一种低内损耗低电阻高效率半导体结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种低内损耗低电阻高效率半导体结构及其制备方法，包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的第一限制层；位于所述第一限制层背离所述半导体衬底层一侧的第一波导层；位于所述第一波导层背离所述第一限制层一侧的有源层；位于所述有源层背离所述第一波导层一侧的第二波导层；位于所述第二波导层背离所述有源层一侧的第二限制层；第一限制层、第一波导层、有源层、第二波导层、第二限制层中具有特征光场，在外延厚度方向上，第一限制层、第一波导层、第二波导层和第二限制层的掺杂浓度随着特征光场的强度的增加而降低。低内损耗低电阻高效率半导体结构的发光效率有效的提高。效的提高。效的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种低内损耗低电阻高效率半导体结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种低内损耗低电阻高效率半导体结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]发光半导体器件是以一定的半导体材料作为工作物质而产生受激发射作用的器件，其工作原理是：通过一定的激励方式，在半导体材料的能带（导带与价带）之间，或者半导体材料的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用，因发光半导体器件体积小、电光转换效率高被广泛的使用。
[0003]然而，目前的发光半导体器件的发光效率仍然有待提高。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术提供一种低内损耗低电阻高效率半导体结构及其制备方法，以有效的提高发光效率。
[0005]本专利技术提供一种低内损耗低电阻高效率半导体结构，包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的第一限制层；位于所述第一限制层背离所述半导体衬底层一侧的第一波导层；位于所述第一波导层背离所述第一限制层一侧的有源层；位于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低内损耗低电阻高效率半导体结构，其特征在于，包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的第一限制层；位于所述第一限制层背离所述半导体衬底层一侧的第一波导层；位于所述第一波导层背离所述第一限制层一侧的有源层；位于所述有源层背离所述第一波导层一侧的第二波导层；位于所述第二波导层背离所述有源层一侧的第二限制层；第一限制层、第一波导层、有源层、第二波导层、第二限制层中具有特征光场，在外延厚度方向上，第一限制层、第一波导层、第二波导层和第二限制层的掺杂浓度随着特征光场的强度的增加而降低。2.根据权利要求1所述的低内损耗低电阻高效率半导体结构，其特征在于，所述第一波导层包括第一子波导区、第二子波导区和第三子波导区，所述第三子波导区位于所述第一子波导区背离第一限制层的一侧，所述第二子波导区位于所述第一子波导区和所述第三子波导区之间；所述第二波导层包括第四子波导区、第五子波导区和第六子波导区，所述第六子波导区位于第四子波导区背离有源层的一侧，所述第五子波导区位于所述第四子波导区和所述第六子波导区之间；所述第一限制层包括第一子限制区和第二子限制区，第二子限制区位于第一子限制区和第一波导层之间；所述第二限制层包括第三子限制区和第四子限制区，第三子限制区位于第二波导层和第四子限制区之间；第二子限制区和第一子波导区构成第一光场带尾区，第二子波导区构成第一光场线性区，第三子波导区、有源层和第四子波导区构成光场中心区，第五子波导区构成第二光场线性区，第六子波导区和第三子限制区构成第二光场带尾区；第三子波导区中的掺杂浓度随着外延厚度方向上的位置的变化满足第一掺杂抛物曲线的递减区，大于零，第一掺杂抛物曲线的顶点对应光场中心区的光场顶点；第二子波导区中的掺杂浓度随着外延厚度的增加而线性递减，第五子波导区中的掺杂浓度随着外延厚度的增加而线性递增；第一子波导区中的掺杂浓度随着外延厚度方向上的位置的变化满足第二掺杂抛物曲线的递减区，小于零；第六子波导区中的掺杂浓度随着外延厚度方向上的位置的变化满足第三掺杂抛物曲线的递增区，小于零；第二子限制区中的掺杂浓度随着外延厚度方向上的位置的变化满足第四掺杂抛物曲线的递减区，小于零；第三子限制区中的掺杂浓度随着外延厚度方向上的位置的变化满足第五掺
杂抛物曲线的递增区，小于零；第四子波导区中的掺杂浓度随着外延厚度方向上的位置的变化满足第六掺杂抛物曲线的递增区，大于零，第六掺杂抛物曲线的顶点对应光场中心区的光场顶点；第一子限制区和第四子限制区中的特征光场的强度为零，所述第一子限制区和第四子限制区中的掺杂浓度均匀；其中，x为第二子限制区、第一子波导区、第三子波导区、第四子波导区、第六子波导区、第三子限制区在外延厚度方向上的位置。3.根据权利要求2所述的低内损耗低电阻高效率半导体结构，其特征在于，所述第二子波导区朝向所述第三子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度大于或等于所述第三子波导区朝向所述第二子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度；所述第一子波导区朝向第二子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度大于或等于所述第二子波导区朝向第一子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度；所述第五子波导区朝向第四子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度大于或等于所述第四子波导区朝向第五子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度；所述第六子波导区朝向第五子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度大于或等于所述第五子波导区朝向所述第六子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度；所述第一限制层朝向所述第一子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度大于或等于所述第一子波导区朝向第一限制层的表面边界处对应的掺杂浓度；所述第二限制层朝向第六子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度大于或等于第六子波导区朝向第二限制层的表面边界处对应的掺杂浓度。4.根据权利要求2所述的低内损耗低电阻高效率半导体结构，其特征在于，第二子波导区中的掺杂浓度随着外延厚度的增加线性递减的斜率的绝对值和第五子波导区中的掺杂浓度随着外延厚度的增加线性递增的斜率的绝对值不相等。5.根据权利要求2所述的低内损耗低电阻高效率半导体结构，其特征在于，和不相等。6.根据权利要求2所述的低内损耗低电阻高效率半导体结构，其特征在于，和不相等。7.根据权利要求2所述的低内损耗低电阻高效率半导体结构，其特征在于，和不相等。8.根据权利要求2所述的低内损耗低电阻高效率半导体结构，其特征在于，第三子波导区朝向所述有源层的表面边界处对应的掺杂浓度为0.1E16atom/cm3~10E16atom/cm3；第四子波导区朝向所述有源层的表面边界处对应的掺杂浓度为0.1E16atom/cm3~10E16atom/cm3。9.根据权利要求2所述的低内损耗低电阻高效率半导体结构，其特征在于，所述第二子限制区背向第一子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度为0.1E18atom/cm3~10E18atom/cm3；所述第三子限制区背向第六子波导区的表面边界处对应的掺杂浓度为0.1E18atom/cm3~10E18atom/cm3。10.根据权利要求2所述的低内损耗低电阻高效率半导体结构，其特征在于，第一子波
导区的厚度为第一波导层的厚度的3%
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60%，第二子波导区的厚度为第一波导层的厚度的3%
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80%，第三子波导区的厚度占第一波导层的厚度的3%
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60%。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，谭少阳，周立，丁永康，肖垚，廖新胜，闵大勇，
申请(专利权)人：苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：