专利名称：砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及六种采用量子点材料为有源区的砷化镓基短波长超辐射发光二极管， 所述超辐射发光二极管的发光中心波长位于0. 7-1. Om短波近红外波段，属于半导体光电 子材料和器件领域。
背景技术：
短波近红外波段(0. 7-1. Om)的光在人的眼部组织中的吸收很小，具有较大的穿 透深度，是眼部OCT成像系统的最佳光源。另一方面，超辐射发光二极管具有宽的发光光 谱，弱的时间相干性和强的空间相干性，显示出它在眼科OCT应用中的优势。目前，短波近红外波段的超辐射发光管多采用InGaAs/GaAs量子阱(如Mamedov D S et al. “Superbroadband high-power superluminescent diode emitting at 920nm", Quantum Electronics, vol. 33, no. 6,2003, pp. 471-473)或 GaAs/AlGaAs 量子讲(如 Andreeva E V et al. "High-power multimode superluminescent diode emitting at 840nm”，Quantum Electronics vol. 37,no. 11, 2007,pp. 996-1000)作为有源区。由于量子 阱超辐射发光管发光光谱较窄，并不利于它的应用。量子点材料具有较大的尺寸不均勻性，可以得到较宽的发光光谱，在制备宽光 谱超辐射发光二极管方面有极大的优势(如ZUhang et al. "High-Performance Quantum-Dot Superluminescent Diodes，，，Photonics Technology Letters vol. 16, no. 1,2004, pp. 27-29 ；张子旸等.一种自组织量子点为有源区的超辐射发光光，专利号ZL 02147587.幻，但目前量子点超辐射发光管的发光波长均在1微米以上。
发明内容
本发明的目的在于，采用六种不同结构的砷化镓基量子点材料为有源区，制 备短波超辐射发光二极管，把量子点超辐射发光管的发光波长延伸至短波近红外波段 (0. 7-1. 0m)。本发明涉及六种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，该六种超辐射发光二极管的 发光波长可覆盖0. 7-1. Om短波近红外波段。所述六种超辐射发光二极管包括砷化镓铝铟 /砷化镓铝(InMGaAs/AWaAs)量子点超辐射发光二极管、砷化铝铟/砷化镓铝(InAlAs/ AlGaAs)量子点超辐射发光二极管、砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点超辐射 发光二极管、啁啾结构砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管、 砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管和啁啾结构砷化铟/砷化镓 (InAs/GaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管。—种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为砷化镓铝铟/砷化镓铝 (InAlGaAs/AlGaAs)量子点材料，其有源区包括一下势垒层11，该下势垒层11作为量子点层12的载体，并起到限制载流子的作 用；
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一或多个量子点层12，该量子点层12生长于下势垒层11或间隔层13之上；一或多个间隔层13，该间隔层13位于两相邻量子点层12之间，起到分割两相邻量 子点层12的作用。如果只有一个量子点层12，就无需此间隔层13 ；一上势垒层14，该上势垒层14生长于最上一个量子点层12之上。该上势垒层14 与下势垒层11可以将载流子限制于量子点层12之内；其中，量子点层12为砷化镓铝铟(InMGaAs)量子点，通过调节量子点层12中铟、 铝、镓的组分和量子点的沉积量，就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层12，各量子 点层12的组份与沉积量可以相同，也可以不同。其中，上势垒层11、间隔层13与下势垒层14为砷化镓铝(AlGaAs)材料，通过调 节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AKiaAs)材料的禁带宽度大于量子点层12砷化镓铝铟 (InAlGaAs)材料的禁带宽度。上势垒层11、间隔层13与下势垒层14的砷化镓铝(AWaAs) 材料的组份可以相同，也可以不同。一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为砷化铝铟/砷化镓铝 (InAlAs/AlGaAs)量子点材料，其有源区包括一下势垒层21，该下势垒层21作为量子点层22的载体，并起到限制载流子的作 用；一或多个量子点层22，该量子点层22生长于下势垒层21或间隔层23之上；一或多个间隔层23，该间隔层23位于两相邻量子点层22之间，起到分割两相邻量 子点层22的作用。如果只有一个量子点层22，就无需此间隔层23 ；一上势垒层24，该上势垒层24生长于最上一个量子点层22之上。该上势垒层24 与下势垒层21可以将载流子限制于量子点层22之内；其中，量子点层22为砷化铝铟(InAlAs)量子点，通过调节量子点中铟、铝的组分 和量子点的沉积量，就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层22，各量子点层22的组 份与沉积量可以相同，也可以不同。其中，下势垒层21、间隔层23和上势垒层M为砷化镓铝(AKktAs)材料。通过 调节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AKiaAs)材料的禁带宽度大于量子点层22砷化铝铟 (InAlAs)材料的禁带宽度。上势垒层21、间隔层23与下势垒层M的砷化镓铝(AWaAs) 材料的组份可以相同，也可以不同。一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为砷化铟/砷化镓铝(InAs/ AlGaAs)亚单层量子点材料，其有源区包括一下势垒层31，该下势垒层31作为量子点层32的载体，并起到限制载流子的作 用；一或多个量子点层32，该量子点层32生长于下势垒层31或间隔层33之上；一或多个间隔层33，该间隔层33位于两相邻量子点层32之间，起到分割两相邻量 子点层32的作用。如果只有一个量子点层32，就无需此间隔层33 ；一上势垒层34，该上势垒层34生长于最上一个量子点层32之上。该上势垒层34 与下势垒层31可以将载流子限制于量子点层32之内；其中，量子点层32为砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点，该量子点 层32由若干周期的砷化铟(厚度不大于1个单分子层)/砷化镓铝交替生长而成。通过调节量子点层32中砷化铟、砷化镓铝的厚度就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层 32，各量子点层32中的砷化铟、砷化镓铝的厚度分别相同。其中，下势垒层31，间隔层33和上势垒层34为砷化镓铝(AWaAs)材料。通过调 节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽度大于量子点层32材料的禁带宽 度。上势垒层31、间隔层33与下势垒层34的砷化镓铝(AWaAs)材料的组份可以相同，也 可以不同。一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为啁啾结构的砷化铟/砷化镓 铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点材料，其有源区包括一下势垒层41，该下势垒层41作为量子点层42的载体，并起到限制载流子的作 用；多个量子点层42，该量子点层42生长于下势垒层41或间隔层43之上；一或多个间隔层43，该间隔层43位于两相邻量子点层42之间，起到分割两相邻量 子点层42的作用。如果只有一个量子点层42，就无需此间隔层33 ；一上势垒层44，该上势垒层44生长于最上一个量子点层42之上。