[發明專利]GaN基紫外激光器晶圓、激光器芯片及激光器及其制備方法

在審

• 申請號: 201710472653.3
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107069433A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 邢瑤;趙德剛;江德生;劉宗順;陳平;朱建軍;楊靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343;H01S5/34
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

1.一種GaN基紫外激光器晶圓，包括疊置形成于GaN襯底正面上的n型限制層、n型波導層、有源區、u型波導層、p型限制層和p型接觸層，其中：

在所述n型波導層和有源區之間還形成有一n型空穴阻擋層；

在所述u型波導層和p型限制層之間還形成有一p型電子阻擋層；

所述GaN基紫外激光器晶圓為脊型結構。

2.如權利要求1所述的GaN基紫外激光器晶圓，其中，

所述n型空穴阻擋層為n型摻雜結構，摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-3；

所述p型電子阻擋層為p型摻雜結構，摻雜濃度為5×10¹⁹cm^-3；

所述u型波導層無摻雜。

3.如權利要求1所述的GaN基紫外激光器晶圓，其中：

所述n型空穴阻擋層的主體材料包括AlGaN或InAlGaN；優選地，所述AlGaN材料中Al的原子個數百分比為5％～25％；所述InAlGaN材料中In的原子個數百分比為0～15％，Al的原子個數百分比為20％～40％；優選地，所述n型空穴阻擋層的厚度為5～30nm。

4.如權利要求1所述的GaN基紫外激光器晶圓，其中：

所述p型電子阻擋層的主體材料包括AlGaN或InAlGaN；優選地，所述AlGaN材料中Al的原子個數百分比為10％～30％；所述InAlGaN材料中In的原子個數百分比為0～15％，Al的原子個數百分比為0～40％；優選地，所述p型電子阻擋層的厚度為5～30nm。

5.如權利要求1所述的GaN基紫外激光器晶圓，其中：

所述有源區為量子阱有源區，其中的量子阱個數為1～5個，每個量子阱的厚度為1～10nm；優選地，所述量子阱的主體材料為GaN或InGaN；相應地，所述量子阱有源區中的量子壘的主體材料為GaN或InGaN。

6.如權利要求1所述的GaN基紫外激光器晶圓，其中，所述GaN襯底的厚度為0.5～2μm；所述n型限制層的厚度為0.5～2μm；所述n型波導層的厚度為0.03～0.15μm；所述u型波導層的厚度為0.03～0.15μm；所述p型限制層的厚度為0.05～0.12μm；所述p型接觸層的厚度為0.02～0.05μm。

7.如權利要求1所述的GaN基紫外激光器晶圓，其中，所述n型限制層的主體材料為Al原子個數百分比2％～10％的AlGaN；所述n型波導層的主體材料為GaN或In原子個數百分比0～2％的InGaN；所述u型波導層的主體材料為GaN或In原子個數百分比0.1％～2％的InGaN；所述p型限制層的主體材料為Al原子個數百分比5％～12％的AlGaN；所述p型接觸層的主體材料為GaN。

8.一種GaN基紫外激光器晶圓的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、在GaN襯底上依次生長n型限制層、n型波導層、n型空穴阻擋層、有源區、u型波導層、p型電子阻擋層、p型限制層和p型接觸層；

步驟2、部分的刻蝕u型波導層、p型電子阻擋層、p型限制層和p型接觸層，形成脊型結構；

步驟3、在所述脊型結構的脊臺上制備p型電極，同時打薄所述GaN襯底，并在所述GaN襯底的背面制備n型電極，完成所述GaN基紫外激光器晶圓的制備。

9.一種GaN基紫外激光器芯片，由如權利要求8所述的制備方法制備得到的所述GaN基紫外激光器晶圓，經解理、鍍膜后得到。

10.一種GaN基紫外激光器，由權利要求9所述的GaN基紫外激光器芯片封裝后得到。