[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

说明书

本发明公开了一种深紫外半导体激光器的外延结构，包括：衬底，所述衬底为单晶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型重掺杂层上表面制备的P面电极；及在所述N型衬底下表面制备的N面电极。本发明中的结构使得半导体激光器可以具有一定输出功率，使得半导体激光器具有较高的亮度。

技术领域

本发明涉及半导体光电子技术领域，更具体的说是涉及一种深紫外半导体激光器的外延结构及其制备方法。

背景技术

深紫外半导体激光器结构适合于科研、工业、OEM系统集成开发。科研方面，紫外激光器可以用于原子/分析光谱、化学动力学等方面的研究。工业方面，基于紫外激光器生产的磁盘的数据存储盘空间比蓝光激光器高出20倍。未来，深紫外激光技术将催生新一代纳米技术、材料科学、生物技术、化学分析、等离子体物理等学科的发展。

目前，AlN(氮化铝)作为已知直接带隙中能带(6.2eV)最宽的半导体材料，其带隙对应波长～210nm深紫外波长处。因为半导体激光器有源区结构中，量子阱外的包裹层比量子阱层应具有更宽带隙的材料作为势垒层和波导层，所以AlN作为量子阱，目前还没有合适的垒层和波导层材料。目前为止，还没有波长～210nm深紫外半导体激光器结构出现。而非半导体的深紫外半导体激光器体积大、笨重、昂贵，不利于相关应用及产品的进步与发展。

因此，如何研制一种深紫外半导体激光器的外延结构是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种深紫外半导体激光器的外延结构，包括：

衬底，所述衬底为掺杂浓度(1-5)E18cm^-3、厚度(300-700)μm的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型重掺杂层上表面制备的P面电极；

及在所述N型衬底下表面制备的N面电极。

本发明的有益效果：本发明中的结构使得半导体激光器可以具有一定输出功率，使得半导体激光器具有较高的亮度，且本发明中的结构简单。

优选地，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。

优选地，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，x/y值随厚度递增而均匀递减。

优选地，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。

优选地，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，所述下波导层的材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.7-0.55。

优选地，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。