该上势垒层44 与下势垒层41可以将载流子限制于量子点42层之内；其中，量子点层42为砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点，该量子点 层42由若干周期的砷化铟(厚度不大于1个单分子层)/砷化镓铝交替生长而成。其中，量子点层42中的部分或全部的砷化铟、砷化镓铝的生长厚度有所不同，其 目的是通过调节量子点中砷化铟、砷化镓铝的厚度改变发光波长，通过各量子点层42中不 同的发光波长组合出具有较大光谱宽度的光增益谱。其中，下势垒层41、间隔层43和上势垒层44为砷化镓铝(AWaAs)材料。通过调 节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽度大于量子点层42材料的禁带宽 度。上势垒层41、间隔层43与下势垒层44的砷化镓铝(AWaAs)材料的组份可以相同，也 可以不同。一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为砷化铟/砷化镓(InAs/ GaAs)亚单层量子点材料，其有源区包括—下势垒层51，该下势垒层51作为量子点层52的载体，并起到限制载流子的作 用；一或多个量子点层52，该量子点层52生长于下势垒层51或间隔层53之上；一或多个间隔层53，该间隔层53位于两相邻量子点层52之间，起到分割两相邻量 子点层52的作用。如果只有一个量子点层52，就无需此间隔层53 ；一上势垒层54，该上势垒层54生长于最上一个量子点层52之上。该上势垒层54 与下势垒层51可以将载流子限制于量子点层52之内；其中，量子点层52为砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点，该量子点层52 由若干周期的砷化铟(厚度不大于1个单分子层)/砷化镓交替生长而成，通过调节量子点 层52中砷化铟、砷化镓的厚度就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层52，各量子点 层52中的砷化铟、砷化镓的厚度分别相同。其中，下势垒层51，间隔层53和上势垒层M为砷化镓铝(AWaAs)材料(包括铝 组份为零的砷化镓材料)。通过调节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽度大于量子点层62材料的禁带宽度。上势垒层51、间隔层53与下势垒层M的砷化镓铝 (AlGaAs)材料的组份可以相同，也可以不同。一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为啁啾结构的砷化铟/砷化镓 铝(InAs/GaAs)亚单层量子点材料，其有源区包括—下势垒层61，该下势垒层61作为量子点层62的载体，并起到限制载流子的作 用；多个量子点层62，该量子点层62生长于下势垒层61或间隔层63之上；—或多个间隔层63，该间隔层63位于两相邻量子点层62之间，起到分割两相邻量 子点层62的作用。如果只有一个量子点层62，就无需此间隔层63 ；一上势垒层64，该上势垒层64生长于最上一个量子点层62之上。该上势垒层64 与下势垒层61可以将载流子限制于量子点层62之内；其中，量子点层62为砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点，量子点层62由 若干周期的砷化铟(厚度不大于1单层)/砷化镓交替生长而成。其中，量子点层62中的部分或全部的砷化铟、砷化镓的生长厚度有所不同，其目 的是通过调节量子点中砷化铟、砷化镓的厚度可以改变发光波长，通过各量子点层62中不 同的发光波长组合出具有较大光谱宽度的光增益谱。其中，下势垒层61，间隔层63和上势垒层64为砷化镓铝(AWaAs)材料(包括铝 组份为零的砷化镓材料)。通过调节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽 度大于量子点层62材料的禁带宽度。上势垒层61、间隔层63与下势垒层64的砷化镓铝 (AlGaAs)材料的组份可以相同，也可以不同。本发明所述砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管的特点在于(1)发光光谱 较短，位于短波近红外波段(0.7-1.0微米)；( 发光光谱较宽。利用自组织量子点本征的 尺寸非均勻性以及啁啾结构可以获得较宽的发光光谱；(3)功率较大。由于量子点本身较 宽的增益谱，这在很大程度上改善了超辐射发光二极管研制中输出光谱宽度和输出光功率 相互制约的矛盾，可以输出较大的功率。
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其 中图1是本发明砷化镓铝铟/砷化镓铝(IniUGaAs/AWaAs)量子点超辐射发光二极 管有源区的结构示意图；图2是本发明砷化铝铟/砷化镓铝(InAlAs/AWaAs)量子点超辐射发光二极管有 源区的结构示意图；图3是本发明砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管 有源区的结构示意图；图4是本发明啁啾结构砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点超辐射发 光二极管有源区的结构示意图；图5是本发明砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管有源 区的结构示意图6是本发明啁啾结构砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点超辐射发光二 极管有源区的结构示意图；图7是本发明实施例砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管的结构示意图。图8是本发明实施例砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管的能带示意图。
具体实施例方式所述六种砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管包括砷化镓铝铟/砷化镓铝 (InAlGaAs/AlGaAs)量子点超辐射发光二极管、砷化铝铟/砷化镓铝(InAlAs/AWaAs)量 子点超辐射发光二极管、砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点超辐射发光二极 管、啁啾结构砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管、砷化铟/ 砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管和啁啾结构砷化铟/砷化镓(InAs/ GaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管。
具体实施方式
为1. 一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其特征在于，其有源区为砷化镓铝铟 /砷化镓铝(IniUGaAs/AWaAs)量子点材料，其有源区包括一下势垒层11，该下势垒层11作为量子点层12的载体，并起到限制载流子的作 用；一或多个量子点层12，该量子点层12生长于下势垒层11或间隔层13之上；一或多个间隔层13，该间隔层13位于两相邻量子点层12之间，起到分割两相邻量 子点层12的作用。如果只有一个量子点层12，就无需此间隔层13 ；一上势垒层14，该上势垒层14生长于最上一个量子点层12之上。该上势垒层14 与下势垒层11可以将载流子限制于量子点层12之内；其中，量子点层12为砷化镓铝铟(InMGaAs)量子点，通过调节量子点层12中铟、 铝、镓的组分和量子点的沉积量，就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层12，各量子 点层12的组份与沉积量可以相同，也可以不同。其中，上势垒层11、间隔层13与下势垒层14为砷化镓铝(AlGaAs)材料，通过调 节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AKiaAs)材料的禁带宽度大于量子点层12砷化镓铝铟 (InAlGaAs)材料的禁带宽度。上势垒层11、间隔层13与下势垒层14的砷化镓铝(AWaAs) 材料的组份可以相同，也可以不同。2. 一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其特征在于，其有源区为砷化铝铟/ 砷化镓铝(InAlAs/AWaAs)量子点材料，其有源区包括一下势垒层21，该下势垒层21作为量子点层22的载体，并起到限制载流子的作 用；一或多个量子点层22，该量子点层22生长于下势垒层21或间隔层23之上；一或多个间隔层23，该间隔层23位于两相邻量子点层22之间，起到分割两相邻量 子点层22的作用。