一種半導(dǎo)體激光器外延片及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器外延片及其制造方法，本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體激光器件及其制備方法。在n-GaAs襯底上由下至上外延生長n-GaAs緩沖層，n-AlxGa1-xAs漸變層，n-AlyGa1-yAs下限制層，AlzGa1-zAs下波導(dǎo)層，多個(gè)InGaAs量子阱層及相應(yīng)的GaAsP勢(shì)壘層，AlzGa1-zAs上波導(dǎo)層，p-AlyGa1-yAs上限制層，p-AlxGa1-xAs漸變層，p-GaAs頂層?？昭舛鹊脑黾邮沟昧孔于鍍?nèi)電子與空穴的復(fù)合幾率增加，器件效率得到提高。本發(fā)明提供了一種既能提高半導(dǎo)體激光器效率又能降低外延片制作成本的較為簡單實(shí)用的方法。
【專利說明】一種半導(dǎo)體激光器外延片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器外延片及其制造方法，屬于半導(dǎo)體激光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及半導(dǎo)體激光器外延片的效率提高和制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器是一種新型高效的小型光源，具有體積小、電光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，在材料處理、醫(yī)療儀器、航天及軍事等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]提高激光器的效率可從多方面考慮:1)減小非輻射復(fù)合造成的損耗；2)減小由于異質(zhì)結(jié)材料界面能帶不對(duì)準(zhǔn)引起的內(nèi)建電場損耗；3)減小波導(dǎo)散射、自由載流子吸收等因素產(chǎn)生的光吸收和散射損耗?？梢酝ㄟ^對(duì)器件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)等措施來解決上述問題。另外，減小載流子溢出損耗，增加量子阱里兩種載流子的復(fù)合機(jī)率，減小來源于二極管的歐姆接觸電阻、半導(dǎo)體體電阻等焦耳熱損耗，也可提高激光器效率。在P-GaAs頂層進(jìn)行C和Zn的高摻雜，增加空穴濃度，可增加量子阱內(nèi)兩種載流子的復(fù)合機(jī)率，減小器件體電阻；高摻雜使GaAs表面得到改善，制作電極時(shí)易形成歐姆接觸，減小器件電阻；同時(shí)在n-GaAs緩沖層和n-AlyGa^yAs下限制層之間插入I1-AlxGahAs漸變層,在p-AlyGa^yAs上限制層和P-GaAs頂層之間插入P-AlxGahAs漸變層，亦可以減小器件的電阻，進(jìn)而提高器件的效率。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體激光器外延片及其制造方法。在n-GaAs襯底上由下至上外延生長n-GaAs緩沖層，I1-AlxGa1^As漸變層，I1-AlyGa^yAs下限制層，AlzGa1^zAs下波導(dǎo)層，多個(gè)InGaAs量子阱層及相應(yīng)的GaAsP勢(shì)壘層，AlzGai_zAs上波導(dǎo)層，P-AlyGaryAs上限制層,P-AlxGafxAs漸變層，ρ-GaAs頂層。其制備方法是:米用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的方法在n-GaAs襯底上至下而上依次外延生長各層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是=P-AlyGaryAs上限制層，P-AlxGahAs漸變層米用CBr4作為慘雜源，在P-GaAs頂層首先米用CBr4作為慘雜源，后采用DMZn作為摻雜源。由于Zn原子的大的擴(kuò)散系數(shù),使的p-GaAs頂層表面有大的摻雜濃度，減少了 P-GaAs頂層表面的弗倫克爾缺陷，使的外延片表面得到改善，在制作電極時(shí)，可與電極材料形成良好的歐姆接觸，器件電壓降低；同時(shí)Zn原子可擴(kuò)散到P-AlxGahAs漸變層，進(jìn)而使P-GaAs頂層和P-AlxGahAs漸變層的空穴載流子的濃度增加，電阻降低，器件的工作電壓降低。空穴濃度的增加使得量子阱內(nèi)電子與空穴的復(fù)合幾率增加，器件效率得到提高。