[发明专利]一种N型GaAs基激光二极管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光二极管的制造方法。

背景技术

激光二极管(LD)是一种由半导体材料形成二极管，其基本结构包括衬底以及依次沉积在衬底上的P/N型包覆层、有源层和P/N型包覆层，以及N型和P型包覆层上的欧姆接触。衬底作为LD这座大厦的地基，具有重要的作用。蓝宝石是一种常用的LD衬底，但由于其与其上的异相外延层的晶格和热应力失配，发热后由于膨胀程度不同会崩裂，导致器件损坏。另外一类LD衬底包括GaAs，GaAs，InP等半导体材料。作为衬底的上述半导体材料中一般都会包括各种缺陷，例如位错、间隙或空位等，缺陷会引起晶体应变，应变会造成衬底上外延层的品质及性能降低，导致激光二极管的寿命缩短。多年来，随着半导体技术的发展，经过本领域技术人员的长期研究和实践，形成了较为完善的晶体生长工艺流程，减少了半导体衬底材料生长过程中形成的缺陷密度。但是，人们还希望得到缺陷密度更低的衬底，制得性能更佳、寿命更长的激光二极管。如何进一步减少或消除缺陷成为本领域急需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种N型GaAs基激光二极管的制造方法，该方法可以明显的减小激光二极管衬底中的晶体缺陷密度，提高激光二极管的性能和寿命。

本发明的N型GaAs基激光二极管包括n-GaAs衬底，在衬底上依次沉积了n型包覆层、n型光导层和有源层，其中，

n型包覆层是n-Al_aIn_bGa_1-a-bN，其中0≤a，b，a+b≤1；

n型光导层为n-Al_cIn_dGa_1-c-dN，其中0≤c，d，c+d≤1；

有源层是超晶格结构的n-Al_eIn_fGa_1-e-fN/n-AI_gIn_hGa_1-g-hN多量子阱层，其中0≤e，f，g，h，e+f，g+h≤1。

在有源层上还依次沉积了p型阻挡层、p型光导层和p型包覆层，其中p型阻挡层是p-Al_iIn_jGa_1-i-jN，p型光导层是p-Al_kIn₁Ga_1-k-1N，p型包覆层是p-Al_mIn_nGa_1-m-nN，其中0≤i，j，k，l，m，n，i+j，k+1，m+n≤1。

本发明的N型GaAs基激光二极管的制造方法包括如下步骤，首先形成GaAs衬底，其次在衬底上依次沉积了n型包覆层、n型光导层、有源层、p型阻挡层、p型光导层和p型包覆层。

其中形成GaAs衬底的方法包括如下步骤：

(1)在常温常压下，将GaAs晶片放入高温高压装置中，在高温高压装置中加入传压介质，该传压介质为NaCL和液氮；

(2)对GaAs晶片加热的同时加压，加热温度为860～890℃，加压压力为5.0～5.5GPa，保持10～15分钟。其中，加热速率为100℃/分钟，加压速率为0.1～0.2GPa/分钟。

(3)停止加热，使GaAs晶片冷却至常温；同时缓慢卸压，使GaAs晶片恢复至常压。卸压速度为0.3～0.5GPa/分钟。

(4)在高温高压装置中退火20～30分钟后，取出GaAs晶片。

附图说明

图1为本发明的N型GaAs基激光二极管的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

图1示出了本发明的激光二极管的结构示意图。其包括n-GaAs衬底1，在衬底1上依次沉积了n型包覆层2、n型光导层3和有源层4。

n型包覆层2是n-Al_aIn_bGa_1-a-bN，光导层3为n-Al_cIn_dGa_1-c-dN，其中0≤a，b，c，d，a+b，c+d≤1。

包覆层2也可以是n-Al_aIn_bGa_1-a-bN超晶格。