量子阱電致發光裝置制造方法及圖紙

一種量子阱電致發光裝置，包括半導體本體(1)，該半導體本體具有表面發射性的包括垂直發射極層(3)，設置用于光學抽運所述垂直發射極層(3)的抽運源(4)，所述抽運源（4）具有抽運層（5），在所述抽運層（5）和發射極層（3）之間具有防護層（19），所述抽運層（5）與垂直發射極層（3）之間在垂直方向上的距離為所述防護層(19)的厚度的2-3倍，在防護層和發射極層之間具有波導層，所述波導層14包含鋁-鎵-砷化物，其中鋁濃度大約為2-4％。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光信息處理
，具體涉及一種量子阱電致發光裝置，尤其是一種量子阱半導體激光器。
技術介紹
量子阱是由帶隙寬度不同的兩種薄層材料交替生長在一起，而且窄帶隙薄層被包夾在寬帶隙材料中間的一種微結構。其中，窄帶隙勢阱層的厚度小于電子的德布羅意(de?Broglie)波長，電子的能級變成分立的量子化能級，該微結構為量子阱。量子阱的基本特征是，由于量子阱寬度(只有當阱寬尺度足夠小時才能形成量子阱)的限制，導致載流子波函數在一維方向上的局域化，量子阱中因為有源層的厚度僅在電子平均自由程內，阱壁具有很強的限制作用，使得載流子只在與阱壁平行的平面內具有二維自由度，在垂直方向，使得導帶和價帶分裂成子帶。量子阱電致發光裝置是有源區具有量子阱結構的一種發光器件，屬于常見的發光元件，尤其是量子阱激光器廣泛應用于光纖通信、光纖傳感、醫療檢測、環境監測、科學研究等領域。但是現有的量子阱發光裝置存在散熱效率較低，光輸出不穩定，發光效率較低等缺陷與不足。
技術實現思路
本專利技術的任務是解決現有技術中存在的上述缺陷與不足，提供一種新型的量子阱電子發光裝置，特別是一種量子阱激光器。提供的技術方案如下：量子阱電致發光裝置，包括半導體本體(1)，該半導體本體具有-表面發射性的包括垂直發射極層(3)，設置用于光學抽運所述垂直發射極層(3)的抽運源(4)，所述抽運源（4）具有抽運層（5）；在所述抽運層（5）和發射極層（3）之間具有防護層（19）所述抽運層（5）與垂直發射極層（3）之間在垂直方向上的距離為所述防護層(19)的厚度的2-3倍；在防護層和發射極層之間具有波導層，所述波導層14包含鋁-鎵-砷化物，其中鋁濃度大約為2-4％。所述防護層（19）的層厚度大約為1.5微米。所述防護層（19）鋁濃度大約為20％。進一步包括不含摻雜材料的布拉格-反射鏡結構(7)。其中，所述布拉格-反射鏡結構(7)布置在所述垂直發射極層(3)的背向所述抽運源(4)的一面上。所述量子阱電致發光裝置包括至少一個反射鏡(34)，該反射鏡(34)與所述布拉格-反射鏡結構(7)一起形成用于在所述垂直發射極層(3)中產生的電磁輻射(31)的激光諧振腔。附圖說明圖1是本專利技術的量子阱電致發光裝置的示意剖面圖，具體實施方式所述量子阱電致發光裝置包括半導體本體1。該半導體本體1則包括生長基質8。所述生長基質8比如是n-摻雜的GaAs(砷化鎵)-基質。該生長基質8優選減薄。也就是說，所述生長基質8的厚度優選在結束外延生長之后減小。在此也可以將所述生長基質8完全去除。優選所述生長基質8的厚度處于100到200微米之間。在所述量子阱電致發光裝置的結合圖1所說明的實施例中，在所述生長基質8中加入開口25。所述開口25比如可以通過蝕刻來產生。在所述開口25中，露出所述半導體本體1的輻射穿透表面26。在所述開口25的區域中優選完全去除所述生長基質8。抽運源4以及垂直發射極區域2跟隨在所述生長基質8的后面。抽運源4和垂直發射極區域2先后外延沉積到所述生長基質8上并且由此共同整體地集成到所述半導體本體1中。所述垂直發射極區域2包括第一反射鏡7。所述第一反射鏡7優選是一種布拉格-反射鏡結構。作為替代方案，所述第一反射鏡7也可以構造為金屬反射鏡或者電介質的反射鏡或者構造為所列出的三種反射鏡類型中的至少兩種的組合。特別優選所述第一反射鏡7是一種不含摻雜材料的布拉格-反射鏡結構。相對于摻雜的反射鏡，在不含摻雜材料的布拉格-反射鏡結構中，有利地減少了來自所述垂直發射極區域2的垂直發射極層3的自由載流子的吸收。所述第一反射鏡7優選形成用于在所述垂直發射極層3中產生的電磁輻射的諧振腔反射鏡。在所述量子阱電致發光裝置運行時，從所述垂直發射極層3中發射出電磁輻射31，比如紅外的、可見的或紫外的輻射。所述垂直發射極層3優選包含III-V-化合物半導體材料，尤其是InxAlyGa1-x-yN、InxAlyGa1-x-yP或者InxAlyGa1-x-yAs，其中0≦x≦1，0≦y≦1并且x+y≦1。此外，所述垂直發射極層3可以包含II-VI化合物半導體材料比如ZnSe或ZnO。所述垂直發射極層3構造為簡單-量子勢阱結構或者多重-量子勢阱結構。優選所述垂直發射極層3的量子勢阱結構適合于吸收在所述抽運源4中產生的電磁輻射。也就是說，抽運輻射的吸收優選不是在布置在所述垂直發射極區域2中的額外的阻擋層中進行，而是所述抽運輻射在所述垂直發射極層3的量子勢阱結構中被吸收并且在那里激發產生電磁輻射31。朝所述半導體本體1的輻射穿透表面26的方向，在所述垂直發射極層3的后面在所述垂直發射極區域2中跟隨著垂直的波導層14。優選為具有最高30微米的層厚度的波導層14選擇比較厚的厚度。特別優選所述波導層14的層厚度處于半微米和5微米之間。在該實施例中，所述波導層14的層厚度大約為1.5微米。優選所述波導層14包含鋁-鎵-砷化物，其中鋁濃度大約為2-4％，如果鋁的濃度大于4%，則波導層14由于應力產生裂縫的概率大大增加，如果鋁的濃度小于下限值2%，則波導層的折射率不能滿足光傳輸的要求。所述波導層14設置用于在所述抽運源4中產生的抽運輻射的擴展。也就是說，所述抽運輻射優選通過所述波導層14的折射率分布導送到所述垂直發射極層3中，在那里所述抽運輻射至少部分地被吸收并且用于產生輻射。朝所述半導體本體1的輻射穿透表面26的方向，在所述波導層14后面跟隨著至少一個蝕刻停止層15。所述蝕刻停止層15一方面形成選擇性的蝕刻停止層。借助于所述蝕刻停止層15，可以使高摻雜的接觸層18暴露在抽運源4下，并且通過這種方式建立臺型結構6，該臺型結構6比如包括所述第一反射鏡7、垂直發射極層3以及波導層14。另一方面所述蝕刻停止層15用于改進抽運輻射從抽運源到所述垂直發射極層3中的輸入。朝所述半導體本體1的輻射穿透表面26的方向，在所述蝕刻停止層15的后面跟隨著高摻雜的接觸層18。高摻雜的接觸層18實現了以微小的接觸和串聯電阻進行類-歐姆的接觸，用于接觸所述抽運源4。優選所述接觸層18具有盡可能小的層厚度。所述高摻雜的接觸層18比如摻雜有p-摻雜材料并且具有至少1019cm-3的摻雜材料濃度。優選所述接觸層18布置在所述在垂直發射極層3中產生的電磁幅射31的光學的駐波場(Stehwellenfeld)的節點中。由此有利地減少本文檔來自技高網...