n-Al fia^ks漸變層的帶隙能量處于n-GaAs緩沖層和n-AlyGa^yAs下限制層兩者的帶隙能量之間，可以防止n-GaAs緩沖層和n-AlyGai_yAs下限制層之間的異質(zhì)界面上形成高勢(shì)魚；同樣,P-AlxGahAs漸變層的帶隙能量處于p-GaAs頂層和p-AlyGa^yAs上限制層兩者的帶隙能量之間，可以防止P-GaAs頂層和p-AlyGai_yAs上限制層之間異質(zhì)界面上形成高勢(shì)壘，進(jìn)而降低器件電壓。本發(fā)明提供了一種既能提高半導(dǎo)體激光器效率又能降低外延片制作成本的較為簡單實(shí)用的方法?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0005]通過參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其它方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更加易于清楚，在附圖中:
[0006]圖1為本發(fā)明的一種半導(dǎo)體激光器外延片的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]在下文中，現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)施，且不應(yīng)該解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0008]在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0009]參考附圖1，本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體激光器件及其制備方法。在n-GaAs襯底上由下至上外延生長n-GaAs緩沖層，I1-AlxGahAs漸變層，n-AlyGapyAs下限制層，AlzGa1^zAs下波導(dǎo)層，多個(gè)InGaAs量子阱層及相應(yīng)的GaAsP勢(shì)壘層，AlzGa1=As上波導(dǎo)層，P-AlyGa1^yAs上限制層，P-AlxGapxAs漸變層，p-GaAs頂層。其制備方法是:米用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的方法在n-GaAs襯底上至下而上依次外延生長各層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:P-AlyGa1^yAs上限制層，P-AlxGa1^xAs漸變層采用CBr4作為摻雜源,在p-GaAs頂層首先采用CBr4作為摻雜源，后采用DMZn作為摻雜源。由于Zn原子的大的擴(kuò)散系數(shù)，使的p_GaAs頂層表面有大的摻雜濃度，減少了 P-GaAs頂層表面的弗倫克爾缺陷，使的外延片表面得到改善，在制作電極時(shí)，可與電極材料形成良好的歐姆接觸，器件電壓降低；同時(shí)Zn原子可擴(kuò)散到P-AlxGahAs漸變層,進(jìn)而使p-GaAs頂層和P-AlxGapxAs漸變層的空穴載流子的濃度增加，電阻降低，器件的工作電壓降低?？昭舛鹊脑黾邮沟昧孔于鍍?nèi)電子與空穴的復(fù)合幾率增加，器件效率得到提高。n-AlxGai_xAs漸變層的帶隙能量處于n-GaAs緩沖層和
I1-AlyGa^yAs下限制層兩者的帶隙能量之間,可以防止n-GaAs緩沖層和n-AlyGa^yAs下限制層之間的異質(zhì)界面上形成高勢(shì)壘；同樣，P-AlxGahAs漸變層的帶隙能量處于ρ-GaAs頂層和P-AlyGa1^yAs上限制層兩者的帶隙能量之間,可以防止p-GaAs頂層和p-AlyGa^yAs上限制層之間異質(zhì)界面上形成高勢(shì)壘，進(jìn)而降低器件電壓。本發(fā)明提供了一種既能提高半導(dǎo)體激光器效率又能降低外延片制作成本的較為簡單實(shí)用的方法。
[0010]本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體激光器外延片，所述外延片的結(jié)構(gòu):在n-GaAs襯底上由下至上外延生長n-GaAs緩沖層，I1-AlxGa1^As漸變層，n-AlyGa^As下限制層，AlzGa1^zAs下波導(dǎo)層，多個(gè)InGaAs量子阱層及相應(yīng)的GaAsP勢(shì)壘層，AlzGai_zAs上波導(dǎo)層，p-AlyGai_yAs上限制層，P-AlxGa1^xAs漸變層，p-GaAs頂層；其中，p-GaAs頂層首先采用CBr4作為摻雜源,后使用DMZn作為摻雜源。p-GaAs頂層首先采用CBra作為摻雜源，在p-GaAs頂層的表層使用DMZn作為摻雜源。在n-GaAs緩沖層和n-AlyGa^yAs下限制層之間插入I1-AlxGahAs漸變層，其Al組分采用漸變方式且X范圍:0〈x≤y ;在P-AlyGahAs上限制層和p-GaAs頂層之間插入P-AlxGapxAs漸變層,其Al組分采用漸變方式且x范圍:0 ( x〈y。
