[發明專利]GaN基激光器及其制備方法

有效

• 申請號: 201710559781.1
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107204567B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 趙德剛;梁鋒
• 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
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種氮化鎵基激光器的制備方法，其包括以下步驟：S1：在氮化鎵襯底上依次生長n型限制層、下波導層、量子阱有源區、復合上波導層、p型電子阻擋層、p型限制層、p型歐姆接觸層；S2：將p型歐姆接觸層、p型限制層、p型電子阻擋層和復合上波導層刻蝕成激光器脊型；S3：在制作成的脊型上生長一層氧化膜，并采用光刻的方法制作p型歐姆電極；S4：將氮化鎵襯底減薄、清洗，并在上面制作n型歐姆接觸電極；S5：進行解理、鍍膜，然后封裝在管殼上，制成一種具有復合上波導層的氮化鎵基激光器，完成制備。本發明還提供了一種氮化鎵基激光器。本發明可以提高電子阻擋層的有效勢壘，提高光功率和斜率效率。

技術領域

本發明涉及到半導體光電子器件技術領域，特別是一種GaN基激光器及其制備方法。

背景技術

氮化鎵基激光器的激射波長很好地覆蓋整個可見光波段，并使其在激光顯示、激光照明、水下通信、存儲等民用及軍用領域有重要應用，繼而被廣泛研究。

氮化鎵基紫光激光器中的上波導層將影響光學限制及電子阻擋層的有效勢壘，繼而影響光功率及斜率效率。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發明提供了一種GaN基激光器及其制備方法，用以提高電子阻擋層的有效勢壘，提高光功率和斜率效率。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種氮化鎵基激光器的制備方法，其包括以下步驟：S1：在氮化鎵襯底上依次生長n型限制層、下波導層、量子阱有源區、復合上波導層、p型電子阻擋層、p型限制層、p型歐姆接觸層；S2：將p型歐姆接觸層、p型限制層、p型電子阻擋層和復合上波導層刻蝕成激光器脊型；S3：在制作成的脊型上生長一層氧化膜，并采用光刻的方法制作p型歐姆電極；S4：將氮化鎵襯底減薄、清洗，并在上面制作n型歐姆接觸電極；S5：進行解理、鍍膜，然后封裝在管殼上，制成一種具有復合上波導層的氮化鎵基激光器，完成制備。

根據本發明的另一個方面，還提供了一種氮化鎵基激光器，其包括：依次生長在氮化鎵襯底上的n型限制層、下波導層、量子阱有源區、復合上波導層、p型電子阻擋層、p型限制層、p型歐姆接觸層；其中，復合上波導層為銦鎵氮層-氮化鎵層-鋁鎵氮層的復合結構。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明GaN基激光器及其制備方法至少具有以下有益效果：

通過銦鎵氮-氮化鎵-鋁鎵氮復合上波導層的結構設計，可同時降低光學損耗和提高電子阻擋層的有效勢壘，從而提高光功率和斜率效率。

本發明的關鍵在于：第一，復合上波導層結構中具有銦鎵氮層，引導光場靠近有源區，提高限制因子；第二，復合上波導層結構中具有鎵氮層，抑制p型區域找中的光場分布比例，從而降低光學損耗；第三，復合上波導層結構中具有鋁鎵氮層，提高電子阻擋層的有效勢壘；第四，選擇銦鎵氮-氮化鎵-鋁鎵氮復合上波導層結構中各層的厚度和組分，在該組分和厚度下，光學損耗得到抑制，同時電子阻擋層的有效勢壘得到提高。

附圖說明

圖1為本發明實施例GaN基紫光激光器的結構示意圖。

圖2為具有不同上波導層的激光器的輸出光功率和斜率效率的比較圖。

圖3為具有不同上波導層的激光器的光學損耗和電子阻擋層的有效勢壘比較圖。其中，圖2、3中橫坐標1、2、3、4分別代表具有不同上波導層的激光器：激光器結構1、激光器結構2、激光器結構3、激光器結構4。

【主要元件】

10-氮化鎵襯底；

11-n型限制層；

12-下波導層；