本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種GaAs基寬光譜晶閘管激光器。

背景技術(shù)：

隨著超寬光譜技術(shù)的迅速發(fā)展，寬譜光源越來越受到人們的關(guān)注，在國內(nèi)外都有著廣泛研究與應(yīng)用。因?yàn)閷捵V光源具有寬光譜，高強(qiáng)度，高空間相干度等優(yōu)點(diǎn)而被應(yīng)用于頻率時(shí)鐘、相位穩(wěn)定與控制、光學(xué)相干成像、超短脈沖壓縮、光通信、寬譜激光雷達(dá)、大氣科學(xué)、光控制、阿秒脈沖產(chǎn)生、相干控制以及光學(xué)計(jì)量等領(lǐng)域，應(yīng)用范圍非常廣泛。

不過，傳統(tǒng)寬譜光源以大功率固體鎖模激光器為代表，雖然具有寬光譜，大功率，短脈沖等優(yōu)良特性，但因其體積龐大，且需要復(fù)雜的制冷和供電保障系統(tǒng)，極大地限制了其應(yīng)用范圍；同時(shí)因其受制于材料波長，固體鎖模激光器一般無法直接覆蓋紅外的長波長通信波段，所以，發(fā)展基于半導(dǎo)體技術(shù)的高功率寬譜光源十分重要。

基于半導(dǎo)體技術(shù)的寬譜光源具有光譜寬、成本低、體積小的特點(diǎn)，可代替復(fù)雜的多波長激光器系統(tǒng)以及放大自發(fā)輻射(Amplified Spontaneous Emission，ASE)、氙燈等常用的寬譜光源。現(xiàn)有的基于半導(dǎo)體技術(shù)的寬譜光源主要有基于超輻射技術(shù)的發(fā)光二極管(Superluminescent Diode，SLD)，量子點(diǎn)(Quantum dot)/量子棒(Quantum dash)激光器，啁啾量子阱超輻射發(fā)光二極管(Chirp Quantum Well SLD)等。不過，受制于材料特性與器件結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)普遍存在以下幾點(diǎn)不足：一是功率太小，特別是單位譜密度功率太小，面對(duì)多種應(yīng)用場(chǎng)合，都有較大的制約；二是器件穩(wěn)定性較差，可控性低，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生了很大影響。綜上所述，發(fā)展高功率、穩(wěn)定性好的半導(dǎo)體寬譜光源具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。

晶閘管是一種在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種大功率半導(dǎo)體器件，它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域，晶閘管具有單向?qū)щ娦?，?dǎo)通時(shí)間可控，主要用于電力電子領(lǐng)域中的整流、逆變、調(diào)壓及開關(guān)等方面。半導(dǎo)體激光器具有體積小，效率高，功率大的特點(diǎn)，但如果不外加控制，一般只能實(shí)現(xiàn)直流連續(xù)激射。將晶閘管與半導(dǎo)體激光器結(jié)合在一起構(gòu)成的晶閘管激光器，通過柵電極的控制，實(shí)現(xiàn)高功率，短脈沖，高重頻的脈沖激光輸出，具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

基于半導(dǎo)體技術(shù)的寬譜激光器雖然解決了傳統(tǒng)寬譜激光器的體積過大，適用范圍較窄等問題，但仍然受制于以下問題：1)器件功率過小，特別是單位譜密度功率太小，面對(duì)多種應(yīng)用場(chǎng)合，都有較大的制約；2)器件穩(wěn)定性較差，可控性低，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生了很大影響。因此，通過本發(fā)明提出的GaAs基寬光譜晶閘管激光器以實(shí)現(xiàn)高功率的可控脈沖寬光譜激光輸出具有非常重要的實(shí)際意義。

(二)技術(shù)方案

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種寬光譜晶閘管激光器，激光器具備PNPN晶閘管結(jié)構(gòu)，自上而下依次包括：上P型區(qū)、上N型區(qū)、下P型區(qū)、下N型區(qū)，其中還有一個(gè)i型區(qū)位于下P型區(qū)和下N型區(qū)之間，從而整體上構(gòu)成PNPiN結(jié)構(gòu)。

