[发明专利]一种深紫外垂直腔半导体激光器外延结构及制备方法

权利要求书

1.一种深紫外垂直腔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、下DBR反射镜层、下波导层、下势垒层、量子阱层、上势垒层、上波导层、上DBR反射镜层及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；

及在所述衬底下表面制备的N面电极；

所述N型过渡层的厚度为100-500nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝1-0.95；

所述下DBR反射镜层为80-120对，每对所述下DBR反射镜层包括高折射率DBR反射镜层和低折射率DBR反射镜层；所述DBR反射镜中的高折射率层厚度为50-53nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝1.05-0.95；所述DBR反射镜中低折射率层的厚度为45-48nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.9-0.85；

所述上DBR反射镜层为50-80对，每对所述上DBR反射镜层包括高折射率DBR反射镜层和低折射率DBR反射镜层；反射镜层中的高折射率层的厚度为45-50nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.45-0.35；所述反射镜层中的低折射率层厚度为35-39nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.3-0.2；

所述P型重掺杂层的厚度为100-500nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.45-1；

所述下波导层的厚度为0.10-0.70μm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.75-0.85；所述上波导层的厚度为0.10-0.70μm，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，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.85-0.9；所述上势垒层的厚度为30-80nm，材料为Al_xN_y，其中，x/y＝0.9-0.8。

2.一种权利要求1所述的深紫外垂直腔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)对单晶衬底进行热处理，备用；其中，热处理时间为5-20min，热处理温度为700-900℃；

(2)通过控制原子束流及氨气流量在衬底上依次在衬底上依次生长N型过渡层、下DBR反射镜层、下波导层、下势垒层、量子阱层、上势垒层、上波导层、上DBR反射镜层及P型重掺杂层；

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

所述步骤(2)中，控制原子束流及氨气流量的具体操作为：

生长N型过渡层：铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在16-30sccm，Si原子掺杂束流控制在0.001-0.005mol/min；

生长下DBR反射镜层：①铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在20-35sccm，Si原子掺杂束流控制在0.001-0.005mol/min；②铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在30-40sccm，Si原子掺杂束流控制在0.001-0.005mol/min；

生长下波导层：铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在50-70sccm；

生长下势垒层：铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在35-40sccm；

生长量子阱层：铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在40-45sccm；

生长上势垒层：铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在40-35sccm；

生长上波导层：铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在35-25sccm；

生长上DBR反射镜层：①高折射率层生长，铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在50-60sccm，Si原子掺杂束流控制在0.001-0.005mol/min；②低折射率层生长，铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在65-85sccm，C或Be原子掺杂束流控制在0.001-0.005mol/min；

生长P型重掺杂层：铝源束流控制在0.03-0.1mol/min，氨气流量控制在30-16sccm，氨气流量随时间渐变递减，C或Be原子掺杂束流控制在0.005-0.01mol/min；

步骤(2)中，

所述单晶N型过渡层的生长时间为20-50min，生长温度为550-900℃；

所述下DBR反射镜层①高折射率层，生长时间为0.5-3min，生长温度为550-900℃，②低折射率层，生长时间为0.5-3min，生长温度为550-900℃；

所述下波导层的生长时间为20-50min，生长温度为550-900℃；

所述下势垒层的生长时间为1-5min，生长温度为550-900℃；

所述量子阱层的生长时间为0.5-5min，生长温度为550-900℃；

所述上势垒层的生长时间为1-5min，生长温度为550-900℃；

所述上波导层的生长时间为20-50min，生长温度为550-900℃；

所述上DBR反射镜层①高折射率层，生长时间为0.5-3min，生长温度为550-900℃，②低折射率层，生长时间为0.5-3min，生长温度为550-900℃；

所述P型重掺杂层的生长时间为20-50min，生长温度为550-900℃。