在{20-21}含镓和氮的衬底上的低压激光二极管的制作方法

专利名称：在{20-21}含镓和氮的衬底上的低压激光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学器件(光学装置)和相关方法。特别地，本发明提供用于使用非极性或半极性的含镓衬底如GaN、AIN、InN, InGaN, AlGaN和AlInGaN等来发射电磁辐射的方法和器件(装置)。更特别地，本发明提供使用在{20-21}族平面或{20-21}族平面朝向c面和/或朝向a面的斜切(off-cut)上构造的含镓和氮的衬底的方法和器件。还更特别地，本发明提供使用含镓和氮的物质的低压激光器件。仅通过举例说明，本发明可应用于光 学器件、激光器、发光二极管、太阳能电池、光电化学水裂解和氢产生器、光检测器、集成电路和晶体管，连同其他器件一起。
背景技术：
在19世纪晚期，托马斯爱迪生发明了灯泡。对于包括照明设备和显示器的各种应用，通常称作“爱迪生灯泡”的常规灯泡已经使用了超过一百年。常规灯泡使用封闭在玻璃灯泡中的钨丝，所述玻璃灯泡密封在基底中，所述基底螺旋到插座中。所述插座与AC电源或DC电源耦接。常规灯泡通常可用于房屋、建筑物和户外照明设备以及需要光或显示器的其他领域中。遗憾的是，常规爱迪生灯泡存在缺点。常规灯泡散逸大于90%的其接收的电能以作为热能。而且，因为常规灯泡通常因丝元件的热膨胀和收缩而失效，所以可靠性是个问题。另外，灯泡在广谱内发光，由于人眼的光谱灵敏度，所述广谱的大部分并不导致明亮的照明。另外，灯泡在所有方向上发光，且由此对于需要强定向性或聚焦的应用如投影显示、光学数据储存或专用定向照明不是理想的。在1960 年，首先由马里布的 Hughes Research Laboratories 的 TheodoreH.Maiman证明了激光。这种激光利用固态闪光灯泵浦合成红宝石晶体以在694nm处产生红色激光。到1964年，利用称作氩离子激光器的气体激光器设计，由Hughes Aircraft的William Bridges证明了蓝色和绿色激光输出。Ar离子激光器使用稀有气体(惰性气体)作为活性介质且在包括 351nm、454. 6nm、457. 9nm、465. 8nm、476. 5nm、488. 0nm、496. 5nm、501. 7nm、514. 5nm和528. 7nm的UV、蓝色和绿色波长中产生激光输出。Ar离子激光器具有以窄光谱输出产生高度定向和聚焦的光的优势，但是电光转换效率(壁式插头效率，壁式插座效率，功率转换效率，wall plug efficiency)小于O. I %,且激光器的尺寸、重量和成本也是不期望的。随着激光器技术的发展，对于红色和红外波长开发了更加有效的灯泵浦固态激光器设计，但是这些技术仍然存在对蓝色和绿色和蓝色激光器的挑战。结果，在红外线中开发了灯泵浦固态激光器，且使用具有非线性光学性能的专用晶体将输出波长转换至可见光。绿色灯泵浦固态激光器具有3个阶段电驱动灯，灯激发在1064nm处产生激光的增益晶体，1064nm进入到转换为可见的532nm的频率转换晶体。所得的绿色和蓝色激光器被称作“具有第二谐波产生的灯泵浦固态激光器”(具有SHG的LPSS)，其壁式插座效率为 1%，且比Ar离子气体激光器更加有效率，但是对于专用科学和医疗应用之外的宽配置仍然是效率太低、大、昂贵、易碎。另外，用于固态激光器中的增益晶体典型地具有使得激光器难以以高速调整的能量储存性能，这限制了其更宽的配置。为了提高这些可见激光器的效率，利用高功率二极管(或半导体)激光器。这些
“具有SHG的二极管泵浦固态二极管”(具有SHG的DPSS)具有三个阶段电驱动808nm 二极管激光器，808nm激发在1064nm处产生激光的增益晶体，1064nm进入到转换为可见的532nm的频率转换晶体。DPSS激光器技术延长了 LPSS激光器的寿命并将其电光转换效率提高5-10%，并且进一步商业化，接着产生更高的终端专用工业、医疗和科学应用。然而，对二极管泵浦的变化提高了系统成本并需要精确的温度控制，从而尽管未提出使得激光器难以以高速调整的能量储存性能，但是留下具有大的尺寸、功率消耗的激光器。随着高功率激光二极管的发展和新型专用SHG晶体的开发，变得可以直接转换红外二极管激光器的输出以产生蓝色和绿色激光输出。这些“直接倍频二极管激光器”或SHG二极管激光器具有2个阶段电驱动1064nm半导体激光器，1064nm进入到转换为可见的532nm绿光的频率转换晶体。与DPSS-SHG激光器相比，这些激光器设计旨在改善效率、成本和尺寸，但是当今，所需要的专用二极管和晶体使得这具有挑战。另外，尽管二极管-SHG激光器具有可直接调整的优势，但是它们遭受对限制其应用的温度的严重灵敏性之害。根据上文，可以看出，用于改善光学器件的技术是高度期望的。

发明内容
本发明涉及光学器件和相关方法。特别地，本发明提供使用非极性或半极性的含镓衬底如GaN、AIN、InN, InGaN, AlGaN和AlInGaN等来发射电磁辐射的方法和器件。更特别地，本发明提供使用在{20-21}族平面或{20-21}族平面朝向c面和/或朝向a面的斜切上构造的含镓和氮的衬底的方法和器件。还更特别地，本发明提供使用含镓和氮的物质的低压激光器件。仅通过举例说明，本发明可应用于光学器件、激光器、发光二极管、太阳能电池、光电化学水裂解和氢产生器、光检测器、集成电路和晶体管，连同其他器件一起。在优选的实施方式中,本发明提供了不具有含招包覆区域(cladding region)的激光器结构。在一个具体实施方式
中，所述激光器件包括具有薄势垒层的多量子阱有源区域，其中所述有源区域包括三个以上量子阱结构。在每个量子阱结构之间是薄势垒层，例如8nm以下、7nm以下、6nm以下、5nm以下、4nm以下、3nm以下、2nm以下、I. 5nm以下。在一个优选的实施方式中，在多量子阱结构中构造的薄势垒层的组合使得低压(例如7伏以下，6伏以下)激光二极管能够不使用含铝包覆区域。
在一个实施方式中，光学器件具有包含{20-21}结晶表面区域取向的含镓和氮的衬底，其可以是斜切的。根据一个具体实施方式
，所述器件优选具有覆盖η型含镓和氮的材料的η型包覆材料(覆层材料,cladding material)。所述η型包覆材料基本上不含含招材料。所述器件还具有包含至少三个量子阱的有源区域。所述量子阱中的每一个具有2. 5nm以上或3. 5nm以上的厚度和一个或多个势垒层。根据一个具体实施方式
，所述势垒层中的每一个具有约2nm至约4nm或约3nm至约6. 5nm的厚度且被构造在一对量子讲之间。根据一个具体实施方式
，所述势鱼层中的至少一个或每一个具有约2nm至约4nm的厚度且被构造在一对量子阱之间或者被构造为与一个量子阱邻接。根据一个具体实施方式
，所述势垒层中的至少一个或每一个具有约3nm至约6. 5nm的厚度且被构造在一对量子阱之间或者被构造为与一个量子阱邻接。优选地，所述器件具有覆盖所述有源区域的P型包覆材料。优选地，根据一个具体实施方式
，所述P型包覆材料基本上不含含铝材料。在一个优选的实施方式中，对于用于输出功率为60mW以上的器件的小于约7V或小于约6V的正向
电压，可操作性地构造所述有源区域。在又一个可替换的实施方式中，本发明提供了一种光学器件(光学装置)。所述器件具有含镓和氮的衬底，所述含镓和氮的衬底包括{20-21}结晶表面区域取向。所述器件还具有覆盖η型含镓和氮的材料的η型包覆材料。所述η型包覆材料基本上不含含铝材料。所述器件还具有包含至少两个量子阱的有源区域。根据一个具体实施方式
，所述量子阱中的每一个具有2. 5nm以上或3. 5nm以上的厚度和一个或多个势垒层。根据一个具体实施方式
，所述势鱼层中的每一个具有约2nm至约5nm或约3nm至约8nm的厚度。根据一个或多个实施方式，所述势垒层中的每一个被构造在一对量子阱之间。根据一个具体实施方式
，所述势垒层中的至少一个或每一个具有约2nm至约5nm的厚度且被构造在一对量子阱之间或者被构造为与一个量子阱邻接。根据一个具体实施方式
，所述势垒层中的至少一个或每一个具有约3nm至约Snm的厚度且被构造在一对量子阱之间或者被构造为与一个量子阱邻接。所述器件还具有覆盖所述有源区域的P型包覆材料。根据一个优选的实施方式，所述P型包覆材料基本上不含含铝材料。所述器件可选地具有覆盖所述P型包覆材料的P型材料。在其他实施方式中，本发明还提供一种可替换的光学器件，所述光学器件具有含镓和氮的衬底，所述含镓和氮的衬底包括{20-21}结晶表面区域取向。η型包覆材料覆盖η型含镓和氮的材料。优选地，所述η型包覆材料基本上不含含铝材料。所述器件具有包括至少两个量子阱的有源区域，所述量子阱中的每一个具有2. 5nm以上的厚度。在一个或多个可替换的实施方式中，所述器件具有一个或多个势垒层，所述势垒层中的每一个具有η型杂质特性和约2nm至约5nm或约3nm至约8nm的厚度。优选地,根据一个具体实施方式
，所述势垒层中的每一个被构造在一对量子阱之间。根据一个具体实施方式
，所述器件还具有覆盖所述有源区域的P型包覆材料。根据一个具体实施方式
，所述P型包覆材料基本上不含含铝材料。所述器件还具有覆盖所述P型包覆材料的P型材料。在其他实施方式中，本发明提供一种制造光学器件的方法，所述光学器件具有含镓和氮的衬底，所述含镓和氮的衬底包括{20-21}结晶表面区域取向。η型包覆材料覆盖η型含镓和氮的材料。优选地，所述η型包覆材料基本上不含含铝材料。所述方法包括形成包括至少两个量子阱的有源区域，所述量子阱中的每一个具有2. 5nm以上的厚度。在一个或多个可替换的实施方式中，所述器件具有一个或多个势垒层，所述势垒层中的每一个具有η型杂质特性和约2nm至约5nm或约3nm至约8nm的厚度。优选地,根据一个具体实施方式
，所述势垒层中的每一个被构造在一对量子阱之间。根据一个具体实施方式
，所述方法还包括形成覆盖所述有源区域的P型包覆材料。根据一个具体实施方式
，所述P型包覆材料基本上不含含铝材料。所述方法还包括形成覆盖所述P型包覆材料的P型材料。在一个具体实施方式
中，本发明提供一种光学器件如激光二极管。所述器件具有包括{20-21}结晶表面区域取向的含镓和氮的衬底，根据一个或多个实施方式，其可以是斜切的。所述器件具有覆盖η型含镓和氮的材料的η型包覆材料。在一个优选的实施方式中，所述η型包覆材料基本上不含含铝材料。所述器件还具有包括至少两个量子阱的有源区域。在一个具体实施方式