其中，i型區(qū)具備量子阱有源區(qū)層，用于載流子受激輻射產(chǎn)生激光；

下P型區(qū)包括：p型柵電極，用于寬光譜晶閘管激光器實(shí)現(xiàn)脈沖電流觸發(fā)導(dǎo)通，降低了器件的轉(zhuǎn)折電壓，增強(qiáng)了器件的可控性和穩(wěn)定性。

上N型區(qū)和下P型區(qū)之間通過GaAs隧道結(jié)層過渡，用于提供能級(jí)拉伸作用使得有源區(qū)的量子阱發(fā)生傾斜，導(dǎo)致量子阱中的能級(jí)發(fā)生分裂，進(jìn)而激發(fā)出寬光譜產(chǎn)生的激光，同時(shí)通過應(yīng)用GaAs隧道結(jié)過渡，可以降低器件的轉(zhuǎn)折電壓，利于器件快速啟動(dòng)。

GaAs隧道結(jié)自上而下依次包括：重?fù)诫sn型層和重?fù)诫sp型層，用于降低隧道結(jié)的反向擊穿電壓以便器件快速開啟，重?fù)诫sn型層屬于上N型區(qū)，重?fù)诫sp型層屬于所述的下P型區(qū)，用于滿足隧道結(jié)隧穿特性所必需的“厚度薄，重?fù)诫s”的要求，使隧道結(jié)的反向擊穿電壓顯著降低，有利于器件快速開啟。

重?fù)诫sn型層和重?fù)诫sp型層組成材料分別為n-GaAs材料和p-GaAs材料，所述的重?fù)诫sn型層厚度為10nm～15nm，所述的重?fù)诫sp型層厚度為8nm～15nm。

量子阱有源區(qū)層包括至少1個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)寬光譜光波的激射。量子阱結(jié)構(gòu)包括：量子阱層和勢(shì)壘層，當(dāng)所述量子阱層的組成材料為InGaAs材料時(shí)，所述的勢(shì)壘層組成材料為GaAs材料，當(dāng)所述的量子阱層的組成材料為GaAs材料時(shí)，所述的勢(shì)壘層組成材料為AlGaAs材料。量子阱層的組成材料為InGaAs材料且其個(gè)數(shù)為n時(shí)，所述的勢(shì)壘層位于相鄰的所述量子阱層之間，即所述勢(shì)壘層的個(gè)數(shù)為n-1個(gè)；當(dāng)所述的量子阱層的組成材料為GaAs材料且其個(gè)數(shù)為n時(shí)，所述的量子阱層位于相鄰的所述勢(shì)壘層之間，即所述勢(shì)壘層的個(gè)數(shù)為n+1。

p型柵電極的組成材料為GaAs材料，其厚度為150nm～200nm。

上P型區(qū)自上而下依次還包括：p型頂電極層、p-GaAs接觸層、p-AlGaAs蓋層；上N型區(qū)還包括：n-AlGaAs漸變過渡層；下P型區(qū)自上而下依次還包括：i-GaAs間隔層、p型柵電極接觸層；i型區(qū)自上而下依次還包括：i-AlGaAs上限制層、i-GaAs上波導(dǎo)層、i-GaAs下波導(dǎo)層、i-AlGaAs下限制層；下N型區(qū)自上而下依次還包括：n-AlGaAs蓋層、n-GaAs緩沖層、n型GaAs襯底、n型背電極。

i-GaAs間隔層與所述的GaAs隧道結(jié)的重?fù)诫sp型層相接觸，n-AlGaAs漸變過渡層與所述的GaAs隧道結(jié)的重?fù)诫sn型層相接觸；i型間隔層用于將GaAs隧道結(jié)的重?fù)诫sp型區(qū)與p型柵電極接觸層隔開，保證隧道結(jié)的重?fù)诫sp型區(qū)的界面清晰，厚度準(zhǔn)確；n-AlGaAs漸變過渡層對(duì)隧道結(jié)起到能帶銜接與電學(xué)特性轉(zhuǎn)變的作用，將能帶較寬，電性為p型的p-AlGaAs蓋層材料平穩(wěn)過渡到能帶較窄，電性為n型的GaAs隧道結(jié)重?fù)诫sn型層。

