专利名称：一种自组织量子点为有源区的超辐射发光管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件，特别是指一种自组织量子点为有源区的超辐射发光管。
背景技术：
超辐射发光管是近十几年来发展起来的一种半导体光电器件，它是一种具内增益的非相干光源，其光学特性介于半导体激光器与发光二极管之间，与激光器相比，超辐射发光管有更宽的发光光谱，更短的相干长度，可以显著地降低光纤圈中瑞利背向散射和非线性光克尔效应所引起的噪声，以及光纤传输的模式分配噪声；而且SLD的温度特性比较好，与一般发光二极管相比，超辐射发光管的输出功率更高；发散角更小，耦合效率更高；这些独特的优异性弥补了半导体激光器与一般发光二极管的不足。宽光谱是超辐射发光管的最重要的特征之一，因为随着光谱宽度的增加，与谱宽直接相关的光源相干长度降低，从而使超辐射发光管的系统性能得到显著提高。
为了提高超辐射发光管的输出光谱宽度，人们做了很多努力，目前主要有以下几种办法(1)单量子阱结构作为超辐射发光管的有源区，设计高的工作电流，使n＝1(基态跃迁)，n＝2(第一激发态跃迁)两种跃迁同时并重地被引入，得到较宽的输出光谱，缺点是工作电流高，器件的热效应明显，限制了输出功率的提高。
(2)以不同能量势阱作为超辐射发光管的有源区，这种多量子阱结构可以引入不同能量的n＝1的基态跃迁，从而获得较宽的光谱输出。
(3)利用两次液相外延技术(LPE)，将两种不同波长的有源材料以级联的形式串接起来，来实现宽光谱的超辐射输出。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种自组织量子点为有源区的超辐射发光管，采用这种器件结构可以利用自组织量子点本身所特有的尺寸、大小的非均匀、连续分布的特性来实现超辐射发光管的平滑的、较宽的光谱输出特性。同时这种以自组织量子点为有源区的超辐射发光管的制作也为自组织量子点在光电器件中的应用拓宽了道路，变尺寸、大小分布的非均匀性这一对制作激光器的不利因素为有益因素，使其不再局限于自组织量子点激光器的制作。
本发明一种自组织量子点为有源区的超辐射发光管，其特征在于，其中包括一上限制层；一上渐变折射率波导层，该上渐变折射率波导层制作在上限制层的下面；一自组织量子点有源区，该自组织量子点有源区制作在上渐变折射率波导层的下面；一下渐变折射率波导层，该下渐变折射率波导层制作在量子点有源区的下面；一下限制层，该下限制层制作在下渐变折射率波导层的下面；一衬底，该衬底在下限制层的下面；一层介质膜，该介质膜淀积在上限制层上，在介质膜上腐蚀出倾斜的条形电流注入区；其中该自组织量子点有源区包括5个周期的量子点；在该5个周期的铟砷量子点的上面均有一层应力缓冲层，在每一应力缓冲层的上面均有一间隔层。
其中应力缓冲层的厚度为1-5nm，该应力缓冲层为铟镓砷层；间隔层的厚度为3-5nm，该间隔层为镓砷层；盖层的厚度为10nm，该盖层为镓砷层。
其中有源区内采用自组织量子点，所说的自组织量子点为铟砷、铟镓砷、铟铝砷、铟镓铝砷自组织量子点。
其中所选用的衬底是铟磷或是镓砷衬底。
其中在介质膜上腐蚀出倾斜的条形电流注入区，其倾斜角度为2°-10°，条宽选取为10-50μm，条长100-2000μm。
本发明的特点在于利用倾斜条形电流注入区，可以有效地抑制器件的激射，实现超辐射光的输出；采用自组织量子点为超辐射发光管的有源区可以在实现超辐射发光的基础上进一步达到平滑的、较宽的光谱输出。在自组织量子点技术日益成熟的今天，这种办法可以推广到那些需要宽光谱输出的光电器件制作中去。
为进一步说明本发明的内容，以下结合附图和具体实例对其做进一步的描述，其中图1是自组织量子点超辐射发光管的有源区结构图；图2是自组织量子点超辐射发光管的器件的剖面图；图3是自组织量子点超辐射发光管的器件的立体图。
具体实施例方式