中，根据一个具体实施方式
，所述量子阱中的每一个具有2. 5nm以上的厚度和一个或多个势垒层。在一个具体实施方式
中，所述势垒层中的每一个具有P
型特性和约2nm至约3. 5nm的厚度。在一个可替换的具体实施方式
中，所述势垒层中的每一个具有P型特性和约3. 5nm至约7nm的厚度。在一个优选的实施方式中，所述势鱼层中的每一个被构造在一对量子阱之间。所述器件还具有覆盖所述有源区域的P型包覆材料。优选地，所述P型包覆材料基本上不含含铝材料。并且，包括覆盖P型材料。在一个优选的实施方式中，对于输出功率为60mW以上的器件,对于小于约6V或小于约7V的正向电压,构造所述有源区域。在一个或多个实施方式中，本发明包括基本上不含含铝包覆区域的激光二极管。为了形成不含含铝包覆区域的激光二极管，本发明的激光二极管包括三个以上量子阱以对于达到产生激光充分的增益提供足够的光模式限制。然而，当在有源区域中量子阱的数目增大时，作为折衷，二极管的正向电压可以增大。本发明人已经确定了，通过使用比常规激光器薄得多的约5nm的薄势垒可以在多量子阱有源区域中降低二极管的正向电压，所述常规激光器如 Yoshizumi 等人，"Continuous-ffave operation of 520nmGreen InGaN-BasedLaser Diodes on Semi-Polar{20-21}GaN Substrates " , Applied Physics Express2(2009)092101中的激光器。本发明人还确定了，根据一个或多个其他实施方式，通过向有源区域中添加P或η型掺杂剂物质可以在多量子阱有源区域中降低正向电压。尽管可以使用这些途径(手段)的任一种或组合，但是本发明人认为，优选使用薄势垒途径(手段)以避免向有源区域中添加杂质。根据一个或多个实施方式，杂质可以改变光损耗并改变电学结布置。因此，本发明提供不含含铝包覆区域且在{20-21}衬底上具有低电压的激光器件和方法。而且，本发明提供一种基本上不含含铝包覆材料的光学器件。所述器件具有含镓和氮的衬底构件，所述含镓和氮的衬底构件具有{20-21}结晶表面区域。所述器件具有η型含镓和氮的包覆材料。在一个具体实施方式
中，所述η型含镓和氮的包覆材料基本上不含导致不完整、缺陷及其他限制的铝物质。所述器件还具有覆盖所述η型含镓和氮的包覆材料的包含多量子阱结构的有源区域。在一个或多个优选实施方式中，所述器件还具有以多个阱结构构造的薄势垒层。所述器件具有覆盖所述有源区域的P型含镓和氮的包覆材料。在一个优选的实施方式中，所述P型含镓和氮的包覆材料基本上不含铝物质。所述器件优选包括由至少所述有源区域构成的激光条纹(条，带，stripe)区域,并且其特征在于谐振腔取向与C方向上的投影基本平行。所述激光条纹区域具有第一端部和第二端部。所述器件还具有设置在所述激光条纹区域的所述第一端部上的第一解理刻面(裂开刻面，裂开小面，裂开面，cleaved facet)和设置在所述激光条纹区域的所述第二端部上的第二解理刻面。在另外的其他实施方式中，本发明的器件包括含镓和氮的电子阻挡区域，其基本上不含铝物质。在另外的其他实施方式中，所述器件不包括任何电子阻挡层，或者还在其他实施方式中，在所述包覆层和/或电子阻挡层中不存在铝，尽管其他实施方式包括含铝阻挡层。在另外的其他实施方式中，所述光学器件和方法不含导致缺陷、不完整等的任何铝材料。在优选的实施方式中，不与常规技术如Yoshizumi等人，"Continuous-Waveoperation of 520nm Green InGaN-Based Laser Diodes on Semi-Polar{20-21}GaNSubstrates" ,Applied Physics Express 2 (2009) 092101 中相同，本发明的方法和结构在包覆层中基本上不含InAlGaN或含铝物质。即，本发明的激光器结构和方法在包覆区域中基本上不含任何铝物质。铝通常是有害的。铝通常导致在反应器中引入氧，所述氧可充当
非辐射性重组中心从而降低辐射效率并引入其他限制。本发明人还确定了，氧可以抵消P包覆中的P型掺杂剂从而在光学器件中造成附加的电阻率。在其他方面中，本发明人还确定了，铝对于MOCVD反应器是有害的且可以与其他生长前体发生反应或预反应。使用铝包覆层也是麻烦的且可花费额外的生长时间。因此认为，与常规激光器结构相比，无铝包覆的激光器方法和结构对于生长通常是更有效的。使用本发明实现了胜过现有技术的额外优势。特别地，本发明提供了用于激光器应用的成本有效的光学器件。在一个具体实施方式
中，本发明的光学器件可以以相对简单和成本有效的方式制造。根据所述实施方式，本发明的装置和方法可以按照本领域的普通技术人员使用常规材料和/或方法来制造。本发明的激光器件特别使用能够实现绿色激光器件的半极性氮化镓材料。在一个或多个实施方式中，所述激光器件能够发射长波长如约500nm至大于约540nm的波长,但是也可以是其他波长。在另一个实施方式中，所述激光器件能够在430nm至480nm的蓝色区域或480nm至约500nm的蓝绿色(青色)区域中操作(运行)。在又一个实施方式中，所述激光器件能够在390nm至430nm的紫色区域中操作。在一个或多个优选实施方式中，本发明提供在{20-21}含镓和氮的材料上的激光二极管，所述{20-21}含镓和氮的材料被构造为在约522nm以上的波长下发射，但也可以是其他。在一个具体实施方式
中，本发明的方法和结构使用用于激光器件结构中的改善的解理(裂开，cleaves)的上侧跳跃和划线(顶侧跳跃式划线，top-side skip and scribe)技术。在一个或多个实施方式中，本发明提供了使用用于c方向的投影中的良好刻面(good facets)的上侧跳跃划线技术的方法。在一个优选的实施方式中，本发明的装置和方法提供构造在含镓和氮的衬底上的激光器件，所述含镓和氮的衬底具有在有源区域内的薄势垒区域且具有7V以下的正向电压，这是期望的。本发明在已知处理技术的范围内实现了这些优势和其他优势。然而，通过参考说明书和附图的后面部分可以实现本发明的性质和优点的进一步理解。


图I是根据本发明的一个实施方式在含镓和氮的衬底的{20-21}面上制造的激光器件的简化透视图。
图2是根据本发明的一个实施方式在含镓和氮的衬底的{20-21}面上制造的激光器件的详细截面图。图3是示出了根据本发明一个实施方式的外延激光器结构的简化图。图3A至3C是示出了根据本发明其他实施方式的外延激光器结构的简化图。图4和图5是根据本发明的一个或多个实施方式的图I的器件的解理刻面的照片。图6是根据本发明的一个实施方式在含镓和氮的衬底上制造的可替换的激光器件的简化透视图。图7是根据本发明的一个或多个实施方式的用于图6的器件的解理刻面的照片。图8至图15示出了根据本发明的一个或多个实施方式的激光器件的简化的后续(后段，后道)处理方法。图16是示出了根据本发明一个实施方式的激光条纹(laser stripes)的光输出电压特性的简化图。图17是示出了根据本发明一个优选实施方式的激光条纹的光输出电压特性的简化图。图18是根据本发明一个实施方式的522nm激光器件的电压和光特性的简化曲线图。图19是根据本发明一个实施方式的连续长525nm激光器件的电压和光特性的简化曲线图。图20是根据本发明一个实施方式的可以在45mW下操作的连续波520nm激光器件的电压和光特性的简化曲线图。图21是关于由具有各种势垒厚度的5个量子阱激光二极管外延结构制造的微LED器件的在三种不同电流密度下的正向电压的简化示图。图22是根据一个具体实施方式
的来自具有 600微米谐振腔长度的单侧模绿色激光二极管的电压对电流特性的简化示图。
具体实施例方式根据本发明，提供了通常与光学器件相关的技术。特别地，本发明提供了使用非极性或半极性的含镓衬底如GaN、AIN、InN, InGaN, AlGaN和AlInGaN等来发射电磁辐射的方法和器件。更特别地，本发明提供使用含镓和氮的{20-21}衬底的方法和器件，根据一个或多个实施方式，所述衬底可以朝向c面或朝向a面被斜切，但是可以有其他构造。还更特别地，本发明提供使用含镓和氮的物质的低压激光器件。仅通过举例说明，本发明可特别应用于光学器件、激光器、发光二极管、太阳能电池、光电化学水裂解和氢产生器、光检测器、集成电路和晶体管。在一个具体实施方式
中，如下所述，本发明的激光器件可用于半极性或非极性含镓衬底中。本发明人对在非极性m面和极性c面之间取向的半极性晶面研究了外延生长和解理性能。特别地，本发明人在{30-31}和{20-21}族晶面上进行了生长。本发明人实现了期望的外延结构和解理(cleaves),其会建立到在约400nm至绿色,例如500nm至540nm的波长下操作的有效激光二极管的通道。这些结果包括在450nm范围中的蔚蓝色外延、在520nm范围中的鲜绿色外延以及平滑地自然产生与c方向的投影正交的解理面(cleaveplanes)。期望将为了最大增益而与c方向的投影平行的激光器谐振腔排列在该族晶面上。使用这些技术，本发明证明了具有在c方向的投影上取向的谐振腔的在522nm下操作的{20-21}上的激光器件，但也可以是其他。 尽管认为与在a方向中可获得的相比，在c方向的投影中会提供更高的增益，但是还期望形成与在c方向的投影中取向的条纹正交的高品质解理面。在2009年9月17日提交的题为"Growth Structures and Methods for Forming Laser Diodes on {20-21}or Off Cut Gallium and Nitrogen Containing Substrates"的美国序列号 61/243，502和题为"Growth Structures and Method for Forming Laser Diodes on {20-21} or OffCut Gallium and Nitrogen Containing Substrates"的美国序列号中描述了这种激光器件的实例。更具体地，对于在{20-21}面上形成的激光条纹，本发明人期望与[10-1-7]正交的高品质解理面。在一个或多个优选实施方式中，本发明人确定了基本上与c方向的投影，[10-1-7]正交的高品质解理面。特别地，根据一个或多个实施方式，本发明人确定了，如果使用上侧跳跃划线的划线技术，然后进行断裂步骤，则会在解理面的上部上形成高品
