

本發明的激光二極管包括藍寶石襯底，在藍寶石襯底上具有n-GaN外延襯底，其中，n-GaN外延襯底的中部區域上依次具有n型界面層、發光層、p型界面層、p型注入層以及p電極；n-GaN外延襯底的外圍區域上具有n電極；

其中，n型界面層是n-Al_xIn_yGa_1-x-yN，其中0＜x≤1，0＜y≤1并且x+y≤1；

其中，發光層是超晶格結構的多量子阱層，該多量子阱層的材料為ZnO/Zn_1-aMg_aO/Zn_1-bAs_bO，其中0＜a≤0.2、0＜b≤0.3；

其中，p型界面層為P-Al_xIn_yGa_1-x-yP，其中0＜x≤1，0＜y≤1并且x+y≤1；

其中，p型注入層為p型NiO注入層；

其中，p電極為Au、Pt、Pt/Ni、Au/Ni或ITO（氧化銦錫），所述p電極的厚度不大于所述p型界面層的厚度。n電極為In、Al、Ga、Ag或ITO。

本發明的激光二極管的有益效果為：

1.采用n-Al_xIn_yGa_1-x-yN的n型界面層以及p-Al_xIn_yGa_1-x-yP的p型界面層，可以有效降低半導體襯底材料生長過程中形成的缺陷密度；

2.采用多量子阱層ZnO/Zn_1-aMg_aO/Zn_1-bAs_bO作為發光層，能夠大大提高了載流子的復合幾率，提高激光二極管的發光效率；

3.采用p型NiO作為空穴注入層形成異質結注入，這種異質結具有超注入的優點，從而進一步提高發光效率。

4.將n電極的厚度設定為不大于n型界面層的厚度，從而避免了n電極對n型界面層上的發光層所發出的光造成的干擾，進而有利于提高發光效率。

附圖說明

圖1是本發明激光二極管的截面結構示意圖。

圖2為本發明激光二極管的俯視圖。

具體實施方式

參見圖1，本發明的n型外延襯底激光二極管包括藍寶石襯底1；在藍寶石襯底1上具有n-GaN外延襯底2，n-GaN外延襯底2的中部區域上具有發光結構，所述發光結構由下至上依次具有n型界面層3、發光層4、p型界面層5、p型注入層6以及p電極7；n-GaN外延襯底的外圍區域上具有n電極8，該n電極8環繞所述發光結構形成，見圖2所示；其中n電極8的厚度不大于n型界面層3的厚度，并且n電極8與n型界面層3之間具有空隙；