[发明专利]长波长非极性及半极性(Al,Ga,In)N基激光二极管

权利要求书

1.一种制造III族氮化物激光二极管LD结构的方法，其包括：

在非极性或半极性III族氮化物衬底的离轴表面上生长LD的一个或一个以上III族氮化物装置层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面相对于所述衬底的m-平面离轴-1度或+1度，且朝向所述衬底的c方向。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面相对于所述衬底的m-平面离轴-1度或+1度以上，且朝向所述衬底的c方向。

4.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括使用100％氮载气在大气压下在所述衬底的所述离轴表面上生长所述一个或一个以上装置层，从而使得所述装置层具有平滑表面形态，其没有在标称同轴m-平面GaN衬底上生长的装置层中所观察到的锥形凸丘。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述装置层包括LD结构的所有n型层。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述n型层进一步包括硅掺杂n型AlGaN/GaN超晶格，从而与未使用100％氮载气所生长的装置层相比，产生所述LD结构的平滑界面及优良结构性质。

7.根据权利要求1所述的方法，其中生长所述装置层进一步包括以高于0.3埃/秒且小于0.7埃/秒且比所述LD结构中其它层所使用的生长速率慢的第一生长速率，生长一个或一个以上量子阱。

8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括在第一温度下且以使所述量子阱发射绿光的铟含量生长所述量子阱，其中与在不同生长速率下所生长的所述量子阱相比，所述第一生长速率维持平滑界面并防止小面化。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述量子阱中的每一者位于量子阱障壁之间以形成发光有源区域，且所述方法进一步包括：

以比所述第一生长速率慢的第二生长速率生长所述量子阱障壁，从而与以不同的较快生长速率所生长的所述障壁相比，产生所述装置层的平滑表面形态及界面，所述装置层包含在所述量子阱障壁上生长的所述量子阱。

10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：

在所述有源区域上生长高铝含量AlGaN电子阻挡层；及

在高于所述第一温度的第二温度下且与无所述高Al含量AlGaN电子阻挡层相比在所述有源区域上生长后续层。

11.根据权利要求10所述的方法，其中高铟含量In_xGa_1-xN分限异质结构SCH层位于所述有源区域及所述电子阻挡层的任一侧上，其中x＞7％，且所述方法进一步包括在以下条件下生长所述SCH层：

(1)高于生长所述LD结构中的其它层所用温度的第三温度，

(2)高于0.3埃/秒且小于0.7埃/秒的较慢生长速率，和

(3)大于1.1的高三甲基铟/三乙基镓(TEG)比率，从而产生平滑且无缺陷波导层。

12.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括在所述有源区域的任一侧上形成AlGaN/GaN不对称超晶格作为包覆层，其包含交替的AlGaN及GaN层，其中所述AlGaN层比所述GaN层厚。

13.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括以1x10¹⁸cm^-3到2x10¹⁹cm^-3的镁浓度范围在所述有源区域的一侧上形成并掺杂p波导层和p包覆层。

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括以小于15nm的厚度和介于7x10¹⁹到3x10²⁰之间的镁掺杂将p-GaN接触层沉积于p包覆层上。

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：

在沉积所述p-GaN接触层后，在氮及氨气氛中冷却所述LD结构，并流入少量双(环戊二烯基)镁(Cp₂Mg)直到温度降到700℃以下为止，由此形成与所述LD结构具有较低接触电阻的Mg-Ga-N层。