质平滑进和垂直的解理刻面(裂开刻面，裂开面，裂开小面)。根据一个或多个实施方式，在解理面(裂开面)的上部下方，所述刻面(小面)变得有角度，这可能对于激光二极管镜不是最佳的。然而，在其他实施方式中，这种有角度的解理特性对于激光器制造是期望的，因为激光器镜会布置在其中解理面垂直的衬底的上部上。在一个或多个实施方式中，当对试样进行背面激光划线并然后使其断裂时，形成有角度但平滑的解理面。这种平滑的解理面对于激光器可能是期望的，但是不是最优选的，因为激光器镜会倾斜。根据一个或多个实施方式，上侧跳跃划线技术看起来是更优选的。在整个本说明书中，更特别是在下面可以发现划线和断裂技术的进一步细节。图I是根据本发明的一个实施方式在斜切的m面{20-21}衬底上制造的激光器件100的简化透视图。该图仅是一个实例，其不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的普通技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。如所示出的，所述光学器件包括具有斜切的m面结晶表面区域的氮化镓衬底构件101。在一个具体实施方式
中，所述氮化镓衬底构件是特征在于具有半极性或非极性结晶表面区域的块状GaN衬底，但可以是其他。在一个具体实施方式
中，所述块状氮化物GaN衬底包含氮且具有小于IO5CnT2的表面位错密度。所述氮化物晶体或晶片可包含AlxInyGa1HN,其中O彡x, y, x+y ( I。在一个具体实施方式
中，所述氮化物晶体包含GaN，但可以是其他。在一个或多个实施方式中，所述GaN衬底在相对于所述表面基本正交或倾斜的方向上以约IO5CnT2到约IO8CnT2之间的浓度具有穿透位错(threading dislocations)。作为位错的正交或倾斜取向的结果,表面位错密度在约105cm_2至107cm_2之间或小于约105cm_2。在一个具体实施方式
中，可以在稍微斜切的半极性衬底上制造器件，如在2010年3月29日提交的美国序列号12/749,466中所述的，其要求共同转让的在2009年3月28日提交的美国临时申请号61/164，409的优先权，并且通过引用将其并入本文中。在一个具体实施方式
中，在{20_21}GaN上，所述器件具有覆盖斜切的结晶取向表面区域的一部分而形成的激光条纹区域。在一个具体实施方式
中，所述激光条纹区域由基本上在c方向的投影中的谐振腔取向来表征，所述c方向的投影基本上与a方向垂直。在一个具体实施方式
中，所述激光条纹区域具有第一端部107和第二端部109。在一个优选的实施方式中，在具有相互面对的一对解理镜结构的{20-21}含镓和氮的衬底上在c方向的投影上形成所述器件。在一个优选的实施方式中，所述器件具有设置在所述激光条纹区域的所述第一端部上的第一解理刻面和设置在所述激光条纹区域的所述第二端部上的第二解理刻面。在一个或多个实施方式中，所述第一解理刻面与所述第二解理刻面基本平行。在解理表面的每一个上形成镜面。所述第一解理刻面包含第一镜面。在一个优选的实施方式中，通过上侧跳跃划线(顶侧跳跃式划线，top-side skip-scribe)和断裂处理来提供所述第一镜面。所述划线处理可以使用任何合适的技术如金刚石划线或激光划线或组合。在一个具体实施方式
中，所述第一镜面包括反射涂层。所述反射涂层选自二氧化硅、二氧化铪、和二氧化钛、五氧化二钽、氧化锆，包括组合等。根据所述实施方式，所述第一镜面还可包括抗反射涂层。另外，在一个优选的实施方式中，所述第二解理刻面包括第二镜面。根据一个具体实施方式
，通过上侧跳跃划线的划线和断裂处理来提供所述第二镜面。优选地，所述划线是
金刚石划线或激光划线等。在一个具体实施方式
中，所述第二镜面包括反射涂层如二氧化硅、二氧化铪、和二氧化钛、五氧化二钽、氧化锆、组合等。在一个具体实施方式
中，所述第二镜面包括抗反射涂层。在一个具体实施方式
中，所述激光条纹具有长度和宽度。长度为约50微米至约3000微米或优选约400微米至约650微米或约650微米至约1200微米。所述条纹还具有约O. 5微米至约50微米或优选I微米至约I. 5微米，约I. 5微米至约2. O微米，或约2. O微米至约4微米的宽度，但可以是其他尺寸。在一个具体实施方式
中，所述宽度的尺寸基本恒定，但是它们可以稍微变化。所述宽度和长度通常使用本领域中常用的掩模和蚀刻工艺形成。在一个具体实施方式
中，本发明提供能够在脊形激光器实施方式中发射501nm以上的光的备选器件结构。所述器件设置有一个或多个下列外延生长元件，但是没有限制。η-GaN包覆层，其厚度为IOOnm至3000nm，且Si掺杂水平为5E17至3E18cm_3η-侦彳SCH层，其由InGaN构成，其中铟的摩尔分数在3%到10%之间，且厚度为20至 150nm多量子阱有源区域层，其由通过薄的2. 5nm以上，且可选地高达约8nm的GaN势垒隔开的至少两个2. 0-5. 5nm InGaN量子阱构成P-侧SCH层，其由InGaN构成，其中铟的摩尔分数在I %到10%之间，且厚度为15nm 至 IOOnm电子阻挡层，其由AlGaN构成，其中铝的摩尔分数在5%到20%之间，厚度为5nm至20nm且掺杂有Mgp-GaN包覆层，其厚度为400nm至lOOOnm，且Mg掺杂水平为2E17cm_3至2E19cm_3p++_GaN接触层，其厚度为20nm至40nm，且Mg掺杂水平为lE19cm_3至lE21cm_3。当然，可以有其他实施方式如使用P-侧GaN弓丨导层代替p_SCH、在SCH区域中使用多个不同的层或者省略EBL层。而且，可以有其他变化、修改和替代。图2是根据本发明的一个实施方式在{20-21}衬底上制造的激光器件200的详细截面图。该图仅是实例，其不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。如所示出的，所述激光器件包括氮化镓衬底203，其具有底部(基础)的η型金属背面接触区域201。在一个具体实施方式
中，所述金属背面接触区域由合适的材料如下面所提及的材料等制成。在整个本说明书中，并且更特别是在下面可以发现接触区域的进一步细节。在一个具体实施方式
中，所述器件还具有覆盖η型氮化镓层205、有源区域207和作为激光条纹区域209而构造的覆盖P型氮化镓层。在一个具体实施方式
中，这些区域中的每一个使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)或适合于GaN生长的其他外延生长技术的至少一种外延沉积技术来形成。在一个具体实施方式
中，所述外延层是覆盖η型氮化镓的高品质外延层。在一些实施方式中，所述高品质层掺杂有例如Si或O以形成η型材料，其中掺杂剂浓度在约IO16CnT3到102°cm_3之间。在一个具体实施方式
中，在衬底上沉积η型AluIr^GamN层，其中O彡U，V，u+v彡I。在一个具体实施方式
中，载流子浓度可以在约IO16CnT3到102°cm_3之间的范围内。所述沉积可以使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)进行。作为一个实例，将块状GaN衬底置于MOCVD反应器中的衬托器(基座,susceptor)上。在关闭之后，抽真空，并将反应器回填充(或使用装卸构造)至大气压，在含氮气体的存在下将衬托器加热至约1000°c到约1200°C之间的温度。在一个具体实施方式
中，在流动的氨下将衬托器加热至约900°C至1100°C。在载气中，以约I到50标准立方厘米/分钟(sccm)之间的总速度引发了含镓金属有机前体如三甲基镓(TMG)或三乙基镓(TEG)的流动。所述载气可包含氢、氦、氮或氩。在生长期间，V族前体(氨)的流动速度与III族前体(三甲基镓、三乙基镓、三甲基铟、三甲基铝)的流动速度的比率在约2000到约12000之间。引发了总流动速度在约O. I到IOsccm之间的乙硅烷在载气中的流动。在一个具体实施方式
中，所述激光条纹区域由P型氮化镓层209制成。在一个具体实施方式
中，通过选自干式蚀刻或湿式蚀刻的蚀刻工艺来提供激光条纹。在一个优选的实施方式中，蚀刻工艺为干式的，但可以是其他。作为一个实例，干式蚀刻工艺是使用含氯物质的电感耦合工艺或者使用类似化学物质的反应性离子蚀刻工艺。另外，作为一个实例，含氯物质通常源自氯气等。所述器件还具有覆盖介电区域，其暴露出213接触区域。在一个具体实施方式
中，所述介电区域是氧化物如二氧化硅或氮化硅，但可以是其他。所述接触区域与覆盖金属层215耦接。所述覆盖金属层是包含金和钼(Pt/Au)、镍金(Ni/Au)的多层结构，但可以是其他。在一个具体实施方式
中，所述激光器件具有有源区域207。根据一个或多个实施方式，所述有源区域可以包括I至20个量子阱区域。作为一个实例，在将η型AluInvGai_u_vN层沉积预定时间以实现预定厚度之后，沉积有源层。所述有源层可以由多量子阱构成且具有2-10个量子阱。所述量子阱可以由InGaN构成，且用GaN势垒层将它们隔开。在其他实施方式中，讲层和势鱼层分别包括AlwInxGa1IxN和AlyInzGa1TzN,其中O彡w, x, y, z, w+x,y+z ( 1，其中w < u, y和/或X > v, z,从而使得一个或多个讲层的带隙小于一个或多个势垒层和η型层的带隙。所述阱层和势垒层可各自具有约Inm到约20nm之间的厚度。选择有源层的组成和结构以在预选的波长下提供光发射。所述有源层可以是未掺杂的(或非故意掺杂的)或者可以是掺杂的η型或P型。在一个具体实施方式
中，所述有源区域还可以包括电子阻挡区域和单独的限制异质结构。在一些实施方式中，优选沉积电子阻挡层。所述电子阻挡层可以包括AlsIntGa1^N,其中O ( s，t，s+t ( 1，具有比有源层更高的带隙，且可以是掺杂的P型。在一个具体实施方式
中，所述电子阻挡层包含AlGaN。在另一个实施方式中，所述电子阻挡层包含AlGaN/GaN超晶格结构，其包含各自具有在约O. 2nm到约5nm之间厚度的AlGaN和GaN的交替层。在一个具体实施方式