i-GaAs間隔層由GaAs材料構(gòu)成，厚度為30nm～50nm；n-AlGaAs漸變過渡層由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.2～0.5之間的線性變化值，厚度設(shè)置在30nm～50nm之間。

i-GaAs下波導(dǎo)層與所述的量子阱有源區(qū)層下表面接觸，i-GaAs上波導(dǎo)層與量子阱有源區(qū)層上表面接觸，其中i-GaAs上波導(dǎo)層與i-GaAs下波導(dǎo)層共同組成大光腔非對(duì)稱波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，用于保證從量子阱有源區(qū)層輻射出的激光在垂直方向基橫模激射，同時(shí)把激光的光場(chǎng)向襯底方向下拉，減小光場(chǎng)與p型柵電極接觸層的交疊，降低內(nèi)部損耗，提高輸出功率。并且，大光腔的結(jié)構(gòu)降低了激光出射端面處的高光功率密度引起的端面災(zāi)變性燒毀，提升了寬光譜晶閘管激光器工作的可靠性。

i-GaAs下波導(dǎo)層組成材料為GaAs材料，厚度為500nm～800nm；i-GaAs上波導(dǎo)層組成材料為GaAs材料，厚度為200nm～500nm。

絕緣層具有刻蝕窗口，p型柵電極通過刻蝕窗口與所述的p型柵電極接觸層上表面相接觸。

(三)有益效果

本發(fā)明提出了一種結(jié)合傳統(tǒng)激光器的PiN結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)晶閘管的PNPN結(jié)構(gòu)的GaAs基新型PNPiN結(jié)構(gòu)晶閘管激光器，保證了激光器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性；同時(shí)，通過在GaAs隧道結(jié)中引入超薄的重?fù)诫sn型層與重?fù)诫sp型層，結(jié)合量子阱有源區(qū)層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了高功率寬光譜的可控脈沖激光輸出；另外，引入可控制器件開啟/關(guān)斷的p型柵電極，更進(jìn)一步地增強(qiáng)了器件的可控性和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的PNPiN結(jié)構(gòu)寬光譜晶閘管激光器具體實(shí)施例1的器件剖面示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明提出的PNPiN結(jié)構(gòu)寬光譜晶閘管激光器具體實(shí)施例1的量子阱有源區(qū)組成示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明提出的PNPiN結(jié)構(gòu)寬光譜晶閘管激光器具體實(shí)施例1的GaAs隧道結(jié)組成示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明提出的PNPiN結(jié)構(gòu)寬光譜晶閘管激光器具體實(shí)施例2的器件剖面示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明提出的PNPiN結(jié)構(gòu)寬光譜晶閘管激光器具體實(shí)施例2的量子阱有源區(qū)組成示意圖。

其中，圖1：1為n型背電極、2為n型GaAs襯底、3為n-GaAs緩沖層、4為n-AlGaAs蓋層、5為i-AlGaAs下限制層、6為i-GaAs下波導(dǎo)層、7為量子阱有源區(qū)、8為i-GaAs上波導(dǎo)層、9為i-AlGaAs上限制層、10為p型柵電極接觸層、11為i-GaAs間隔層、12為GaAs隧道結(jié)、13為n-AlGaAs漸變過渡層、14為p-AlGaAs蓋層、15為p-GaAs接觸層、16為p型頂電極、17為p型柵電極、18為電隔離溝、19為絕緣層；

