[实用新型]一种GaAs基DBR外延材料结构

说明书

本实用新型提供一种GaAs基DBR外延材料结构，涉及半导体制造技术领域。该结构包括：GaAs衬底；在衬底上的缓冲层；在缓冲层上的AlGaAs过渡层；在过渡层上的AlGaAs/GaAs系DBR层；过渡层为Al组分从第一值至第二值渐变的Al_xGa_1‑xAs渐变层，第一值小于第二值，DBR层中的前至少一对AlGaAs/GaAs层的Al组分值大于第二值。通过在缓冲层上设置渐变层，使得用于生长DBR层的表面的晶格常数从GaAs过渡为具有第二值组分的AlGaAs的晶格常数，从而能够实现DBR层的应力平衡，大幅降低甚至消除生长DBR层时导致的外延片翘曲。

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种GaAs基DBR外延材料结构。

背景技术

在半导体激光器中，表面发射激光器在光互联、光通信等方面有着广泛的应用前景。在表面发射激光器的设计中，如何提高光的镜面反射率以减少镜面损失至关重要。

由于基于四分之一波长半导体介质膜的分布式布拉格反射镜(DBR)结构容易与器件结构集成在一起，并且又可以达到较高的反射率，因此DBR结构可以作为半导体激光器中的反射镜。

近几年，砷化镓(GaAs)基半导体激光器——尤其是GaAs基垂直腔面发射激光器(VCSEL)——越来越受到关注。为了获得良好的器件性能，例如可以在GaAs衬底上通过分子束外延生长由多个周期的AlGaAs(砷化铝镓)/GaAs层堆叠在一起的AlGaAs/GaAs系DBR。

然而，随着VCSEL器件结构设计复杂化而导致需要较厚的DBR结构时，由于AlGaAs/GaAs系DBR材料与GaAs衬底材料存在一定量的晶格失配，在GaAs衬底上通过分子束外延(MBE)直接外延生长较厚的AlGaAs/GaAs系DBR将导致较高的缺陷密度，并且容易导致外延片出现翘曲，因此，降低了VCSEL器件的稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种GaAs基DBR外延材料结构，以解决在DBR较厚时容易导致外延片出现翘曲的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供了一种GaAs基DBR外延材料结构，包括：

GaAs衬底；

在GaAs衬底上的GaAs缓冲层；

在GaAs缓冲层上的AlGaAs过渡层；

在AlGaAs过渡层上的AlGaAs/GaAs系DBR层；

AlGaAs过渡层为Al组分x从第一预设值至第二预设值渐变的Al_xGa_1-xAs渐变层，并且第一预设值小于第二预设值，AlGaAs/GaAs系DBR层为预设对数的AlGaAs/GaAs层，并且预设对数的AlGaAs/GaAs层中靠近AlGaAs过渡层的前至少一对AlGaAs/GaAs层中AlGaAs的Al组分的取值大于第二预设值。

可选地，0第一预设值≤0.1。

可选地，0.4≤第二预设值≤0.6。

可选地，GaAs缓冲层的厚度范围为200nm至400nm，并且AlGaAs过渡层的厚度范围为700nm至1300nm。

可选地，AlGaAs过渡层的Al组分x在AlGaAs过渡层的厚度范围内从第一预设值线性渐变至第二预设值。

可选地，所述前至少一对AlGaAs/GaAs层中AlGaAs的Al组分y的范围为：0.8≤y1。