中，所述有源区域(作用区域)结构不包括AlGaNEBL层。即，所述激光器件不含在这种实施方式中可选的任何电子阻挡层。如所提及的，在电子阻挡层和一个或多个有源层上沉积P型氮化镓结构。所述P型层可被Mg掺杂至约IO16CnT3到IO22CnT3之间的水平，并且可具有约5nm到约IOOOnm之间的厚度。所述P型层的最外部l_50nm可以比所述层的剩下部分掺杂得更重，从而使得能够提高电接触。在一个具体实施方式
中，通过选自干式蚀刻或湿式蚀刻的蚀刻工艺来提供激光条纹。在一个优选实施方式中，蚀刻工艺为干式的，但可以是其他。所述器件还具有覆盖介电区域，其暴露出213接触区域。在一个具体实施方式
中，所述介电区域是氧化物如二氧化硅。在一个具体实施方式
中，所述金属接触由合适的材料制成。所述反射电接触可包含银、金、铝、镍、钼、铑、钯、铬等中的至少一种。可以通过热蒸发、电子束蒸发、电镀、溅射或其他合适技术来沉积所述电接触。在一个优选实施方式中，所述电接触充当用于光学器件的P型电极。在另一个实施方式中，所述电接触充当用于光学器件的η型电极。图3是示出了根据本发明一个优选实施方式的激光器结构的简化图。该图仅是一个实例，其不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。在一个具体实施方式
中，所述器件包含原料如块状非极性或半极性GaN衬底,但可以是其他。在一个具体实施方式
中，所述器件被构造为实现390nm至420nm,420nm 至 440nm, 440nm 至 470nm, 470nm 至 490nm, 490nm 至 510nm,和 510nm 至 530nm 的发射波长范围，但可以是其他。在一个优选实施方式中，使用布置在η型GaN和P型GaN包覆层之间的3至5个或5至7个量子阱来构造生长结构。在一个具体实施方式
中，所述η型GaN包覆层的厚度为500nm至2000nm且具有η型掺杂剂如Si，其中掺杂水平在lE18cm_3到3E18cm_3之间。在一个具体实施方式
中，所述P型GaN包覆层的厚度为500nm至IOOOnm且具有p型掺杂剂如Mg，其中掺杂水平在lE17cm-3到7E19cm_3之间。在一个具体实施方式
中，将Mg掺杂水平分级，使得在更接近量子阱的区域中浓度更低。在一个特定优选实施方式中，所述量子讲具有2. 5nm到4nm之间，4nm到5. 5nm之间或5. 5nm到8nm之间的厚度，但可以是其他。在一个具体实施方式
中，所述量子阱会被厚度在2nm到3. 5nm之间或3. 5nm到6nm之间或6nm到8nm之间的势鱼层隔开。所述量子讲和所述势垒一起包含多量子阱(MQW)区域。在一个优选实施方式中，所述器件具有由GaN，InGaN, AlGaN或InAlGaN形成的势垒层。在一个具体实施方式
中，使用InGaN势垒，铟含量为O %至5% (摩尔百分数)，但可以是其他。另外，应注意，铟或铝的％是摩尔分数，而不是重量百分比。根据一个或多个实施方式，InGaN分别限制异质结构层(分限异质结构层)(SCH)可以布置在η型GaN包覆(覆层)和MQW区域之间。典型地，这种分别限制层通常称作η-侧SCH。所述η-侧SCH层的厚度为IOnm至60nm或60nm至150nm且铟组成为1%至12% (摩尔百分数)，但可以是其他。在一个具体实施方式
中，所述η-侧SCH层可以掺杂有η型掺杂剂如Si。在又一个优选实施方式中，InGaN分别限制异质结构层(SCH)布置在ρ型GaN包覆(覆层)和MQW区域之间，其被称作ρ-侧SCH。在一个具体实施方式
中，所述P-侧SCH层的厚度为IOnm至40nm或40nm至150nm且铟组成为0%至10% (摩尔百分数)，但可以是其他。所述P-侧SCH层可以掺杂有ρ型掺杂剂如Mg。在另一个实施方式中，所述结构会包含η-侦彳SCH和ρ-侦彳SCH两者。在另一个实施方式中，会用P-侧GaN引导层替换P-侧SCH。在另一个实施方式中，η-侧和/或ρ-侧SCH区域会包含多个层。在另一个实施方式中，所述结构会包含布置在P型GaN包覆层和MQW区域之间的P-侧上的GaN引导层。该GaN引导层的厚度可以为IOnm至60nm且可以被或不被ρ型物质
如Mg掺杂。在一个特定优选实施方式中，在MQW和ρ-侧SCH之间、在ρ-侧SCH内、或者在ρ-侧SCH和ρ型GaN包覆(覆层)之间，铝含量在5%到20% (摩尔百分数)之间的AlGaN电子阻挡层布置在MQW和ρ型GaN包覆层之间。根据一个具体实施方式
，所述AlGaN电子阻挡层的厚度范围为5nm至20nm且以lE17cm_3至lE21cm_3掺杂有ρ型掺杂剂如Mg。在其他实施方式中，所述电子阻挡层不含任何铝物质和/或可以将其完全消除。在又一个实施方式中，所述器件会基本上不含电子阻挡层。优选地，ρ-接触层布置在ρ型包覆层上方并覆盖其而形成。所述P-接触层会由以lE20cm-3至lE22cm_3水平掺杂有ρ掺杂剂如Mg的GaN构成。图3Α至3C是示出了根据本发明其他实施方式的外延激光器结构的简化图。在一个优选实施方式中，本发明提供了基本上不含含铝包覆材料的光学器件。所述器件具有含镓和氮的衬底构件(例如，块状氮化镓)，其具有{20-21}结晶表面区域或其他表面构造。所述器件具有η型含镓和氮的包覆材料。在一个具体实施方式
中，所述η型含镓和氮的包覆材料基本上不含导致不完整、杂质和其他限制的铝物质。在一个或多个优选实施方式中，所述包覆材料不含铝物质且由含镓和氮的材料制成。当然，可以有其他变化、修改和替代。在一个具体实施方式
中，所述器件还具有有源区域，所述有源区域包括覆盖η型含镓和氮的包覆材料的多量子阱结构。在一个或多个实施方式中，所述有源区域可以包括所提及的那些以及其他。即，所述器件可以特别包括InGaN/InGaN和/或InGaN/GaN有源区域。在一个具体实施方式
中，所述光学器件可包含七个MQW,六个MQW,五个MQW,四个MQW,三个MQW，更多或更少MQW等。当然，可以有其他变化、修改和替代。在一个具体实施方式
中，所述器件具有覆盖有源区域的ρ型含镓和氮的包覆材料。在一个优选实施方式中，所述P型含镓和氮的包覆材料基本上不含导致不完整、缺陷和其他限制的铝物质。在一个或多个优选实施方式中，所述包覆材料不含铝物质且由含镓和氮的材料制成。在一个具体实施方式
中，所述器件优选包含激光条纹区域，其由至少有源区域构成且由基本上与c方向上的投影平行的谐振腔取向表征。根据具体实施方式
，也可以存在其他构造。所述激光条纹区域具有第一端部和第二端部或其他构造。在一个具体实施方式
中，所述器件还具有设置在所述激光条纹区域的所述第一端部上的第一解理刻面和设置在所述激光条纹区域的所述第二端部上的第二解理刻面。在另外的其他实施方式中，本发明的器件包括基本上不含铝物质的含镓和氮的电子阻挡区域。在另外的其他实施方式中，本发明的器件不包括任何电子阻挡层或者还在其他实施方式中，在包覆层和/或电子阻挡层中不含铝。在优选实施方式中，不与常规技术如Yoshizumi等人，"Continuous-Waveoperation of 520nm Green InGaN-Based Laser Diodes on Semi-Polar{20-21}GaNSubstrates" ,Applied Physics Express 2 (2009) 092101 中相同，本发明的方法和结构在包覆层中基本上不含InAlGaN或含铝物质。即，本发明的激光器结构和方法在包覆区域中基本上不含任何铝物质。铝通常是有害的。铝通常导致在反应器中引入氧，所述氧可充当非辐射性重组中心从而降低辐射效率并引入其他限制。本发明人还确定了，氧可以抵消(补偿)P包覆(覆层)中的P型掺杂剂从而在光学器件中造成附加的电阻率。在其他方面中，
本发明人还确定了，铝对于MOCVD反应器是有害的且可以与其他生长前体发生反应或预反应。使用铝包覆层也是麻烦的且可花费额外的生长时间。因此认为，与常规激光器结构相t匕，无铝包覆激光器方法和结构对于生长通常是更有效的。图4和图5是根据本发明的一个或多个实施方式的用于图I的器件的解理刻面的照片。这些照片仅是实例，且不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。图6是根据本发明的一个实施方式在含镓和氮的衬底上制造的备选激光器件的简化透视图。该图仅是一个实例，其不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。如所示出的，根据一个或多个实施方式，所述光学器件包括具有斜切的m面结晶表面区域的含镓和氮的衬底构件601。在一个具体实施方式
中，所述氮化镓衬底构件是特征在于具有半极性或非极性结晶表面区域的块状GaN衬底，但可以是其他。在一个具体实施方式
中，所述块状氮化物GaN衬底包含氮且具有在IO5CnT2到IO7CnT2之间或小于IO5CnT2的表面位错密度。所述氮化物晶体或晶片可包含AlxInyGa1TyN,其中O彡x, y, x+y ( I。在一个具体实施方式
中,所述氮化物晶体包含GaN。在一个或多个实施方式中，所述GaN衬底在相对于所述表面基本正交或倾斜的方向上以约105cm_2到约IO8CnT2之间的浓度具有穿透位错。作为位错的正交或倾斜取向的结果，表面位错密度在IOW2到IO7CnT2之间或小于约105cnT2。在一个具体实施方式
中，在斜切的GaN上，所述器件具有覆盖斜切的结晶取向表面区域的一部分而形成的激光条纹区域。在一个具体实施方式
中，所述激光条纹区域由基本上在c方向的投影中的谐振腔取向来表征，所述c方向的投影基本上与a方向垂直。在一个具体实施方式
中，所述激光条纹区域具有第一端部607和第二端部609。在一个优选实施方式中，在具有相互面对的一对解理镜结构的{30-31}含镓和氮的衬底上在c方向的投影上形成所述器件。在一个优选实施方式中，所述器件具有设置在所述激光条纹区域的所述第一端部上的第一解理刻面和设置在所述激光条纹区域的所述第二部上的第二解理刻面。在一个或多个实施方式中，所述第一解理刻面与所述第二解理刻面基本平行。在解理表面的每一个上形成镜面。所述第一解理刻面包含第一镜面。在一个优选实施方式中，通过划线和断裂处理来提供所述第一镜面。所述划线处理可以使用任何合适的技术如金刚石划线或激光划线或组合。在一个具体实施方式