圖2：7-1為InGaAs量子阱層，7-2為GaAs勢(shì)壘層；

圖3：12-1為重?fù)诫sn型層，12-2為重?fù)诫sp型層；

圖4：1為n型背電極、2為n型GaAs襯底、3為n-GaAs緩沖層、4為n-AlGaAs蓋層、5為i-AlGaAs下限制層、6為i-GaAs下波導(dǎo)層、7為量子阱有源區(qū)、8為i-GaAs上波導(dǎo)層、9為i-AlGaAs上限制層、10為p型柵電極接觸層、11為i-GaAs間隔層、12為GaAs隧道結(jié)、13為n-AlGaAs漸變過渡層、14為p-AlGaAs蓋層、15為p-GaAs接觸層、16為p型頂電極、17為p型柵電極、18為電隔離溝、19為絕緣層；

圖5：7-3為AlGaAs勢(shì)壘層，7-4為GaAs量子阱層。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖中的圖1-圖3，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例1作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的寬譜寬光譜晶閘管激光器具體實(shí)施例1的器件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，由自下而上依次疊層n型背電極1、n型GaAs襯底2、n-GaAs緩沖層3、n-AlGaAs蓋層4、i-AlGaAs下限制層5、i-GaAs下波導(dǎo)層6、量子阱有源區(qū)7、i-GaAs上波導(dǎo)層8、i-AlGaAs上限制層9、p型柵電極接觸層10、i-GaAs間隔層11、GaAs隧道結(jié)12、n-AlGaAs漸變過渡層13、p-AlGaAs蓋層14、p-GaAs接觸層15、p型頂電極16、p型柵電極17、電隔離溝18、絕緣層19，是結(jié)合了傳統(tǒng)激光器的PiN結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)晶閘管的PNPN結(jié)構(gòu)的新型PNPiN結(jié)構(gòu)晶閘管激光器。

其中，下N型區(qū)主要包括以下結(jié)構(gòu)：n型背電極1、n型GaAs襯底2、n-GaAs緩沖層3、n-AlGaAs蓋層4。

n型背電極1由能夠形成n型歐姆接觸的材料構(gòu)成，例如為AuGeNi或AuZn。其厚度應(yīng)設(shè)為150nm～500nm之間，優(yōu)選為300nm。

n GaAs襯底2由摻S的GaAs材料構(gòu)成，為(100)面。

所述n-GaAs緩沖層3由GaAs材料構(gòu)成，厚度為200nm～500nm，優(yōu)選為400nm。

n-AlGaAs蓋層4由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.4～0.6的固定值，厚度設(shè)置在800nm～2500nm之間，優(yōu)選厚度為1800nm，Al組分為0.47，硅Si摻雜濃度大于等于1×10¹⁸cm^-3。

i型區(qū)主要包括以下結(jié)構(gòu)：i-AlGaAs下限制層5、i-GaAs下波導(dǎo)層6、量子阱有源區(qū)7、i-GaAs上波導(dǎo)層8、i-AlGaAs上限制層9。

i-AlGaAs下限制層5由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.25～0.3的固定值，厚度為80nm～150nm，優(yōu)選厚度為100nm，Al組分為0.26。

i-GaAs下波導(dǎo)層6由GaAs材料構(gòu)成，厚度為500nm～800nm，優(yōu)選為650nm。

如圖2所示具體實(shí)施例1的量子阱有源區(qū)組成示意圖，量子阱有源區(qū)7包括2個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)寬光譜光波的激射。其中，每個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)包括：InGaAs量子阱層7-1和GaAs勢(shì)壘層7-2，量子阱層的組成材料為InGaAs材料，勢(shì)壘層組成材料為GaAs材料。結(jié)合圖2，其中，InGaAs量子阱層7-1的組成材料為InGaAs材料且其個(gè)數(shù)為2，GaAs勢(shì)壘層7-2位于相鄰的InGaAs量子阱層7-1之間，即GaAs勢(shì)壘層7-2的個(gè)數(shù)為1個(gè)，其中InGaAs量子阱層7-1厚度為5nm，GaAs勢(shì)壘層7-2厚度為15nm。

i-GaAs上波導(dǎo)層8由GaAs材料構(gòu)成，厚度為200nm～500nm，優(yōu)選為350nm。

i-AlGaAs上限制層9由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.25～0.3固定值，厚度為300nm～500nm，優(yōu)選為400nm，Al組分為0.26。

