专利名称：一种具有氮镁共掺杂p型氧化锌薄膜的激光二极管的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体领域，具体来说涉及一种具有氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜的激
光二极管。
背景技术：
氧化锌(ZnO)无论在晶格结构、晶胞参数还是在禁带宽度上都与GaN相似，且具有比GaN更高的熔点和更大的激子束缚能，又具有较低的光致发光和受激辐射的阈值以及良好的机电耦合特性、热稳定性和化学稳定性。因而在蓝紫光发光二极管、激光器及其相关光电器件方面的应用有巨大的潜力。在室温下，氧化锌(ZnO)的禁带宽度为3.37eV，自由激子结合能高达60meV,远大于GaN的激子结合能25meV和室温热离化能26meV,因此更容易在室温或更高温度下实现激子增益。但是，ZnO走向光电器件应用的关键是实现稳定可靠且低阻的P型ZnO薄膜。ZnO由于存在诸多本征施主缺陷(如Zni, V0等)和非故意掺杂的H等杂质，通常表现为η型。这些施主缺陷的存在能对掺入的受主杂质产生强烈的自补偿效应，所以难以实现ZnO的P型掺杂。ZnO同质结紫外激射二极管需要做多层量子阱结构，而且所用P-ZnO迁移率较低、稳定性较差。发展结构简单、成本低廉、光增益高的紫外激光二极管具有重要的应用价值。目前，业内已有通过共掺杂的方式来得到P型氧化锌薄膜的报道。例如，在氧化锌中掺入镁和锑来形成Mg-Sb共掺杂P型ZnO薄膜，其中镁(Mg)作为ZnO的掺杂剂可以有效地增大ZnO的禁带宽度，于是ZnO中的本征浅施主能级便会远离导带边，从而增大了其电离能，减弱了 ZnO的η型导电特性。但是由于ZnO中存在的本征浅施主缺陷的自补偿作用，使得Sb很难被用来掺杂制备P型ZnO材料。
图1是本发明提出的激光二极管的结构示意发明内容:本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种具有氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜的激光二极管，该激光二极管的结构为:η型氧化镍薄膜，其形成在蓝宝石衬底的上表面上；氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜，其形成在所述η型氧化镍薄膜的上表面上，以及底电极，其形成在所述η型氧化镍薄膜下表面上，顶电极，其形成在所述氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜的上表面上。其中，所述氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜的厚度为300_400nm，该氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜中Mg的摩尔百分含量是5-11%，砷的摩尔百分含量是0.8-1.7% ;所述η型氧化镍薄膜的厚度为300-600nm。其中，在常温下，氮镁共掺杂的P型ZnO晶体薄膜的压电常数d33大于16pC/N，其电阻率大于2ΧΙΟ1。Ω.cm。
具体实施方式
:下面通过具体实施方式
对本发明进行详细说明。实施例1如图1所示，本发明的采用氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜的激光二极管的结构为:在蓝宝石衬底2的上表面上具有η型氧化镍薄膜3，该η型氧化镍薄膜3的厚度为300-600nm ;氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜4，其形成在所述η型氧化镍薄膜3的上表面上，其中，所述氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜4的厚度为300-400nm，该氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜4中Mg的摩尔百分含量是5-11%，砷的摩尔百分含量是0.8-1.7% ;并且，在常温下，氮镁共掺杂的P型ZnO晶体薄膜4的压电常数d33大于16pC/N，其电阻率大于2X 1(ΓΩ.cm。底电极I形成在蓝宝石衬底2的下表面上，顶电极5形成在氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜4的上表面上。可以采用多种金属材料来构成底电极I和顶电极5的材料，例如金、银或铜。也可以采用金属化合物材料来构成所述底电极I和顶电极5，例如ΙΤ0。实施例2如图1所示，本发明的采用氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜的激光二极管的结构为:在蓝宝石衬底2的上表面上具有η型氧化镍薄膜3，该η型氧化镍薄膜3的厚度为400nm ;氮镁共掺杂p型氧化锌薄膜4，其形成在所述η型氧化镍薄膜3的上表面上，其中，所述氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜4的厚度为360nm，该氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜4中Mg的摩尔百分含量是9%，砷的摩尔百分含量是1.2% ;并且，在常温下，氮镁共掺杂的P型ZnO晶体薄膜4的压电常数d33大于16pC/N，其电阻率大于2X 1(ΓΩ.cm。
`
底电极I形成在蓝宝石衬底2的下表面上，顶电极5形成在氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜4的上表面上。可以采用多种金属材料来构成底电极I和顶电极5的材料，例如金、银或铜。也可以采用金属化合物材料来构成所述底电极I和顶电极5，例如ΙΤ0。以上实施方式已经对本发明进行了详细的介绍，但上述实施方式并非为了限定本发明的范围，本发明的保护范围由所附的权利要求限定。
权利要求
1.一种采用氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜的激光二极管，该激光二极管的结构为: η型氧化镍薄膜，其形成在蓝宝石衬底的上表面上；氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜，其形成在所述η型氧化镍薄膜的上表面上，以及底电极，其形成在所述η型氧化镍薄膜下表面上，顶电极，其形成在所述氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜的上表面上。
2.如权利要求1所述的激光二极管，其特征在于: 其中，所述氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜的厚度约为300-400nm，该氮镁共掺杂P型氧化锌薄膜中Mg的摩尔百分含量是5-11%，砷的摩尔百分含量是0.8-1.7% ;所述η型氧化镍薄膜的厚度为约300-600nm。
3.如权利要求1或2所述的激光二极管，其特征在于: 其中，在常温下，氮镁共掺杂的P型ZnO晶体薄膜的压电常数d33大于16pC/N，其电阻率大于 2Χ1(ΓΩ.cm。
4.如权利要求1-3任意之一所述的激光二极管，其特征在于: 可以采用多种金属材料来构成底电极和顶电极的材料，例如金、银或铜，也可以采用金属化合物材料来构成 所述底电极和顶电极，例如ΙΤ0。
全文摘要
本发明公开了一种采用氮镁共掺杂p型氧化锌薄膜的激光二极管，该激光二极管的结构为n型氧化镍薄膜，其形成在蓝宝石衬底的上表面上；氮镁共掺杂p型氧化锌薄膜，其形成在所述n型氧化镍薄膜的上表面上，以及底电极，其形成在所述n型氧化镍薄膜下表面上，顶电极，其形成在所述氮镁共掺杂p型氧化锌薄膜的上表面上。
文档编号H01S5/327GK103166111SQ201310065239
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月1日 优先权日2013年3月1日
发明者钱时昌 申请人:溧阳华晶电子材料有限公司