请结合参阅图2，图3，本发明一种自组织量子点为有源区的超辐射发光管，其中包括一上限制层7；一上渐变折射率波导层8，该上渐变折射率波导层8制作在上限制层7的下面；一自组织量子点有源区9，该自组织量子点有源区9制作在上渐变折射率波导层8的下面；所说的自组织量子点为铟砷、铟镓砷、铟铝砷或铟镓铝砷自组织量子点。
一下渐变折射率波导层10，该下渐变折射率波导层10制作在量子点有源区9的下面；一下限制层11，该下限制层11制作在下渐变折射率波导层10的下面；一衬底12，该衬底12制作在下限制层11的下面；其中所选用的衬底12是铟磷或是镓砷衬底；一层介质膜6，该介质膜6淀积在上限制层7上，在介质膜6上腐蚀出倾斜的条形电流注入区5；其中在介质膜6上腐蚀出倾斜的条形电流注入区5，其倾斜角度为2°-10°，条宽选取为10-50μm，条长100-2000μm。
请结合参阅图1，其中该量子点有源区9包括5个周期的量子点1；在该5个周期的铟砷量子点1的下面均有一层间隔层3，在每一间隔层3的下面有一应力缓冲层2。其中应力缓冲层2的厚度为1-5nm，该应力缓冲层2为铟镓砷层；间隔层3的厚度为3-5nm，该间隔层3为镓砷层；盖层4的厚度为10nm，该盖层4为镓砷层。
本发明利用倾斜条形电流注入区，可以有效地抑制器件的激射，实现超辐射光的输出；采用自组织量子点为超辐射发光管的有源区可以在实现超辐射发光的基础上进一步达到平滑的、较宽的光谱输出。在自组织量子点技术日益成熟的今天，这种办法可以推广到那些需要宽光谱输出的光电器件制作中去。
权利要求
1.一种自组织量子点为有源区的超辐射发光管，其特征在于，其中包括一上限制层；一上渐变折射率波导层，该上渐变折射率波导层制作在上限制层的下面；一自组织量子点有源区，该自组织量子点有源区制作在上渐变折射率波导层的下面；一下渐变折射率波导层，该下渐变折射率波导层制作在量子点有源区的下面；一下限制层，该下限制层制作在下渐变折射率波导层的下面；一衬底，该衬底在下限制层的下面；一层介质膜，该介质膜淀积在上限制层上，在介质膜上腐蚀出倾斜的条形电流注入区；其中该自组织量子点有源区包括5个周期的量子点；在该5个周期的铟砷量子点的上面均有一层应力缓冲层，在每一应力缓冲层的上面均有一间隔层。
2.根据权利要求1所述的自组织量子点为有源区的超辐射发光管，其特征在于，其中应力缓冲层的厚度为1-5nm，该应力缓冲层为铟镓砷层；间隔层的厚度为3-5nm，该间隔层为镓砷层；盖层的厚度为10nm，该盖层为镓砷层。
3.根据权利要求1所述的自组织量子点为有源区的超辐射发光管，其特征在于，其中有源区内采用自组织量子点，所说的自组织量子点为铟砷、铟镓砷、铟铝砷、铟镓铝砷自组织量子点。
4.根据权利要求1所述的自组织量子点为有源区的超辐射发光管，其特征在于，其中所选用的衬底是铟磷或是镓砷衬底。
5.根据权利要求1所述的自组织量子点为有源区的超辐射发光管，其特征在于，其中在介质膜上腐蚀出倾斜的条形电流注入区，其倾斜角度为2°-10°，条宽选取为10-50μm，条长100-2000μm。
全文摘要
一种自组织量子点为有源区的超辐射发光管，其中包括一上限制层；一上渐变折射率波导层，该上渐变折射率波导层制作在上限制层的下面；一自组织量子点有源区，该自组织量子点有源区制作在上渐变折射率波导层的下面；一下渐变折射率波导层，该下渐变折射率波导层制作在量子点有源区的下面；一下限制层，该下限制层制作在下渐变折射率波导层的下面；一衬底，该衬底在下限制层的下面；一层介质膜，该介质膜淀积在上限制层上，在介质膜上腐蚀出倾斜的条形电流注入区；其中该自组织量子点有源区包括5个周期的量子点；在该5个周期的铟砷量子点的上面均有一层应力缓冲层，在每一应力缓冲层的上面均有一间隔层。
文档编号H01S5/00GK1490887SQ0214758
公开日2004年4月21日 申请日期2002年10月17日 优先权日2002年10月17日
发明者张子旸, 王占国, 徐波, 金鹏, 刘峰奇, 张子 申请人:中国科学院半导体研究所