[发明专利]一种氮化镓基激光器外延结构及具有该结构的激光器

权利要求书

1.一种氮化镓基激光器外延结构，包括从下到上依次层叠设置的GaN单晶衬底(101)、n型GaN层(102)、n型限制层(103)、n型下波导层(104)、有源区(105)、上波导层(106)、电子阻挡层(107)、p型GaN上波导层(108)、p型限制层(109)和p型接触层(110)，其特征在于，所述有源区为非对称InGaN/GaN双量子阱结构，从下到上依次层叠设有第一InGaN垒层，第一InGaN阱层、第二GaN垒层、第二InGaN阱层和InGaN最后垒层；

所述有源区第一InGaN阱层和第二InGaN阱层厚度为2～6nm，采用分步式生长法，先在700～800℃下生长0.5～1nm，再在780～850℃下进行再结晶处理，经过3～12个周期重复生长，获得InGaN阱层。

2.如权利要求1所述氮化镓基激光器外延结构，其特征在于，所述有源区的第一InGaN阱层和第二GaN垒层之间、第二InGaN阱层和InGaN最后垒层之间均插入了一层低温GaN保护层。

3.如权利要求1所述氮化镓基激光器外延结构，其特征在于，所述有源区第一InGaN阱层和第二InGaN阱层为In_x2Ga_1-x2N阱层，其中0.05≤x2≤0.30。

4.如权利要求1所述氮化镓基激光器外延结构，其特征在于，所述n型限制层(103)为n-Al_y1Ga_1-y1N/GaN超晶格光限制层，其中n-Al_y1Ga_1-y1N厚度为2～7nm，Al组分满足0.01≤y1≤0.2。

5.如权利要求3所述氮化镓基激光器外延结构，其特征在于，所述n型下波导层(104)为n-GaN+n-In_x1Ga_1-x1N复合波导层，其中n-In_x1Ga_1-x1N采用分步式生长法，先在800～900℃条件下生长厚度为10～20nm的In_x1Ga_1-x1N，再在850～950℃对In_x1Ga_1-x1N波导层进行高温再结晶，经过3～15周期重复生长得到厚度为50～150nm的In_x1Ga_1-x1N波导层；其中，x1＜x2。

6.如权利要求5所述氮化镓基激光器外延结构，其特征在于，所述In_x1Ga_1-x1N波导层的In组分满足0.01≤x1≤0.10。

7.如权利要求3所述氮化镓基激光器外延结构，其特征在于，所述上波导层(106)为非掺InGaN上波导层，即u-In_x3Ga_1-x3N，采用分步式生长法，先在800～900℃下生长厚度为10～20nm的In_x3Ga_1-x3N，再在850～950℃下对In_x3Ga_1-x3N波导层进行高温再结晶，经过3～15周期重复生长得到厚度为50～150nm的In_x3Ga_1-x3N波导层；其中，x3＜x2。

8.如权利要求7所述氮化镓基激光器外延结构，其特征在于，所述In_x3Ga_1-x3N波导层的In组分满足0.01≤x3≤0.10。

9.如权利要求1所述氮化镓基激光器外延结构，其特征在于，所述p型限制层(109)为p-Al_y2Ga_1-y2N/GaN超晶格光限制层，其中Al_y2Ga_1-y2N厚度为2～5nm，0.01≤y2≤0.15。

10.一种氮化镓基激光器，其特征在于，所述激光器包括权利要求1～9所述氮化镓基激光器外延结构。