悬空p-n结量子阱器件和光波导单片集成系统及其制备方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信息材料与器件领域，涉及一种悬空p-n结量子阱器件和光波导单片集成系统及其制备技术。
技术介绍
LED即发光二极管，是一种将电能转化为光能的电子器件；光电探测器即光电二极管，能够把光信号转化为电信号；二者核心部分均为PN结。氮化物材料特别是GaN材料，具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好，是一种理想的短波长发光器件材料。生长在高阻硅衬底上的氮化物材料，利用深硅刻蚀技术能够解决硅衬底与氮化物材料的剥离问题，实现悬空直至超薄的厚度可控的氮化物薄膜器件；利用氮化物与空气较大的折射率差异，可以实现高光场限制作用的光波导器件；去除硅衬底，降低吸收损耗，悬空p-n结量子阱器件的发光强度增强，不论是作为LED光源还是光电探测器，性能将进一步提升。因此，基于硅衬底氮化物材料发展单片高度集成的平面光子集成系统成为一种可能，为发展面向光通信、光传感的氮化物光子及光学微机电器件奠定了基础。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供一种能够实...
【技术保护点】
一种悬空p‑n结量子阱器件和光波导单片集成系统，其特征在于，该系统以硅基氮化物晶片为载体，包括硅衬底层(1)、设置在所述硅衬底层(1)上的外延缓冲层(2)、设置在所述外延缓冲层(2)上的多个p‑n结量子阱器件，所述多个p‑n结量子阱器件之间设置有隔离槽(15)，两相邻p‑n结量子阱器件通过光波导(8)相连；所述p‑n结量子阱器件由n‑GaN层(3)、n‑电极(6)、InGaN/GaN量子阱层(4)、p‑GaN层(5)和p‑电极(7)构成，在所述n‑GaN层(3)上表面有刻蚀出的阶梯状台面，所述阶梯状台面包括下台面和位于下台面上的上台面，所述InGaN/GaN量子阱层(4)、...
【技术特征摘要】
1.一种悬空p-n结量子阱器件和光波导单片集成系统，其特征在于，该系统以硅基氮化
物晶片为载体，包括硅衬底层(1)、设置在所述硅衬底层(1)上的外延缓冲层(2)、设置在所
述外延缓冲层(2)上的多个p-n结量子阱器件，所述多个p-n结量子阱器件之间设置有隔离
槽(15)，两相邻p-n结量子阱器件通过光波导(8)相连；所述p-n结量子阱器件由n-GaN层
(3)、n-电极(6)、InGaN/GaN量子阱层(4)、p-GaN层(5)和p-电极(7)构成，在所述n-GaN层(3)
上表面有刻蚀出的阶梯状台面，所述阶梯状台面包括下台面和位于下台面上的上台面，所
述InGaN/GaN量子阱层(4)、p-GaN层(5)和p-电极(7)从下至上依次连接设置在上台面的上
方，所述n-电极(6)设置在下台面上；在所述n-GaN层(3)下方设置有贯穿硅衬底层(1)、外延
缓冲层(2)至n-GaN层(3)底面的空腔(14)，p-电极(7)、n-电极(6)和光波导(8)位于所述空
腔上方，使得p-n结量子阱器件和光波导(8)悬空。
2.根据权利要求1所述的悬空p-n结量子阱器件和光波导单片集成系统，其特征在于，
所述p-电极(7)由依次连接的p-电极区(9)、p-电极导电区(10)和p-电极引线区(11)组成，
所述p-电极区(9)和p-电极导电区(10)悬空在空腔上方；所述n-电极(6)由相互连接的n-电
极导电区(12)和n-电极引线区(13)组成。
3.根据权利要求1所述的悬空p-n结量子阱器件和光波导单片集成系统，其特征在于，
所述光波导(8)为完全悬空的矩形光波导结构。
4.根据权利要求1所述的悬空p-n结量子阱器件和光波导单片集成系统，其特征在于，
所述光波导(8)上设置有将其分割为两部分的波导隔离槽(16)，所述波导隔离槽(16)从p-
GaN层(5)从上往下刻蚀深度至n-GaN层(3)下台面。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的悬空p-n结量子阱器件和光波导单片集成系统，其特
征在于，所述p-电极(7)和n-电极(6)均为Ni/Au电极，即沉积的金属材料为Ni/Au。
6.一种制备权利要求1至5所述的悬空p-n结量子阱器件和光波导单片集成系统的方
法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤(1)在硅基氮化物晶片背后对硅衬底层(1)进行减薄抛光；
步骤(2)在硅基氮化物晶片上表面均匀涂上一层光刻胶，采用光刻对准技术在光刻胶
层上定义出n-GaN台阶区域、光波导区域、波导隔离槽区域，所述n-GaN台阶区域包括下台
面和上台面；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王永进，高绪敏，朱桂遐，许银，袁威，蔡伟，袁炜，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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