[发明专利]具有N-型半导体限制孔结构的VCSEL器件

权利要求书

1.一种具有N-型半导体限制孔结构的VCSEL器件，其特征在于该器件包括衬底、缓冲层、氮化物外延DBR、N-型半导体传输层、多量子阱层、P-型电子阻挡层、第一层P-型半导体传输层、N-型半导体限制孔、第二层P-型半导体传输层， P-型欧姆接触层、绝缘电流限制孔、电流扩展层、介质DBR、P-型欧姆电极；

其中，该外延结构沿着外延生长方向依次包括衬底、缓冲层、氮化物外延DBR、N-型半导体传输层；

所述的N-型半导体传输层为圆台状，中间的凸起部分的面积为N-型半导体传输层投影面积的10～90 %，凸起部分的高度为0.1～3 μm；圆台下层暴露的N-型半导体传输层上分布有N-型欧姆电极；

所述的N-型半导体传输层的中间的凸起部分上，沿着外延方向依次覆盖有多量子阱层、P-型电子阻挡层、第一层P-型半导体传输层、第二层P-型半导体传输层，P-型欧姆接触层；圆环状的N-型半导体限制孔位于第一层P-型半导体传输层上部外缘；

所述的N-型半导体限制孔的投影面积为第一层P-型半导体传输层投影面积的10～90%；

圆环状的绝缘电流限制孔位于 P-型欧姆接触层之上，其投影面积为 P-型欧姆接触层投影面积的10～90 %；

电流扩展层覆盖在绝缘电流限制孔和P-型欧姆接触层上；

介质DBR位于电流扩展层之上，其投影面积为电流扩展层投影面积的10～90 %；

P-型欧姆电极覆盖于电流扩展层上。

2.如权利要求1所述的具有N-型半导体限制孔结构的VCSEL器件，其特征在于所述衬底为蓝宝石、SiC、Si、AlN、GaN或石英玻璃；衬底沿着外延生长方向的不同可以分成极性面[0001]衬底、半极性面[11-22]衬底或非极性面[1-100]衬底；

所述氮化物外延DBR 的材料可以由AlN/GaN、AlInN /GaN等高低折射率材料交替而成，其厚度分别为所需发光波长在介质中的波长的四分之一；

所述缓冲层的材质是Al_x1In_y1Ga_1-x1-y1N；其中，应保证Al组分系数0≤x1≤1,In组分系数0≤y1≤1，Ga组分系数1≥1-x1-y1≥0，厚度为10～50 nm；

所述N-型半导体传输层的材质为Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2N，其中，应保证Al组分系数0≤x2≤1,In组分系数0≤y2≤1，Ga组分系数1≥1-x2-y2≥0，厚度为0.5～5 μm；

所述多量子阱层材质为 Al_x3In_y3Ga_1-x3-y3N/Al_x4In_y4Ga_1-x4-y4N，其中，应保证量子阱Al组分系数0≤x3≤1, In组分系数0≤y3≤1，Ga组分系数1≥1-x3-y3≥0，量子垒Al组分系数0≤x4≤1, In组分系数0≤y4≤1，Ga组分系数1≥1-x4-y4≥0，量子垒的禁带宽度应高于量子阱的禁带宽度，量子阱的个数大于等于1；量子阱Al_x3In_y3Ga_1-x3-y3N厚度为1～10 nm，量子垒Al_x4In_y4Ga_1-x4-y4N厚度为4～50 nm；

所述P-型电子阻挡层的材质为Al_x5In_y5Ga_1-x5-y5N，其中，应保证Al组分系数0≤x5≤1,In组分系数0≤y5≤1，Ga组分系数1≥1-x5-y5≥0，厚度为10～100 nm。