一种具有共振腔的线偏振出光激光二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电子器件领域，涉及一种线偏振出光激光二极管，具体涉及一种具有共振腔的线偏振出光激光二极管。
【背景技术】
[0002]GaN基LED作为新一代的固态照明光源，具有功耗低、寿命长、发光效率高等优点，在照明和显示方面发挥着越来越重要的作用。将LED外延片的结构进行设计，增加共振腔和光栅后就能实现偏振激光的出射。偏振出光的LD是一个很有应用前景的研究方向，具有重要的研究意义和潜在的应用价值。在医学领域，激光针灸已经在临床上得到了广泛的应用，而普通激光注入皮肤组织后散射损失大，穿透能力弱，降低了激光的使用效率，而偏振激光恰好能解决这一问题。另外，在激光医学的诊断和治疗中，会根据正常组织和病变组织(肿瘤)的光学特性的差异，利用偏振激光入射，然后根据散射光解偏度的差异，来获得病变组织较好的对比度，但现有的GaN基LED产生的偏振激光的消光比较低，并且偏振激光的半峰宽较宽，因此严重的影响了偏振发光器件的发光效率和偏振特性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有共振腔的线偏振出光激光二极管，该二极管具有优异的发光效率及偏振特性。
[0004]为达到上述目的，本发明所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管包括GaN基的LED芯片以及分别设于GaN基的LED芯片上部及下部的反射镜及若干条形光栅，各条形光栅从左到右依次分布，且各条形光栅之间平行设置。
[0005]所述GaN基的LED芯片为水平结构。
[0006]所述反射镜与GaN基的LED芯片中的P电极均位于GaN基的LED芯片中ITO层的上表面上；
[0007]所述条形光栅位于GaN基的LED芯片中蓝宝石衬底的下表面上。
[0008]所述GaN基的LED芯片为倒装结构。
[0009]所述反射镜位于GaN基的LED芯片中蓝宝石衬底的上表面；
[0010]所述条形光栅与GaN基的LED芯片中的P电极均位于GaN基的LED芯片中ITO层的下表面上。
[0011]所述反射镜为DBR反射镜。
[0012]相邻两个条形光栅左侧面之间的间距为100nm-600nm，相邻两个条形光栅之间的间距为 20nm-480nm。
[0013]各条形光栅的高度均为50nm-500nmo
[0014]所述条形光栅由Al材料或Ag材料制作而成。
[0015]本发明具有以下有益效果:
[0016]本发明所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管在工作时，由于GaN基的LED芯片的上部及下部分别设有反射镜和若干条形光栅，从而使条形光栅和反射镜之间形成共振腔，当给GaN基的LED芯片中的η电极和ρ电极加上电压时，电子被注入到GaN基的LED芯片的量子讲中，在量子讲中，电子和空穴复合并发出光子，从而形成TE模式偏振光和TM模式偏振光，条形光栅对TE模式偏振光具有较高的反射率，条形光栅对TM模式偏振光具有很高的透过率，TM模式偏振光会经过条形光栅射出或经反射镜反射再经条形光栅射出，不能形成共振；而对于TE模式偏振光，其会被条形光栅和反射镜来回反射，最终产生激光发射出去，从而有效的提高偏振光的消光比，达到使GaN基的LED芯片中量子阱发出的无偏振的光经条形光栅后得到高度偏振的偏振光出射，极大的提高偏振光的的出光效率及波长的单一性，进而实现优异的光学偏振特性。
【附图说明】
[0017]图1为本发明中GaN基的LED芯片为水平结构时的结构示意图；
[0018]图2为本发明中GaN基的LED芯片为倒装结构时的结构示意图。
[0019]其中，I为蓝宝石衬底、2为U-GaN缓冲层、3为n_GaN、4为量子阱、5为p_GaN、6为ITO层、7为P电极、8为η电极、9为条形光栅、10为反射镜、11为金属粘和层、12为金属衬底。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
[0021]本发明所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管包括GaN基的LED芯片以及分别设于GaN基的LED芯片上部及下部的反射镜10及若干条形光栅9，各条形光栅9从左到右依次分布，且各条形光栅9之间平行设置。