中，所述第一镜面包含反射涂层。所述反射涂层选自二氧化硅、二氧化铪、和二氧化钛、五氧化二钽、氧化锆、包括组合等。根据所述实施方式，所述第一镜面还可以包括抗反射涂层。另外，在一个优选实施方式中，所述第二解理刻面包含第二镜面。根据一个具体实施方式
，通过划线和断裂处理来提供所述第二镜面。优选地，所述划线是金刚石划线或激光划线等。在一个具体实施方式
中，所述第二镜面包含反射涂层如二氧化硅、二氧化铪、和二氧化钛、五氧化二钽、氧化锆、组合等。在一个具体实施方式
中，所述第二镜面包含抗反射涂层。在一个具体实施方式
中，所述激光条纹具有长度和宽度。长度为约50微米至约3000微米。在一个优选实施方式中，所述激光条纹长度为约400 μ m至约650 μ m或约650 μ m至约1200 μ m。所述条纹还具有约O. 5微米至约I. 5微米，I. 5微米至约3微米,或约3微米至约50微米的宽度，但可以是其他尺寸。在一个具体实施方式
中，所述宽度的尺寸基本恒定，但是它们可以稍微变化。所述宽度和长度通常使用本领域中常用的掩模和蚀刻工艺来形成。在整个本说明书中，并且更特别是在下面可以发现本发明器件的进一步细节。图7是图5的器件的解理刻面的照片。根据一个或多个实施方式的处理激光器件的方法可以概括如下，还参见图8 I.开始；2.提供包含具有脊的激光器件的处理衬底；3.从背面薄化衬底；4.形成背面η-接触；5.划线用于分离在棒结构中构造的激光器件的图案；6.使划线图案断裂从而形成多个棒结构；7.堆叠棒结构；8.涂布棒结构；9.将棒结构切割(singulate)成具有激光器件的单独芯片(管芯)；以及10.进行所期望的其他步骤。根据本发明的一个或多个实施方式，将上述顺序的步骤用于由衬底结构而在芯片(管芯)上形成单独的激光器件。在一个或多个优选实施方式中，所述方法包括在构造在非极性氮化镓衬底材料上的脊形激光器件中基本上相互平行且相互面对的解理刻面。根据所述实施方式，可以将这些步骤中的一个或多个组合或除去，或者可以在不背离本文的权利要求的范围的情况下添加其他步骤。图9是根据本发明一个实施方式的衬底薄化处理的简化视图。该图仅是示例性的且不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。在一个具体实施方式
中，所述方法以包含激光器件且优选脊形激光器件的氮化镓衬底材料开始，但可以是其他。根据一个具体实施方式
，对所述衬底进行正面处理。在完成正面处理之后，将一个或多个GaN衬底安装到蓝宝石载体晶片或其他合适构件上。作为一个实例，所述方法使用Crystalbond 909,其是常规的安装热塑性塑料。所述热塑性塑料可溶于丙酮或其他合适溶剂中。在一个具体实施方式
中，将载体晶片安装至研磨夹具(搭接夹具)。这种研磨夹具的实例由英国的Logitech Ltd.或其他卖主制成。根据一个具体实施方式
，所述研磨夹具帮助在研磨处理期间保持衬底的平面性。作为一个实例，衬底的起始厚度为 325 μ m+/-20 μ m,但可以是其他。在一个具体实施方式
中，所述方法将衬底研磨或薄化至60-80um厚度，但也可以是更薄或略微更厚。在一个优选实施方式中，所述研磨夹具以通常由合适材料如铸铁制成的研磨板构造，且以小于5μπ 的平坦度构造，但可以是其他。优选地，所述方法使用研磨浆料，所述研磨浆料为I份碳化硅(SiC)和10份水，但也可以是其他变体。在一个具体实施方式
中，所述SiC砂碌的尺寸为约5 μ m。在一个或多个实施方式中，在约10转/分钟下，研磨板速度是合适的。另外，根据一个或多个实施方式，所述方法可调节研磨夹具的向下压力以实现期望的研磨速度，如2-3 μ m/分钟以上或略小。在一个具体实施方式
中，本发明的方法包括可以在GaN材料中产生表面下的损伤而导致产生中等陷阱等的研磨处理。所述中等陷阱可导致具有肖特基(Schottky)特性的
接触。因此，根据一个具体实施方式
，本发明的方法包括一个或多个抛光处理，使得将 IOym具有损伤的材料除去。作为一个实例，所述方法使用胶合到不锈钢板上的罗门哈斯(Rohm and Haas)的Politex 抛光垫,但可以是其他。抛光液是由Eminess Technologies制造的Ultrasol300K，但可以是其他。Ultra-Sol 300K是具有特殊设计的碱性分散体的高纯度胶体二氧化硅浆料。其包含70nm胶体二氧化硅且具有10. 6的pH。固体含量为30%(以重量计)。在一个具体实施方式
中,研磨板速度为70rpm且施加研磨夹具的总重量。在一个优选实施方式中，所述方法包括约 2 μ m/小时的研磨速度。在其他实施方式中，本发明提供了一种用于对m-面GaN衬底材料实现高品质的η型接触的方法。在一个具体实施方式
中，所述方法提供粗糙的接触以实现合适的欧姆接触。在一个具体实施方式
中，所述粗糙度造成其他晶面的暴露，这导致良好的接触。在一个优选实施方式中，本发明的方法包括研磨表面，其纹理粗糙从而暴露大于一个或多个不同的晶面。在其他实施方式中，可以在研磨之后进行蚀刻如干式蚀刻和/或湿式蚀刻。在一个具体实施方式
中，蚀刻除去表面下的损伤，然而，其可能不像抛光那样将表面平坦化。图10是示出了根据一个或多个实施方式的背面η-接触方法的简化图。该图仅是示例性的且不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。根据一个或多个实施方式，在完成薄化处理之后，所述方法在衬底的背面上形成η-接触。此时，将薄化的衬底仍然安装至并保持在蓝宝石晶片上。在一个优选实施方式中，为了效率和处理(装卸)，将所述薄化的衬底“分批处理”。在一个具体实施方式
中，使用分批处理的方法帮助防止伴随非常薄的(60-80μπι)衬底的处理的任何损伤。作为一个实例，所述背面接触包括约300 ΑΑ1/3000 A Au或其他合适的材料如Al/Ni/Au。在一个具体实施方式
中，所述接触是通过电子束蒸发或其他合适技术沉积的金属的堆叠。在一个优选实施方式中且在金属堆叠沉积之前，所述方法包括使用湿式蚀刻如氢氟酸湿式蚀刻以除去表面上的任何氧化物。在一个具体实施方式
中，优选在形成之后，不对所述金属堆叠进行退火或者高温处理。可以在于2009年11月2日以Nicholas J. Pf ister、James W. Raring 和 Mathew Schmidt 名义提交的且题为"Method ofFabricating Optical Devices Using Laser Treatment"的美国序列号61/257，449 中发现制造接触区域的技术的实例，将其通过引用并入本文中。图11是示出了根据一个或多个实施方式的划线和断裂操作的简化图。该图仅是示例性的且不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。根据一个具体实施方式
，在形成η-接触之后，将衬底从蓝宝石载体晶片上拆下并在丙酮和异丙醇中清洗。然后，根据所述实施方式，将所述衬底安装到用于划线和断裂处理的聚氯乙烯绝缘带上。在一个优选实施方式中，所述带不在基本上不含这样的残留物的激光棒上留下任何残留物，所述这样的残留物通常在本质上是聚合的或者是颗粒。然后，所述方法包括一个或多个划线处理。在一个具体实施方式
中，所述方法包括使衬底经受激光以形成图案。在一个优选实施方式中，所述图案被构造为对一个或多个脊形激光器形成一对刻面(小面，facets) 0在一个优选实施方式中，所述一对刻面彼此面对且彼此平行排列。在一个优选实施方式中，所述方法使用UV(355nm)激光器以对激光棒进行划线。在一个具体实施方式
中，所述激光器被构造在使得可以对以一种或多种不同的图案和剖面构造的线进行精确划线的系统上。在一个或多个实施方式中，可以根据应用在背面、正面或两者上进行划线。在一个具体实施方式
中，所述方法使用背面划线等。在背面划线的情况下，所述方法优选在GaN衬底的背面上形成垂直于激光棒的连续线划线。在一个具体实施方式
中，所述划线通常为15-20 μ m深或其他合适深度。优选地，背面划线可以是有利的。即，划线处理不取决于激光棒的间距或其他类似图案。因此，根据一个优选实施方式，背面划线可以在每个衬底上导致较高密度的激光棒。然而，在一个具体实施方式
中，背面划线可以在一个或多个刻面上导致来自带的残留物。在一个具体实施方式
中，背面划线通常要求衬底在带上面朝下。在正面划线的情况下，衬底的背面与带接触。在一个优选实施方式中，本发明的方法使用正面划线，其促进了干净刻面的形成。在一个具体实施方式
中，优选使用正面划线处理。在一个具体实施方式
中，所述方法包括用于产生具有最小刻面粗糙度或其他不完整的直的解理(裂开)的划线图案。划线图案激光器掩模的间距为约200μπι，但可以是其他。所述方法对于200μπι间距使用170μπι划线和30μπι的虚线。在一个优选实施方式中，在将激光器的热影响区与对热敏感的激光器脊保持远离的同时最大化或增加划线长度。划线剖面锯齿剖面通常产生最小的刻面粗糙度。认为锯齿剖面形状在材料中产生非常高的应力集中，这导致更容易和/或更有效地传播解理。在一个具体实施方式
中，本发明的方法提供适合用于制造本发明的激光器件的划线。作为一个实例，图9示出了与(I)背面划线处理和(2)正面划线处理有关的衬底材料的横截面。现在参考图13，所述方法包括用于形成多个棒结构的断裂处理。该图仅是示例性的且不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。在对GaN衬底进行划线之后，所述方法使用断裂机以将衬底解理成棒。在一个具体实施方式
中，所述断裂机具有间隙间隔为900 μ m的金属支持体。所述衬底布置在所述支持体上方，使得划线(位置线)在中心。然后，适当锐利的陶瓷刀片直接在划线上施加压力，从而导致衬底沿划线(位置线)解理。图14是示出了根据一个或多个实施方式的堆叠和涂布处理的简化图。再次，该图仅是示例性的且不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。在解理之后，在使得可涂布前刻面和后刻面的固定装置(fixture)中对棒进行堆叠，其相互平行排列且相互面对。前刻面涂覆膜可以选自任何合适的低反射率设计(AR设计)或高度反射涂层(HR设计)。根据一个具体实施方式
