超辐射发光二极管制造技术

本发明专利技术公开一种超辐射发光二极管，是由衬底、下包层、下分别限制层、有源区、上分别限制层、上包层、光限制层和欧姆接触层依次构成材料生长部分，在欧姆接触层上通过介质绝缘层形成有Ｐ型电极层，在衬底的下面形成有Ｎ型电极层，所述的位于下分别限制层和上分别限制层之间的有源区采用体材料结构，且有源区的发光波长范围是０．８５μｍ到１．７μｍ。本发明专利技术结合材料有源区设计和波导结构完成低偏振度设计，具有工艺简单、可靠性高的特点。可应用于０．８５μｍ到１．７μｍ波段；本发明专利技术用脊形波导结构减小串连电阻，提高注入效率，从而提高器件特性；本发明专利技术采用倾斜波导，弯曲波导结构后，高增透膜要求可以降低１到２个数量级，有利于实现低纹波系数指标的超辐射发光二极管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超辐射发光二极管。特别是涉及一种能够提高偏振特性，从而提高 器件特性，有利于实现低纹波系数指标的低偏振超辐射发光二极管。
技术介绍
超辐射发光二极管(SLD)相对于激光器谱宽范围宽，相对于发光二极管(LED)输出 功率大。通常从偏振角度上超辐射发光二极管可以粗略分为高偏振超辐射发光二极和低 偏振超辐射发光二极管两种，其中低偏振超辐射发光二极是最近十几年发展起来的一种 新型光电器件，是比普通超辐射发光二极管难度更大、工艺更复杂的光电器件，主要应 用于传感领域。超辐射发光二极管目前主要应用在光纤传感上，是影响系统精度的最重要因素之一， 也是系统中不可替代的核心部分，可用于通信测试仪表和光相干层析系统等领域。超辐射发光二极管光发射是一种放大的自发辐射，光在波导中传播时获得光增益， 是一种具有单程光增益的半导体光放大器件，辐射出的光为短相干长度光。SLD具有较宽 的光谱，光谱调制度一般小，光输出功率可以与普通LD相比，而远大于LED;光束发散 角也与LD相近而窄于LED，易于与单模光纤耦合，单模尾纤输出功率可达毫瓦(mW)量 级。超辐射发光二极管(SLD)，通常RWG结构为台形脊波导，结构简单，容易制作，工 艺步骤少。目前低偏振SLD所采用的是量子阱结构，要想实现此类器件低偏振度，很难在技术 上取得突破，尤其是在可靠性问题上难以得到解决。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够提高偏振特性，从而提高器件特性， 有利于实现低纹波系数指标的低偏振超辐射发光二极管。本专利技术所采用的技术方案是 一种超辐射发光二极管，是由衬底、下包层、下分别 限制层、有源区、上分别限制层、上包层、光限制层和欧姆接触层依次构成材料生长部 分，在欧姆接触层上通过介质绝缘层形成有P型电极层，在衬底的下面形成有N型电极 层，所述的位于下分别限制层和上分别限制层之间的有源区采用体材料结构，且有源区 的发光波长范围是0. 85pm到1. 7pm。所述的依次构成的欧姆接触层、介质绝缘层和P型电极层均采用倒台形脊波导结构。 '所述的依次形成的欧姆接触层和介质绝缘层采用倒台形脊波导结构，在倒台形脊波导两侧的凹陷处采用空气或者BCB化合聚合物填充形成平面，所述的平面上形成有P型 电极层。所述的低偏振超辐射发光二极管的波导方向与低偏振超辐射发光二极管的出光端面 法线的夹角e为7-15°两侧的出光端面镀10-4反射率的高增透多层光学介质膜(13)。 ' 本专利技术所采用的另一技术方案是 一种超辐射发光二极管，是由衬底、下包层、有 源区、上包层、光限制层和欧姆接触层依次构成材料生长部分，在欧姆接触层上通过介 质绝缘层形成有P型电极层，在衬底的下面形成有N型电极层，所述的位于下分别限制 层和上分别限制层之间的有源区采用体材料结构，且有源区的发光波长范围是0. 85pm到 1. 7pm。所述的依次构成的欧姆接触层、介质绝缘层和P型电极层均采用倒台形脊波导结构。 所述的依次形成的欧姆接触层和介质绝缘层采用倒台形脊波导结构，在倒台形脊波导两侧的凹陷处采用空气或者BCB化合聚合物填充形成平面，所述的平面上形成有P型电极层。所述的低偏振超辐射发光二极管的波导方向与低偏振超辐射发光二极管的出光端面 法线的夹角e为7-15°两侧的出光端面镀10—4反射率的高增透多层光学介质膜。本专利技术的低偏振超辐射发光二极管，结合材料有源区设计和波导结构完成低偏振度 设计，具有工艺简单、可靠性高的特点。本专利技术可应用于0.85pm到1.7^m波段；本专利技术 用脊形波导(RWG)结构减小串连电阻，提高注入效率，从而提高器件特性；本专利技术采用 倾斜波导，弯曲波导结构后，高增透膜要求可以降低1到2个数量级，有利于实现低纹 波系数指标的超辐射发光二极管。附图说明图1是本专利技术的材料生长结构图2a是本专利技术采用简单脊波导结构的超辐射发光二极管横截面结构示意图2b是本专利技术采用平面化脊波导结构的超辐射发光二被管横截面结构示意图3是本专利技术脊波导超辐射发光二极管的俯视图，其中图3a是倾斜条形结构；图3b是弯曲波导结构；图4a是本专利技术的双端面光增透膜结构的光反馈消除结构；图4b是本专利技术的双端面光增透膜结构结合吸收区域结构的光反馈消除结构。