[发明专利]GaN基超辐射发光二极管的外延结构及其应用

权利要求书

1.一种GaN基超辐射发光二极管的外延结构，其特征在于包括沿所述外延结构厚度方向依次设置的第一光学限制层、第一波导层、有源区、第二波导层、电子阻挡层和第二光学限制层，所述有源区包括至少一量子阱层和至少一量子垒层，所述有源区采用二维岛状生长的InGaN/GaN量子阱或者多个不同厚度的InGaN/GaN的量子阱作为有源区。

2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：所述InGaN/GaN量子阱为非掺杂的；优选的，所述有源区的厚度为22-79nm；优选的，所述有源区包括1-3个量子阱层，2-4个量子垒层，所述量子阱层的厚度为2-5nm，所述量子垒层的厚度为10-16nm。

3.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：所述第一光学限制层包括n-AlGaN限制层；优选的，所述第一光学限制层的厚度为1000-1300nm；

优选的，所述第一波导层包括In组分渐变的InGaN波导层；优选的，所述In组分渐变的InGaN波导层中In组分的含量为2-6％；优选的，所述第一波导层还包括GaN波导层，优选的，所述第一波导层为n型掺杂或者非掺杂；优选的，所述第一波导层的厚度为30-40nm；

优选的，所述第二波导层包括InGaN波导层，所述第二波导层为n型掺杂或者非掺杂；优选的，所述第二波导层的厚度为100-200nm；

优选的，所述电子阻挡层包括p-AlGaN电子阻挡层，优选的，所述电子阻挡层的厚度为10-30nm；

优选的，所述第二光学限制层包括p-AlGaN/GaN超晶格限制层；优选的，所述第二光学限制层的厚度为200-400nm；

优选的，所述外延结构设置在GaN衬底上。

4.一种GaN基超辐射发光二极管的外延结构，其特征在于包括沿设定方向依次设置的n-AlGaN下限制层、GaN波导层、In组分渐变的InGaN波导层、有源区、InGaN波导层、p-AlGaN电子阻挡层、p-AlGaN/GaN超晶格上限制层，所述有源区包括至少一InGaN量子阱层和至少一GaN量子垒层，所述有源区采用二维岛状生长的InGaN/GaN量子阱或者不同厚度的InGaN/GaN的量子阱作为有源区。

5.一种GaN基超辐射发光二极管，其特征在于包括权利要求1-4中任一项所述的外延结构以及与所述外延结构配合的电极。

6.根据权利要求5所述的GaN基超辐射发光二极管，其特征在于：所述第二光学限制层具有脊型波导结构，所述脊型波导结构包括依次设置的直线部分和弯曲部分，所述弯曲部分具有可供光波出射的前腔面，所述直线部分具有后腔面，以及，所述前腔面上设置有增透膜，所述后腔面上设置有高反膜；优选的，所述增透膜包括SiO₂层，所述高反膜包括至少一TiO₂层和至少一SiO₂层；优选的，所述弯曲部分与所述超辐射发光二极管的腔面之间的夹角为2-6°。

7.根据权利要求6所述的GaN基超辐射发光二极管，其特征在于：所述第二光学限制层上还设置有绝缘层，所述绝缘层设置在所述除所述脊型波导结构以外的区域；优选的，所述绝缘层包括二氧化硅层，所述绝缘层的厚度为100-300m。

8.根据权利要求5所述的GaN基超辐射发光二极管，其特征在于：所述第二光学限制层与电极之间还具有欧姆接触层，所述欧姆接触层包括依次设置的p-InGaN接触层和透明导电氧化物层；优选的，所述p-InGaN接触层的厚度为2-4nm；优选的，所述透明导电氧化物层的厚度为100-300nm；优选的，所述透明导电氧化物层的材质包括氧化铟锡。

9.根据权利要求5所述的GaN基超辐射发光二极管，其特征在于：所述超辐射发光二极管为蓝绿超辐射发光二极管，所述超辐射发光二极管的发射波长为450nm、520nm。

10.一种发光器件，其特征在于包括权利要求1-4中任一项所述的外延结构或权利要求5-9中任一项所述的GaN基超辐射发光二极管。