，所述AR设计包括被HfO2薄层覆盖的四分之一波长的Al2O3涂层。所述Al2O3涂层是坚固的电介质，且HfO2是致密的，这有助于环境钝化并调整前刻面的反射率。在一个具体实施方式
中，以HR设计来涂布前刻面。所述HR设计包括几个四分之一波长的SiO2MfO2或Si02/Ta205对。在一个具体实施方式
中，可以使用大约3-5对以实现超过80%的反射率。在一个优选实施方式中，使用1-2对以实现用于较高器件输出功率和效率的较低反射率。在另一个优选实施方式中，在前镜上不使用刻面涂层。优选通过电子束蒸发来沉积这些涂覆膜。在一个具体实施方式
中，以高反射率HR设计来涂布后刻面。所述HR设计包括几个四分之一波长的Si02/Ta205或Si02/Hf02对。在一个具体实施方式
中，可以使用大约6-10对以实现超过99%的反射率。在其他实施方式中，所述刻面可以暴露不含用于前刻面区域的涂布或覆盖材料的含镓和氮的材料。在一个优选实施方式中，所述方法使用为了在不破坏真空的情况下沉积每个刻面而构造的合适的沉积系统。所述沉积系统包括具有充分高度和空间体积的拱顶结构。根据
一个具体实施方式
，所述系统使得在固定装置中构造的多个棒可以从一侧翻转到另一侧且暴露后刻面和前刻面。在一个优选实施方式中，所述方法使得可进行后刻面的第一沉积、将棒固定装置重新配置以暴露前刻面以及前刻面的第二沉积而不破坏真空。在一个优选实施方式中，所述方法使得可以在前面和后面上沉积一个或多个膜而不破坏真空，从而节省时间并提高效率。其他实施方式会破坏真空。图15示出了根据一个具体实施方式
的涉及将棒切割成多个芯片的方法。该图仅是示例性的且不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。在对棒的刻面进行涂布之后，所述方法包括在芯片切割之前对棒状的激光器件进行试验。在一个具体实施方式
中，所述方法通过进行划线和断裂处理而对棒进行切割(与刻面解理类似)。优选地，根据一个具体实施方式
，所述方法在激光棒的上侧上形成浅的连续线划线。每个芯片的宽度为约200 μ m，这可以将支持体间隙减少至300 μ m左右。在已经将棒解理成单独模具之后，使带膨胀并将每个芯片从带上取下。然后，根据一个或多个实施方式，所述方法对于每个芯片进行包装操作。图16是示出了根据本发明一个实施方式的激光条纹的光输出电压特性的简化图。所示出的是外延结构在c方向和a方向的投影上取向的在{20-21}上制造的1200 μ m长X I. 4至2. O μ m宽的激光器的电压和光输出。c方向激光器的投影的激光器件的证明和较高的光输出功率是c方向取向的激光器的投影的增益较高的指示。在该实例中，所述器件包含基本上不含铝物质的含镓和氮的包覆层。图17是示出了根据本发明一个优选实施方式的激光条纹的光输出电压特性的简化图。根据本发明的一个优选实施方式，所示出的是外延结构在c方向和a方向的投影上取向的在{20-21}上制造的HR涂布的1200μπι长X I. 4至2. O μ m宽的激光器的电压和光输出。c方向激光器的投影的较低阈值电流和较高的斜度效率(斜率效率)是增益特性对于c方向取向的激光器的投影有利的指示。在该实例中，所述器件包含基本上不含铝物质的含镓和氮的包覆层。图18是根据本发明一个实施方式的522nm激光器件的电压和光特性的简化曲线图。所示出的是本发明的外延结构在C方向的投影上取向的在{20-21}上制造的HR涂布的1200μπι长X I. 8μπι宽的激光器的电压和光输出。还示出了以522nm峰值波长操作的激光器件的产生激光光谱，其显然在绿色区域内。在该实例中，所述器件包含基本上不含铝物质的含镓和氮的包覆层和薄势垒区域。图19是根据本发明一个实施方式的连续波525nm激光器件的电压和光特性的简化曲线图。该图仅是示例性的且不应该不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。根据本发明的一个实施方式，所示出的是以525nm峰值波长和超过6. 5mW的最大输出功率操作的在{20-21}上制造的激光器件的连续波(CW)电压和电流对光特性的简化曲线图。根据一个或多个实施方式，示出了在c方向的投影上取向的具有约600 μ m长X约I. 6 μ m宽的谐振腔的HR涂布的激光器件的电压和光输出。在该实例中，所述器件包含基本上不含铝物质的含镓和氮的包覆层。图20是根据本发明一个实施方式的可以在45mW下操作的连续波520nm激光器件的电压和光特性的简化曲线图。该图仅是示例性的且不应该不适当地限制本文的权利要求
的范围。本领域的技术人员会考虑到其他变化、修改和替代。根据本发明的一个实施方式，所示出的是以520nm峰值波长和60mW的最大输出功率以及I. 7%的壁式插座效率操作的在{20-21}上制造的激光器件的连续波(CW)电压和电流对光特性的简化曲线图。根据一个或多个实施方式，示出了在c方向的投影上取向的具有约600 μ m长X约1.6μπι宽的谐振腔的HR涂布的激光器件的电压和光输出。在该实例中，所述器件包含基本上不含铝物质的含镓和氮的包覆层。图21是关于由具有各种势垒厚度的5个量子阱激光二极管外延结构制造的微LED器件的在三种不同电流密度下的正向电压的简化示图。如本文中所用的，仅将微LED器件用于实验和证明目的。如所示出的，可以观察到正向电压对不同势垒厚度的清楚的依赖性，其中2nm至3nm范围中的势垒比更厚的势垒提供了显著更低的电压。因此，已经实现了对于势垒厚度的正向电压的证明。图22是根据一个具体实施方式
的来自具有 600微米谐振腔长度的单侧模绿色激光二极管的电压对电流特性的简化示图。如所示出的，外延结构由具有大于4个量子阱的多量子阱有源区域构成且利用3nm范围内的薄势垒。如所示出的，正向电压在对于60mW以上的输出功率期望的工作电流范围内保持小于7V。因此，已经实现了电流范围内的7V正向电压的证明。如在本文中所用的，术语GaN衬底与用作原料的包括GaN、InGaN, AlGaN或其他含III族的合金或组合物的III族氮化物基材料相关。这种原料包括极性GaN衬底(S卩，其中最大面积的表面名义上是(h k I)面的衬底，其中h = k = 0，且I不是O)，非极性GaN衬底(即，其中最大面积的表面以约80-100度的角度从上述极性取向朝向(h k I)面取向的衬底材料，其中I = 0，且h和k中的至少一个不是O)或半极性GaN衬底(即，其中最大面积的表面以约+0. I至80度或110-179. 9度的角度从上述极性取向朝向(h k I)面取向的衬底材料，其中I = 0，且h和k中的至少一个不是O)。如所示出的，可以将本发明的器件封装在合适的封装体中。这种封装体可以包括诸如T0-38和T0-56集箱中的那些。也可以存在其他合适的封装体设计和方法如T0-9以及甚至非标准封装。在一个具体实施方式
中，可以以共封装构造如共同转让的美国临时申请号61/347，800中描述的那些构造来实施本发明的器件，并且将其通过引用并入本文中用于所有目的。在其他实施方式中，可以以多种应用构造本发明的激光器件。这种应用包括激光显示、计量、通信、卫生保健和手术、信息技术等。举例来说，可以在激光显示中提供本发明的激光器件，所述激光显示如在2010年5月27日提交的美国序列号12/789，303中所述的，所述申请要求在2009年5月29日提交的美国临时申请号61/182，105和在2009年5月29日提交的美国临时申请号61/182，106的优先权，通过引用将其每一个并入本文中。在2010 年 4 月 13 日提交的题为"Optical Device Structure Using GaN Substrates ForLaserApplications"的美国序列号12/759,273中描述了替代途径，通过引用也将其并入本文中。尽管上文是具体实施方式
的完全描述，但是可以使用各种修改、替代构成和等价物。在一个具体实施方式
中，本发明的器件和方法包括不含AlGaN包覆(覆层)的包覆层或
者基本上不含含铝物质的其他包覆层，在一些实施方式中，可以为约2%铝以下或不含铝。在其他实施方式中，本发明的方法和器件可包括厚度为3nm至6. 5nm和8nm的势鱼,但是优选较薄的势鱼材料。在一个优选实施方式中，势鱼材料具有I. 5nm至5或6nm范围的厚度，但是最优选在I. 5nm到3. 5nm或4nm之间。在更优选的实施方式中,所述势鱼材料的厚度小于约5nm,小于约4nm,小于约3nm,或小于约2nm。在一个具体实施方式
中,所述器件和方法还包括厚度范围为约2. 5nm至3. 5nm, 3. 5nm至4. 5nm等的量子讲。在一个具体实施方式
中，所述量子阱厚度还可以包括3至4nm或4至6nm的范围。在一个优选实施方式中，所述器件具有60mW以上的操作电压且特征在于小于约7V,小于约6. 5V或小于约6V的电压降。因此，不应该将上述描述和举例说明看作限制本发明的范围，本发明的范围由所附的权利要求限定。
权利要求
1.一种光学器件，包括 包括{20-21}结晶表面区域取向的含镓和氮的衬底； 覆盖n型含镓和氮的材料的n型包覆材料，所述n型包覆材料基本上不含含铝材料； 包括至少三个量子阱和至少两个势垒层的有源区域，所述量子阱中的每一个具有Inm以上的厚度，所述势垒层中的每一个具有从约I. 5nm至约5nm范围的厚度，所述势垒层中的每一个被构造在一对量子讲之间； 覆盖所述有源区域的P型包覆材料，所述P型包覆材料基本上不含含铝材料；并且 其中，所述有源区域被构造成对于60mW以上的输出功率以小于7V的正向电压操作。
2.根据权利要求I所述的器件，其中，所述有源区域包括至少三个量子阱区域；并且还包括覆盖所述P型包覆材料的P++接触区域；其中所述基本上不含含铝材料是约2%以下原子百分比。
3.根据权利要求I所述的器件，其中，所述有源区域包括至少四个量子阱区域；并且还包括覆盖所述P型包覆材料的P++接触区域；其中所述基本上不含含铝材料是约I以下原子百分比。
4.根据权利要求I所述的器件，其中，所述有源区域包括至少四个量子阱。
5.根据权利要求I所述的器件，其中，所述有源区域包括至少五个量子阱。
6.根据权利要求I所述的器件，其中，所述有源区域包括至少六个量子阱。
7.根据权利要求I所述的器件，其中，所述有源区域包括至少七个量子阱。
8.根据权利要求I所述的器件，其中，所述势垒层的厚度为至少约2.5nm至约3. 5nm。
