一種GaN基激光器和相應制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于半導體激光器領域，尤其涉及一種GaN基激光器和相應制造方法。
【背景技術】
[0002]半導體激光器由于制作簡單，體積小，重量輕，壽命長，效率高等，在照明、光通信、光栗浦和光存儲等領域得到廣泛應用。GaN基激光器的出現，填補了激光器可見光波段的空白，利用GaN基激光器輸出的藍光和綠光，結合紅光激光器，可以組成光的三基色，具有廣闊的應用前景。然而目前GaN基激光器的輸出功率較小，限制了 GaN基激光器的應用，業界一直致力于提升GaN基激光器的性能，提尚激光器的效率。
【發明內容】
[0003]本發明實施例的目的在于提供一種GaN基激光器和相應制造方法，以解決現有技術輸出功率較小的問題。
[0004]本發明實施例是這樣實現的:
[0005]一方面，本發明實施例提供了一種GaN基激光器和相應制造方法，所述方法包括以下步驟:
[0006]在襯底上生長非摻的GaN層；
[0007]在所述非摻的GaN層上生長非摻的AlGaN/GaN超晶格層；
[0008]在所述非摻的AlGaN/GaN超晶格層上生長多量子阱有源區；
[0009]分別向用于轉化為P型電流注入層和N型電流注入層的量子阱區域注入Mg和Si ;
[0010]退火活化所述Mg離子和Si離子；
[0011]在沒有注入Mg或Si的量子阱區域沉積生成上限制層。
[0012]優選的，所述的襯底包括藍寶石襯底、Si襯底、SiC襯底或GaN襯底。
[0013]優選的，注入Mg和Si的區域分布在多量子阱的兩側。
[0014]優選的，所述退火溫度為500-1200°C。
[0015]優選的，所述退火過程中還使用保護氣，所述保護氣具體包括:氮氣、氬氣、氦氣和氧氣中的一種或者多種組合。
[0016]優選的，所述的上限制層包括ΙΤ0、Si02、A1203、SiN和1102中的任意一種。
[0017]另一方面，本發明實施例提供了一種GaN基激光器，所述激光器由下到上包括襯底、非摻的GaN層、非摻的AlGaN/GaN超晶格層、多量子阱有源區和上限制層，具體的:
[0018]所述多量子阱有源區的兩側包括由注入Mg離子和Si離子后退火活化生成的P型電流注入層、N型電流注入層。
[0019]優選的，所述的襯底包括藍寶石襯底、Si襯底、SiC襯底或GaN襯底。
[0020]優選的，所述的上限制層包括ΙΤ0、Si02、A1203、SiN和1102中的任意一種。
[0021]本發明實施例提供的一種GaN基激光器和相應制造方法的有益效果包括:本發明實施例通過注入的方法形成P型和N型電流注入層，因此對上限制層材料的導電性無要求，因此可低溫生長沉積ITO、Si02、A1203、SiN和1102等低折射率材料，形成上限制層，限制光場。與傳統GaN基激光器相比，本發明所述的激光器低溫形成上限制層，可有效防止生長上限制層對多量子阱的破壞，有效提升多量子阱的界面質量。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是本發明實施例提供的一種GaN基激光器制造方法流程示意圖；
[0024]圖2是本發明實施例提供的一種GaN基激光器的結構示意圖；
[0025]圖3是本發明實施例提供的本發明的GaN基激光器與現有技術激光器的性能比較示意圖；
[0026]圖1中，1為襯底，2為非摻的GaN層，3為非摻的AlGaN/GaN超晶格層，4為多量子阱有源區，5為P型電流注入層，6為N型電流注入層，7為上限制層。
【具體實施方式】
[0027]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0028]通常GaN基激光器多量子阱中In組分較高，在升溫過程中InGaN量子阱容易發生相分離，形成In團簇，影響量子阱的質量。然而為保持激光器中的光限制，需生長約500nm的p-AlGaN/GaN上限制層，因此在生長激光器的P型上限制層時，生長溫度不能太高，且生長時間不能過長，否則容易引起熱退化，惡化多量子阱的質量，影響激光器的效率。然而低溫生長的P-AlGaN/GaN上限制層的晶體質量較差，空穴濃度較低，造成上限制層的電阻較高，激光器的工作電壓高，影響了激光器的效率和壽命。
[0029]此外，在激光器中需生長一定厚度的光學限制層，以保持對光場的有效限制，通常采用AlGaN/GaN超晶格限制層，實驗中發現當A1組分較低時，光場無法完全限制，激光器中存在漏模現象，然而當A1組分較高時，激光器中的應力較大，容易裂片，因此需選擇合適的A1組分，同時采用厚p型AlGaN/GaN上限制層，這種限制模式的限制因子較小，不利于激光器的光場限制。現有專利中較少考慮這點，如專利CN 102299482A采用p-AlGaN作為光學限制因子，通過極化摻雜來提高Mg雜質的活化效率，而沒有考慮到增強激光器的光場限制；專利CN 1812214A采用p型AlGaN作為光學限制層，諧振器在諧振器端部有離子注入部，立柱注入部為增強激光器腔面的可靠性，以延長激光器的壽命，較少考慮到利用離子注入實現激光器的P型和N型電流注入區，同時沒有考慮到增加激光器的光學限制。
[0030]為了解決以上問題，本發明設計了一種GaN基激光器和相應制造方法結構，采用離子注入的方法實現P型和N型電流注入，在多量子阱上方通過物理沉積形成上限制層。
[0031]實施例一
[0032]如圖1所示為本發明實施例提供的一種GaN基激光器制造方法，所述制造方法具體包括:
[0033]在步驟201中，在襯底上生長非摻的GaN層。
[0034]其中，所述的襯底可以使用藍寶石襯底、Si襯底、SiC襯底或GaN襯底。
[0035]在步驟202中，在所述非摻的GaN層上生長非摻的AlGaN/GaN超晶格層。
[0036]在步驟203中，在所述非摻的AlGaN/GaN超晶格層上生長多量子阱有源區。