The utility model discloses a transverse p_n_n micro-cavity structure Ge light-emitting device, which comprises an active layer n_Ge layer, a Si/SiO2 structure on the lower surface of the n_Ge layer, a highly doped n-type GOI substrate composed of n_Ge layer and a Si/SiO2 structure, a bottom part of a cloth Bragg mirror, p_GeSi region and n_GeSi region on both sides of the upper surface of the n_Ge layer. The middle is an active region, the bottom of the active region is exposed to n_Ge layer, and the top part of the active region is equipped with a Bragg mirror. The p_GeSi region and n_GeSi region are equipped with electrodes of low resistance conductive materials, and the surface of the light-emitting device is equipped with a passivation layer of silicon oxide. The GeSi layer with high germanium content is epitaxized on a highly doped n-type GOI substrate to realize a transverse p_n_n structure Ge light emitting device with a Ge component of 0.85. An effective barrier layer can be formed between GeSi and Ge, which can effectively restrict both electrons and holes, thereby enhancing the luminous efficiency of Ge direct band. Simple preparation, compatible with mature silicon CMOS process, strong maneuverability, excellent luminescent properties and other advantages, have great application value.
【技术实现步骤摘要】
横向p-n-n微腔结构Ge发光器件
本技术涉及半导体领域,尤其涉及一种横向p-n-n微腔结构Ge发光器件。
技术介绍
硅基发光器件是实现硅基光电集成电路的重要元器件之一。目前制备硅基发光器件的方法主要有两类,一类是Si基Ⅲ-Ⅴ族混合集成激光器的制备,另一类是新型Si基Ⅳ族发光器件的制备。对于Si基Ⅲ-Ⅴ族混合集成激光器主要研究方向可归纳为三种:第一,将成熟的Ⅲ-Ⅴ半导体激光器件通过倒装焊接技术封装在Si基芯片上,该方法虽然可以保证激光器具有良好的性能,但是技术水平要求高,目前工艺水平不足以量产。第二,将成熟的Ⅲ-Ⅴ半导体激光器件通过键合技术粘贴到Si基芯片上,该方法热稳定性差,且与硅CMOS工艺不兼容,同时生产成本过高。第三,通过设计合适的有源层,采用异质外延的方法,直接在Si衬底上外延Ⅲ-Ⅴ族直接带隙发光材料,由于Si与Ⅲ-Ⅴ材料晶格不匹配,因此外延难度比较大,同时该方法制备的激光器件性能有待提高。对于新型Si基Ⅳ族发光器件的制备主要研究方向有:Si、SiGe纳米结构发光器件的制备,该方法通过能带工程改性Si、SiGe纳米材料,获得直接带隙发光,然而其发光效率难以提高;另一种方法是能带改性Si基Ge直接带发光器件的制备,由于室温下Ge的直接带隙与间接带隙仅差136meV,是准直接带隙材料,因此Si基Ge材料被科学家认为是制备硅基光源的理想材料。近年来,国内外研究小组采用不同的结构制备Si基Ge发光器件,得到了一系列重要的结果。常见器件结构多属于纵向Si基Ge异质结发光器件,该类型的器件一般是在Si衬底材料(或绝缘层上Si衬底,SOI材料)上外延生长Ge材 ...
【技术保护点】
1.一种横向p‑n‑n微腔结构Ge发光器件,其特征在于,包括有源层n‑Ge层,n‑Ge层下表面为Si/SiO2结构,n‑Ge层与Si/SiO2结构构成高掺杂n型GOI衬底,底部设有底部分布式布拉格反射镜,n‑Ge层上表面两侧设有p‑GeSi区、n‑GeSi区,p‑GeSi区、n‑GeSi区中间为有源区,有源区底部暴露n‑Ge层,有源区内设有顶部分布式布拉格反射镜,所述p‑GeSi区、n‑GeSi区上设有低电阻导电材料的电极;发光器件表面设有氧化硅的钝化层。
【技术特征摘要】
1.一种横向p-n-n微腔结构Ge发光器件,其特征在于,包括有源层n-Ge层,n-Ge层下表面为Si/SiO2结构,n-Ge层与Si/SiO2结构构成高掺杂n型GOI衬底,底部设有底部分布式布拉格反射镜,n-Ge层上表面两侧设有p-GeSi区、n-GeSi区,p-GeSi区、n-GeSi区中间为有源区,有源区底部暴露n-Ge层,有源区内设有...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄诗浩,郑启强,曹世阳,谢文明,李天建,汪涵聪,陈彩云,黄靖,
申请(专利权)人:福建工程学院,
类型:新型
国别省市:福建,35
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