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具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器及其制備方法

文檔序號:42323377發(fā)布日期:2025-07-01 19:40閱讀:7來源:國知局

本發(fā)明涉及algan近紫外激光器領域,尤其涉及一種具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器及其制備方法。


背景技術(shù):

1、algan近紫外激光器具有3.4至6.2ev的大可調(diào)的帶隙,因其化學穩(wěn)定性好、壽命長、運行穩(wěn)定等特點,進而受到廣泛的研究,主要應用于空氣和水的凈化、殺菌、需要紫外光線輻射的消毒設備和高密度光信息存儲等領域。

2、相比gan藍光激光器和綠光激光器,algan近紫外激光器的量子阱較淺,導致更多的電子泄漏到p型區(qū)。然而,大量電子從有源區(qū)泄漏到p型區(qū)中,注入有源區(qū)的空穴必然少于電子,泄漏的電子與p型區(qū)空穴復合,導致載流子損耗。面對該問題,algan近紫外激光器往往會在生長過程中增加一層固定組分的電子阻擋層。而固定組分的電子阻擋在阻擋電子泄漏的同時,也會阻礙空穴從p型區(qū)注入到有源區(qū)。低空穴注入率會導致非輻射復合概率增加,從而使得閾值電流密度增加,降低algan近紫外激光器的光電性能。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述技術(shù)問題中的至少一個方面,本發(fā)明提供了一種具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器及其制備方法。

2、本發(fā)明的一個方面提供一種具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器,包括:沿第一方向依次疊設的襯底101、下限制層102、下波導層103、多量子阱層104、上波導層105、電子阻擋層106,所述第一方向為所述近紫外激光器的材料生長方向;以及在所述電子阻擋層106背離所述上波導層105的表面的部分區(qū)域依次疊設的上限制層107和歐姆接觸層108,其中,所述電子阻擋層106具有漸變的組分,用于提高所述近紫外激光器的輸出功率和光電性能。

3、在本發(fā)明的一些示例性實施例中,所述電子阻擋層106具有沿所述第一方向線性變化的組分。

4、在本發(fā)明的一些示例性實施例中,所述電子阻擋層106材料選用alxga1-xn,其中x為al組分在所述alxga1-xn中的占比,且0<x<1。

5、在本發(fā)明的一些示例性實施例中,所述電子阻擋層106中al組分在所述電子阻擋層106中的占比沿所述第一方向線性遞增。

6、在本發(fā)明的一些示例性實施例中,所述上限制層107和所述下限制層102具有相同占比的al組分,且al組分在所述上限制層107或所述下限制層102中的占比等于al組分在所述電子阻擋層106中的最小占比。

7、在本發(fā)明的一些示例性實施例中,所述電子阻擋層106中al組分在所述alxga1-xn中的最小占比為0.2,最大占比為0.3;以及所述電子阻擋層106為p型摻雜,摻雜元素為mg,摻雜濃度為2×1019cm-3,且所述電子阻擋層106厚度為20nm。

8、在本發(fā)明的一些示例性實施例中,所述上限制層107為p型摻雜的al0.2ga0.8n層,摻雜元素為mg,摻雜濃度為5×1018cm-3,所述上限制層107厚度為0.5μm;所述下限制層102為n型摻雜的al0.2ga0.8n層,摻雜元素為si,摻雜濃度為5×1018cm-3,所述下限制層102厚度為0.6μm。

9、在本發(fā)明的一些示例性實施例中,所述多量子阱層104包括交替排列的多個量子壘層和多個量子阱層,其中,所述量子壘層的數(shù)量為3,所述量子阱層的數(shù)量為2,任一所述量子壘層為al0.07ga0.93n,厚度為10nm,任一所述量子阱層為gan,厚度為6nm;所述襯底101為gan,所述襯底101厚度為1μm;所述下波導層103為非故意摻雜的al0.08ga0.92n層,所述下波導層103厚度為80nm;所述上波導層105為非故意摻雜的al0.08ga0.92n層,所述上波導層105厚度為80nm;所述歐姆接觸層108為重p型摻雜的gan層,摻雜元素為mg,摻雜濃度為1×1020cm-3,所述歐姆接觸層108厚度為20nm。

