[發明專利]一種寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管

在審

• 申請號: 202110902378.0
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN115706188A
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 孫春明;蘇建;劉琦;徐現剛
• 申請（專利權）人: 山東華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/08;H01L33/30
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王素平

1.一種寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管，其特征在于，所述超輻射發光二極管包括自下而上依次設置的N面電極、襯底、多個子有源區，所述的相鄰兩個子有源區間設置有隧道結層；每個子有源區包括自下而上依次設置的N型限制層、N型波導層、量子阱層、P型波導層和P型限制層；其中，最上面子有源區的P型限制層包括本體層，所述本體層上中部設置有凸出于本體層上表面的脊型條；所述的脊型條兩側對稱設置有多個平行的光隔離溝槽，所述脊型條上表面設置有P面電極。

2.根據權利要求1所述的寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管，其特征在于，所述的襯底為GaN、GaAs或InP襯底材料中的一種。

3.根據權利要求1所述的寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管，其特征在于，所述子有源區的個數為4-8個；相鄰兩個子有源區的量子阱層出射的中心波長差為10～20nm，自下而上每個子有源區的量子阱層出射的中心波長逐漸減小。

4.根據權利要求1所述的寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管，其特征在于，所述脊型條的高度小于最上面子有源區的P型限制層的高度；所述的脊型條寬度為3～6μm；所述的脊型條為長條形，采用傾斜結構；所述的脊型條兩端分別延伸至發光二極管的出光腔面和非出光腔面。

5.根據權利要求1所述的寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管，其特征在于，所述的光隔離溝槽完全穿過所有子有源區；所述的光隔離溝槽與脊型條的間距為3-15μm。

6.根據權利要求1所述的寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管，其特征在于，所述的脊型條每側光隔離溝槽的個數為2-10個，光隔離溝槽在脊型條兩側均勻分布；所述光隔離溝槽的延長線與脊型條的夾角為60-70°。

7.根據權利要求1所述的寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管，其特征在于，所述光隔離溝槽的形狀為矩形，長度為10-20μm，寬度為3-5μm。

8.根據權利要求1所述的寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管，其特征在于，所述隧道結層包括自上而下的N型高摻雜隧道結層和P型高摻雜隧道結層；其中，所述N型高摻雜隧道結層與上層子有源區的N型限制層接觸，P型高摻雜隧道結層與下層子有源區的P型限制層接觸。

9.根據權利要求8所述的寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管，其特征在于，所述的N型高摻雜隧道結層的材料為Zn原子摻雜的Al_0.50In_0.50As材料，摻雜濃度為3×10¹⁹個原子/cm³；所述的P型高摻雜隧道結層的材料為Si原子摻雜的Al_0.50In_0.50As，摻雜濃度為1×10¹⁸個原子/cm³。

10.根據權利要求1所述的寬光譜量子級聯隧道結超輻射發光二極管，其特征在于，所述超輻射發光二極管除去脊型條區域外，其余位置進行離子注入；注入離子為氫離子、氦離子或氧離子。