[发明专利]电泵浦深紫外AlGaN半导体激光器及其制备方法

说明书

电泵浦深紫外AlGaN半导体激光器及其制备方法涉及半导体激光器制造技术领域，解决了无法实现更短发光波长的问题，包括从下至上依次设置的衬底、AlN缓冲层、n型AlGaN限制层、n型AlGaN波导层、AlGaN有源层、p型AlGaN波导层、p面高反射率限制层，还包括设置在n型AlGaN限制层上且不连接n型AlGaN波导层的n面电极、设置在p型AlGaN波导层上且不连接p型AlGaN波导层的p面电极。方法包括在衬底上外延生长、p型掺杂；光刻、刻蚀电极图形；沉积金属电极；制备谐振腔面；腔面膜沉积。本发明降低了器件的阈值密度电流密度、提高器件的内量子效率、降低发光波长；制备方法工艺简单且应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及半导体激光器制造技术领域，具体涉及电泵浦深紫外AlGaN半导体激光器及其制备方法。

背景技术

三元合金AlGaN是直接带隙跃迁半导体，具有宽的带隙，禁带宽度随着Al组分含量的变化在3.4eV-6.2eV之间连续可调，是制作波长在210nm-365nm之间紫外(1-380nm)及深紫外(<300nm)发光半导体激光器的理想材料。电泵浦的深紫外AlGaN半导体激光器以其独一无二的时空相干性、高光束质量、高功率密度和快速调制特性，在激光精密加工、高密度存储、纳米光刻、医疗诊断、消毒杀菌、生物化学技术、气敏传感以及材料科学等领域具有十分重要的应用价值。

传统的电泵浦深紫外AlGaN半导体激光器的基本结构主要是由p型高Al组分Al_xGaN(x>0.8)限制层、p型中Al组分AlGaN波导层、低Al组分AlGaN有源层、n型中Al组分AlGaN波导层、n型高Al组分Al_xGaN(x>0.8)限制层组成。受AlGaN材料外延生长技术和条件的限制，高Al组分AlGaN材料的p型掺杂十分困难，导致半导体激光器串联电阻增加、p型载流子注入效率降低，从而引起器件的阈值电流密度升高、内量子效率降低。目前电泵浦深紫外AlGaN半导体激光器的最短波长只能达到336nm，而更短波长的电泵浦深紫外半导体激光器却一直无法实现。因此，采用一种新式器件结构，降低器件的等效电阻，是获取高功率高效率电泵浦深紫外发光AlGaN半导体激光器的有效途径之一。

发明内容

为了解决电泵浦深紫外发光AlGaN半导体激光器无法实现更短发光波长的问题，本发明提供电泵浦深紫外AlGaN半导体激光器及其制备方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

电泵浦深紫外AlGaN半导体激光器，包括衬底，还包括：

设置在衬底上的AlN缓冲层；

设置在AlN缓冲层上的n型AlGaN限制层；

设置在n型AlGaN限制层上的n型AlGaN波导层；

设置在n型AlGaN限制层上的n面电极，所述n面电极与n型AlGaN波导层不连接；

设置在n型AlGaN波导层上的AlGaN有源层；

设置在AlGaN有源层上的p型AlGaN波导层；

设置在p型AlGaN波导层上的p面高反射率限制层；

设置在p型AlGaN波导层上的p面电极，所述p面电极与p型AlGaN波导层不连接。

电泵浦深紫外AlGaN半导体激光器的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、在衬底上进行外延生长，得到深紫外AlGaN半导体激光器结构的芯片，所述芯片具有AlN缓冲层、n型AlGaN限制层、n型AlGaN限制层、n型AlGaN波导层、AlGaN有源层、半成品p型AlGaN波导层、初级半成品的n面电极和初级半成品的p面电极，对半成品p型AlGaN波导层进行p型掺杂退火得到p型AlGaN波导层；