下P型區(qū)主要包括以下結(jié)構(gòu)：p型柵電極接觸層10、i-GaAs間隔層11、p型柵電極17、電隔離溝18以及GaAs隧道結(jié)12的重?fù)诫sp型層。

p型柵電極接觸層10由GaAs材料構(gòu)成，厚度為150nm～200nm，優(yōu)選為150nm。

i-GaAs間隔層11由GaAs材料構(gòu)成，厚度為30nm～50nm，優(yōu)選為35nm。

如圖3所示具體實(shí)施例1的GaAs隧道結(jié)組成示意圖，GaAs隧道結(jié)12由兩層GaAs材料構(gòu)成，GaAs隧道結(jié)自上而下依次包括：重?fù)诫sn型層12-1和重?fù)诫sp型層12-2，分別為n-GaAs材料和p-GaAs材料，重?fù)诫sn型層12-1厚度為10nm～15nm，優(yōu)選10nm，其摻雜硅濃度均應(yīng)不少于1×10¹⁸cm^-3，優(yōu)選為1×10¹⁹cm^-3；重?fù)诫sp型層12-2厚度為8nm～15nm，優(yōu)選8nm，其摻雜碳濃度均應(yīng)不少于1×10¹⁸cm^-3，優(yōu)選為1×10¹⁹cm^-3。如圖3，其中重?fù)诫sn型層屬于上N型區(qū)，重?fù)诫sp型層屬于下P型區(qū)。

上N型區(qū)主要包括以下結(jié)構(gòu)：GaAs隧道結(jié)12、n-AlGaAs漸變過渡層13以及GaAs隧道結(jié)12的重?fù)诫sn型層。

n-AlGaAs漸變過渡層13由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.2～0.5線性變化值，優(yōu)選為Al組分0.26～0.47線性變化；厚度設(shè)置在30nm～50nm之間，優(yōu)選為35nm；摻雜濃度均不少于1×10¹⁸cm^-3，優(yōu)選為1×10¹⁹cm^-3。

上P型層主要包括以下結(jié)構(gòu)：p-AlGaAs蓋層14、p-GaAs接觸層15、p型頂電極16。

p-AlGaAs蓋層14由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.4～0.6的固定值，優(yōu)選為0.47；厚度設(shè)置在800nm～2500nm之間，優(yōu)選為1800nm；摻雜濃度應(yīng)不少于1×10¹⁸cm^-3，優(yōu)選為1×10¹⁸cm^-3。

p-GaAs接觸層15由GaAs材料構(gòu)成，厚度為200nm～300nm，優(yōu)選為300nm；摻雜濃度應(yīng)不少于1×10¹⁹cm^-3，優(yōu)選為1×10¹⁹cm^-3。

p型頂電極16可由能夠形成p型歐姆接觸的材料構(gòu)成，例如TiAu或AuZn。其厚度應(yīng)設(shè)為100nm～1000nm之間，優(yōu)選為300nm。

另外，p型柵電極17與p型頂電極16使用相同工藝同時(shí)制備，可由能夠形成p型歐姆接觸的材料構(gòu)成，例如TiAu或AuZn。其厚度應(yīng)設(shè)為100nm～1000nm之間，優(yōu)選為300nm。

所述電隔離溝18可由能夠腐蝕或刻蝕TiAu，AuZn的工藝制備，如用碘化鉀KI，氫氟酸HF濕法腐蝕形成p型電隔離溝。

綜上所述，根據(jù)具體實(shí)施例1可以完整地體現(xiàn)本發(fā)明所提出的PNPiN結(jié)構(gòu)寬光譜晶閘管激光器技術(shù)方案和有益效果。為更進(jìn)一步較為全面的體現(xiàn)本發(fā)明所述的技術(shù)方案，基于具體實(shí)施例1，本發(fā)明提出了不同組成的量子阱有源區(qū)的PNPiN結(jié)構(gòu)寬光譜晶閘管激光器作為具體實(shí)施例2：

