專利名稱：一種氮化物半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氮化物半導(dǎo)體激光器，屬于半導(dǎo)體技術(shù)中激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氮化物半導(dǎo)體激光器具有制作簡單，體積小，重量輕，壽命長，效率高等優(yōu)點(diǎn)，目前在光通信、光泵浦、光存儲和激光顯示等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前大多數(shù)的氮化物半導(dǎo)體激光器均為F-P腔半導(dǎo)體激光器，其基本結(jié)構(gòu)為GaN 襯底，n-GaN層，n-AWaN/GaN超晶格限制層，下InGaN波導(dǎo)層，InGaN/GaN多量子阱有源區(qū)， 上InGaN波導(dǎo)層，p-AWaN電子阻擋層，p-AWaN/GaN超晶格限制層，ρ-GaN接觸層，如圖1所示。在氮化物半導(dǎo)體激光器器件制造過程中，需要將激光器外延片解理成單個bar條，解理出的腔面構(gòu)成F-P腔激光器的兩個反射鏡，因此，腔面的平整度對激光器的性能至關(guān)重要， 解理出的腔面必須是原子級光潔。在上述結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體激光器中，存在一個應(yīng)力集中區(qū)，即上InGaN波導(dǎo)與 P-AlGaN電子阻擋層的界面，此處應(yīng)變較大，在激光器解理時，容易出現(xiàn)凹凸不平的臺階，從而使激光器的腔面不平整，粗糙度變大，腔面吸收增強(qiáng)，影響激光器的工作和壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種氮化物半導(dǎo)體激光器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種氮化物半導(dǎo)體激光器，從下至上依次包括GaN襯底，n-GaN層，n-AWaN/GaN超晶格限制層，下hxGai_xN漸變波導(dǎo)層，InGaN/ GaN多量子阱有源區(qū)，上LyGi^yN漸變波導(dǎo)層，p-AlGaN電子阻擋層，p-AlGaN/GaN超晶格限制層，P-GaN接觸層；
所述下hxGai_xN漸變波導(dǎo)層中，從下至上h組分含量逐漸增加； 所述上hyGai_yN漸變波導(dǎo)層中，從下至上h組分含量逐漸減少。優(yōu)選的技術(shù)方案，從下至上，所述下hx(iai_xN漸變波導(dǎo)層為一層h組分含量漸增的InGaN波導(dǎo)層；或者，所述下LxGi^xN漸變波導(dǎo)層包括至少3層InGaN波導(dǎo)層，且從下至上各層的h組分含量逐漸增加。優(yōu)選的技術(shù)方案，從下至上，所述上Iny^vyN漸變波導(dǎo)層為一層h組分含量漸減的InGaN波導(dǎo)層；或者，所述上LyGi^yN漸變波導(dǎo)層包括至少3層InGaN波導(dǎo)層，且從下至上各層的h組分含量逐漸減少。上文中，所述下hxGai_xN漸變波導(dǎo)層的χ的范圍是0<X<1，包括η型摻雜或不摻雜， 其組分漸變包括從0線性、拋物線、或雙曲線漸變到1，也可以包括分成三層或三層以上，組分X依次增加，從0增加到1。所述上InyGai_yN漸變波導(dǎo)層的y的范圍是0<y<l，包括ρ型摻雜或不摻雜，其組分漸變包括從1線性、拋物線、或雙曲線漸變到0，也包括分成三層或三層以上，組分y依次減少，從1減少到0。
所述上下波導(dǎo)層可以是相互獨(dú)立的，其組分漸變的方式可以相同或不同。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)
1.本發(fā)明開發(fā)了一種新的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中的上下InGaN波導(dǎo)層的組分漸變，相對于現(xiàn)有的固定^組分的InGaN波導(dǎo)層的激光器結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器可以有效地減少上InGaN波導(dǎo)層與p-AWaN電子阻擋層之間的應(yīng)力，從而避免解理時出現(xiàn)凹凸不平的臺階；同時本發(fā)明的氮化物激光器可以增強(qiáng)激光器的光學(xué)限制因子，從而有效地提升激光器的性能，取得了顯著的效果。2.本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)簡單，易于制備，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。


圖1為背景技術(shù)中氮化物半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中氮化物半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為不加偏壓時現(xiàn)有氮化物激光器和本發(fā)明激光器的能帶對比圖。其中1、GaN襯底；2、n-GaN層；3、n-AlGaN/GaN超晶格限制層；4a、固定組分的下 Lx2Ga^2N波導(dǎo)層；4b、下LxGi^xN漸變波導(dǎo)層；5、InGaN/GaN多量子阱有源區(qū)；6a、固定組分的上Iny2^vy2N波導(dǎo)層；6b、上LyGi^yN漸變波導(dǎo)層；7、p_AWaN電子阻擋層；8、p_AWaN/ GaN超晶格限制層；9、p-GaN接觸層；10、η型歐姆接觸層；11、ρ型歐姆接觸層；12、SiO2絕緣層；13、ρ型加厚電極。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實(shí)施例一
