[发明专利]蓝光隧道结纳米环光放大器外延结构及放大器的制备方法

说明书

本发明公开了一种蓝光隧道结纳米环光放大器外延结构及放大器的制备方法，包括：衬底层、缓冲层、底部GaN同质结分布布拉格反射镜层、下势垒层、有源层、隧道结层、电流注入层、上势垒层、顶部GaN同质结分布布拉格反射镜层和欧姆接触层；衬底层上依次生长缓冲层、底部GaN同质结分布布拉格反射镜层、下势垒层、有源层、隧道结层、电流注入层、上势垒层、顶部GaN同质结分布布拉格反射镜层和欧姆接触层。本发明能够改善现有纳米环光放大器的刻蚀缺陷，从而能够保证获得高质量的蓝光隧道结纳米环光放大器，方法易于控制，工艺稳定。

技术领域

本发明属于半导体光电子技术领域，更具体的说是涉及一种蓝光隧道结纳米环光放大器外延结构及放大器的制备方法。

背景技术

半导体纳米环等低维结构是近年来半导体物理和半导体光电子技术领域最重要研究内容之一，蓝光纳米环材料及器件是国际上前沿的研究课题之一。量子化效应更加显著，诸如量子尺寸效应、量子干涉效应、量子隧穿效应和库仑阻塞效应等，这些效应直接影响电子结构、输运和光学等各种物理性质，在新一代的量子器件中有十分诱人的应用前景。理论和实验研究表明，纳米环在光、电和磁学等方面有明显的不同。纳米环中心有一个圆孔，能对电子形成环形的限制势阱，因而具有显著不同与量子点的光、电和磁学性质。半导体纳米环的电子结构和磁性随电子数目而变化，当纳米环含有一系列特定数目的电子时，具有自发的铁磁态。

迄今为止，纳米环光放大器的方法非常有限，通常使用电感耦合等离子体刻蚀技术(ICP)制备纳米环器件结构。然而利用ICP技术制备的纳米环，在ICP过程中容易引入刻蚀缺陷。同时由于受光刻设备精度的影响，通常需要高精度的光刻机来制备纳米级半导体器件结构，因此利用目前现有光刻设备来制作纳米尺度的光放大器难度非常大。

因此，如何提供一种蓝光隧道结纳米环光放大器外延结构及放大器的制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种蓝光隧道结纳米环光放大器外延结构及放大器的制备方法，能够改善现有纳米环光放大器的刻蚀缺陷，从而能够保证获得高质量的蓝光隧道结纳米环光放大器，方法易于控制，工艺稳定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种蓝光隧道结纳米环光放大器外延结构，包括：衬底层、缓冲层、底部GaN同质结分布布拉格反射镜层、下势垒层、有源层、隧道结层、电流注入层、上势垒层、顶部GaN同质结分布布拉格反射镜层和欧姆接触层；

其中，所述衬底层上依次生长所述缓冲层、底部GaN同质结分布布拉格反射镜层、下势垒层、有源层、隧道结层、电流注入层、上势垒层、顶部GaN同质结分布布拉格反射镜层和欧姆接触层。

优选的，缓冲层为厚度是1100nm～1300nm的GaN材料。

优选的，底部GaN同质结分布布拉格反射镜层为外延生长不同掺杂浓度的n型n-GaN/n+-GaN分布布拉格反射镜同质结构材料，总共18～22对，每对中n型n-GaN/n+-GaN分布布拉格反射镜同质结构材料的厚度分别为40±2nm和55±2nm，n-GaN掺杂浓度为n＝2×10¹⁸/cm³～4×10¹⁸/cm³，n+-GaN掺杂浓度为n＝2×10¹⁹/cm³～4×10¹⁹/cm³。

优选的，有源层，为多量子阱，其发光波长为420nm～430nm，每个量子阱的组分、厚度以及外延生长速率均相同。

优选的，隧道结层为高掺杂的n++-GaN/p++-GaN，其中n++-GaN和p++-GaN的掺杂浓度均为7×10¹⁹/cm³～9×10¹⁹/cm³，n++-GaN的厚度为15±1nm，p++-GaN的厚度为10±1nm。