[发明专利]GaN基超辐射发光二极管的外延结构及其应用

说明书

本发明公开了一种GaN基超辐射发光二极管的外延结构及其应用。所述GaN基超辐射发光二极管的外延结构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。本发明采用二维岛状生长的量子阱或不同宽度的量子阱作为超辐射发光二级管的有源区，使得超辐射发光二极管的量子阱具有更大发光光谱半宽，因此可以得到宽光谱的超辐射发光二级管。

技术领域

本发明涉及一种超辐射发光二极管，特别涉及一种GaN基超辐射发光二极管的外延结构及其应用，属于半导体技术领域。

背景技术

超辐射发光二极管是一种重要的宽带光源，它的光学性质介于发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)之间，具有高功率和宽光谱的特征。同时也具有弱时间相干性、高光纤耦合效率等特点，这些特点使得SLD器件在很多应用领域成为一种非常有竞争力的、低成本的、高可靠性的宽带光源。对于蓝绿光超辐射发光二极管的应用主要涉及光学相干层析成像系统(OCT)和光纤陀螺仪(FOG)这两个应用，这两个应用都利用了SLD的宽光谱和大功率特性，因为这些特性可以提高OCT和FOG测量的精度。但是利用传统多量子阱作为有源区的超辐射发光二极管，通常光谱发光半宽更窄，峰值增益更小，很难达到人们对超辐射发光二极管宽光谱，大功率的要求，因此实现宽光谱、大功率，低工作电流的超辐射发光二极管极为重要，也是本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种GaN基超辐射发光二极管的外延结构及其应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例一方面提供了一种GaN基超辐射发光二极管的外延结构，其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。

本发明实施例提供了一种GaN基超辐射发光二极管的外延结构，其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。

本发明实施例提供了一种GaN基超辐射发光二极管，其包括所述的外延结构以及与所述外延结构配合的电极。

本发明实施例还提供了一种光源器件，其包括所述的外延结构或所述的GaN基超辐射发光二极管。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1)本发明采用二维岛状生长的量子阱结构作为超辐射发光二级管有源区，可以使超辐射发光二极管具有更大峰值增益和更大发光光谱半宽，因此可以得到宽光谱、大功率的超辐射发光二级管。

2)本发明采用不同宽度的量子阱作为超辐射发光二级管的有源区，可以使超辐射发光二极管具有更大发光光谱半宽，因此可以得到宽光谱的超辐射发光二级管。

3)本发明采用透明导电氧化物代替部分限制层，可以增大光的限制作用，从而得到超辐射发光二级管更低的工作电流，得到大功率的超辐射发光二级管。

4)本发明实施例提供的一种超辐射发光二级管具有脊型波导结构，而且器件结构为一种垂直结构，上接触是p电极，下接触是n电极，这样可以避免同侧结构的影响，减少电流的拥挤，可以使器件更稳定的工作。

附图说明