其中1:衬底 2:下包层3:下分别限制层 4:有源区5:上分别限制层 6:上包层7:光限制层 9:介质绝缘层 lh P型电极层8:欧姆接触层 10: N型电极层 12:聚合物13:高增透多层光学介质膜层 具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术的超辐射发光二极管做出详细说明。超辐射发光二极管器件的基本背景原理如下从波长上区分，0.85微米(Mm)附近的 SLD采用铝镓砷/镓砷(AlGaAs/GaAs)材料体系，1.3 |am和1. 55nm采用铟镓砷磷/铟磷 (InGaAsP/InP)或者铝镓铟砷/铟磷(AlGalnAs/InP)材料体系。器件的基本工作原理如下 电流注入条件下，p层空穴和n层电子在发光层复合发光；依据发光层材料厚度不同可以 将器件分为体材料和量子阱SLD，波导结构采用双沟平面掩埋(DC-PBH)或脊形波导(RWG) 结构；在普通条形波导结构基础上蒸发透膜方法形成了 SLD，其特点是工艺简单，缺点是 对增透膜要求很高。这种结构即使在两个端面都镀上增透膜(AR膜)，仍具有一定的剩余 端面光反射，由此引起的高增益F-P腔模将引起较强的光谱调制，因此，要另外采用吸 收区结构减少光反射。具体原理是与出光方向反向传播的光将在吸收区被吸收，而有源 区与出光方向同向传播的光将透射出器件，不会在器件两端面间的反射，在管芯结构制 作上，同时采用倾斜、弯曲波导，吸收、窗口区等结构。如图1所示，本专利技术的超辐射发光二极管，是由衬底l、下包层2、下分别限制层3、 有源区4、上分别限制层5、上包层6、光限制层7和欧姆接触层8依次构成材料生长部 分，在欧姆接触层8上通过介质绝缘层9形成有P型电极层11，在衬底l的下面形成有 N型电极层10，所述的位于下分别限制层3和上分别限制层5间的有源区4采用体材料 结构，且有源区4的发光波长范围是0.85pm到1.7pm，而分别限制层为台阶结构或缓变 分别限制结构(GRIN-SCH)。图2a是本专利技术采用简单脊波导结构的超辐射发光二极管横截面结构示意图，其中1 为N型衬底，2为N型下包层，3为下分别限制层，4为有源区，5上分别限制层，6为P 型上包层，7为光限制层，8为欧姆接触层，9为介质绝缘层，IO为N型电极层，11为P 型电极层。本专利技术中提出采用接触面积宽的倒角大的倒台形脊波导结构，倒台形脊波导结构的 宽接触面积在减小器件的串联电阻同时还可以提高载流子的注入效率，从而可以提高SLD 器件的功率输出。在制作出倒台形脊波导后再用聚合物做平面掩埋来最终获得平面电极， 这样可以保证器件电极的长期可靠性。如图2a所示，所述的依次构成的欧姆接触层8、介质绝缘层9和P型电极层11均采 用倒台形脊波导结构。图2b是本专利技术采用平面化脊波导结构的超辐射发光二极管横截面结构示意图，其中1为N型衬底，2为N型下包层，3为下分别限制层，4为有源区，5上分别限制层，6为P型上包层，7为光限制层，8为欧姆接触层，9为介质绝缘层，IO为N型电极层，11为P型电极层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超辐射发光二极管，是由衬底（１）、下包层（２）、下分别限制层（３）、有源区（４）、上分别限制层（５）、上包层（６）、光限制层（７）和欧姆接触层（８）依次构成材料生长部分，在欧姆接触层（８）上通过介质绝缘层（９）形成有Ｐ型电极层（１１），在衬底（１）的下面形成有Ｎ型电极层（１０），其特征在于，所述的位于下分别限制层（３）和上分别限制层（５）之间的有源区（４）采用体材料结构，且有源区（４）的发光波长范围是０．８５μｍ到１．７μｍ。

【技术特征摘要】
1.一种超辐射发光二极管，是由衬底(1)、下包层(2)、下分别限制层(3)、有源区(4)、上分别限制层(5)、上包层(6)、光限制层(7)和欧姆接触层(8)依次构成材料生长部分，在欧姆接触层(8)上通过介质绝缘层(9)形成有P型电极层(11)，在衬底(1)的下面形成有N型电极层(10)，其特征在于，所述的位于下分别限制层(3)和上分别限制层(5)之间的有源区(4)采用体材料结构，且有源区(4)的发光波长范围是0.85μm到1.7μm。2. 根据权利要求l所述的超辐射发光二极管，其特征在于，所述的依次构成的欧姆 接触层(8)、介质绝缘层(9)和P型电极层(11)均采用倒台形脊波导结构。3. 根据权利要求1所述的超辐射发光二极管，其特征在于，所述的依次形成的欧姆 接触层(8)和介质绝缘层(9)采用倒台形脊波导结构，在倒台形脊波导两侧的凹陷处 采用空气或者BCB化合聚合物填充形成平面，所述的平面上形成有P型电极层(11)。4. 根据权利要求1所述的超辐射发光二极管，其特征在于，所述的低偏振超辐射发 光二极管的波导方向与低偏振超辐射发光二极管的出光端面法线的夹角e为7-15°5. 根据权利要求1所述的超辐射发光二极管，其特征在于，两侧的出光端面镀10—4 反射率的高增透多层光学介...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，常进，黄晓东，李林松，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]