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一种高功率低偏振度的800nm波段SLD外延结构
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技术简要说明
本发明提供一种高功率低偏振度的800nm波段SLD外延结构，包括在N型衬底11上顺序层叠的N型缓冲层12、N型下包层13、下渐变层14、有源层15、上渐变层16、P型上包层17和P型接触层18，所述有源层15的材料为GaAs(1-x)Px，其中所述x为材料磷组分，且0.01≤x≤0.08。本发明提供的高功率低偏振度的800nm波段SLD外延结构中，采用GaAsP作为量子阱结构的阱层材料，通过调整阱层的组分来调整应变量和发光波长，使TE模和TM模的模式增益趋于一致，从而达到低偏振度光输出的要求，且发光波长恰好处于800nm波段；同时，量子阱结构的采用可以提高SLD的输出功率。
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专利权信息
专利类型：发明
专利申请日：
公开(公告)日：
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所;
申请人：中国电子科技集团公司第四十四研究所;
公开(公告)号：
分类号：H01L33/00(2010.01)I
发明(设计)人：周勇;唐祖荣;段利华;刘万清;刘尚军;
国别省市：重庆;85
录入日期： 14:41
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一种高功率低偏振度的800nm波段SLD外延结构，其特征在于，包括在N型衬底上顺序层叠的N型缓冲层、N型下包层、下渐变层、有源层、上渐变层、P型上包层和P型接触层，所述有源层的材料为GaAs(1-x)Px，其中所述x为材料磷组分，且0.01≤x≤0.08。
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资讯24小时top10高质量GaN基材料外延生长工艺及其光电特性研究--《华中科技大学》2012年博士论文
高质量GaN基材料外延生长工艺及其光电特性研究
【摘要】：本论文主要分为两大部分：第一部分是以蓝宝石(Al2O3)为衬底通过小面控制侧向外延生长技术(FC-ELOG)形成半极性(11-22)氮化镓(GaN)小面,随之外延生长半极性氮化镓铟(InGaN)多量子阱(MQWs)结构。利用金属有机物气相沉积(MOCVD),我们在不同条件下生长了半极性小面GaN和InGaN多量子阱样品,通过对样品的表面形貌和光学特性的分析,研究了GaN和InGaN量子阱的显微结构、发光性质及压应力分布等。获得了创造性的成果：
(1)研究了衬底图形对GaN基发光二极管(LED)器件的影响。实验结果表明,衬底图形形状为“半球”结构的时候,能更有效的降低材料位错密度,管芯尺寸1×1cm2的LED输出功率能达到358mW。
(2)研究了不同的生长温度对半极性(11-22)GaN表面形貌的影响。实验结果表明,低温生长不仅可以消除二氧化硅(SiO2)的表面迁移运动,并且减小了过度生长发生的机率,获得了表面光滑、形貌较好的半极性GaN外延。
(3)研究了不同生长温度下,半极性面InGaN量子阱的发光特性。实验结果表明,可以通过改变InGaN量子阱层的生长温度来调节In组分的含量,从而得到不同的发光波长。
(4)研究了相邻小面完全聚合和不完全聚合的半极性(11-22)面GaN对InGaN多量子阱发光特性的影响。实验结果表明,完全聚结小面生长的InGaN量子阱发光峰的跨度更宽,能从紫外光延伸到可见光的蓝绿黄光区。并实现了InGaN多量阱的波长剪裁和多色光合成。
第二部分是以硅(Si)作为衬底,同样采用MOCVD生长方式制备GaN外延。以Si衬底上生长GaN的难点为基础,围绕Si衬底上高质量GaN外延的生长展开的研究工作。通过对其显微结构和光电特性的分析,取得了创新的成果：
(1)研究了预沉积A1时间对GaN外延的影响。分别在高温A1N (HT-A1N)和低温AIN(LT-AIN)作为缓冲层时,对预沉积时间做了优化,实验结果表明在HT-A1N作为缓冲层时,真正能起到阻止氮化硅(SiNx)作用的是HT-AlN缓冲层。
(2)研究了AlN缓冲层厚度对GaN外延的影响。实验结果表明,两种缓冲层有一个合适的厚度范围,AlN缓冲层太薄不阻止Si的扩散和Ga滴的回熔,太厚则失去了缓冲层的意义而变成了外延层,并发现HT-AlN比LT-AlN做缓冲层对GaN外延的生长更有益。
(3)研究了插入层的结构对GaN外延的影响。选取了均匀渐变和5个阶梯渐变的AlxGa1-xN (x=0.9-0.1)插入层结构进行研究对比,实验结果表明,均匀渐变的AlxGa1-xN插入层能更好的将位错终止在异质界面上,减少表面裂纹提高外延质量。
(4)研究了均匀渐变AlxGa1-xN插入层的生长速率对GaN外延的影响。实验结果表明,插入层生长速度越慢越利于GaN“伪二维”的生长；并能有效降低外延生长的应变,从而大大提高了GaN质量。
(5)研究了HT-AlN/AlxGa1-xN复合插入层对GaN外延薄膜的影响。通过对A1N插入层厚度的优化,成功得到了2μm的表面光滑无裂纹高质量的GaN外延。
【关键词】：
【学位授予单位】：华中科技大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2012【分类号】：TN304.054【目录】：
摘要4-6Abstract6-101 绪论10-27 1.1 引言10 1.2 GaN基材料的概述10-17 1.3 GaN基材料的发展与应用17-20 1.4 本课题的背景和意义20-25 1.5 本论文工作和内容25-272 GaN外延的生长及表征27-48 2.1 薄膜沉积的方法27-32 2.2 GaN外延的生长方法与技术32-38 2.3 薄膜应力与位错38-42 2.4 GaN基材料的表征42-47 2.5 本章小结47-483 GaN基材料的MOCVD生长48-60 3.1 MOCVD生长技术48-52 3.2 Thomas Swan MOCVD生长设备52-58 3.3 本章小结58-604 Al_2O_3衬底GaN基材料的生长与特性研究60-75 4.1 衬底图形的选取60-63 4.2 半极性(11-22)小面GaN的生长63-66 4.3 半极性(11-22)小面InGaN多量子阱的生长66-68 4.4 量子阱发光波长剪裁和多色光合成68-74 4.5 本章小结74-755 Si衬底GaN外延的生长与特性研究75-98 5.1 Si衬底的化学清洗75-76 5.2 Si衬底GaN外延生长的难点76-77 5.3 预沉积Al的时间的研究77-80 5.4 AlN缓冲层的研究80-87 5.5 Al_xGa(1-x)N插入层的研究87-93 5.6 HT-AlN/Al_xGa(1-x)N插入层的研究93-97 5.7 本章小结97-986 总结与展望98-100致谢100-101参考文献101-112附录 博士期间发表论文情况112
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