一种不对称的脊形波导氮化镓基半导体激光器，包括：一衬底；在该衬底依次生长的欧姆接触层、下限制层、下波导层、有源层、电子阻挡层、上波导层、上限制层、覆盖层，经过刻蚀后该上限制层形成台阶状结构，并制作绝缘层及欧姆电极。其是利用刻蚀方法在平行于结的方向形成不对称脊形波导ＧａＮ基激光器结构，该结构在脊形条宽较大时也可以实现激光器在基模下工作，这种结构的脊形宽度较普通脊形结构实现基模工作所允许的脊形宽度大，在注入电流密度相同的情况下，可以增加注入电流，从而提高激光器在基模工作时的输出功率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体器件领域，特别是指一种。
技术介绍
作为第三代半导体，氮化镓(GaN)及其系列材料(包括氮化铝、铝镓氮、铟镓氮、氮化铟)以其禁带宽度大、光谱范围宽(覆盖了从紫外到红外全波段)、耐高温性和耐腐蚀性好，在光电子学和微电子学领域内有巨大的应用价值。GaN基激光器是一种非常重要的GaN基光电子器件，由于其发射的光波在蓝紫光波段，GaN基激光器在高密度光信息存储、投影显示、激光打印、水下通信、生物化学试剂的感应和激活以及医疗方面具有重要的应用价值。而以基模工作的GaN基激光器更是信息存储、激光打印等许多应用领域所必需的。脊形波导结构由于其在平行于结的方向的光限制和电流限制的作用，在半导体激光器中被广泛采用。为了获得以基模稳定工作的GaN基激光器，通常采用刻蚀的方法形成对称的脊形结构。这种对称的脊形结构要实现激光器基模工作所允许的脊形宽度不能大于3μm。由于注入电流密度的限制，这种结构会造成激光器的输出功率明显偏低，阻碍GaN基激光器在许多需要高功率激光输出领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种不对称的脊形氮化镓基半导体激光器，其是利用刻蚀方法在平行于结的方向形成不对称脊形波导GaN基激光器结构，该结构在脊形条宽较大时也可以实现激光器在基模下工作，这种结构的脊形宽度较普通脊形结构实现基模工作所允许的脊形宽度大，在注入电流密度相同的情况下，可以增加注入电流，从而提高激光器在基模工作时的输出功率。本专利技术的另一目的在于，提供一种不对称的脊形氮化镓基半导体激光器的制作方法，具有工艺简单和节省成本的优点。本专利技术一种不对称的脊形波导氮化镓基半导体激光器，其特征在于，其中包括一衬底；一欧姆接触层，该欧姆接触层制作在衬底上； 一下限制层，该下限制层制作在欧姆接触层上，该下限制层的面积小于欧姆接触层；一下波导层，该下波导层制作在下限制层上；一有源层，该有源层制作在下波导层上；一电子阻挡层，该电子阻挡层制作在有源层上；一上波导层，该上波导层制作在电子阻挡层上；一上限制层，该上限制层制作在上波导层上，该上限制层在刻蚀后形成台阶状结构，越是上面的一层面积越小；一覆盖层，该覆盖层生长在上限制层的上面，脊形结构刻蚀结束后，只有面积最小的部分上限制层上保留覆盖层；一绝缘层，该绝缘层制作在部分欧姆接触层、部分上限制层上，以及下限制层、下波导层、有源层、电子阻挡层、上波导层、上限制层和覆盖层的一侧；一欧姆电极，该欧姆电极制作在欧姆接触层上；一欧姆电极，该欧姆电极制作在覆盖层的上表面及上限制层和覆盖层上的绝缘层上。其中所述的衬底为蓝宝石材料。其中该上限制层经过刻蚀后在脊形的一侧形成的台阶状结构的高度为0.1μm到0.3μm、宽度为3μm到5μm。本专利技术一种不对称的脊形氮化镓基半导体激光器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤(1)取一衬底；(2)在衬底上依次制作生长欧姆接触层、下限制层、下波导层、有源层、电子阻挡层、上波导层、上限制层和覆盖层；(3)第一次刻蚀，利用两步套刻，将步骤2所述的器件结构中的上限制层和覆盖层刻蚀，使一侧形成一缺口，另一侧形成台阶状结构；(4)第二次刻蚀，将经步骤3的器件结构中没有台阶的一侧刻蚀到欧姆接触层处；(5)在部分欧姆接触层、部分上限制层上表面制作绝缘层，以及在下限制层、下波导层、有源层、电子阻挡层、上波导层、上限制层和覆盖层的一侧制作绝缘层；(6)在欧姆接触层上制作欧姆电极；(7)在覆盖层的上表面及上限制层和覆盖层上的绝缘层上制作欧姆电极，完成器件的制作。其中所述的衬底为蓝宝石材料。其中该上限制层经过刻蚀后在脊形的一侧形成的台阶状结构的高度为0.1μm到0.3μm、宽度为3μm到5μm。本专利技术是对普通的脊形GaN基激光器的结构做了改进。其是将普通的脊形GaN基激光器脊形两边相同的刻蚀深度，改为在远离N电极的一边增加一宽度大于3μm、高度为0.1，0.3μm的台阶。该结构导致在平行于结的方向形成一不对称的三层波导，使高阶模在脊形宽度较大时仍能被截止。由于这种结构的脊形宽度较普通结构的脊形宽度明显增大，激光器的输出功率可以得到显著提高。同时，由于在脊形的远离N电极的一侧，增加了一层刻蚀深度较小的台阶，会造成空穴电流向这一侧一定程度的扩展而使载流子在脊形下有源区的分布较普通的脊形结构GaN基激光器更趋向对称。因此，这种新型的脊形GaN基激光器能够明显地提高激光器以基模工作时的输出光功率。附图说明为进一步说明本专利技术的