圖4是根據(jù)本發(fā)明提出的寬譜寬光譜晶閘管激光器具體實(shí)施例2的器件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，由自下而上依次疊層n型背電極1、n型GaAs襯底2、n-GaAs緩沖層3、n-AlGaAs蓋層4、i-AlGaAs下限制層5、i-GaAs下波導(dǎo)層6、量子阱有源區(qū)7、i-GaAs上波導(dǎo)層8、i-AlGaAs上限制層9、p型柵電極接觸層10、i-GaAs間隔層11、GaAs隧道結(jié)12、n-AlGaAs漸變過渡層13、p-AlGaAs蓋層14、p-GaAs接觸層15、p型頂電極16、p型柵電極17、電隔離溝18、絕緣層19，是結(jié)合了傳統(tǒng)激光器的PiN結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)晶閘管的PNPN結(jié)構(gòu)的新型PNPiN結(jié)構(gòu)晶閘管激光器。

其中，下N型區(qū)主要包括以下結(jié)構(gòu)：n型背電極1、n型GaAs襯底2、n-GaAs緩沖層3、n-AlGaAs蓋層4。

n型背電極1由能夠形成n型歐姆接觸的材料構(gòu)成，例如為AuGeNi或AuZn。其厚度應(yīng)設(shè)為150nm～500nm之間，優(yōu)選為300nm。

n GaAs襯底2由摻S的GaAs材料構(gòu)成，為(100)面。

所述n-GaAs緩沖層3由GaAs材料構(gòu)成，厚度為200nm～500nm，優(yōu)選為400nm。

n-AlGaAs蓋層4由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.4～0.6的固定值，厚度設(shè)置在800nm～2500nm之間，優(yōu)選厚度為1800nm，Al組分為0.47，硅Si摻雜濃度大于等于1×10¹⁸cm^-3。

i型區(qū)主要包括以下結(jié)構(gòu)：i-AlGaAs下限制層5、i-GaAs下波導(dǎo)層6、量子阱有源區(qū)7、i-GaAs上波導(dǎo)層8、i-AlGaAs上限制層9。

i-AlGaAs下限制層5由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.25～0.3的固定值，厚度為80nm～150nm，優(yōu)選厚度為100nm，Al組分為0.26。

i-GaAs下波導(dǎo)層6由GaAs材料構(gòu)成，厚度為500nm～800nm，優(yōu)選為650nm。

如圖5所示具體實(shí)施例2的量子阱有源區(qū)組成示意圖，量子阱有源區(qū)7包括2個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)，亦可用于實(shí)現(xiàn)寬光譜光波的激射。其中，每個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)包括：AlGaAs勢(shì)壘層7-3，GaAs量子阱層7-4，GaAs量子阱層7-4的組成材料為GaAs材料，AlGaAs勢(shì)壘層7-3組成材料為AlGaAs材料。結(jié)合圖5，其中，GaAs量子阱層7-4的組成材料為GaAs材料且其個(gè)數(shù)為2，且GaAs量子阱層7-4位于相鄰的AlGaAs勢(shì)壘層7-3之間，即AlGaAs勢(shì)壘層7-3的個(gè)數(shù)為3個(gè)，其中GaAs量子阱層7-4厚度為5nm，AlGaAs勢(shì)壘層7-3厚度為15nm。

i-GaAs上波導(dǎo)層8由GaAs材料構(gòu)成，厚度為200nm～500nm，優(yōu)選為350nm。

i-AlGaAs上限制層9由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.25～0.3固定值，厚度為300nm～500nm，優(yōu)選為400nm，Al組分為0.26。