如果只有一个量子点层22，就无需此间隔层23 ；—上势垒层24，该上势垒层24生长于最上一个量子点层22之上。该上势垒层24 与下势垒层21可以将载流子限制于量子点层22之内；其中，量子点层22为砷化铝铟(InAlAs)量子点，通过调节量子点中铟、铝的组分 和量子点的沉积量，就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层22，各量子点层22的组份与沉积量可以相同，也可以不同。其中，下势垒层21、间隔层23和上势垒层M为砷化镓铝(AlGaAs)材料。通过 调节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AKiaAs)材料的禁带宽度大于量子点层22砷化铝铟 (InAlAs)材料的禁带宽度。上势垒层21、间隔层23与下势垒层M的砷化镓铝(AWaAs) 材料的组份可以相同，也可以不同。3. 一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其特征在于，其有源区为砷化铟/砷 化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点材料，其有源区包括一下势垒层31，该下势垒层31作为量子点层32的载体，并起到限制载流子的作 用；—或多个量子点层32，该量子点层32生长于下势垒层31或间隔层33之上；一或多个间隔层33，该间隔层33位于两相邻量子点层32之间，起到分割两相邻量 子点层32的作用。如果只有一个量子点层32，就无需此间隔层33 ；一上势垒层34，该上势垒层34生长于最上一个量子点层32之上。该上势垒层34 与下势垒层31可以将载流子限制于量子点层32之内；其中，量子点层32为砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点，该量子点 层32由若干周期的砷化铟(厚度不大于1个单分子层)/砷化镓铝交替生长而成。通过调 节量子点层32中砷化铟、砷化镓铝的厚度就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层 32，各量子点层32中的砷化铟、砷化镓铝的厚度分别相同。其中，下势垒层31，间隔层33和上势垒层34为砷化镓铝(AWaAs)材料。通过调 节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽度大于量子点层32材料的禁带宽 度。上势垒层31、间隔层33与下势垒层34的砷化镓铝(AWaAs)材料的组份可以相同，也 可以不同。4. 一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其特征在于，其有源区为啁啾结构的 砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点材料，其有源区包括一下势垒层41，该下势垒层41作为量子点层42的载体，并起到限制载流子的作 用；多个量子点层42，该量子点层42生长于下势垒层41或间隔层43之上；一或多个间隔层43，该间隔层43位于两相邻量子点层42之间，起到分割两相邻量 子点层42的作用。如果只有一个量子点层42，就无需此间隔层33 ；一上势垒层44，该上势垒层44生长于最上一个量子点层42之上。该上势垒层44 与下势垒层41可以将载流子限制于量子点42层之内；其中，量子点层42为砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点，该量子点 层42由若干周期的砷化铟(厚度不大于1个单分子层)/砷化镓铝交替生长而成。其中，量子点层42中的部分或全部的砷化铟、砷化镓铝的生长厚度有所不同，其 目的是通过调节量子点中砷化铟、砷化镓铝的厚度改变发光波长，通过各量子点层42中不 同的发光波长组合出具有较大光谱宽度的光增益谱。其中，下势垒层41、间隔层43和上势垒层44为砷化镓铝(AWaAs)材料。通过调 节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽度大于量子点层42材料的禁带宽 度。上势垒层41、间隔层43与下势垒层44的砷化镓铝(AWaAs)材料的组份可以相同，也可以不同。5. 一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其特征在于，其有源区为砷化铟/砷 化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点材料，其有源区包括一下势垒层51，该下势垒层51作为量子点层52的载体，并起到限制载流子的作 用；一或多个量子点层52，该量子点层52生长于下势垒层51或间隔层53之上；一或多个间隔层53，该间隔层53位于两相邻量子点层52之间，起到分割两相邻量 子点层52的作用。如果只有一个量子点层52，就无需此间隔层53 ；一上势垒层54，该上势垒层54生长于最上一个量子点层52之上。该上势垒层54 与下势垒层51可以将载流子限制于量子点层52之内；其中，量子点层52为砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点，该量子点层52 由若干周期的砷化铟(厚度不大于1个单分子层)/砷化镓交替生长而成，通过调节量子点 层52中砷化铟、砷化镓的厚度就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层52，各量子点 层52中的砷化铟、砷化镓的厚度分别相同。其中，下势垒层51，间隔层53和上势垒层M为砷化镓铝(AWaAs)材料(包括铝 组份为零的砷化镓材料)。通过调节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽 度大于量子点层62材料的禁带宽度。上势垒层51、间隔层53与下势垒层M的砷化镓铝 (AlGaAs)材料的组份可以相同，也可以不同。6. 一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其特征在于，其有源区为啁啾结构的 砷化铟/砷化镓铝(InAs/GaAs)亚单层量子点材料，其有源区包括一下势垒层61，该下势垒层61作为量子点层62的载体，并起到限制载流子的作 用；多个量子点层62，该量子点层62生长于下势垒层61或间隔层63之上；一或多个间隔层63，该间隔层63位于两相邻量子点层62之间，起到分割两相邻量 子点层62的作用。如果只有一个量子点层62，就无需此间隔层63 ；一上势垒层64，该上势垒层64生长于最上一个量子点层62之上。该上势垒层64 与下势垒层61可以将载流子限制于量子点层62之内；其中，量子点层62为砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点，量子点层62由 若干周期的砷化铟(厚度不大于1单层)/砷化镓交替生长而成。其中，量子点层62中的部分或全部的砷化铟、砷化镓的生长厚度有所不同，其目 的是通过调节量子点中砷化铟、砷化镓的厚度可以改变发光波长，通过各量子点层62中不 同的发光波长组合出具有较大光谱宽度的光增益谱。其中，下势垒层61，间隔层63和上势垒层64为砷化镓铝(AWaAs)材料(包括铝 组份为零的砷化镓材料)。通过调节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽 度大于量子点层62材料的禁带宽度。上势垒层61、间隔层63与下势垒层64的砷化镓铝 (AlGaAs)材料的组份可以相同，也可以不同。下面结合具体实施例对本发明内容和实施方式做进一步阐述。应当指出，本发明 的方法不仅限于下述六个实施例，它们可以应用于包括下述六个实施例在内的各种超辐射 发光管器件结构中。
