[实用新型]一种蓝光纳米环光放大器

说明书

本实用新型属于半导体光电子技术领域，涉及一种蓝光纳米环光放大器技术方案，该方案包括蓝宝石衬底，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，电流注入层，上势垒层，顶部GaN同质结分布布拉格反射镜层，欧姆接触层。该方案先采用ICP刻蚀出纳米环基本结构，再利用电化学刻蚀技术继续刻蚀，最终实现一种蓝光纳米环光放大器，能有效减小ICP刻蚀所引入的缺陷。本实用新型之方法易于控制，工艺稳定。

技术领域

本实用新型属于半导体光电子技术领域，具体涉及一种蓝光纳米环光放大器。

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。

目前，纳米环的结构中对光场的限制较弱，造成纳米环的发光特性较差。同时，纳米环光放大器的制备方法非常有限，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。

本实用新型提出一种蓝光纳米环光放大器结构及其制备方法。该结构中包含底部GaN同质结分布布拉格反射镜层和顶部GaN同质结分布布拉格反射镜层，能够对蓝光纳米环有源层的光场有效限制，有效增强纳米环发光特性。同时，该制备方法先采用ICP刻蚀出纳米环基本结构，再利用电化学刻蚀技术继续刻蚀，最终实现一种蓝光纳米环光放大器。该方法的优点是能够有效减少ICP刻蚀引入的缺陷。

发明内容

为了克服现有蓝光纳米环光放大器由ICP刻蚀引入的缺陷，本实用新型提供了一种蓝光纳米环光放大器结构及其制备方法。

本实用新型的技术效果在于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纳米环光放大器材料。本实用新型之方法易于控制，工艺稳定。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种蓝光纳米环光放大器外延结构，在衬底层上由下至上依次包括：蓝宝石衬底，该衬底用于在其上外延生长蓝光纳米环光放大器各层材料；缓冲层，为厚度是1000nm的GaN材料，该缓冲层制作在衬底上，用于阻止衬底中缺陷的转移；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材料；下势垒层，为厚度是150nm的GaN材料，制作在底部分布布拉格反射镜层上；有源层，为多量子阱，该层制作在下势垒层上；电流注入层，该层制作在有源层上；上势垒层，为厚度是150nm的GaN材料，制作在电流注入层上；顶部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-GaN/n+-GaN 分布布拉格反射镜同质结构材料，该层制作在上势垒层上；欧姆接触层，为厚度是300nm的n+-GaN材料，该层制作在顶部分布布拉格反射镜层上。

附图说明

图1是一种蓝光纳米环光放大器外延结构示意图，1为蓝宝石衬底，2为缓冲层，3为底部GaN同质结分布布拉格反射镜层，4为下势垒层，5为有源层，6为电流注入层，7为上势垒层，8为顶部GaN同质结分布布拉格反射镜层，9为欧姆接触层。

图2是经ICP刻蚀后形成的一种蓝光纳米环光放大器俯视图，11为初级蓝光纳米环，12为初级蓝光锥形放大器。

图3是经电化学刻蚀技术刻蚀后形成的一种蓝光纳米环光放大器俯视图，21为蓝光纳米环外环，22为蓝光纳米环，23为蓝光纳米环内环，24为蓝光锥形放大器。

具体实施方式