[发明专利]一种深紫外半导体激光器的外延结构及其制备方法

权利要求书

1.一种深紫外半导体激光器的外延结构，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底为N型衬底；

在所述衬底上表面依次生长的N型过渡层、N型下限制层、下波导层、下势垒层、量子阱层、上势垒层、上波导层、P型上限制层及P型重掺杂层；

在所述P型重掺杂层上表面设置的P面电极；

及在所述N型衬底下表面设置的N面电极；

所述N型下限制层的厚度为1.2-3μm，所述N型下限制层的材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.45-0.3；所述P型上限制层的厚度为1.2-3μm，所述P型上限制层的材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.3-0.45；

所述下波导层的厚度为0.1-0.8μm，所述下波导层的材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.55-0.7；所述上波导层的厚度为0.1-0.8μm，所述上波导层的材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.7-0.55；

所述下势垒层的厚度为30-80nm，所述下势垒层的材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.8-0.85；所述上势垒层的厚度为30-80nm，所述上势垒层的材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.85-0.8；

所述量子阱层的厚度为2-10nm，所述量子阱层的材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.95-1。

2.根据权利要求1所述一种深紫外半导体激光器的外延结构，其特征在于，所述N型过渡层的厚度为100-500nm；所述N型过渡层材料为Al_xN_y，其中，x/y＝1-0.45。

3.一种深紫外半导体激光器的外延结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在500-1250℃的条件下，对衬底进行热处理；

(2)通过控制原子束流及氮气流量在衬底上依次生长N型过渡层、N型下限制层、下波导层、下势垒层、量子阱层、上势垒层、上波导层、P型上限制层及P型重掺杂层；

(3)通过光刻工艺在衬底下表面设置N面电极，在P型重掺杂层上表面设置P面电极；

步骤(1)中，所述热处理时间为5min；

所述步骤(2)中，控制原子束流及氮气流量的操作为：氮气流量控制在0-50sccm，铝源的束流控制速率在0-0.1mol/min；

所述步骤(2)中，控制原子束流及氮气流量的具体操作为：

生长N型过渡层：铝源束流控制在0～0.1mol/min，氮气流量控制在8～15sccm，Si原子掺杂束流控制在0～0.01mol/min；

生长N型下限制层：铝源束流控制在0～0.1mol/min，氮气流量控制在15～25sccm，Si原子掺杂束流控制在0～0.005mol/min；

生长下波导层：铝源束流控制在0～0.1mol/min，氮气流量控制在25～35sccm；

生长下势垒层：铝源束流控制在0～0.1mol/min，氮气流量控制在35～40sccm；

生长量子阱层：铝源束流控制在0～0.1mol/min，氮气流量控制在40～45sccm；

生长上势垒层：铝源束流控制在0～0.1mol/min，氮气流量控制在40～35sccm；

生长上波导层：铝源束流控制在0～0.1mol/min，氮气流量控制在35～25sccm；

生长P型上限制层：铝源束流控制在0～0.1mol/min，氮气流量控制在25～15sccm，C或Be原子掺杂束流控制在0～0.005mol/min；

生长P型重掺杂层：铝源束流控制在0～0.1mol/min，氮气流量控制在15～8sccm，C或Be原子掺杂束流控制在0.005～0.01mol/min；

步骤(2)中，

所述N型过渡层的生长时间为20～50min，生长温度为为800～1250℃；

所述N型下限制层的生长时间为40-80min，生长温度为800～1250℃；

所述下波导层的生长时间为20～50min，生长温度为800～1250℃；

所述下势垒层的生长时间为1～6min，生长温度为800～1250℃；

所述量子阱层的生长时间为0.5-2min，生长温度为800～1250℃；

所述上势垒层的生长时间为1～6min，生长温度为800～1250℃；

所述上波导层的生长时间为20～50min，生长温度为800～1250℃；

所述P型上限制层的生长时间为40-60min，生长温度为800～1250℃；

所述P型重掺杂层的生长时间为20～50min，生长温度为800～1250℃。