[發明專利]一種雙波長鎵氮基半導體激光芯片結構

在審

• 申請號: 201410759284.2
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104409966A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 堯舜;雷宇鑫;王智勇;邱運濤;賈冠男;高祥宇;呂朝蕙
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王秀麗

技術領域

本發明屬于半導體激光器制備封裝技術領域，尤其涉及一種雙波長鎵氮基半導體激光芯片結構。

背景技術

隨著半導體激光技術的日趨成熟以及應用領域的不斷擴展，半導體激光器件的應用范圍已經覆蓋了光電子學的諸多領域，成為當今光電子實用器件的核心技術。由于半導體激光器件具有體積小，質量輕，壽命長等優點，廣泛應用于軍事、工業及民用等領域。藍寶石被稱為當今最優秀的激光介質之一，以藍寶石為襯底的半導體激光器件因其結構簡單、工作穩定、價格低廉等優點在市場上有很高的占有率。由于其襯底是由非導電材料藍寶石構成，故在生長器件時，要通過外延生長、刻蝕、擴散、制作電極等方法將其P型電極與N型電極置于同一表面，生長成具有高度差的臺階型表面結構。傳統的制備方法為在藍寶石基底材料上生長外延層，形成具有一個P型電極和一個N型電極的只能發射單一波長激光的芯片結構。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種雙波長鎵氮基半導體激光芯片結構，其可以同時發射出兩種不同波長光的激光器，并且兩種波長光的電極相互獨立，可單獨調節電流大小控制光束，使以藍寶石為基底的激光器的應用范圍更寬、更廣、更靈活。

本發明的雙波長鎵氮基半導體激光芯片結構，其包括：藍寶石襯底、緩沖層、兩個外延生長層；

所述藍寶石襯底為基板，依次覆上緩沖層和兩個外延生長層；

所述兩個外延生長層是采用金屬有機化合物化學氣相淀積的方式逐層沉積于所述藍寶石襯底上方；

其中，每個外延生長層從下往上依次包括N面電極接觸層、保護層、N面包層、N面波導層、有源區、P面電子阻擋層、P面波導層、P面包層、P面電極接觸層；

在每個外延生長層的N面電極接觸層生長相應的N型電極，在每個外延生長層的P面電極接觸層生長相應的P型電極；

所述P型電極和N型電極是在每個外延生長層上經光刻腐蝕、蒸發或濺射的方法覆蓋一層或多層金屬，然后再進行合金化形成的低阻金屬。

進一步的，雙波長鎵氮基半導體激光芯片結構的外延生長層有兩層，從緩沖層開始分別為：綠光外延生長層和藍光外延生長層。

進一步的，所述緩沖層的材質為GaN，厚度為0.03μm。

進一步的，所述藍寶石襯底為三方晶系，折光率為1.76-1.77。

進一步的，所述保護層的材質為In_0.1Ga_0.9N，厚度為0.1μm。

進一步的，所述P面電子阻擋層的材質為Al_0.2Ga_0.8N，厚度為0.02μm。

進一步的，所述N面包層和所述P面包層的材質為Al_0.15Ga_0.85N，厚度為0.4μm。

進一步的，所述N面波導層和所述P面波導層的材質為GaN，厚度為0.1μm。

本發明的有益效果在于：

本發明改變了同一芯片只能發射單色光的限制，提供了雙波長鎵氮基半導體激光芯片結構。該結構通過重復生長外延層，即在藍寶石基底材料上生長一層外延層后，再累積生長一層同結構不同組分的外延層，使同一片芯片具有兩個不同組分的有源區，該方法可以實現使一片芯片同時發射出兩種不同波長的光，使以藍寶石為基底的激光器的應用更寬泛、靈活。

附圖說明

圖1為本發明的雙波長鎵氮基半導體激光芯片結構示意圖。

附圖標記為：

(1)藍寶石襯底

(2)緩沖層

(3)綠光外延生長層

(4)藍光外延生長層

(5)藍光P型電極

(6)藍光N型電極

(7)綠光P型電極

(8)綠光N型電極

綠光外延生長層：

(301)P面電極接觸層

(302)P面包層

(303)P面波導層

(304)P面電子阻擋層

(305)有源區

(306)N面波導層

(307)N面包層

(308)保護層

(309)N面電極接觸層

藍光外延生長層：

(401)P面電極接觸層

(402)P面包層

(403)P面波導層

(404)P面電子阻擋層

(405)有源區

(406)N面波導層

(407)N面包層

(408)保護層

(409)N面電極接觸層