[发明专利]一种GaN基多量子阱超辐射发光二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN基多量子阱超辐射发光二极管，其特征在于设有蓝宝石衬底，在蓝宝石衬底上外延生长多层异质结构，多层异质结构自下而上设有低温GaN缓冲层、N型GaN电极接触层、N型AlGaN/GaN超晶格光限制层、N型GaN波导层、InGaN/GaN多量子阱有源层、P型AlGaN电子阻挡层、P型GaN波导层、P型AlGaN/GaN超晶格光限制层、P型GaN层和P型InGaN/AlGaN超晶格电极接触层，在N型GaN电极接触层上设有n型电极，在P型InGaN/AlGaN超晶格电极接触层上设有p型电极。

2.如权利要求1所述的一种GaN基多量子阱超辐射发光二极管，其特征在于低温GaN缓冲层的厚度为10～40nm，N型GaN电极接触层的厚度为2～3μm，N型AlGaN/GaN超晶格光限制层采用60～120对的超晶格，周期厚度为4～6nm；N型GaN波导层的厚度为0.1～0.2μm；InGaN/GaN多量子阱有源层的阱层的厚度为3～5nm。

3.如权利要求1所述的一种GaN基多量子阱超辐射发光二极管，其特征在于P型AlGaN电子阻挡层的厚度为20～50nm，P型GaN波导层的厚度为0.1～0.2μm，P型AlGaN/GaN超晶格光限制层采用60～120对的超晶格，周期厚度为4～6nm，P型GaN层的厚度为0.1～0.2μm，P型InGaN/AlGaN超晶格电极接触层含有3～10个周期，周期厚度为5～10nm。

4.如权利要求1所述的一种GaN基多量子阱超辐射发光二极管，其特征在于所述的多量子阱超辐射发光二极管的多量子阱有源层设有3～10对阱垒结构。

5.如权利要求1所述的一种GaN基多量子阱超辐射发光二极管，其特征在于所述的多量子阱超辐射发光二极管采用条形波导结构，脊形波导结构或倒台形脊波导结构。

6.如权利要求1所述的一种GaN基多量子阱超辐射发光二极管，其特征在于所述P型InGaN/AlGaN超晶格电极接触层用3～10对InGaN/AlGaN超晶格。

7.如权利要求1所述的GaN基多量子阱超辐射发光二极管的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

1)将蓝宝石衬底装入反应室，在H₂气氛下加热，对衬底进行热处理；

2)在经过热处理的蓝宝石衬底上生长低温GaN缓冲层；

3)在低温GaN缓冲层上生长N型GaN电极接触层；

4)在N型GaN电极接触层上生长N型AlGaN/GaN超晶格光限制层；

5)在N型AlGaN/GaN超晶格光限制层上生长N型GaN波导层；

6)在N型GaN波导层上生长InGaN/GaN多量子阱有源层；

7)在InGaN/GaN多量子阱有源层上生长P型AlGaN电子阻挡层；

8)在P型AlGaN电子阻挡层上生长P型GaN波导层；

9)在P型GaN波导层上生长P型AlGaN/GaN超晶格光限制层；

10)在P型AlGaN/GaN超晶格光限制层上生长P型GaN层；

11)在P型GaN层上生长P型InGaN/AlGaN超晶格电极接触层；

12)将外延生长的样品退火；

13)在N型GaN电极接触层上制备n型电极，在P型InGaN/AlGaN超晶格电极接触层上制备p型电极，得GaN基多量子阱超辐射发光二极管。

8.如权利要求7所述的GaN基多量子阱超辐射发光二极管的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述蓝宝石衬底为(0001)取向免清洗的蓝宝石衬底，加热温度为1050℃以上，热处理的时间为10～20min，反应室压力为300～600Torr；在步骤2)中，所述生长的温度为500～600℃，生长的压力为300～500Torr，生长的TMGa流量为40～70μmol/min，NH₃流量为80～120mol/min；在步骤3)中，所述生长的温度为1000～1100℃，生长的压力为100～200Torr；在步骤4)中，所述生长的温度为1000～1150℃，生长的压力为50～100Torr，N型AlGaN/GaN超晶格光限制层采用60～180对的超晶格，周期厚度为4～6nm；在步骤5)中，生长的温度为1000～1100℃。