10、在本發(fā)明的一些示例性實施例中,所述近紫外激光器還包括:p型電極109,設置于所述歐姆接觸層108背離所述上限制層107的表面,所述p型電極109材料為pd/pt/au;以及n型電極110,設置于所述襯底101背離所述下限制層102的表面,所述n型電極110材料為ti/al/ti/au。

11、本發(fā)明的另一個方面提供一種具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器的制備方法,包括:s1,對襯底101進行預處理;s2,在所述襯底101上沿第一方向依次外延生長下限制層102、下波導層103、多量子阱層104和上波導層105,其中,所述第一方向為所述近紫外激光器的材料生長方向;s3,在所述上波導層105背離所述多量子阱層104的表面,通過調(diào)置載氣的流量,外延生長具有漸變組分的電子阻擋層106,其中,所述載氣包括氫氣;s4,在所述電子阻擋層106背離所述上波導層105的表面的部分區(qū)域上依次生長上限制層107和歐姆接觸層108;s5,在所述襯底101背離所述下限制層102的表面蒸鍍n型電極110;s6,在所述歐姆接觸層108背離所述上限制層107的表面蒸鍍p型電極109。

12、本發(fā)明提供的具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器,采用al組分漸變的電子阻擋層來代替?zhèn)鹘y(tǒng)固定組分的電子阻擋層,具有以下有益效果:

13、1、具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器能夠更有效的減少電子的泄漏,并且還能夠提高空穴的注入,提高激光器的輸出功率,以及獲得更低的閾值電流,從而實現(xiàn)激光器電學性能的提升;

14、2、組分漸變使得折射率發(fā)生變化,光約束因子變大,光場更加靠近有源區(qū),從而實現(xiàn)激光器光學性能的提升。



技術(shù)特征:

1.一種具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器,其特征在于,包括:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紫外激光器,其特征在于,所述電子阻擋層(106)具有沿所述第一方向線性變化的組分。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的近紫外激光器,其特征在于,所述電子阻擋層(106)材料選用alxga1-xn,其中x為al組分在所述alxga1-xn中的占比,且0<x<1。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的近紫外激光器,其特征在于,所述電子阻擋層(106)中al組分在所述電子阻擋層(106)中的占比沿所述第一方向線性遞增。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的近紫外激光器,其特征在于,所述上限制層(107)和所述下限制層(102)具有相同占比的al組分,且al組分在所述上限制層(107)或所述下限制層(102)中的占比等于al組分在所述電子阻擋層(106)中的最小占比。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的近紫外激光器,其特征在于,所述電子阻擋層(106)中al組分在所述alxga1-xn中的最小占比為0.2,最大占比為0.3;以及

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的近紫外激光器,其特征在于,所述上限制層(107)為p型摻雜的al0.2ga0.8n層,摻雜元素為mg,摻雜濃度為5×1018cm-3,所述上限制層(107)厚度為0.5μm;

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的近紫外激光器,其特征在于,所述多量子阱層(104)包括交替排列的多個量子壘層和多個量子阱層,其中,所述量子壘層的數(shù)量為3,所述量子阱層的數(shù)量為2,任一所述量子壘層為al0.07ga0.93n,厚度為10nm,任一所述量子阱層為gan,厚度為6nm;

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的近紫外激光器,其特征在于,所述近紫外激光器還包括:

10.一種如權(quán)利要求1~9中任一所述具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器的制備方法,其特征在于,包括:


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器及其制備方法。該具有組分漸變電子阻擋層的近紫外激光器包括:沿第一方向依次疊設的襯底、下限制層、下波導層、多量子阱層、上波導層、電子阻擋層,第一方向為近紫外激光器的材料生長方向;以及在電子阻擋層背離上波導層的表面的部分區(qū)域依次疊設的上限制層和歐姆接觸層,其中,電子阻擋層具有漸變的組分,用于提高近紫外激光器的輸出功率和光電性能。

技術(shù)研發(fā)人員:高茂林,楊靜,賈偉,趙德剛,許并社
受保護的技術(shù)使用者:中國科學院半導體研究所
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/6/30
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