技术实现思路
，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中图1是本专利技术中脊形GaN基激光器的材料结构示意图；图2是本专利技术中脊形GaN基激光器经第一步刻蚀后的结构示意图；图3是本专利技术中脊形GaN基激光器经两步刻蚀后的结构示意图； 图4是本专利技术中脊形GaN基激光器的器件结构示意图；具体实施方式请参阅图4所示，本专利技术一种不对称的脊形波导氮化镓基半导体激光器，其中包括一衬底10，该衬底10为蓝宝石材料；一欧姆接触层11，该欧姆接触层11制作在衬底10上；一下限制层12，该下限制层12制作在欧姆接触层11的上，该下限制层12的面积小于欧姆接触层11；一下波导层13，该下波导层13制作在下限制层12上；一有源层14，该有源层14制作在下波导层13上；一电子阻挡层15，该电子阻挡层15制作在有源层14上；一上波导层16，该上波导层16制作在电子阻挡层15上；一上限制层17，该上限制层17制作在上波导层16上，该上限制层17在刻蚀后形成面积不同的台阶结构，越是上面的一层面积越小；该上限制层17经过刻蚀后在脊形的台阶结构的高度为0.1μm到0.3μm、宽度为3μm到5μm。一覆盖层18，该覆盖层18生长在上限制层17的上面，脊形结构刻蚀结束后，只有面积最小的部分上限制层17上保留覆盖层18；一绝缘层41，该绝缘层41制作在部分欧姆接触层11、部分上限制层17上，以及下限制层12、下波导层13、有源层14、电子阻挡层15、上波导层16、上限制层17和覆盖层18的一侧；一欧姆电极42，该欧姆电极制作在欧姆接触层11上；一欧姆电极43，该欧姆电极制作在覆盖层18的上表面及上限制层17和覆盖层18上的绝缘层41上。请参阅图1至图4所示，本专利技术一种不对称的脊形氮化镓基半导体激光器的制作方法，包括如下步骤(1)取一衬底10，该衬底10为蓝宝石材料；(2)在衬底10上依次制作生长欧姆接触层11、下限制层12、下波导层13、有源层14、电子阻挡层15、上波导层16、上限制层17和覆盖层18(图1所示)；(3)第一次刻蚀，利用两步套刻，将步骤2所述的器件结构中的上限制层17和覆盖层18刻蚀，使一侧形成一缺口，另一侧形成台阶结构(图2及图3所示)；该上限制层17经过刻蚀后在脊形的一侧形成的台阶结构的高度为0.1μm到0.3μm、宽度为3μm到5μm； (4)第二次刻蚀，将经步骤3的器件结构中没有台阶的一侧刻蚀到欧姆接触层11处(图4所示)；(5)在部分欧姆接触层11、部分上限制层17上表面制作绝缘层41，以及在下限制层12、下波导层13、有源层14、电子阻挡层15、上波导层16、上限制层17和覆盖层18的一侧制作绝缘层41(图4所示)；(6)在欧姆接触层11上制作欧姆电极42(图4所示)；(7)在覆盖层18的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种不对称的脊形波导氮化镓基半导体激光器，其特征在于，其中包括：一衬底；一欧姆接触层，该欧姆接触层制作在衬底上；一下限制层，该下限制层制作在欧姆接触层上，该下限制层的面积小于欧姆接触层；一下波导层，该下波导层 制作在下限制层上；一有源层，该有源层制作在下波导层上；一电子阻挡层，该电子阻挡层制作在有源层上；一上波导层，该上波导层制作在电子阻挡层上；一上限制层，该上限制层制作在上波导层上，该上限制层在刻蚀后形成台阶状结 构，越是上面的一层面积越小；一覆盖层，该覆盖层生长在上限制层的上面，脊形结构刻蚀结束后，只有面积最小的部分上限制层上保留覆盖层；一绝缘层，该绝缘层制作在部分欧姆接触层、部分上限制层上，以及下限制层、下波导层、有源层、电子阻挡 层、上波导层、上限制层和覆盖层的一侧；一欧姆电极，该欧姆电极制作在欧姆接触层上；一欧姆电极，该欧姆电极制作在覆盖层的上表面及上限制层和覆盖层上的绝缘层上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李德尧，张书明，杨辉，梁俊吾，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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