[发明专利]一种新型氮化物垂直结构激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种新型氮化物垂直结构激光器，其特征在于：包括由下而上依次设置的衬底(1)、下DBR结构(4)、横向P-N结有源层(3)、电流限制层(5)和上DBR结构(6)，所述横向P-N结有源层(3)的上表面且位于左右两侧边缘处分别设有P型金属电极(7)和N型金属电极(11)。

2.一种新型氮化物垂直结构激光器的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(1)在衬底(1)上交替外延生长氮化物下DBR结构(4)，所述氮化物下DBR结构(4)为单一极性或同时具有金属极性区域和氮极性区域；

(2)在氮化物下DBR结构(4)上高温外延氮化物有源层，与此同时采用离子束注入或氮化物极性调控方法，对氮化物有源层进行选区掺杂，从而得到横向P-N结有源层(3)，其中氮化物下DBR结构(4)为单一极性时，采用离子束注入方法，而氮化物下DBR结构(4)同时具有金属极性区域和氮极性区域时，则采用氮化物极性调控方法；

(3)在横向P-N结有源层(3)上沉积电流限制层(5)，并通过光刻、刻蚀形成窗口；

(4)在电流限制层(5)上沉积介质上DBR结构(6)；

(5)通过光刻、刻蚀，蚀穿介质上DBR结构(6)和电流限制层(5)的左右两侧边缘，以暴露出横向P-N结有源层(3)的左右两侧边缘，并在横向P-N结有源层(3)的左右两侧边缘处分别沉积P型金属电极(7)和N型金属电极(11)。

3.根据权利要求2所述的一种新型氮化物垂直结构激光器的制备方法，其特征在于：所述衬底(1)为硅、蓝宝石、碳化硅、单晶GaN或AlN中的一种；所述氮化物下DBR结构(4)为GaN/AlGaN、GaN/AlN、AlGaN/AlN、GaN/AlInN中的任意一组材料交替设置，每层厚度范围10nm～5μm；所述横向P-N结有源层(3)为GaN、AlGaN、InGaN薄膜或多层量子阱，厚度范围为20nm～1μm，生长方式为金属有机物气相外延或分子束外延；所述电流限制层(5)为AlN,Al₂O₃,SiO₂，SiN_x中的一种，厚度范围为10nm-500nm，制备方法为磁控溅射、电子束蒸镀、热蒸镀、分子束外延、激光脉冲沉积、原子层沉积中的一种；所述介质上DBR结构(6)为SiO₂,Al₂O₃,TiO₂,HfO₂,ZrO₂,ZnO,Ta₂O₅中的任意两种介电材料交替设置，每层厚度范围10nm～5μm，制备方法为磁控溅射、电子束蒸镀、热蒸镀、分子束外延、激光脉冲沉积、原子层沉积中的一种；所述N型金属电极(11)为Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Cr/Al/Ni/Au、V/Al/Ni/Au中的一种，厚度为50nm-1μm，所述P型金属电极(7)为Ni/Au、Ni/Pt、Pt、Au中的一种，厚度为50nm-1μm，所述N型金属电极(11)和P型金属电极(7)的制备方法为电子束蒸镀、热蒸镀、磁控溅射中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种新型氮化物垂直结构激光器的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中先在衬底(1)上外延生长一层氮化物低温缓冲层(2)，然后将氮化物低温缓冲层(2)放入MBE设备或MOCVD设备中高温外延生长氮化物下DBR结构(4)，高温外延温度范围800-1400℃；所述步骤(2)中在氮化物下DBR结构(4)上高温外延氮化物有源层的同时，基于离子束注入，对氮化物有源层进行选区掺杂，氮化物有源层注入Si、Ge、O中的一种或多种后的区域为N型区域，氮化物有源层注入Mg、P中的一种或多种后的区域为P型区域，从而形成横向P-N结有源层，然后再进行高温退火，退火温度范围600-1200℃，退火时间范围10分钟-2小时。