[发明专利]一种具有超晶格窄波导大功率980nmLD外延片结构及其制备方法

权利要求书

1.一种具有超晶格窄波导大功率980nmLD外延片结构，其特征在于，在GaAs衬底上由下至上依次包括GaAs缓冲层、Al_x1Ga_1-x1As下限制层、Al_x2Ga_1-x2As/GaAs超晶格下波导层、Al_yGa_1-yAs垒层、In_zGa_1-zAs量子阱层、Al_yGa_1-yAs垒层、Al_x3Ga_1-x3As/GaAs超晶格上波导层、Al_x4Ga_1-x4As上限制层和GaAs帽层，0.2≤x1≤0.4，0.2≤x2≤0.3，0.2≤x3≤0.3，0.5≤x4≤0.9，0.1≤y≤0.2，0.01≤z≤0.05；

所述Al_x2Ga_1-x2As/GaAs超晶格下波导层由下至上包括多组掺杂源为Si₂H₆的Al_x2Ga_1-x2As/GaAs交替结构和多组不掺杂的Al_x2Ga_1-x2As/GaAs交替结构；

所述Al_x3Ga_1-x3As/GaAs超晶格上波导层由下至上包括多组不掺杂的Al_x3Ga_1-x3As/GaAs交替结构和多组掺杂源为CBr₄的Al_x3Ga_1-x3As/GaAs交替结构。

2.一种权利要求1所述的具有超晶格窄波导大功率980nmLD外延片结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将GaAs衬底放在MOCVD设备生长室内，在H₂环境中升温到740-780℃，烘烤20-40分钟，再通入AsH₃，对GaAs衬底进行高温热处理去除衬底表面水氧；

S2，将反应室温度下降到720-750℃，通入TMGa和AsH₃，在GaAs衬底上生长厚度为100-300nm的GaAs缓冲层，掺杂浓度为1E18-2E18个原子/cm³，掺杂源采用Si₂H₆；

S3，将反应室温度下降到640-690℃，通入TMAl、TMGa和AsH₃，在步骤S2得到的GaAs缓冲层上生长Al_x1Ga_1-x1As下限制层，厚度为2-3μm，0.2≤x1≤0.4，掺杂浓度为2E17-1E18个原子/cm³；

S4，保持温度在640-680℃，步骤S3完成后，通入TMAl、TMGa和AsH₃，生长厚度为3-6nm的Al_x2Ga_1-x2As超晶格下波导层，0.2≤x2≤0.3，掺杂浓度为4E16-1E17个原子/cm³，掺杂源采用Si₂H₆；

S5，保持温度在640-680℃，步骤S4完成后，通入TMGa和AsH₃，生长GaAs超晶格下波导层，厚度为5-10nm，掺杂浓度为4E16-1E17个原子/cm³，掺杂源采用Si₂H₆；

S6，步骤S5完成后，重复生长步骤S4的Al_x2Ga_1-x2As超晶格下波导层和步骤S5的GaAs超晶格下波导层，即Al_x2Ga_1-x2As/GaAs为一组，生长10-30组；

S7，保持温度在640-680℃，步骤S6完成后，通入TMAl、TMGa和AsH₃，生长Al_x2Ga_1-x2As超晶格下波导层，厚度为3-6nm，不掺杂，0.2≤x2≤0.3；

S8，保持温度在640-680℃，步骤S7完成后，通入TMGa和AsH₃，生长GaAs超晶格下波导层，厚度为5-10nm，不掺杂；

S9，保持温度在640-680℃，步骤S8完成后，重复生长步骤S7的Al_x2Ga_1-x2As超晶格下波导层和步骤S8的GaAs超晶格下波导层，即Al_x2Ga_1-x2As/GaAs为一组，生长10-30组；

S10，保持温度在640-680℃，通入TMAl、TMGa、和AsH₃，生长Al_yGa_1-yAs垒层，厚度为100-200nm，0.1≤y≤0.2；

S11，反应室温度下降至620-660℃，通入TMIn、TMGa和AsH₃，在Al_yGa_1-yAs垒层上生长厚度为5-8nm的In_zGa_1-zAs量子阱层，0.01≤z≤0.05；

S12，反应室温度上升至640-680℃，通入TMAl、TMGa和AsH₃，在步骤S11的In_zGa_1-zAs量子阱层上生长A_lyGa_1-yAs垒层，厚度为100-200nm；

S13，保持温度在640-680℃，步骤12完成后，通入TMGa和AsH₃，生长GaAs超晶格上波导层，厚度为5-10nm，不掺杂；

S14，保持温度在640-680℃，步骤13完成后通入TMAl、TMGa和AsH₃，生长Al_x3Ga_1-x3As超晶格上波导层，厚度为3-6nm，0.2≤x3≤0.3，不掺杂；

S15，保持温度在640-680℃，步骤S14完成后，重复生长步骤S13和步骤S14，即Al_x3Ga_1-x3As/GaAs为一组，生长10-30组；

S16，保持温度在640-680℃，步骤S15完成后，通入TMGa和AsH₃，生长GaAs超晶格上波导层，厚度为5-10nm，掺杂源采用CBr₄，掺杂浓度为6E16-2E17个原子/cm³；

S17，保持温度在640-680℃，步骤16完成后，通入TMAl、TMGa和AsH₃，生长Al_x3Ga_1-x3As超晶格上波导层，厚度为3-6nm，0.2≤x3≤0.3，掺杂源采用CBr₄，掺杂浓度为6E16-2E17个原子/cm³；

S18，步骤S17完成后，重复生长步骤S16的GaAs超晶格上波导层和步骤S17的Al_x3Ga_1-x3As超晶格上波导层，即Al_x3Ga_1-x3As/GaAs为一组，生长10-30组；

S19，反应室温度控制在640-690℃，通入TMAl、TMGa和AsH₃，生长Al_x4Ga_1-x4As上限制层，厚度为0.5-1μm，0.5≤x4≤0.9，掺杂源采用CBr₄；

S20，将反应室温度下降至540-560℃，通入TMGa和AsH₃，在Al_x4Ga_1-x4As上限制层上生长厚度为100-300nm的GaAs帽层，掺杂浓度为9E18-5E19个原子/cm³，掺杂源采用CBr₄。