[發明專利]一種制備GaN基激光器的方法以及一種GaN基激光器

有效

• 申請號: 201410504147.4
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104319631B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 賈傳宇;張國義;童玉珍
• 申請（專利權）人: 北京大學東莞光電研究院;東莞市中鎵半導體科技有限公司
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343;H01S5/30
• 代理公司: 東莞市冠誠知識產權代理有限公司44272
• 代理人: 楊正坤

技術領域

本發明屬于半導體光電子技術領域，特別涉及一種制備新型GaN基激光器的方法以及一種GaN基激光器。

背景技術

自半導體激光二極管發明半個世紀以來，以砷化鎵、磷化銦系半導體為基礎的紅外和紅光波段的半導體激光器得到了飛速發展，其應用范圍覆蓋了整個光電子學領域，已滲透到科技領域各個方面。波長比紅光更短的綠光或藍光半導體激光器在激光顯示、水下通信、激光打印、高密度信息讀寫、深水探測等方面有更廣泛的應用。由于氮化鎵材料系具有較寬的能帶，通過調節合金組份氮化鎵激光器的波長可以覆蓋從紅外到可見光直至紫外的很寬的范圍，是目前實現藍、綠光半導體激光最佳選擇，可是研制基于氮化鎵材料系的藍光和綠光激光器有很大的難度，國際上氮化鎵基藍光激光器雖已有產品，但價格昂貴；而綠光激光器尚處于研究攻關階段，因此有必要通過立項研制和發展氮化鎵基藍光激光器。

氮化鎵基藍光激光器是指能發射藍色波段（中心波長為440nm）激光的半導體激光器。以紅、藍和綠三基色的激光為光源的激光顯示是現代高技術的突破，它能最完美地再現自然色彩，其中便攜式顯示產品，如激光微型投影、激光投影手機等具有隨時隨地的播放和顯示功能及高清晰度的圖像格式的優點，這將會帶動整個顯示領域的一次革命，便攜式激光顯示和投影機需要以分別能發射紅、純藍和純綠激光的小型半導體激光器為光源。近年來氮化鎵藍光激光器的出現，是人們發展便攜式激光顯示和投影技術的一個重要里程碑。

作為在激光顯示和投影所需的紅、綠、藍三基色激光光源中，基于砷化鎵材料系的紅光半導體激光器已相當成熟，早已在光存儲和顯示領域中得到廣泛應用；而如何獲得純藍與純綠基色的小型激光光源是關鍵。，但研制基于氮化鎵材料系的藍光和綠光激光器有很大的難度，國際上氮化鎵基藍光激光器已有產品，但價格昂貴；而綠光激光器尚處于研究攻關階段。目前在小型激光顯示產品中，綠色激光光源，是只能通過固體激光器經倍頻后來獲得；但同樣的方案由于不能用于獲得藍光激光，藍光激光必需直接采用氮化鎵基材料系的激光二極管來實現。因此，本項目提出以試制微型激光顯示所用的藍色光源為主要應用背景，以解決解決氮化鎵基藍光激光器研制中的關鍵技術問題為主要目的開展相應的科技攻關。激光顯示目前已成為我國加快技術創新的新領域，前期已經得到國家的大力支持，而氮化鎵基藍激光器作為便攜式激光顯示的核心部件能夠創造出更多的新型顯示產品，預計的市場價值非常可觀，國內也有一些公司看準了該市場已經在進行技術攻關和試產，但是由于氮化鎵激光器芯片制備的難度很大，需要很大的經費和技術力量的投入，核心技術一直被日本、美國、德國和韓國的大公司所掌握，至今仍無法從國外購買到氮化鎵基激光器的外延片，國內該領域的發展受到極大的限制。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備新型GaN基激光器的方法，采用金屬有機化合物氣相外延技術解決GaN基激光器制備中的一系列關鍵技術與科學問題，創造性采用新型GaN基激光器超晶格波導層結構、超晶格結構光限制層結構及量子阱有源層結構；突破氮化鎵同質襯底上激光器外延制備的關鍵技術難題。

為實現以上目的，本發明的技術方案為：