[发明专利]一种多孔GaN导电DBR及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔GaN导电DBR及其制备方法，包括自下而上依次生长的衬底、缓冲层、非故意掺杂GaN层、n型故意掺杂氮化镓层和多孔GaN导电DBR层；所述多孔GaN导电DBR层由高孔洞率多孔GaN层和低孔洞率多孔GaN层交替堆叠形成。本发明不存在晶格失配问题，结构稳定，且多孔GaN导电DBR层具有高反射率、导电性好、中心波长可调的特点。

技术领域

本发明涉及一种多孔GaN导电DBR及其制备方法，属于光电技术领域。

背景技术

三族氮化物宽禁带半导体材料由于其禁带宽度大、可覆盖从红外到紫外波段、击穿场强大、耐高温、耐酸碱等独特的物理特性在照明、显示和医疗等光电子和电力电子领域得到广泛的应用。随着氮化镓材料和器件的研究的不断深入，氮化镓光电子器件必将应用到更多的光电领域，如高端照明、光通讯、激光显示等。因此，通过深入研究制备的高反射率导电DBR的结构设计开发出一种简单、低成本的技术具有非常重要的科学意义和应用价值。

对于AlN/GaN系的氮化物DBR，AlGaN/GaN DBR结构由于晶格不匹配引起的应力将造成DBR开裂，同时AlGaN材料导电性比较差，影响器件的光电性能。AlInN/GaN DBR中虽然可通过调整Al和In比例使AlInN与GaN晶格匹配，但由于AlInN的生长速度较慢，而AlGaN、AlInN和GaN折射系数比较接近，往往需要几十对1/4λ厚度AlGaN/GaN，需要很长的生长时间，因此DBR生长程序复杂，条件苛刻且重复率不高。

通过电导性选择电化学刻蚀技术刻蚀导电的GaN层从而制备的GaN/Air结构DBR，最高反射率均在50％以上，但GaN/Air结构DBR结构不稳定、不导电。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多孔GaN导电DBR及其制备方法，不存在晶格失配问题，结构稳定，且多孔GaN导电DBR层具有高反射率、导电性好、中心波长可调的特点。

术语解释：

DBR(distributed Bragg reflection)又叫分布式布拉格反射镜，由两种不同折射率的材料以ABAB的方式交替排列组成的周期结构，每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4。

本发明采用以下技术方案：

一种多孔GaN导电DBR，包括自下而上依次生长的衬底、缓冲层、非故意掺杂GaN层、n型故意掺杂氮化镓层和多孔GaN导电DBR层；

所述多孔GaN导电DBR层由高孔洞率多孔GaN层和低孔洞率多孔GaN层交替堆叠形成，其周期优选为大于5，高孔洞率指孔洞率在30％以上，低孔洞率指孔洞率在20％以下(包括0，即无孔洞)，本发明的孔洞为空气孔洞(半导体掺杂后经电化学腐蚀形成孔洞，孔洞中充满空气)，空气孔洞的引入将使多孔GaN层间产生一定的折射率差。

多孔GaN导电DBR层在发光峰附近的反射率超过50％，并且通过调节层厚度与周期数可改变峰值强度、半高宽与波长，如增加(轻重掺杂)层厚度、周期数均可使峰值强度增加、半高宽增加，波长向右移动，但改变不同参数增加程度不同，可根据需要设计DBR周期数、层厚度。

优选的，所述多孔GaN导电DBR层包括5对以上交替堆叠的高孔洞率多孔GaN层和低孔洞率多孔GaN层。

优选的，所述n型掺杂GaN层的掺杂剂为硅或锗，掺杂浓度为1×10¹⁸～5×10¹⁹cm^-3，优选为3×10¹⁸cm^-3。

优选的，所述高孔洞率多孔GaN层和低孔洞率多孔GaN层为分别采用电化学腐蚀的方法对交替堆叠的n型重掺杂GaN层与n型轻掺杂GaN层进行腐蚀得到，所述n型轻掺杂GaN层与n型重掺杂GaN层的掺杂剂为硅或锗。