实施例一本实施例砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管的结构示意图请参阅图7，其 能带结构请参阅图8，其有源区结构示意图请参阅图1，具体实施如下取一 η型砷化镓衬底70。通常该衬底方向为(100)或(100)向<111>方向有小角 度倾斜。尽管常规如此，但本发明并不对该衬底70的取向进行限定。另外，选取偏角度的 砷化镓衬底，有利于得到平整的生长前沿，可提高有源区材料及器件的性能；生长一 η型缓冲层71，该η型缓冲层71生长在上述η型砷化镓衬底70之上。通 常该η型缓冲层71采用砷化镓材料，并且其厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本 发明并不对该缓冲层71的材料种类及其厚度进行限定。缓冲层作为生长器件结构的铺垫， 可以使生长前沿平整并减少后续各层的缺陷密度，有利于提高器件性能；生长一 η型组份渐变层72，该η型组份渐变层72生长在上述η型缓冲层71之上。 通常，该组份渐变层72可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型缓冲层71 一侧开 始由小至大逐渐增加，直至与下述包覆层73的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对 该组份渐变层72的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元 合金来完成组份渐变的功能。通常，该η型组份渐变层72的厚度为几百纳米。尽管常规如 此，但本发明并不对该组份渐变层72的厚度进行限定。该η型组份渐变层72的生长可以 有效降低器件的串联电阻；生长一 η型包覆层73，该η型包覆层73生长在上述η型组份渐变层72之上。通 常，该包覆层73可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 73的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该η型包覆层73的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层73的厚度进行限定。该包覆层73对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 η型组份渐变层74，该η型组份渐变层74生长在上述η型包覆层73之上。 通常，该组份渐变层74可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型包覆层73 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该η型组份渐变层74的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74 的厚度进行限定。该η型组份渐变层74对有源区发出的光波起到限制和导波的作用；生长一有源区75，该有源区75生长在上述η型组份渐变层74之上。该有源区75 的结构示意图请参阅图1。具体生长过程如下一下势垒层11，该下势垒层11作为量子点层12的载体，并起到限制载流子的作 用；一或多个量子点层12，该量子点层12生长于下势垒层11或间隔层13之上；一或多个间隔层13，该间隔层13位于两相邻量子点层12之间，起到分割两相邻量 子点层12的作用。如果只有一个量子点层12，就无需此间隔层13 ；一上势垒层14，该上势垒层14生长于最上一个量子点层12之上。该上势垒层14 与下势垒层11可以将载流子限制于量子点层12之内；其中，量子点层12为砷化镓铝铟(InMGaAs)量子点，通过调节量子点层12中铟、铝、镓的组分和量子点的沉积量，就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层12，各量子 点层12的组份与沉积量可以相同，也可以不同。其中，上势垒层11、间隔层13与下势垒层14为砷化镓铝(AKiaAs)材料，通过调 节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AKiaAs)材料的禁带宽度大于量子点层12砷化镓铝铟 (InAlGaAs)材料的禁带宽度。上势垒层11、间隔层13与下势垒层14的砷化镓铝(AWaAs) 材料的组份可以相同，也可以不同。有源区75至此生长结束。生长一 ρ型组份渐变层76，该ρ型组份渐变层76生长在上述有源区75之上。通 常，该组份渐变层76可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从有源区75 —侧开始由小 至大逐渐增加，直至与下述包覆层77的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对该组份 渐变层76的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来 完成组份渐变的功能。通常，该P型组份渐变层76的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但 本发明并不对该组份渐变层76的厚度进行限定。该ρ型组份渐变层76对有源区发出的光 波起到限制和导波的作用；生长一 ρ型包覆层77，该ρ型包覆层77生长在上述ρ型组份渐变层76之上。通 常，该包覆层77可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 77的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该P型包覆层77的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层77的厚度进行限定。该包覆层77对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 ρ型组份渐变层78，该ρ型组份渐变层78生长在上述ρ型包覆层77之上。 通常，该组份渐变层78可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从ρ型包覆层77 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该P型组份渐变层78的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78 的厚度进行限定。该P型组份渐变层的生长可以有效降低器件的串联电阻；生长一 ρ型接触层79，该接触层79生长在上述ρ型组份渐变层78之上。通常该 P型接触层采用砷化镓材料，并且其厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该接 触层79的材料种类及其厚度进行限定。接触层作为生长器件结构的最后一层，可以起到保 护作用，并在制作器件时起到与外电极进行电学接触的作用，所以称为接触层。实施例二本实施例砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管的结构示意图请参阅图7，其 能带结构请参阅图8，其有源区结构示意图请参阅图2，具体实施如下取一 η型砷化镓衬底70。通常该衬底方向为(100)或(100)向<111>方向有小角 度倾斜。尽管常规如此，但本发明并不对该衬底70的取向进行限定。另外，选取偏角度的 砷化镓衬底，有利于得到平整的生长前沿，可提高有源区材料及器件的性能；生长一 η型缓冲层71，该η型缓冲层71生长在上述η型砷化镓衬底70之上。通 常该η型缓冲层71采用砷化镓材料，并且其厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本 发明并不对该缓冲层71的材料种类及其厚度进行限定。缓冲层作为生长器件结构的铺垫，可以使生长前沿平整并减少后续各层的缺陷密度，有利于提高器件性能；生长一 η型组份渐变层72，该η型组份渐变层72生长在上述η型缓冲层71之上。 通常，该组份渐变层72可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型缓冲层71 一侧开 始由小至大逐渐增加，直至与下述包覆层73的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对 该组份渐变层72的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元 合金来完成组份渐变的功能。通常，该η型组份渐变层72的厚度为几百纳米。尽管常规如 此，但本发明并不对该组份渐变层72的厚度进行限定。该η型组份渐变层72的生长可以 有效降低器件的串联电阻；生长一 η型包覆层73，该η型包覆层73生长在上述η型组份渐变层72之上。通 常，该包覆层73可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 73的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该η型包覆层73的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层73的厚度进行限定。该包覆层73对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 η型组份渐变层74，该η型组份渐变层74生长在上述η型包覆层73之上。 