一种GaN基激光器外延结构的制作方法

本技术属于半导体激光器领域，具体涉及一种gan基激光器外延结构。

背景技术：

1、gan基激光器因在高密度光信息存储、显示、激光打印和照明等领域潜在的应用前景而受到广泛关注。目前国内的激光器激光功率都普遍相比国外偏低较多。国内现有的gan基激光器基础结构如图1所示，包含n-gan层、n-alyga1-yn/gan超晶格(sls)覆盖层、n-inxga1-xn下波导层、inxga1-xn多量子阱有源区、p-inxga1-xn上波导层、p-alyga1-yn电子阻挡层、p-alyga1-yn/gan超晶格覆盖层、p-gan欧姆接触层。该基础激光器外延结构因结构缺陷有内损耗较大，发光区域较少，光效率偏低等的问题。针对该问题，本实用新型通过npn特殊结构来增加发光区域，提高出光效率，以达到激光功率提升。

技术实现思路

1、针对上述现有gan基激光器外延结构的不足，本实用新型提供一种具有npn结构层的gan基激光器外延结构，通过外延结构层的改变实现双向发光层，从而减少内损耗提升激光功率，获得高光效的gan基激光器件。

2、本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案如下：

3、一种gan基激光器外延结构，其特点在于：包括由下到上依次层叠的gan衬底、第一n型发光层、p型欧姆接触层、第二n型发光层和电子供给层。

4、优选地，所述第一n型发光层包括由下到上依次层叠的第一n型覆盖层、第一n型波导层、第一多量子阱层和第一波导层。

5、优选地，所述第一n型覆盖层为n-alyga1-yn，y＝0.01～0.6，厚度100～1000nm。

6、优选地，所述第一n型波导层为n-inxga1-xn，x＝0.01～0.4，厚度20～200nm。

7、优选地，所述第一多量子阱层由inxga1-xn量子阱层和inxga1-xn量子垒层交替层叠构成，x＝0.01～0.4，inxga1-xn量子阱层单层厚度为3～5nm，inxga1-xn量子垒层单层厚度为10～15nm。

8、优选地，所述第一波导层为inxga1-xn，x＝0.01～0.4，厚度20～200nm。

9、更优选地，inxga1-xn量子阱层数为2个，inxga1-xn量子垒层数为3个。

10、优选地，所述p型欧姆接触层包括由下到上依次层叠的第一p型电子阻挡层、p型接触层和第二p型电子阻挡层。

11、优选地，所述第一p型电子阻挡层为p-alyga1-yn，y＝0.01～0.6，厚度100～1000nm，p型掺mg浓度为1e15cm-3～3e19cm-3。

12、优选地，所述p型接触层为p-gan，厚度为10nm～200nm，p型掺mg浓度为5e18cm-3～2e20cm-3。

13、优选地，所述第二p型电子阻挡层为p-alyga1-yn，y＝0.01～0.6，厚度100～1000nm，p型掺mg浓度为1e15cm-3～3e19cm-3。

14、优选地，所述第二n型发光层包括由下到上依次层叠的第二波导层、第二多量子阱层、第二n型波导层和第二n型覆盖层。

15、优选地，所述第二波导层为inxga1-xn，x＝0.01～0.4，厚度20～200nm。

16、优选地，所述第二多量子阱层由inxga1-xn量子阱层和inxga1-xn量子垒层交替层叠构成，x＝0.01～0.4，inxga1-xn量子阱层单层厚度为3～5nm，inxga1-xn量子垒层单层厚度为10～15nm。

17、优选地，所述第二n型波导层为n-inxga1-xn，x＝0.01～0.4，厚度20～200nm。

18、优选地，所述第二n型覆盖层为n-alyga1-yn，y＝0.01～0.6，厚度100～1000nm。

19、更优选地，inxga1-xn量子阱层数为2个，inxga1-xn量子垒层数为3个。

20、优选地，所述gan衬底为n-gan单晶。

21、优选地，所述电子供给层为si掺杂n-gan，厚度200～2000nm，掺si浓度5e18cm-3～2e19cm-3。

22、目前现有技术一般为单个pn结，由电子与空穴移动结合在量子阱层发光。而本实用新型与现有技术相比，本实用新型可以通过双向电子与空穴移动形成双通道复合的发光层。以npn结构形式实现双向发光层，达到提高内量子效率，从而提升激光器的激光功率，获得高光效的gan激光器件。

技术特征：

1.一种gan基激光器外延结构，其特征在于：包括由下到上依次层叠的gan衬底、第一n型发光层、p型欧姆接触层、第二n型发光层和电子供给层。

2.根据权利要求1所述的gan基激光器外延结构，其特征在于：所述第一n型发光层包括由下到上依次层叠的第一n型覆盖层、第一n型波导层、第一多量子阱层和第一波导层。

3.根据权利要求2所述的gan基激光器外延结构，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的gan基激光器外延结构，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的gan基激光器外延结构，其特征在于：所述p型欧姆接触层包括由下到上依次层叠的第一p型电子阻挡层、p型接触层和第二p型电子阻挡层。

6.根据权利要求5所述的gan基激光器外延结构，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的gan基激光器外延结构，其特征在于：所述第二n型发光层包括由下到上依次层叠的第二波导层、第二多量子阱层、第二n型波导层和第二n型覆盖层。

8.根据权利要求7所述的gan基激光器外延结构，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的gan基激光器外延结构，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的gan基激光器外延结构，其特征在于：

技术总结
本技术公开了一种GaN基激光器外延结构，该外延结构包括由下到上依次层叠的GaN衬底、第一N型发光层、P型欧姆接触层、第二N型发光层和电子供给层。与现有技术相比，本技术可以通过NPN结构层实现双向发光层，减少内损耗，从而提升激光器的激光功率，获得高光效的GaN激光器件。

技术研发人员：钟玉煌,潘华,张海涛
受保护的技术使用者：无锡吴越半导体有限公司
技术研发日：20230208
技术公布日：2024/1/13