[0011]所述半導(dǎo)體激光器外延片的制造方法，所述方法包括以下步驟:
[0012]I)以n-GaAs襯底作為基板；[0013]2)在上述基板上采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積的方法(MOCVD) —次性沉積n_GaAs緩沖層，I1-AlxGahAs漸變層,n-AlyGapyAs下限制層,AlzGa1=As下波導(dǎo)層,多個(gè)InGaAs量子阱層及相應(yīng)的GaAsP勢(shì)壘層，AlzGahAs上波導(dǎo)層，p-AlyGai_yAs上限制層，p-AlxGai_xAS漸變層；
[0014]3)在P-AlxGahAs漸變層生長完畢后，接著生長p_GaAs頂層，分為兩個(gè)部分，前50nm采用CBr4作為摻雜源，后IOOnm表層使用DMZn作為摻雜源。
[0015]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明可以有各種合適的更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、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)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體激光器外延片,其特征在于:所述外延片的結(jié)構(gòu):在n-GaAs襯底上由下至上外延生長n-GaAs緩沖層，I1-AlxGa1^As漸變層，n-AlyGa^As下限制層，AlzGa1^zAs下波導(dǎo)層，多個(gè)InGaAs量子阱層及相應(yīng)的GaAsP勢(shì)壘層，AlzGai_zAs上波導(dǎo)層，p-AlyGai_yAs上限制層，P-AlxGahAs漸變層,p-GaAs頂層；其中,ρ-GaAs頂層首先采用CBr4作為摻雜源,后使用DMZn作為摻雜源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器外延片，其特征在于=P-GaAs頂層首先采用CBr4作為摻雜源，在ρ-GaAs頂層的表層使用DMZn作為摻雜源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器外延片，其特征在于:在n-GaAs緩沖層和H-AlyGa1^yAs下限制層之間插入n-AlxGai_xAs漸變層，其Al組分采用漸變方式且x范圍:0〈x≤y ;在P-AlyGa1^yAs上限制層和p-GaAs頂層之間插入P-AlxGahAs漸變層,其Al組分采用漸變方式且X范圍:0 ≤ x〈y。
4.一種如權(quán)利要求1、2或3所述半導(dǎo)體激光器外延片的制造方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 1)以n-GaAs襯底作為基板； 2)在上述基板上采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積的方法(MOCVD)—次性沉積n-GaAs緩沖層,I1-AlxGahAs漸變層,n-AlyGapyAs下限制層,AlzGa1=As下波導(dǎo)層，多個(gè)InGaAs量子講層及相應(yīng)的GaAsP勢(shì)壘層， AlzGa1^zAs上波導(dǎo)層，P-AlyGa1^yAs上限制層，P-AlxGa1^xAs漸變層； 3)在P-AlxGahAs漸變層生長完畢后,接著生長p-GaAs頂層,分為兩個(gè)部分,前50nm采用CBr4作為摻雜源，后IOOnm表層使用DMZn作為摻雜源。
【文檔編號(hào)】H01S5/343GK103715605SQ201310680552
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】許并社, 李學(xué)敏, 馬淑芳, 田海軍, 吳小強(qiáng) 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué), 山西飛虹微納米光電科技有限公司