[发明专利]具有非对称In组分InGaN波导层的氮化镓基激光器

说明书

一种具有非对称In组分InGaN波导层的氮化镓基激光器，包括：GaN同质衬底；n型GaN同质外延层，制作在所述GaN同质衬底上；n型AlGaN限制层，制作在所述n型GaN同质外延层上；InGaN下波导层，制作在所述n型AlGaN限制层上；量子阱有源区，制作在所述InGaN下波导层上；GaN上波导层，制作在所述量子阱有源区上；p型AlGaN电子阻拦层，制作在所述GaN上波导层上；p型AlGaN限制层，制作在所述AlGaN电子阻挡层上；p型重掺杂GaN外延层，制作在所述p型AlGaN限制层上；p型欧姆电极，制作在所述p型重掺杂GaN层上；n型欧姆电极，制作在所述GaN同质衬底的下表面。本发明通过采用非对称的波导层结构能够有效地限制光场，改善光场分布，从而减小光学损耗，提高激光器的性能。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，尤其涉及一种具有非对称In组分InGaN波导层的氮化镓基激光器。

背景技术

氮化镓基材料，包括GaN、AlN、InN及其合金，是继硅、砷化镓之后的第三代半导体，在军用及民用领域具有广泛的应用前景和研究价值。而作为第三代半导体器件，GaN基蓝紫光激光器具有体积小、效率高、寿命长以及响应速度快等优势，其在照明，固态存储方面有着显著的优势。

近年来，人们在GaN基蓝紫光激光器方面取得了长足的进步，但想要实现低阈值、高功率的蓝紫光激光器仍然存在很多挑战。对激光器而言，光场的分布和吸收损耗是影响激光器性能的关键因素。一方面，采用薄的量子阱有源区结构无法有效地限制光场，使光场泄漏加剧，进而大大增加了阈值电流。另一方面，Mg掺杂的p型GaN层的光学损耗因子远远大于Si掺杂的n型GaN层以及未掺杂的区域，因此，向p型区域扩展的光场会加剧总光学损耗。在传统的激光器结构中，GaN波导层结构被用来限制光场。尽管这种结构对限制光场起到一定的作用，但单纯的GaN波导层结构并不能有效地限制光场。由于高Al组分的AlGaN电子阻拦层的存在，GaN上波导层与AlGaN电子阻拦层的之间的折射率差将远大于GaN下波导层与限制层之间的折射率差。这将导致光场的分布不均衡，更多地泄漏到p型区域中，从而使光学损耗增加，光学限制因子减小。进而导致阈值电流的增加以及输出光功率的减小。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有非对称In组分InGaN波导层的氮化镓基激光器，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种具有非对称In组分InGaN波导层的氮化镓基激光器，包括：

GaN同质衬底；

n型GaN同质外延层，制作在所述GaN同质衬底上；

n型AlGaN限制层，制作在所述n型GaN同质外延层上；

InGaN下波导层，制作在所述n型AlGaN限制层上；

量子阱有源区，制作在所述InGaN下波导层上；

GaN上波导层，制作在所述量子阱有源区上；

p型AlGaN电子阻拦层，制作在所述GaN上波导层上；

p型AlGaN限制层，制作在所述AlGaN电子阻挡层上；

p型重掺杂GaN外延层，制作在所述p型AlGaN限制层上；

p型欧姆电极，制作在所述p型重掺杂GaN层上；

n型欧姆电极，制作在所述GaN同质衬底的下表面。

其中，所述氮化镓同质衬底的厚度为200-1000μm。

其中，所述n型GaN同质外延层的厚度为0.2-1μm。