[發(fā)明專利]InGaN/GaN量子阱激光器及其制作方法

有效

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• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN106785919B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 田愛琴;劉建平;張書明;李德堯;張立群;楊輝
• 申請（專利權）人: 杭州增益光電科技有限公司
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產(chǎn)權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;武岑飛

本發(fā)明公開了一種InGaN/GaN量子阱激光器，其包括：襯底；依序在襯底上的低溫GaN緩沖層、高溫n型GaN層和n型AlGaN光限制層；在n型AlGaN光限制層上的n型InGaN下波導層；在n型InGaN下波導層上的InGaN/GaN量子阱有源區(qū)；在InGaN/GaN量子阱有源區(qū)上的u型InGaN上波導層；在u型InGaN上波導層上的p型AlGaN電子阻擋層；在p型AlGaN電子阻擋層上的p型AlGaN/GaN光限制層；在p型AlGaN/GaN光限制層上的p型GaN歐姆接觸層。本發(fā)明還公開一種該InGaN/GaN量子阱激光器的制作方法。本發(fā)明采用1～2個單原子層厚度的In_xGa_1?xN插入蓋層使InGaN量子阱表面二維島狀的形貌變得平整，從而In組分分布更加均勻，且使之后形成的GaN蓋層有更好的質(zhì)量，在升溫過程中保證InGaN量子阱不會發(fā)生分解，并且在之后的高溫生長p型AlGaN/GaN光限制層的過程中不會發(fā)生熱退化。

技術領域

本發(fā)明屬于半導體技術領域，具體地講，涉及一種InGaN/GaN量子阱激光器及其制作方法。

背景技術

GaN基半導體激光器，通常采用InGaN/GaN量子阱作為有源區(qū)。由于In-N鍵能弱，分解溫度低，但是Ga-N鍵能強，分解溫度高，導致最優(yōu)的InGaN量子阱的生長溫度與最佳的GaN量子壘的生長溫度有較大的差別。因此我們通常采用雙溫生長的方法生長InGaN/GaN量子阱有源區(qū)，即InGaN量子阱層采用較低溫度生長(一般低于750℃)，GaN壘層采用較高溫度生長(一般高于900℃)。但是在由較低的量子阱生長溫度升高至較高的壘溫的過程中，InGaN量子阱層往往發(fā)生分解。

為了解決InGaN量子阱層發(fā)生分解的問題，現(xiàn)有的技術方案是在生長完低溫InGaN量子阱后，生長一層薄層的GaN蓋層，之后再升溫至量子壘的溫度。這樣，GaN蓋層可以保護InGaN層在升溫過程中不分解。

但是對于InGaN/GaN綠光量子阱，由于InGaN量子阱層有更高的In組分，在采用MOCVD的方法生長時，需要更低的溫度與更高的In/Ga比。由于低溫下原子遷移率低，InGaN的AFM(原子力顯微鏡)形貌一般是一些沿臺階分布的量子點或者二維島狀的形貌，二維島的高度大約為1～2個單原子層。在這種二維島的形貌之上再生長GaN蓋層，導致GaN蓋層的質(zhì)量很差。并且高In組分的InGaN量子阱有源區(qū)本身InGaN相分離嚴重，再生長質(zhì)量較差的低溫GaN蓋層后，升溫到壘溫以及高溫壘生長過程中，會導致InGaN量子阱層的分解。在隨后生長激光器結構的高溫p型AlGaN限制層時，也會導致InGaN/GaN量子阱有源區(qū)發(fā)生熱退化，在熒光顯微鏡照片中有很多發(fā)光暗斑。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的一目的在于提供一種InGaN/GaN量子阱激光器，其包括：襯底；在所述襯底上的低溫GaN緩沖層；在所述低溫GaN緩沖層上的高溫n型GaN層；在所述高溫n型GaN層上的n型AlGaN光限制層；在所述n型AlGaN光限制層上的n型InGaN下波導層；在所述n型InGaN下波導層上的InGaN/GaN量子阱有源區(qū)；在所述InGaN/GaN量子阱有源區(qū)上的u型InGaN上波導層；在所述u型InGaN上波導層上的p型AlGaN電子阻擋層；在所述p型AlGaN電子阻擋層上的p型AlGaN/GaN光限制層；在所述p型AlGaN/GaN光限制層上的p型GaN歐姆接觸層。

進一步地，所述InGaN/GaN量子阱有源區(qū)包括至少一個InGaN/GaN量子阱；當所述InGaN/GaN量子阱的數(shù)量為至少兩個時，所述至少兩個InGaN/GaN量子阱層疊在所述n型InGaN下波導層上；所述InGaN/GaN量子阱包括依序層疊的u型InGaN量子阱層、u型InGaN插入蓋層、u型GaN蓋層以及u型GaN量子壘層；所述u型InGaN插入蓋層中的In組分小于所述u型InGaN量子阱層中的In組分。

進一步地，所述u型InGaN插入蓋層中的In組分均勻；或者所述u型InGaN插入蓋層中的In組分隨著所述u型InGaN插入蓋層的厚度的增加而逐漸減小。