[发明专利]InGaN/GaN量子阱激光器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种InGaN/GaN量子阱激光器，其包括：衬底；依序在衬底上的低温GaN缓冲层、高温n型GaN层和n型AlGaN光限制层；在n型AlGaN光限制层上的n型InGaN下波导层；在n型InGaN下波导层上的InGaN/GaN量子阱有源区；在InGaN/GaN量子阱有源区上的u型InGaN上波导层；在u型InGaN上波导层上的p型AlGaN电子阻挡层；在p型AlGaN电子阻挡层上的p型AlGaN/GaN光限制层；在p型AlGaN/GaN光限制层上的p型GaN欧姆接触层。本发明还公开一种该InGaN/GaN量子阱激光器的制作方法。本发明采用1～2个单原子层厚度的In_xGa_1‑xN插入盖层使InGaN量子阱表面二维岛状的形貌变得平整，从而In组分分布更加均匀，且使之后形成的GaN盖层有更好的质量，在升温过程中保证InGaN量子阱不会发生分解，并且在之后的高温生长p型AlGaN/GaN光限制层的过程中不会发生热退化。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体地讲，涉及一种InGaN/GaN量子阱激光器及其制作方法。

背景技术

GaN基半导体激光器，通常采用InGaN/GaN量子阱作为有源区。由于In-N键能弱，分解温度低，但是Ga-N键能强，分解温度高，导致最优的InGaN量子阱的生长温度与最佳的GaN量子垒的生长温度有较大的差别。因此我们通常采用双温生长的方法生长InGaN/GaN量子阱有源区，即InGaN量子阱层采用较低温度生长(一般低于750℃)，GaN垒层采用较高温度生长(一般高于900℃)。但是在由较低的量子阱生长温度升高至较高的垒温的过程中，InGaN量子阱层往往发生分解。

为了解决InGaN量子阱层发生分解的问题，现有的技术方案是在生长完低温InGaN量子阱后，生长一层薄层的GaN盖层，之后再升温至量子垒的温度。这样，GaN盖层可以保护InGaN层在升温过程中不分解。

但是对于InGaN/GaN绿光量子阱，由于InGaN量子阱层有更高的In组分，在采用MOCVD的方法生长时，需要更低的温度与更高的In/Ga比。由于低温下原子迁移率低，InGaN的AFM(原子力显微镜)形貌一般是一些沿台阶分布的量子点或者二维岛状的形貌，二维岛的高度大约为1～2个单原子层。在这种二维岛的形貌之上再生长GaN盖层，导致GaN盖层的质量很差。并且高In组分的InGaN量子阱有源区本身InGaN相分离严重，再生长质量较差的低温GaN盖层后，升温到垒温以及高温垒生长过程中，会导致InGaN量子阱层的分解。在随后生长激光器结构的高温p型AlGaN限制层时，也会导致InGaN/GaN量子阱有源区发生热退化，在荧光显微镜照片中有很多发光暗斑。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的一目的在于提供一种InGaN/GaN量子阱激光器，其包括：衬底；在所述衬底上的低温GaN缓冲层；在所述低温GaN缓冲层上的高温n型GaN层；在所述高温n型GaN层上的n型AlGaN光限制层；在所述n型AlGaN光限制层上的n型InGaN下波导层；在所述n型InGaN下波导层上的InGaN/GaN量子阱有源区；在所述InGaN/GaN量子阱有源区上的u型InGaN上波导层；在所述u型InGaN上波导层上的p型AlGaN电子阻挡层；在所述p型AlGaN电子阻挡层上的p型AlGaN/GaN光限制层；在所述p型AlGaN/GaN光限制层上的p型GaN欧姆接触层。

进一步地，所述InGaN/GaN量子阱有源区包括至少一个InGaN/GaN量子阱；当所述InGaN/GaN量子阱的数量为至少两个时，所述至少两个InGaN/GaN量子阱层叠在所述n型InGaN下波导层上；所述InGaN/GaN量子阱包括依序层叠的u型InGaN量子阱层、u型InGaN插入盖层、u型GaN盖层以及u型GaN量子垒层；所述u型InGaN插入盖层中的In组分小于所述u型InGaN量子阱层中的In组分。

进一步地，所述u型InGaN插入盖层中的In组分均匀；或者所述u型InGaN插入盖层中的In组分随着所述u型InGaN插入盖层的厚度的增加而逐渐减小。