[发明专利]具有偏离有源区的错配位错的GaN基激光二极管

权利要求书

1.一种GaN基边缘发射激光器，它包含半极性GaN衬底、有源区、N侧波导层、P侧波导层、N型包覆层和P型包覆层，其中：

GaN衬底的特征是穿透位错密度约为1x10⁶/cm²；

有源区介于N侧波导层与P侧波导层之间，并基本上平行于这两个层延伸；

N型包覆层介于N侧波导层与GaN衬底之间；

P型包覆层在P侧波导层上形成；

N侧波导层的应变-厚度积超过其应变弛豫临界值；

对于在弛豫的N侧波导层上的生长，所计算的有源区的累计应变-厚度积小于其应变弛豫临界值；

N型包覆层与N侧波导层之间的N侧界面包含一组N侧错配位错；以及

P型包覆层与P侧波导层之间的P侧界面包含一组P侧错配位错。

2.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于，所述GaN衬底限定了2021晶体生长面和滑移面，所述应变弛豫在沿着GaN衬底的滑移面的单向上。

3.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于，所述GaN衬底限定了半极性晶体生长面和滑移面，所述应变弛豫在沿着GaN衬底的滑移面的单向上。

4.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于，所述GaN衬底的穿透位错密度足以促进错配位错在N型包覆层与N侧波导层之间的界面处形成。

5.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于，所述GaN衬底的特征是穿透位错密度约小于1x10⁶/cm²。

6.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于：

所述有源区包含含有压缩应变量子阱的单一量子阱或多周期量子阱和拉伸势垒层；以及

所述压缩应变量子阱和拉伸势垒层各自的应变-厚度积小于该层的应变弛豫临界值。

7.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于：

所述有源区包含含有压缩应变量子阱的单一量子阱或多周期量子阱和拉伸势垒层，所述压缩应变量子阱的特征是压缩应变-厚度积，所述拉伸势垒层的特征是拉伸应变-厚度积；以及

所述量子阱的压缩应变-厚度积约等于所述势垒层的拉伸应变-厚度积。

8.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于，所述有源区、N侧波导层和P侧波导层限定了基本连贯的晶格常数区，所述晶格常数区的特征是晶格匹配度相对于所述激光器结构的其余部分提高了。

9.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于：

所述有源区包含含有GaInN量子阱的单一量子阱或多周期量子阱和AlGaInN势垒层；以及

所述N侧波导层包含GaInN波导层。

10.如权利要求9所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于：

GaInN量子阱的In含量大于N侧GaInN波导层的In含量；以及

AlGaInN势垒层的In含量小于N侧GaInN波导层的In含量。

11.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于，所述P侧波导层和N侧波导层包含平均In浓度大致相等的GaInN本体波导层或超晶格波导层。

12.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于，所述N型包覆层和所述P型包覆层包含GaN、AlGaN或AlGaInN的本体晶体，或者AlGaN/AlGaN或AlGaN/GaN的超晶格。

13.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于：

所述P型包覆层和所述N型包覆层包含Al；

所述P型包覆层的应变-厚度积超过其应变弛豫临界值；以及

所述N型包覆层的应变-厚度积超过其应变弛豫临界值。

14.如权利要求13所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于，所述N型包覆层的应变-厚度积超过其应变弛豫临界值至少约10%。

15.如权利要求1所述的GaN边缘发射激光器，其特征在于，所述N侧界面包含N侧界面层。