通常，该组份渐变层74可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型包覆层73 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该η型组份渐变层74的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74 的厚度进行限定。该η型组份渐变层74对有源区发出的光波起到限制和导波的作用；生长一有源区75，该有源区75生长在上述η型组份渐变层74之上。该有源区75 的结构示意图请参阅图2。具体生长过程如下一下势垒层21，该下势垒层21作为量子点层22的载体，并起到限制载流子的作 用；一或多个量子点层22，该量子点层22生长于下势垒层21或间隔层23之上；一或多个间隔层23，该间隔层23位于两相邻量子点层22之间，起到分割两相邻量 子点层22的作用。如果只有一个量子点层22，就无需此间隔层23 ；一上势垒层24，该上势垒层24生长于最上一个量子点层22之上。该上势垒层24 与下势垒层21可以将载流子限制于量子点层22之内；其中，量子点层22为砷化铝铟(InAlAs)量子点，通过调节量子点中铟、铝的组分 和量子点的沉积量，就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层22，各量子点层22的组 份与沉积量可以相同，也可以不同。其中，下势垒层21、间隔层23和上势垒层M为砷化镓铝(AKktAs)材料。通过 调节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AKiaAs)材料的禁带宽度大于量子点层22砷化铝铟 (InAlAs)材料的禁带宽度。上势垒层21、间隔层23与下势垒层M的砷化镓铝(AWaAs) 材料的组份可以相同，也可以不同。有源区75至此生长结束。生长一 ρ型组份渐变层76，该ρ型组份渐变层76生长在上述有源区75之上。通 常，该组份渐变层76可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从有源区75 —侧开始由小至大逐渐增加，直至与下述包覆层77的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对该组份 渐变层76的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来 完成组份渐变的功能。通常，该P型组份渐变层76的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但 本发明并不对该组份渐变层76的厚度进行限定。该ρ型组份渐变层76对有源区发出的光 波起到限制和导波的作用；生长一 ρ型包覆层77，该ρ型包覆层77生长在上述ρ型组份渐变层76之上。通 常，该包覆层77可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 77的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该P型包覆层77的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层77的厚度进行限定。该包覆层77对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 ρ型组份渐变层78，该ρ型组份渐变层78生长在上述ρ型包覆层77之上。 通常，该组份渐变层78可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从ρ型包覆层77 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该P型组份渐变层78的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78 的厚度进行限定。该P型组份渐变层的生长可以有效降低器件的串联电阻；生长一 ρ型接触层79，该接触层79生长在上述ρ型组份渐变层78之上。通常该 P型接触层采用砷化镓材料，并且其厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该接 触层79的材料种类及其厚度进行限定。接触层作为生长器件结构的最后一层，可以起到保 护作用，并在制作器件时起到与外电极进行电学接触的作用，所以称为接触层。实施例三本实施例砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管的结构示意图请参阅图7，其 能带结构请参阅图8，其有源区结构示意图请参阅图3，具体实施如下取一 η型砷化镓衬底70。通常该衬底方向为(100)或(100)向<111>方向有小角 度倾斜。尽管常规如此，但本发明并不对该衬底70的取向进行限定。另外，选取偏角度的 砷化镓衬底，有利于得到平整的生长前沿，可提高有源区材料及器件的性能；生长一 η型缓冲层71，该η型缓冲层71生长在上述η型砷化镓衬底70之上。通 常该η型缓冲层71采用砷化镓材料，并且其厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本 发明并不对该缓冲层71的材料种类及其厚度进行限定。缓冲层作为生长器件结构的铺垫， 可以使生长前沿平整并减少后续各层的缺陷密度，有利于提高器件性能；生长一 η型组份渐变层72，该η型组份渐变层72生长在上述η型缓冲层71之上。 通常，该组份渐变层72可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型缓冲层71 一侧开 始由小至大逐渐增加，直至与下述包覆层73的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对 该组份渐变层72的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元 合金来完成组份渐变的功能。通常，该η型组份渐变层72的厚度为几百纳米。尽管常规如 此，但本发明并不对该组份渐变层72的厚度进行限定。该η型组份渐变层72的生长可以 有效降低器件的串联电阻；生长一 η型包覆层73，该η型包覆层73生长在上述η型组份渐变层72之上。通常，该包覆层73可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 73的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该η型包覆层73的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层73的厚度进行限定。该包覆层73对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 η型组份渐变层74，该η型组份渐变层74生长在上述η型包覆层73之上。 通常，该组份渐变层74可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型包覆层73 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该η型组份渐变层74的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74 的厚度进行限定。该η型组份渐变层74对有源区发出的光波起到限制和导波的作用；生长一有源区75，该有源区75生长在上述η型组份渐变层74之上。该有源区75 的结构示意图请参阅图3。具体生长过程如下一下势垒层31，该下势垒层31作为量子点层32的载体，并起到限制载流子的作 用；一或多个量子点层32，该量子点层32生长于下势垒层31或间隔层33之上；一或多个间隔层33，该间隔层33位于两相邻量子点层32之间，起到分割两相邻量 子点层32的作用。如果只有一个量子点层32，就无需此间隔层33 ；一上势垒层34，该上势垒层34生长于最上一个量子点层32之上。该上势垒层34 与下势垒层31可以将载流子限制于量子点层32之内；其中，量子点层32为砷化铟/砷化镓铝(InAs/AKiaAs)亚单层量子点，该量子点 层32由若干周期的砷化铟(厚度不大于1个单分子层)/砷化镓铝交替生长而成。通过调 节量子点层32中砷化铟、砷化镓铝的厚度就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层 32，各量子点层32中的砷化铟、砷化镓铝的厚度分别相同。其中，下势垒层31，间隔层33和上势垒层34为砷化镓铝(AWaAs)材料。通过调 节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽度大于量子点层32材料的禁带宽 度。