專利名稱：具有共摻雜薄膜的氮化鎵基激光二極管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于半導體領域，具體來說涉及一種具有共摻雜薄膜的氮化鎵基激光二極管。
背景技術：
氧化鋅(ZnO)無論在晶格結構、晶胞參數(shù)還是在禁帶寬度上都與GaN相似，且具有比GaN更高的熔點和更大的激子束縛能，又具有較低的光致發(fā)光和受激輻射的閾值以及良好的機電耦合特性、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。因而在藍紫光發(fā)光二極管、激光器及其相關光電器件方面的應用有巨大的潛力。在室溫下，氧化鋅(ZnO)的禁帶寬度為3.37eV，自由激子結合能高達60meV,遠大于GaN的激子結合能25meV和室溫熱離化能26meV,因此更容易在室溫或更高溫度下實現(xiàn)激子增益。但是，ZnO走向光電器件應用的關鍵是實現(xiàn)穩(wěn)定可靠且低阻的P型ZnO薄膜。ZnO由于存在諸多本征施主缺陷(如Zni, V0等)和非故意摻雜的H等雜質，通常表現(xiàn)為η型。這些施主缺陷的存在能對摻入的受主雜質產生強烈的自補償效應，所以難以實現(xiàn)ZnO的P型摻雜。ZnO同質結紫外激射二極管需要做多層量子阱結構，而且所用P-ZnO遷移率較低、穩(wěn)定性較差。發(fā)展結構簡單、成本低廉、光增益高的紫外激光二極管具有重要的應用價值。目前，業(yè)內已有通過共摻雜的方式來得到P型氧化鋅薄膜的報道。例如，在氧化鋅中摻入鎂和銻來形成Mg-Sb共摻雜P型ZnO薄膜，其中鎂(Mg)作為ZnO的摻雜劑可以有效地增大ZnO的禁帶寬度，于是ZnO中的本征淺施主能級便會遠離導帶邊，從而增大了其電離能，減弱了 ZnO的η型導電特性。但是由于ZnO中存在的本征淺施主缺陷的自補償作用，使得Sb很難被用來摻雜制備P型ZnO材料。


圖1是本發(fā)明提出的激光二極管的結構示意發(fā)明內容:本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的問題，提出了一種具有氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜的激光二極管，該激光二極管的結構為:η型氧化鎳薄膜，其形成在氮化鎵襯底的上表面上；氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜，其形成在所述η型氧化鎳薄膜的上表面上，以及底電極，其形成在所述η型氧化鎳薄膜下表面上，頂電極，其形成在所述氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜的上表面上。其中，所述氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜的厚度為300_400nm，該氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜中Mg的摩爾百分含量是5-11%，砷的摩爾百分含量是0.8-1.7% ;所述η型氧化鎳薄膜的厚度為300-600nm。其中，在常溫下，氮鎂共摻雜的P型ZnO晶體薄膜的壓電常數(shù)d33大于16pC/N，其電阻率大于2ΧΙΟ1。Ω.cm。
具體實施方式
:下面通過具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1如圖1所示，本發(fā)明的采用氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜的激光二極管的結構為:在氮化鎵襯底2的上表面上具有η型氧化鎳薄膜3，該η型氧化鎳薄膜3的厚度為300-600nm ;氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜4，其形成在所述η型氧化鎳薄膜3的上表面上，其中，所述氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜4的厚度為300-400nm，該氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜4中Mg的摩爾百分含量是5-11%，砷的摩爾百分含量是0.8-1.7% ;并且，在常溫下，氮鎂共摻雜的P型ZnO晶體薄膜4的壓電常數(shù)d33大于16pC/N，其電阻率大于2X 1(ΓΩ.cm。底電極I形成在氮化鎵襯底2的下表面上，頂電極5形成在氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜4的上表面上。可以采用多種金屬材料來構成底電極I和頂電極5的材料，例如金、銀或銅。也可以采用金屬化合物材料來構成所述底電極I和頂電極5，例如ΙΤ0。實施例2如圖1所示，本發(fā)明的采用氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜的激光二極管的結構為:在氮化鎵襯底2的上表面上具有η型氧化鎳薄膜3，該η型氧化鎳薄膜3的厚度為400nm ;氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜4，其形成在所述η型氧化鎳薄膜3的上表面上，其中，所述氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜4的厚度為360nm，該氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜4中Mg的摩爾百分含量是9%，砷的摩爾百分含量是1.2% ;并且，在常溫下，氮鎂共摻雜的P型ZnO晶體薄膜4的壓電常數(shù)d33大于16pC/N，其電阻率大于2X 1(ΓΩ.cm。底電極I形成在氮化鎵襯底2的下表面上，頂電極5形成在氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜4的上表面上?？梢圆捎枚喾N金屬材料來構成底電極I和頂電極5的材料，例如金、銀或銅。也可以采用金 屬化合物材料來構成所述底電極I和頂電極5，例如ΙΤ0。以上實施方式已經對本發(fā)明進行了詳細的介紹，但上述實施方式并非為了限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍由所附的權利要求限定。
權利要求
1.一種采用氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜的激光二極管，該激光二極管的結構為: η型氧化鎳薄膜，其形成在氮化鎵襯底的上表面上；氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜，其形成在所述η型氧化鎳薄膜的上表面上，以及底電極，其形成在所述η型氧化鎳薄膜下表面上，頂電極，其形成在所述氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜的上表面上。
2.如權利要求1所述的激光二極管，其特征在于: 其中，所述氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜的厚度約為300-400nm，該氮鎂共摻雜P型氧化鋅薄膜中Mg的摩爾百分含量是5-11%，砷的摩爾百分含量是0.8-1.7% ;所述η型氧化鎳薄膜的厚度為約300-600nm。
3.如權利要求1或2所述的激光二極管，其特征在于: 其中，在常溫下，氮鎂共摻雜的P型ZnO晶體薄膜的壓電常數(shù)d33大于16pC/N，其電阻率大于 2Χ1(ΓΩ.cm。
4.如權利要求1-3任意之一所述的激光二極管，其特征在于: 可以采用多種金屬材料來構成底電極和頂電極的材料，例如金、銀或銅，也可以采用金屬化合物材料來構成所述底電極 和頂電極，例如ΙΤ0。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜的激光二極管，該激光二極管的結構為n型氧化鎳薄膜，其形成在氮化鎵襯底的上表面上；氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜，其形成在所述n型氧化鎳薄膜的上表面上，以及底電極，其形成在所述n型氧化鎳薄膜下表面上，頂電極，其形成在所述氮鎂共摻雜p型氧化鋅薄膜的上表面上。
文檔編號H01S5/327GK103166113SQ201310066818
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月1日 優(yōu)先權日2013年3月1日
發(fā)明者錢時昌 申請人:溧陽華晶電子材料有限公司