[发明专利]氮化镓基激光器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓基激光器及其制备方法，其中，该激光器包括：在氮化镓衬底上依次生长的n型限制层、复合下波导层、量子阱有源区层、上波导层、p型电子阻挡层、p型限制层和p型欧姆接触层；以及P电极，制作于所述p型欧姆接触层上；N电极，制作与氮化镓衬底相接触；其中，复合下波导层包括多层铟镓氮层，该各层铟镓氮层之间的铟组分含量不同。本发明提供的该氮化镓基激光器及其制备方法，可以降低光学损耗，提高输出光功率、降低阈值电流。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，尤其涉及一种氮化镓基激光器及其制备方法。

背景技术

氮化镓基激光器的波长涵盖红外至紫外，使其在光通信、照明、显示、生化检测、存储、固化等民用及军用领域有重要应用。氮化镓基激光器中，下波导对激光光场分布、光学损耗具有重要影响，是决定激光器输出光功率与阈值电流的关键因素。但在现有的激光器中，关于激光器制备过程中具有主导作用的下波导，具有外延制作困难、光学损耗强，且制备完成的激光器具有较高的阈值电流而输出光功率不高等特点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种氮化镓基激光器及其制备方法，以至少部分解决上述问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种氮化镓基激光器，其包括：

复合下波导层，该复合下波导层包括多层铟镓氮层，其各层铟镓氮层之间的铟组分含量不同。

更具体地，包括：

在氮化镓衬底上依次生长的n型限制层、上述复合下波导层、量子阱有源区层、上波导层、p型电子阻挡层、p型限制层和p型欧姆接触层；以及

P电极，制作于p型欧姆接触层上；

N电极，与氮化镓衬底相接触。

进一步的，其中：

复合下波导层中，各层铟镓氮层的铟组分含量介于0至0.1之间，各层铟镓氮材料的厚度介于5nm至100nm之间，该复合下波导层的总厚度为50nm-150nm；

n型限制层的材料为n型铝镓氮材料，厚度为0.6μm-3μm，铝组分为0.01-0.15；

量子阱有源区层的量子阱个数为1-5个，量子阱的材料为氮化镓材料或铟镓氮材料，量子阱厚度为1nm-10nm，量子垒材料为氮化镓材料或铟镓氮材料，量子垒的厚度为1nm-20nm；

上波导层材料为氮化镓或铟镓氮材料，铟组分为0-0.05，厚度为50nm-500nm。

p型电子阻挡层的材料为铝镓氮材料，厚度为1nm-50nm，铝组分为0.1-0.3；

p型限制层的材料为p型铝镓氮材料，厚度为0.4μm-1μm，铝组分为0.01-0.15；

p型欧姆接触层的材料为p型氮化镓材料，厚度为10nm-50nm。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种该氮化镓基激光器的制备方法，其包括以下步骤：

在氮化镓衬底的一面上依次生长n型限制层、复合下波导层、量子阱有源区层、上波导层、p型电子阻挡层、p型限制层和p型欧姆接触层；

将p型欧姆接触层、p型限制层、p型电子阻挡层和上波导层干法刻蚀成激光器脊型；

在脊型上生长一层绝缘膜，并在该绝缘膜上采用光刻的方法制作p电极；

将氮化镓衬底减薄、清洗，并在其另一面制作n电极。