上势垒层31、间隔层33与下势垒层34的砷化镓铝(AWaAs)材料的组份可以相同，也 可以不同。有源区75至此生长结束。生长一 ρ型组份渐变层76，该ρ型组份渐变层76生长在上述有源区75之上。通 常，该组份渐变层76可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从有源区75 —侧开始由小 至大逐渐增加，直至与下述包覆层77的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对该组份 渐变层76的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来 完成组份渐变的功能。通常，该P型组份渐变层76的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但 本发明并不对该组份渐变层76的厚度进行限定。该ρ型组份渐变层76对有源区发出的光 波起到限制和导波的作用；生长一 ρ型包覆层77，该ρ型包覆层77生长在上述ρ型组份渐变层76之上。通 常，该包覆层77可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 77的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包覆层的功能。通常，该P型包覆层77的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层77的厚度进行限定。该包覆层77对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 ρ型组份渐变层78，该ρ型组份渐变层78生长在上述ρ型包覆层77之上。 通常，该组份渐变层78可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从ρ型包覆层77 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该P型组份渐变层78的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78 的厚度进行限定。该P型组份渐变层的生长可以有效降低器件的串联电阻；生长一 ρ型接触层79，该接触层79生长在上述ρ型组份渐变层78之上。通常该 P型接触层采用砷化镓材料，并且其厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该接 触层79的材料种类及其厚度进行限定。接触层作为生长器件结构的最后一层，可以起到保 护作用，并在制作器件时起到与外电极进行电学接触的作用，所以称为接触层。实施例四本实施例砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管的结构示意图请参阅图7，其 能带结构请参阅图8，其有源区结构示意图请参阅图4，具体实施如下取一 η型砷化镓衬底70。通常该衬底方向为(100)或(100)向<111>方向有小角 度倾斜。尽管常规如此，但本发明并不对该衬底70的取向进行限定。另外，选取偏角度的 砷化镓衬底，有利于得到平整的生长前沿，可提高有源区材料及器件的性能；生长一 η型缓冲层71，该η型缓冲层71生长在上述η型砷化镓衬底70之上。通 常该η型缓冲层71采用砷化镓材料，并且其厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本 发明并不对该缓冲层71的材料种类及其厚度进行限定。缓冲层作为生长器件结构的铺垫， 可以使生长前沿平整并减少后续各层的缺陷密度，有利于提高器件性能；生长一 η型组份渐变层72，该η型组份渐变层72生长在上述η型缓冲层71之上。 通常，该组份渐变层72可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型缓冲层71 一侧开 始由小至大逐渐增加，直至与下述包覆层73的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对 该组份渐变层72的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元 合金来完成组份渐变的功能。通常，该η型组份渐变层72的厚度为几百纳米。尽管常规如 此，但本发明并不对该组份渐变层72的厚度进行限定。该η型组份渐变层72的生长可以 有效降低器件的串联电阻；生长一 η型包覆层73，该η型包覆层73生长在上述η型组份渐变层72之上。通 常，该包覆层73可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 73的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该η型包覆层73的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层73的厚度进行限定。该包覆层73对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 η型组份渐变层74，该η型组份渐变层74生长在上述η型包覆层73之上。 通常，该组份渐变层74可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型包覆层73 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该η型组份渐变层74的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74 的厚度进行限定。该η型组份渐变层74对有源区发出的光波起到限制和导波的作用；生长一有源区75，该有源区75生长在上述η型组份渐变层74之上。该有源区75 的结构示意图请参阅图4。具体生长过程如下一下势垒层41，该下势垒层41作为量子点层42的载体，并起到限制载流子的作 用；多个量子点层42，该量子点层42生长于下势垒层41或间隔层43之上；一或多个间隔层43，该间隔层43位于两相邻量子点层42之间，起到分割两相邻量 子点层42的作用。如果只有一个量子点层42，就无需此间隔层33 ；一上势垒层44，该上势垒层44生长于最上一个量子点层42之上。该上势垒层44 与下势垒层41可以将载流子限制于量子点42层之内；其中，量子点层42为砷化铟/砷化镓铝(InAs/AWaAs)亚单层量子点，该量子点 层42由若干周期的砷化铟(厚度不大于1个单分子层)/砷化镓铝交替生长而成。其中，量子点层42中的部分或全部的砷化铟、砷化镓铝的生长厚度有所不同，其 目的是通过调节量子点中砷化铟、砷化镓铝的厚度改变发光波长，通过各量子点层42中不 同的发光波长组合出具有较大光谱宽度的光增益谱。其中，下势垒层41、间隔层43和上势垒层44为砷化镓铝(AWaAs)材料。通过调 节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽度大于量子点层42材料的禁带宽 度。上势垒层41、间隔层43与下势垒层44的砷化镓铝(AWaAs)材料的组份可以相同，也 可以不同。有源区75至此生长结束。生长一 ρ型组份渐变层76，该ρ型组份渐变层76生长在上述有源区75之上。通 常，该组份渐变层76可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从有源区75 —侧开始由小 至大逐渐增加，直至与下述包覆层77的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对该组份 渐变层76的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来 完成组份渐变的功能。通常，该P型组份渐变层76的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但 本发明并不对该组份渐变层76的厚度进行限定。该ρ型组份渐变层76对有源区发出的光 波起到限制和导波的作用；生长一 ρ型包覆层77，该ρ型包覆层77生长在上述ρ型组份渐变层76之上。通 常，该包覆层77可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 77的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该P型包覆层77的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层77的厚度进行限定。