【技術保護點】
量子阱電致發光裝置，包括半導體本體(1)，該半導體本體具有?表面發射性的包括垂直發射極層(3)，設置用于光學抽運所述垂直發射極層(3)的抽運源(4)，所述抽運源（4）具有抽運層（5）；在所述抽運層（5）和發射極層（3）之間具有防護層（19）所述抽運層（5）與垂直發射極層（3）之間在垂直方向上的距離為所述防護層(19)的厚度的2?3倍;在防護層和發射極層之間具有波導層，所述波導層14包含鋁?鎵?砷化物，其中鋁濃度大約為2?4％。

【技術特征摘要】
1.量子阱電致發光裝置，包括半導體本體(1)，該半導體本體具有
-表面發射性的包括垂直發射極層(3)，
設置用于光學抽運所述垂直發射極層(3)的抽運源(4)，
所述抽運源（4）具有抽運層（5）；
在所述抽運層（5）和發射極層（3）之間具有防護層（19）
所述抽運層（5）與垂直發射極層（3）之間在垂直方向上的距離為所述防
護層(19)的厚度的2-3倍;
在防護層和發射極層之間具有波導層，所述波導層14包含鋁-鎵-砷化物，
其中鋁濃度大約為2-4％。
2.按權利要求1所述的量子阱電致發光裝置，所述防護層（19）的層厚度
大約為1.5微米。
3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：耿振民，
申請(專利權)人：無錫華御信息技術有限公司，
類型：發明
國別省市：