9.根据权利要求I所述的器件，其中，所述势垒层的厚度为至少约I.5nm至约2. 5nm。
10.根据权利要求I所述的器件，其中，所述量子阱中的每一个的厚度为约2.5nm。
11.根据权利要求I所述的器件，其中，所述量子阱中的每一个的厚度为约3.Onm。
12.根据权利要求I所述的器件，其中，所述量子阱中的每一个的厚度为约3.5nm。
13.根据权利要求I所述的器件，其中，所述量子阱中的每一个的厚度为约4.Onm。
14.根据权利要求I所述的器件，其中，所述器件可作为在500-540nm的绿色波长范围内操作的激光二极管操作。
15.根据权利要求I所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于3%的电光转换效率的激光二极管操作。
16.根据权利要求I所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于5%的电光转换效率的激光二极管操作。
17.根据权利要求I所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于8%的电光转换效率的激光二极管操作。
18.一种光学器件，包括 包括{20-21}结晶表面区域取向的含镓和氮的衬底； 覆盖n型含镓和氮的材料的n型包覆材料，所述n型包覆材料基本上不含含铝材料； 包括至少三个量子阱和一个或多个势垒层的有源区域，所述量子阱中的每一个具有2nm以上的厚度,所述势鱼层中的每一个具有从约Inm至约5nm范围的厚度,所述势鱼层中的至少一个被构造在一对量子阱之间； 覆盖所述有源区域的P型包覆材料，所述P型包覆材料基本上不含含铝材料；以及覆盖所述P型包覆材料的P型材料。
19.根据权利要求18所述的器件，其中，所述有源区域包括至少四个量子阱区域。
20.根据权利要求18所述的器件，其中，所述有源区域包括至少五个量子阱区域。
21.根据权利要求18所述的器件，其中，所述有源区域包括至少六个量子阱区域。
22.根据权利要求18所述的器件，还包括SCH区域。
23.根据权利要求18所述的器件，其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于小于8V的正向电压是可操作性的。
24.根据权利要求18所述的器件，其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于小于7V的正向电压是可操作性的。
25.根据权利要求18所述的器件，其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于小于6V的正向电压是可操作性的。
26.根据权利要求18所述的器件，其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于小于5V的正向电压是可操作性的。
27.根据权利要求18所述的器件，其中，所述器件可作为在500-540nm的绿色波长范围内操作的激光二极管操作。
28.根据权利要求18所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于3%的电光转换效率的激光二极管操作。
29.根据权利要求18所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于5%的电光转换效率的激光二极管操作。
30.根据权利要求18所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于8%的电光转换效率的激光二极管操作。
31.根据权利要求18所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于10%的电光转换效率的激光二极管操作。
32.根据权利要求18所述的器件，其中，所述势垒层的厚度为至少约2.5nm至约3.5nm。
33.根据权利要求18所述的器件，其中，所述势垒层的厚度为至少约1.5nm至约2. 5nm。
34.根据权利要求18所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少2.5nm。
35.根据权利要求18所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少3.Onm。
36.根据权利要求18所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少3.5nm。
37.根据权利要求18所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少4.Onm。
38.根据权利要求18所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-0. 5°被斜切。
39.根据权利要求18所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-1°被斜切。
40.根据权利要求18所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-3°被斜切。
41.根据权利要求18所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-5°被斜切。
42.根据权利要求18所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-8°被斜切。
43.根据权利要求18所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-10°被斜切。
44.根据权利要求18所述的器件，还包括n侧SCH区域。
45.根据权利要求18所述的器件，还包括由InGaN构成的n侧SCH区域。
46.根据权利要求18所述的器件，还包括p侧SCH区域。
47.根据权利要求18所述的器件，还包括由InGaN构成的p侧SCH区域。
48.根据权利要求18所述的器件，还包括在所述有源区域和所述p型包覆材料之间的电子阻挡区域。
49.根据权利要求18所述的器件，其中，一个或多个势垒层由选自GaN、InGaN,AlGaN或InAlGaN的材料制成。
50.根据权利要求18所述的器件，其中，所述量子阱中的每一个至少包括InGaN。
51.根据权利要求18所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约390nm至约420nm范围的电磁辐射。
52.根据权利要求18所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约420nm至约460nm范围的电磁福射。
53.根据权利要求18所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约460nm至约500nm范围的电磁福射。
54.根据权利要求18所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约500nm至约540nm范围的电磁福射。
55.根据权利要求18所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射约540nm以上范围的电磁辐射。
56.根据权利要求18所述的器件，其中，所述势垒层中的每一个基本上不含掺杂剂物质。
57.一种光学器件，包括 包括{20-21}结晶表面区域取向的含镓和氮的衬底； 覆盖n型含镓和氮的材料的n型包覆材料，所述n型包覆材料基本上不含含铝材料； 包括至少三个量子阱和一个或多个势垒层的有源区域，所述量子阱中的每一个具有2.5nm以上的厚度,所述势鱼层中的至少一个具有n型杂质特性和从约I. 5nm至约7nm范围的厚度，所述势垒层中的每一个被构造在一对量子阱之间； 覆盖所述有源区域的P型包覆材料，所述P型包覆材料基本上不含含铝材料；以及 覆盖所述P型包覆材料的P型材料。
58.根据权利要求48所述的器件，其中，所述有源区域包括至少四个量子阱区域。
59.根据权利要求48所述的器件，其中，所述有源区域包括至少五个量子阱区域。
60.根据权利要求48所述的器件，其中，所述有源区域包括至少六个量子阱区域。
61.根据权利要求48所述的器件，还包括SCH区域。
62.根据权利要求48所述的器件，其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于< 7V的正向电压是可操作性的。
63.根据权利要求48所述的器件，其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于< 6V的正向电压是可操作性的。
64.根据权利要求48所述的器件，其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于< 5V的正向电压是可操作性的。
65.根据权利要求48所述的器件，其中，所述器件可作为在500-540nm的绿色波长范围内操作的激光二极管操作。
66.根据权利要求48所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于3%的电光转换效率的激光二极管操作。
67.根据权利要求48所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于5%的电光转换效率的激光二极管操作。
68.根据权利要求48所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于8%的电光转换效率的激光二极管操作。
69.根据权利要求48所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于10%的电光转换效率的激光二极管操作。
70.根据权利要求48所述的器件，其中，所述势垒层的厚度为至少约2.5nm至约3.5nm。
71.根据权利要求48所述的器件，其中，所述势垒层的厚度为至少约1.5nm至约2.5nm。