该包覆层77对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 ρ型组份渐变层78，该ρ型组份渐变层78生长在上述ρ型包覆层77之上。 通常，该组份渐变层78可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从ρ型包覆层77 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常，该P型组份渐变层78的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78 的厚度进行限定。该P型组份渐变层的生长可以有效降低器件的串联电阻；生长一 ρ型接触层79，该接触层79生长在上述ρ型组份渐变层78之上。通常该 P型接触层采用砷化镓材料，并且其厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该接 触层79的材料种类及其厚度进行限定。接触层作为生长器件结构的最后一层，可以起到保 护作用，并在制作器件时起到与外电极进行电学接触的作用，所以称为接触层。实施例五本实施例砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管的结构示意图请参阅图7，其 能带结构请参阅图8，其有源区结构示意图请参阅图5，具体实施如下取一 η型砷化镓衬底70。通常该衬底方向为(100)或(100)向<111>方向有小角 度倾斜。尽管常规如此，但本发明并不对该衬底70的取向进行限定。另外，选取偏角度的 砷化镓衬底，有利于得到平整的生长前沿，可提高有源区材料及器件的性能；生长一 η型缓冲层71，该η型缓冲层71生长在上述η型砷化镓衬底70之上。通 常该η型缓冲层71采用砷化镓材料，并且其厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本 发明并不对该缓冲层71的材料种类及其厚度进行限定。缓冲层作为生长器件结构的铺垫， 可以使生长前沿平整并减少后续各层的缺陷密度，有利于提高器件性能；生长一 η型组份渐变层72，该η型组份渐变层72生长在上述η型缓冲层71之上。 通常，该组份渐变层72可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型缓冲层71 一侧开 始由小至大逐渐增加，直至与下述包覆层73的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对 该组份渐变层72的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元 合金来完成组份渐变的功能。通常，该η型组份渐变层72的厚度为几百纳米。尽管常规如 此，但本发明并不对该组份渐变层72的厚度进行限定。该η型组份渐变层72的生长可以 有效降低器件的串联电阻；生长一 η型包覆层73，该η型包覆层73生长在上述η型组份渐变层72之上。通 常，该包覆层73可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 73的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该η型包覆层73的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层73的厚度进行限定。该包覆层73对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 η型组份渐变层74，该η型组份渐变层74生长在上述η型包覆层73之上。 通常，该组份渐变层74可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型包覆层73 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该η型组份渐变层74的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74 的厚度进行限定。该η型组份渐变层74对有源区发出的光波起到限制和导波的作用；生长一有源区75，该有源区75生长在上述η型组份渐变层74之上。该有源区75 的结构示意图请参阅图5。具体生长过程如下一下势垒层51，该下势垒层51作为量子点层52的载体，并起到限制载流子的作 用；
一或多个量子点层52，该量子点层52生长于下势垒层51或间隔层53之上；一或多个间隔层53，该间隔层53位于两相邻量子点层52之间，起到分割两相邻量 子点层52的作用。如果只有一个量子点层52，就无需此间隔层53 ；一上势垒层54，该上势垒层54生长于最上一个量子点层52之上。该上势垒层54 与下势垒层51可以将载流子限制于量子点层52之内；其中，量子点层52为砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点，该量子点层52 由若干周期的砷化铟(厚度不大于1个单分子层)/砷化镓交替生长而成，通过调节量子点 层52中砷化铟、砷化镓的厚度就可以改变发光波长。如果含有多个量子点层52，各量子点 层52中的砷化铟、砷化镓的厚度分别相同。其中，下势垒层51，间隔层53和上势垒层M为砷化镓铝(AWaAs)材料(包括铝 组份为零的砷化镓材料)。通过调节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽 度大于量子点层62材料的禁带宽度。上势垒层51、间隔层53与下势垒层M的砷化镓铝 (AlGaAs)材料的组份可以相同，也可以不同。有源区75至此生长结束。生长一 ρ型组份渐变层76，该ρ型组份渐变层76生长在上述有源区75之上。通 常，该组份渐变层76可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从有源区75 —侧开始由小 至大逐渐增加，直至与下述包覆层77的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对该组份 渐变层76的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来 完成组份渐变的功能。通常，该P型组份渐变层76的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但 本发明并不对该组份渐变层76的厚度进行限定。该ρ型组份渐变层76对有源区发出的光 波起到限制和导波的作用；生长一 ρ型包覆层77，该ρ型包覆层77生长在上述ρ型组份渐变层76之上。通 常，该包覆层77可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 77的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该P型包覆层77的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层77的厚度进行限定。该包覆层77对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 ρ型组份渐变层78，该ρ型组份渐变层78生长在上述ρ型包覆层77之上。 通常，该组份渐变层78可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从ρ型包覆层77 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该P型组份渐变层78的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78 的厚度进行限定。该P型组份渐变层的生长可以有效降低器件的串联电阻；生长一 ρ型接触层79，该接触层79生长在上述ρ型组份渐变层78之上。通常该 P型接触层采用砷化镓材料，并且其厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该接 触层79的材料种类及其厚度进行限定。接触层作为生长器件结构的最后一层，可以起到保 护作用，并在制作器件时起到与外电极进行电学接触的作用，所以称为接触层。实施例六本实施例砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管的结构示意图请参阅图7，其能带结构请参阅图8，其有源区结构示意图请参阅图6，具体实施如下取一 η型砷化镓衬底70。通常该衬底方向为(100)或(100)向<111>方向有小角 度倾斜。尽管常规如此，但本发明并不对该衬底70的取向进行限定。