下P型區(qū)主要包括以下結(jié)構(gòu)：p型柵電極接觸層10、i-GaAs間隔層11、p型柵電極17、電隔離溝18以及GaAs隧道結(jié)12的重?fù)诫sp型層。

p型柵電極接觸層10由GaAs材料構(gòu)成，厚度為150nm～200nm，優(yōu)選為150nm。

i-GaAs間隔層11由GaAs材料構(gòu)成，厚度為30nm～50nm，優(yōu)選為35nm。

具體實(shí)施例2的GaAs隧道結(jié)組成與具體實(shí)施例1的一致，GaAs隧道結(jié)12由兩層GaAs材料構(gòu)成，GaAs隧道結(jié)12自上而下依次包括：重?fù)诫sn型層12-1和重?fù)诫sp型層12-2，分別為n-GaAs材料和p-GaAs材料，重?fù)诫sn型層12-1厚度為10nm～15nm，優(yōu)選10nm，其摻雜硅濃度均應(yīng)不少于1×10¹⁸cm^-3，優(yōu)選為1×10¹⁹cm^-3；重?fù)诫sp型層12-2厚度為8nm～15nm，優(yōu)選8nm，其摻雜碳濃度均應(yīng)不少于1×10¹⁸cm^-3，優(yōu)選為1×10¹⁹cm^-3。其中重?fù)诫sn型層屬于上N型區(qū)，重?fù)诫sp型層屬于下P型區(qū)。

上N型區(qū)主要包括以下結(jié)構(gòu)：GaAs隧道結(jié)12、n-AlGaAs漸變過渡層13以及GaAs隧道結(jié)12的重?fù)诫sn型層。

n-AlGaAs漸變過渡層13由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.2～0.5線性變化值，優(yōu)選為Al組分0.26～0.47線性變化；厚度設(shè)置在30nm～50nm之間，優(yōu)選為35nm；摻雜濃度均不少于1×10¹⁸cm^-3，優(yōu)選為1×10¹⁹cm^-3。

上P型層主要包括以下結(jié)構(gòu)：p-AlGaAs蓋層14、p-GaAs接觸層15、p型頂電極16。

p-AlGaAs蓋層14由AlGaAs材料構(gòu)成，其中Al組分為0.4～0.6的固定值，優(yōu)選為0.47；厚度設(shè)置在800nm～2500nm之間，優(yōu)選為1800nm；摻雜濃度應(yīng)不少于1×10¹⁸cm^-3，優(yōu)選為1×10¹⁸cm^-3。

p-GaAs接觸層15由GaAs材料構(gòu)成，厚度為200nm～300nm，優(yōu)選為300nm；摻雜濃度應(yīng)不少于1×10¹⁹cm^-3，優(yōu)選為1×10¹⁹cm^-3。

p型頂電極16可由能夠形成p型歐姆接觸的材料構(gòu)成，例如TiAu或AuZn。其厚度應(yīng)設(shè)為100nm～1000nm之間，優(yōu)選為300nm。

另外，p型柵電極17與p型頂電極16使用相同工藝同時(shí)制備，可由能夠形成p型歐姆接觸的材料構(gòu)成，例如TiAu或AuZn。其厚度應(yīng)設(shè)為100nm～1000nm之間，優(yōu)選為300nm。

所述電隔離溝18可由能夠腐蝕或刻蝕TiAu，AuZn的工藝制備，如用碘化鉀KI，氫氟酸HF濕法腐蝕形成p型電隔離溝。

綜上所述，本發(fā)明提出的具體實(shí)施2進(jìn)一步體現(xiàn)了完整的技術(shù)方案和有益效果，即本發(fā)明所提出的技術(shù)方案可以在具體的實(shí)際應(yīng)用中得到實(shí)施。另一方面，本發(fā)明所述的具體實(shí)施例，通過以下方法制備實(shí)施：

1)依次外延生長PNPiN各結(jié)構(gòu)層；

2)淀積SiO₂作為刻蝕掩蔽，光刻確定脊條圖形，大面積刻蝕至p型柵電極接觸層；

3)沉積絕緣層。分別利用光刻確定柵電極與頂電極位置，濕法腐蝕形成電極窗口；制備p型頂電極層與p型柵電極層，制備電隔離溝同時(shí)形成p型柵電極與p型頂電極。

4)制備n型背電極，解理為300μm～2000μm腔長，300μm寬的管芯即完成器件制備。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。