72.根据权利要求48所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少2.5nm。
73.根据权利要求48所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少3.Onm。
74.根据权利要求48所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少3.5nm。
75.根据权利要求48所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少4.Onm。
76.根据权利要求48所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-0.5°被斜切。
77.根据权利要求48所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-1°被斜切。
78.根据权利要求48所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-3°被斜切。
79.根据权利要求48所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-5°被斜切。
80.根据权利要求48所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-8°被斜切。
81.根据权利要求48所述的器件，还包括n侧SCH区域。
82.根据权利要求48所述的器件，还包括p侧SCH区域。
83.根据权利要求48所述的器件，还包括在所述有源区域和所述p型包覆材料之间的电子阻挡区域。
84.根据权利要求48所述的器件，其中，一个或多个势垒层由选自GaN、InGaN、AlGaN或InAlGaN的材料制成。
85.根据权利要求48所述的器件，其中，所述量子阱中的每一个至少包括InGaN。
86.根据权利要求48所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约390nm至约420nm范围的电磁辐射。
87.根据权利要求48所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约420nm至约460nm范围的电磁福射。
88.根据权利要求48所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约460nm至约500nm范围的电磁福射。
89.根据权利要求48所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约500nm至约540nm范围的电磁福射。
90.根据权利要求48所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射约540nm以上范围的电磁辐射。
91.根据权利要求48所述的器件，其中，所述n型杂质特性包括含硅物质。
92.一种光学器件，包括 包括{20-21}结晶表面区域取向的含镓和氮的衬底； 覆盖n型含镓和氮的材料的n型包覆材料，所述n型包覆材料基本上不含含铝材料； 包括至少三个量子阱和一个或多个势垒层的有源区域，所述量子阱中的每一个具有2.5nm以上的厚度,所述势鱼层中的一个或多个具有p型特性和从约I. 5nm至约7nm范围的厚度，所述势垒层中的每一个被构造在一对量子阱之间； 覆盖所述有源区域的P型包覆材料，所述P型包覆材料基本上不含含铝材料；以及 覆盖所述P型包覆材料的P型材料。
93.根据权利要求92所述的器件，其中，所述有源区域包括至少四个量子阱区域。
94.根据权利要求92所述的器件，其中，所述有源区域包括至少五个量子阱区域。
95.根据权利要求92所述的器件，其中，所述有源区域包括至少六个量子阱区域。
96.根据权利要求92所述的器件，还包括SCH区域。
97.根据权利要求92所述的器件，其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于小于7V的正向电压是可操作性的。
98.根据权利要求92所述的器件，其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于小于6V的正向电压是可操作性的。
99.根据权利要求92所述的器件，其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于小于5V的正向电压是可操作性的。
100.根据权利要求92所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于3%的电光转换效率的激光二极管操作。
101.根据权利要求92所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于5%的电光转换效率的激光二极管操作。
102.根据权利要求92所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于8%的电光转换效率的激光二极管操作。
103.根据权利要求92所述的器件，其中，所述器件可作为在60mW以上具有大于10%的电光转换效率的激光二极管操作。
104.根据权利要求92所述的器件，其中，所述势垒层的厚度为至少约2.5nm至约3.5nm。
105.根据权利要求92所述的器件，其中，所述势垒层的厚度为至少约I.5nm至约2.5nm。
106.根据权利要求92所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少2.5nm。
107.根据权利要求92所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少3.Onm。
108.根据权利要求92所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少3.5nm。
109.根据权利要求92所述的器件，其中，所述量子阱层的厚度为至少4.Onm。
110.根据权利要求92所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-0.5°被斜切。
111.根据权利要求92所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-1°被斜切。
112.根据权利要求92所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-3°被斜切。
113.根据权利要求92所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-5°被斜切。
114.根据权利要求92所述的器件，其中，所述{20-21}结晶表面区域以朝向c面和/或a面小于+/-8°被斜切。
115.根据权利要求92所述的器件，还包括n侧SCH区域。
116.根据权利要求92所述的器件，还包括p侧SCH区域。
117.根据权利要求92所述的器件，还包括在所述有源区域和所述p型包覆材料之间的电子阻挡区域。
118.根据权利要求92所述的器件，其中，一个或多个势垒层由选自GaN、InGaN、AlGaN或InAlGaN的材料制成。
119.根据权利要求92所述的器件，其中，所述量子阱中的每一个至少包括InGaN。
120.根据权利要求92所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约390nm至约420nm范围的电磁辐射。
121.根据权利要求92所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约420nm至约460nm范围的电磁福射。
122.根据权利要求92所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约460nm至约500nm范围的电磁福射。
123.根据权利要求92所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射从约500nm至约540nm范围的电磁福射。
124.根据权利要求92所述的器件，其中，所述有源区域被构造成发射约540nm以上范围的电磁辐射。
125.根据权利要求92所述的器件，其中，所述p型杂质特性包含镁物质。
126.—种激光二极管器件，包括 包括{20-21}结晶表面区域取向的含镓和氮的衬底； 覆盖n型含镓和氮的材料的n型包覆材料； 包括至少三个量子阱和一个或多个势垒层的有源区域，所述量子阱中的每一个具有2.5nm以上的厚度,所述势鱼层中的每一个具有从小于约2. Onm至约3. 5nmnm范围的厚度，所述势垒层中的每一个被构造在一对量子阱之间； 覆盖所述有源区域的P型包覆材料； 覆盖所述P型包覆材料的P型材料， 其中，构造所述有源区域，对于60mW以上的输出功率、对于小于7V的正向电压是可操作性的。
127.根据权利要求126所述的器件，其中，所述n型包覆材料基本上不含含铝材料。
128.根据权利要求126所述的器件，其中，所述p型包覆材料基本上不含含铝材料。
129.—种用于制造光学器件的方法，所述方法包括 提供包括{20-21}结晶表面区域取向的含镓和氮的衬底； 形成覆盖n型含镓和氮的材料的n型包覆材料，所述n型包覆材料基本上不含含铝材料； 形成包括至少三个量子阱和一个或多个势垒层的有源区域，所述量子阱中的每一个具有2. 5nm以上的厚度,所述一个或多个势鱼层中的每一个具有从约I. 5nm至约4nm范围的厚度，所述势垒层中的每一个被构造在一对量子阱之间；以及 形成覆盖所述有源区域的P型包覆材料，所述P型包覆材料基本上不含含铝材料。
全文摘要
一种低压激光器件，所述低压激光器件具有为一种或多种选择波长的光发射而构造的有源区域。
文档编号H01L29/15GK102792447SQ201080047545
公开日2012年11月21日 申请日期2010年9月16日 优先权日2009年9月17日
发明者克里斯托弗·波布伦斯, 詹姆斯·W·拉林, 马修·施密特 申请人:天空公司