參見圖2、所示，一種氮化物半導(dǎo)體激光器，采用GaN基藍(lán)光激光器，在自支撐GaN襯底1上采用MOCVD生長如圖2所示的結(jié)構(gòu)，2um厚η-GaN層2，Ium厚η_Α1α 16Ga0.84N/GaN超晶格限制層3，140nm厚Ii-InxGa1^xN下波導(dǎo)層4b，其In組分χ從0線性漸變到0. 06，5個周期的Lai7Giia83NAi-GaN多量子阱有源區(qū)5，阱層不摻雜，厚度為2nm，壘層η型摻雜，厚度為 8nm，IOOnm不摻雜的漸變LyGa^N上波導(dǎo)層6b，其h組分從0. 06線性漸變到0，20nm厚的 P-Al0.2Ga0.8N 電子阻擋層 7，600nm 厚的 ρ_Α1α 16G￡ia84N/GaN 光限制層 8，20nm 厚的 ρ-GaN 接觸層9。在MOCVD中生長完外延片后，進(jìn)行快速退火，800°C氮?dú)鈿夥?0min，退火后，進(jìn)行激光器的器件工藝制作，得到如圖3所示的脊型氮化物半導(dǎo)體激光器，η型歐姆接觸層10、 P型歐姆接觸層11、SiO2絕緣層12、ρ型加厚電極13。圖4為不加壓時上下InGaN波導(dǎo)層中h組分為0. 03的傳統(tǒng)激光器和本實(shí)施例激光器的能帶對比圖，如圖4所示，改變前后，激光器能帶圖幾乎不變，因此，本發(fā)明的激光器不會改變激光器的電學(xué)特性，由于在hGaN/GaN多量子阱有源區(qū)側(cè)的h組分高，材料的折射率大，因此本發(fā)明所提供的激光器的光學(xué)限制因子將會增加，從而有利于提升激光器的性能，增大激光器的輸出功率。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(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，所應(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)。例如，改變上下InGaN波導(dǎo)層的h組分漸變方式，改變上下InGaN波導(dǎo)層的摻雜類型等。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于，從下至上依次包括GaN襯底(1)，n-GaN層 ⑵，n-AWaN/GaN超晶格限制層(3)，下LxGi^xN漸變波導(dǎo)層Gb)，InGaN/GaN多量子阱有源區(qū)(5)，上hy(iai_yN漸變波導(dǎo)層(6b)，p-AWaN電子阻擋層(7)，p-AWaN/GaN超晶格限制層⑶，p-GaN接觸層(9)；所述下MxGi^xN漸變波導(dǎo)層Gb)中，從下至上h組分含量逐漸增加；所述上MyGi^yN漸變波導(dǎo)層(6b)中，從下至上h組分含量逐漸減少。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于從下至上，所述下 LxGi^xN漸變波導(dǎo)層Gb)為一層化組分含量漸增的InGaN波導(dǎo)層；或者，所述下InxGai_xN 漸變波導(dǎo)層Gb)包括至少3層hGaN波導(dǎo)層，且從下至上各層的h組分含量逐漸增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于從下至上，所述上 LyGi^yN漸變波導(dǎo)層(6b)為一層化組分含量漸減的InGaN波導(dǎo)層；或者，所述上InyGai_yN 漸變波導(dǎo)層(6b)包括至少3層hGaN波導(dǎo)層，且從下至上各層的h組分含量逐漸減少。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氮化物半導(dǎo)體激光器，從下至上依次包括GaN襯底，n-GaN層，n-AlGaN/GaN超晶格限制層，下InxGa1-xN漸變波導(dǎo)層，InGaN/GaN多量子阱有源區(qū)，上InyGa1-yN漸變波導(dǎo)層，p-AlGaN電子阻擋層，p-AlGaN/GaN超晶格限制層，p-GaN接觸層；所述下InxGa1-xN漸變波導(dǎo)層中，從下至上In組分含量逐漸增加；所述上InyGa1-yN漸變波導(dǎo)層中，從下至上In組分含量逐漸減少。本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器可以有效地減少上InGaN波導(dǎo)層與p-AlGaN電子阻擋層之間的應(yīng)力，從而避免解理時出現(xiàn)凹凸不平的臺階；同時本發(fā)明的氮化物激光器可以增強(qiáng)激光器的光學(xué)限制因子，從而有效地提升激光器的性能，取得了顯著的效果。
文檔編號H01S5/20GK102570308SQ20121001256
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者馮美鑫, 劉建平, 張書明, 李增成, 楊輝 申請人:蘇州納睿光電有限公司