[0022]参考图1，当所述GaN基的LED芯片为水平结构时，反射镜10与GaN基的LED芯片中的P电极7均位于GaN基的LED芯片中ITO层6的上表面上；条形光栅9位于GaN基的LED芯片中蓝宝石衬底I的下表面上。
[0023]参考图2，当所述GaN基的LED芯片为倒装结构时，反射镜10位于GaN基的LED芯片中蓝宝石衬底I的上表面；条形光栅9与GaN基的LED芯片中的P电极7均位于GaN基的LED芯片中ITO层6的下表面上。
[0024]需要说明的是，所述反射镜10为DBR反射镜；相邻两个条形光栅9侧面之间的间距为100nm-600nm，相邻两个条形光栅9之间的间距为20nm-480nm ;各条形光栅9的高度均为50nm-500nm ;条形光栅9由Al材料或Ag材料制作而成。
[0025]实施例一
[0026]参考图1，水平结构的GaN基的LED芯片由蓝宝石衬底1、U-GaN缓冲层2、n_GaN3、η电极8、量子阱4、p-GaN5、ITO层6及ρ电极7，在制作过程中，通过纳米压印或激光干涉的方法做出条形光栅9图形，然后利用光子束蒸镀沉积金属Ag去除掩膜后形成条形光栅9 ;在p-GaN5上溅射ITO层6作为电流扩展层，然后采用溅射的方法在ITO层6上做出反射镜10，再用干法刻蚀，露出n-GaN3,最后做上电极即可。
[0027]实施例二
[0028]参考图2，倒装结构的GaN基的LED芯片包括金属衬底12键合层、金属粘和层Il、p电极7、11'0层6、？-6&肥、量子阱4、11-6&吧、11电极8、u-GaN缓冲层2及蓝宝石衬底1，与制作过程与实施例一的区别在于:将反射镜10做在蓝宝石衬底I上，将条形光栅做在了 ITO层6上。
【主权项】
1.一种具有共振腔的线偏振出光激光二极管，其特征在于，包括GaN基的LED芯片以及分别设于GaN基的LED芯片上部及下部的反射镜(10)及若干条形光栅(9)，各条形光栅(9)从左到右依次分布，且各条形光栅(9)之间平行设置。2.根据权利要求1所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管，其特征在于，所述GaN基的LED芯片为水平结构。3.根据权利要求2所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管，其特征在于， 所述反射镜(10)与GaN基的LED芯片中的P电极(7)均位于GaN基的LED芯片中ITO层(6)的上表面上； 所述条形光栅(9)位于GaN基的LED芯片中蓝宝石衬底(I)的下表面上。4.根据权利要求1所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管，其特征在于，所述GaN基的LED芯片为倒装结构。5.根据权利要求4所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管，其特征在于， 所述反射镜(10)位于GaN基的LED芯片中蓝宝石衬底(I)的上表面； 所述条形光栅(9)与GaN基的LED芯片中的P电极(7)均位于GaN基的LED芯片中ITO层(6)的下表面上。6.根据权利要求1所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管，其特征在于，所述反射镜(10)为DBR反射镜。7.根据权利要求1所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管，其特征在于，相邻两个条形光栅(9)左侧面之间的间距为100nm-600nm，相邻两个条形光栅(9)之间的间距为20nm_480nm。8.根据权利要求1所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管，其特征在于，各条形光栅(9)的高度均为50nm-500nmo9.根据权利要求1所述的具有共振腔的线偏振出光激光二极管，其特征在于，所述条形光栅(9)由Al材料或Ag材料制作而成。
【专利摘要】本发明公开了一种具有共振腔的线偏振出光激光二极管，包括GaN基的LED芯片以及分别设于GaN基的LED芯片上部及下部的反射镜及若干条形光栅，各条形光栅从左到右依次分布，且各条形光栅之间平行设置。本发明具有优异的发光效率及偏振特性。
【IPC分类】H01S5/34, H01S5/068, H01S5/187
【公开号】CN105006744
【申请号】CN201510279605
【发明人】云峰, 熊瀚, 黄亚平
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年5月27日