[发明专利]全介质膜DBR结构氮化镓面发射激光器的制备方法

说明书

全介质膜DBR结构氮化镓面发射激光器的制备方法，涉及激光器。在蓝宝石衬底上外延具有p‑down结构的激光器外延层；在外延片上制作图形化的介质膜DBR，然后磁控溅射n型电极；电镀铜作为替代支撑衬底并激光剥离去除蓝宝石衬底；生长SiO₂电流限制层及ITO电流扩展层；溅射p型电极、制作图形化的介质膜上DBR并分离器件完成器件的制备。实现了具有铜衬底、SiO₂电流限制层位于器件上表面的全介质膜GaN基面发射激光器。SiO₂电流限制层位于有源区上侧避免了位于有源区下侧与衬底之间所造成的有源区热量拥堵，散热差的问题，可以改善器件的散热性能并提高光功率。

技术领域

本发明涉及激光器，尤其是涉及一种具有电镀铜衬底、电流限制层位于有源区上侧的全介质膜DBR结构氮化镓面发射激光器的制备方法。

背景技术

氮化镓基材料是具有连续可调带隙的宽禁带第三代半导体材料，通过调整组分，氮化镓基材料的发光波长可以覆盖从紫外到红外波段[1]。另外，氮化镓基材料也具有稳定的机械、化学性能和高击穿电压，是制作制作各类发光器件以及功率电子器件的理想材料。

GaN基垂直腔面发射激光器在固态照明、高密度光存储、高分辨率打印以及生物传感等方面有着广泛的应用前景，是近几年来的研究热点之一。与传统边发射激光器相比，面发射激光器有着体积小、阈值低、圆形对称光斑、容易实现单模激射等优点[2]。

全介质膜DBR结构是制作氮化镓基面发射激光器所采用的一种典型结构，即上下DBR都为介质膜DBR[3]。这种结构一般通过沉底转移技术实现，即制作完图形化的下介质膜DBR之后将样品倒置，之后转移到新的衬底并去除原有衬底，最后制作上介质膜DBR，实现全介质膜DBR结构。若外延片使用传统n型GaN在下，p型GaN在上的结构，则电流限制层则是在有源区下侧，掩埋在p型GaN与衬底之间；若外延片使用p-down型，即p型GaN在下，n型GaN在上，则器件经过衬底转移后电流限制层位于有源区上侧在p型GaN与p电极之间。图1和2分别展示了电流限制层位于有源区上侧以及下侧两种结构示意图。当电流限制层位于有源区下侧时，由于电流限制层热导率比较低，有源区产生的热量不能有效地传导到衬底造成热量拥堵，影响器件性能。当电流限制层位于有源区上侧时，热传导不再受电流限制层阻碍，散热效率提高，使用电镀铜衬底会进一步改善器件散热性能。

参考文献：

[1].S.Mokkapati,C.Jagadish,III-V compound SC for optoelectronicdevices.Materials Today；12:22-32(2009).

[2].R.Shimada and H.Wide bandgap semiconductor-based surface-emitting lasers:recent progress in GaN-based vertical cavity surface-emittinglasers and GaN-/ZnO-based polariton lasers.Proc.IEEE 98(7),1220-1233(2010).

[3].Y.Higuchi,K.Omae,H.Matsumura,and T.Mukai,“Room-temperature CWlasing of a GaN-based verticalcavity surface-emitting laser by currentinjection,”Appl.Phys.Express 1(12),121102(2008).

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有电镀铜衬底、电流限制层位于有源区上侧，电流限制层位于有源区上侧改善了器件散热性能的全介质膜DBR结构氮化镓面发射激光器的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)在蓝宝石衬底上外延具有p-down结构的激光器外延层；