[发明专利]一种垂直结构电注入金字塔微腔激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种垂直结构电注入金字塔微腔激光器，包括底电极，其特征在于，所述底电极一侧由内至外依次设有金属反射镜层、垂直结构的Ⅲ族氮化物金字塔微腔、顶电极，金属反射镜层与垂直结构的Ⅲ族氮化物金字塔微腔底部连接，顶电极与垂直结构的Ⅲ族氮化物金字塔微腔顶部连接；

所述垂直结构的Ⅲ族氮化物金字塔微腔由p型Ⅲ族氮化物层、多量子阱、n型Ⅲ族氮化物层组成，其形貌为“金字塔台形”，上表面为平面，p型Ⅲ族氮化物层位于该金字塔微腔底部，n型Ⅲ族氮化物层位于金字塔微腔顶部，所述p型Ⅲ族氮化物层与金属反射镜层连接，所述n型Ⅲ族氮化物层与顶电极连接；

所述垂直结构的Ⅲ族氮化物金字塔微腔旁边设有绝缘介质层，绝缘介质层的顶部与顶电极连接，绝缘介质层的底部与金属反射镜层连接，绝缘介质层用于隔离顶电极与金属反射镜层；

所述垂直结构电注入金字塔微腔激光器的制备方法，包括以下步骤：

(1) 在蓝宝石衬底上依次外延生长n型Ⅲ族氮化物层、多量子阱、p型Ⅲ族氮化物层；

(2) 采用电子束蒸发法在p型Ⅲ族氮化物层上沉积金属反射镜层；

(3) 在金属反射镜层上沉积底电极；

(4) 采用激光剥离技术剥离蓝宝石衬底，得到剥离后的外延片；

(5) 将剥离后的外延片进行ICP刻蚀，去除部分n型Ⅲ族氮化物层，得到刻蚀后的外延片；

(6) 将刻蚀后的外延片放入预定浓度的酸液或碱液中进行湿法蚀刻，经过热处理，清洗干燥后，将金字塔微腔的顶部蚀刻成平面，得到垂直结构的Ⅲ族氮化物金字塔微腔；

(7) 在蚀刻后的金字塔微腔表面旋涂保护层，通过分解保护层使某一颗分立的金字塔微腔周围金属反射层的部分区域露出，在金属反射镜层上沉积绝缘介质层，然后剥离其余保护层；

(8) 继续在金字塔微腔表面旋涂保护层，通过分解保护层使绝缘介质层和n型Ⅲ族氮化物层的顶部区域刚好露出，再沉积顶电极，剥离残余保护层，得到所述垂直结构电注入金字塔微腔激光器。

2.根据权利要求1所述的垂直结构电注入金字塔微腔激光器，其特征在于，所述Ⅲ族氮化物包括GaN，InN，AlN，In_xGa_1-xN，Al_xGa_1-xN中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的垂直结构电注入金字塔微腔激光器，其特征在于，所述金属反射镜层由Ni、Ag、Pt、Au、Al、Ti中至少一种元素组成，金属反射镜层中各元素为零价。

4.根据权利要求3所述的垂直结构电注入金字塔微腔激光器，其特征在于，所述金属反射镜层由镍层、银层、铂层、金层依次平铺叠加而成，镍层与底电极接触，镍层的厚度为0.1～300nm，银层的厚度为0.1～1000nm，铂层的厚度为0.1～1000nm，金层的厚度为0.1～1000nm。

5.根据权利要求1所述的垂直结构电注入金字塔微腔激光器，其特征在于，所述顶电极为Cr/Pt/Au顶电极，Cr的厚度为20~100nm，Pt的厚度为20~100nm，Au的厚度为1000~2000nm。

6.根据权利要求1所述垂直结构电注入金字塔微腔激光器，其特征在于，步骤(1)中，采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上依次外延生长n-GaN层，GaN/InGaN多量子阱，p-GaN层，其厚度分别为2～4μm，50～100nm，100～300nm。

7.根据权利要求1所述垂直结构电注入金字塔微腔激光器，其特征在于，步骤(6)中，所述酸液为H₃PO₄，酸液的浓度为0.1~10mol/L；所述碱液为KOH或NaOH溶液，碱液的浓度为0.1~10mol/L；热处理的温度为60~95℃，热处理的时间为0.1～10h。

8.根据权利要求1所述垂直结构电注入金字塔微腔激光器，其特征在于，步骤(7)、(8)中，所述保护层为PMMA，其厚度为3～4μm。