另外，选取偏角度的 砷化镓衬底，有利于得到平整的生长前沿，可提高有源区材料及器件的性能；生长一 η型缓冲层71，该η型缓冲层71生长在上述η型砷化镓衬底70之上。通 常该η型缓冲层71采用砷化镓材料，并且其厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本 发明并不对该缓冲层71的材料种类及其厚度进行限定。缓冲层作为生长器件结构的铺垫， 可以使生长前沿平整并减少后续各层的缺陷密度，有利于提高器件性能；生长一 η型组份渐变层72，该η型组份渐变层72生长在上述η型缓冲层71之上。 通常，该组份渐变层72可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型缓冲层71 一侧开 始由小至大逐渐增加，直至与下述包覆层73的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对 该组份渐变层72的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元 合金来完成组份渐变的功能。通常，该η型组份渐变层72的厚度为几百纳米。尽管常规如 此，但本发明并不对该组份渐变层72的厚度进行限定。该η型组份渐变层72的生长可以 有效降低器件的串联电阻；生长一 η型包覆层73，该η型包覆层73生长在上述η型组份渐变层72之上。通 常，该包覆层73可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 73的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该η型包覆层73的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层73的厚度进行限定。该包覆层73对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 η型组份渐变层74，该η型组份渐变层74生长在上述η型包覆层73之上。 通常，该组份渐变层74可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从η型包覆层73 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该η型组份渐变层74的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层74 的厚度进行限定。该η型组份渐变层74对有源区发出的光波起到限制和导波的作用；生长一有源区75，该有源区75生长在上述η型组份渐变层74之上。该有源区75 的结构示意图请参阅图6。具体生长过程如下一下势垒层61，该下势垒层61作为量子点层62的载体，并起到限制载流子的作 用；多个量子点层62，该量子点层62生长于下势垒层61或间隔层63之上；一或多个间隔层63，该间隔层63位于两相邻量子点层62之间，起到分割两相邻量 子点层62的作用。如果只有一个量子点层62，就无需此间隔层63 ；一上势垒层64，该上势垒层64生长于最上一个量子点层62之上。该上势垒层64 与下势垒层61可以将载流子限制于量子点层62之内；其中，量子点层62为砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点，量子点层62由 若干周期的砷化铟(厚度不大于1单层)/砷化镓交替生长而成。其中，量子点层62中的部分或全部的砷化铟、砷化镓的生长厚度有所不同，其目的是通过调节量子点中砷化铟、砷化镓的厚度可以改变发光波长，通过各量子点层62中不 同的发光波长组合出具有较大光谱宽度的光增益谱。其中，下势垒层61，间隔层63和上势垒层64为砷化镓铝(AWaAs)材料(包括铝 组份为零的砷化镓材料)。通过调节铝和镓的组份，使得砷化镓铝(AWaAs)材料的禁带宽 度大于量子点层62材料的禁带宽度。上势垒层61、间隔层63与下势垒层64的砷化镓铝 (AlGaAs)材料的组份可以相同，也可以不同。有源区75至此生长结束。生长一 ρ型组份渐变层76，该ρ型组份渐变层76生长在上述有源区75之上。通 常，该组份渐变层76可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从有源区75 —侧开始由小 至大逐渐增加，直至与下述包覆层77的组份一致。尽管常规如此，但本发明并不对该组份 渐变层76的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来 完成组份渐变的功能。通常，该P型组份渐变层76的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但 本发明并不对该组份渐变层76的厚度进行限定。该ρ型组份渐变层76对有源区发出的光 波起到限制和导波的作用；生长一 ρ型包覆层77，该ρ型包覆层77生长在上述ρ型组份渐变层76之上。通 常，该包覆层77可选择砷化镓铝(AWaAs)材料。尽管常规如此，但本发明并不对该包覆层 77的材料种类进行限定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成包 覆层的功能。通常，该P型包覆层77的厚度为几百至几千纳米。尽管常规如此，但本发明 并不对该包覆层77的厚度进行限定。该包覆层77对有源区发出的光波起到限制和导波的 作用；生长一 ρ型组份渐变层78，该ρ型组份渐变层78生长在上述ρ型包覆层77之上。 通常，该组份渐变层78可选择砷化镓铝(AWaAs)材料，铝的组份从ρ型包覆层77 —侧开 始由大至小逐渐减小。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78的材料种类进行限 定，除使用砷化镓铝材料外，也可使用其他三元或四元合金来完成组份渐变的功能。通常， 该P型组份渐变层78的厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该组份渐变层78 的厚度进行限定。该P型组份渐变层的生长可以有效降低器件的串联电阻；生长一 ρ型接触层79，该接触层79生长在上述ρ型组份渐变层78之上。通常该 P型接触层采用砷化镓材料，并且其厚度为几百纳米。尽管常规如此，但本发明并不对该接 触层79的材料种类及其厚度进行限定。接触层作为生长器件结构的最后一层，可以起到保 护作用，并在制作器件时起到与外电极进行电学接触的作用，所以称为接触层。
权利要求
1.一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为砷化镓铝铟/砷化镓铝量子点 材料；
2.一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为砷化铝铟/砷化镓铝量子点材料；
3.—种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为砷化铟/砷化镓铝亚单层量子 点材料；
4.一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为啁啾结构砷化铟/砷化镓铝亚 单层量子点材料；
5.一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为砷化铟/砷化镓亚单层量子点 材料；
6.一种砷化镓基短波长超辐射发光二极管，其有源区为啁啾结构砷化铟/砷化镓亚单 层量子点材料。
全文摘要
本发明涉及六种采用量子点材料为有源区的砷化镓基短波长超辐射发光二极管。这六种砷化镓基短波长量子点超辐射发光二极管包括砷化镓铝铟/砷化镓铝(InAlGaAs/AlGaAs)量子点超辐射发光二极管、砷化铝铟/砷化镓铝(InAlAs/AlGaAs)量子点超辐射发光二极管、砷化铟/砷化镓铝(InAs/AlGaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管、啁啾结构砷化铟/砷化镓铝(InAs/AlGaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管、砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管和啁啾结构砷化铟/砷化镓(InAs/GaAs)亚单层量子点超辐射发光二极管。以上六种超辐射发光二极管具有波长短、功率大、光谱宽等特点。
文档编号H01L33/06GK102136534SQ20111004198
公开日2011年7月27日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者李新坤, 梁德春, 王占国, 金鹏 申请人:中国科学院半导体研究所