一种半导体激光器及其显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体激光器及其显示装置，包括第一半导体层、第二半导体层和位于两者之间的有源层；第一半导体层和有源层之间包括有第一波导层，第二半导体层和有源层之间包括有第二波导层；第二波导层与第二半导体层之间设置有电子阻挡层，电子阻挡层在靠近第二半导体层一侧包括至少一部分为P型掺杂层，P型掺杂层的组分大于1E19cm

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器及其显示装置


[0001]本申请涉及半导体相关
，尤其涉及一种激光二极管及其显示装置。

技术介绍

[0002]以氮化镓为代表的III族氮化物是直接跃迁型的宽带隙半导体材料，其具有较宽的能带，是制作从紫外光波段到绿光波段激光器的理想材料。氮化镓基蓝绿光激光器具有体积小、集成度高、亮度高、分辨率高等优点，光场的分布和光子局限能力是影响氮化镓基蓝绿光激光器性能的关键因素。
[0003]在传统氮化镓基蓝绿光激光器中，电子阻挡层在激光器中扮演抑制电子溢流的同时也需要兼顾空穴的注入, 其中P型掺杂例如镁掺杂在电子阻挡层作为主要的P型空穴提供层。
[0004]然而因为镁的活化效率差导致掺杂浓度过低无法有效提供足够的空穴浓度影响发光效率，然而过高的掺杂浓度又会导致光学的吸收影响激光的亮度，且器件在长期操作下受到热的影响会使微量的镁元素扩散至有源层形成非辐射复合缺陷导致光衰。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种半导体激光器，主要涉及蓝绿光激光器，激光器的出光波长为430nm至550nm。设置有电子阻挡层，电子阻挡层包括铝镓氮和/或铝铟镓氮，电子阻挡层中铝浓度是变化的，利用铝浓度变化限制P型掺杂的扩散，主要指的是限制镁的扩散，电子阻挡层在靠近第二半导体层一侧包括P型掺杂层，P型掺杂层的p型掺杂浓度不小于1E19 cm
‑3，电子阻挡层靠近第二半导体层一侧的P型掺杂浓度高于电子阻挡层远离第二半导体层一侧的P型掺杂浓度，保证P型掺杂提供足够空穴。透过计算出在光子局限区域中, 电子阻挡层的镁高掺杂浓度是光子吸收的主要来源，将P型掺杂高浓度区设置在远离第二波导层，降低第二波导层的光学吸收，提升出光效率。
[0006]根据本专利技术，优选的，还包括高铝阻挡层，高铝阻挡层设置在第二波导层和电子阻挡层之间，高铝阻挡层的铝组分为电子阻挡层的2倍以上，或者设置在电子阻挡层靠近第二波导层的一侧，高铝阻挡层的铝组分为电子阻挡层其他区域的2倍以上，进一步利用增高的铝组分限制P型掺杂从电子阻挡层向第二波导层扩散。优选的，高铝阻挡层为无P型掺杂层。
[0007]根据本专利技术，优选的，考虑到兼顾空穴注入的效果，避免高铝对空穴移动的限制，特别是空穴向有源层移动的限制，高铝阻挡层的成分包括In
y
Al
x
Ga
(1
‑
x
‑
y)
N，其中x为0.5至1，y为0至0.2，高铝阻挡层厚度不大于0.003μm，利用瞬时掺杂工艺改善产品内量子效率。
[0008]根据本专利技术，优选的，电子阻挡层中P型掺杂层的厚度为0.001μm至0.01μm，增强扩散抑制作用。
[0009]根据本专利技术，优选的，电子阻挡层中具有第一P型掺杂浓度高峰，电子阻挡层具有铝浓度高峰，第一P型掺杂浓度高峰的峰值位于电子阻挡层铝浓度高峰靠近第二半导体层的一侧，利用相对铝高峰的延迟掺杂，防止P型杂质扩散，第一P型掺杂浓度高峰的峰值掺杂
浓度不低于电子阻挡层中其他区域的P型掺杂浓度。
[0010]根据本专利技术，优选的，电子阻挡层中具有第二P型掺杂浓度高峰，第二P型掺杂浓度高峰位于第一P型掺杂浓度高峰和第二波导层之间。第二P型掺杂浓度高峰受铝浓度高峰的位置影响，第二P型掺杂浓度高峰与铝浓度高峰的距离小于50埃。
[0011]根据本专利技术，优选的，电子阻挡层中具有第二P型掺杂浓度高峰，第二P型掺杂浓度高峰的峰值位于电子阻挡层铝高峰的峰值靠近第二波导层的一侧，第二P型掺杂浓度高峰起到P型掺杂扩散的缓冲作用，进一步避免P型掺杂扩散至第二波导层。
[0012]根据本专利技术，优选的，第一P型掺杂浓度高峰的峰值处与第二波导层的距离为0.005μm至0.02μm，上限为增加空穴注入效率，下限为防止Mg扩散至第二波导层。第一P型掺杂浓度高峰的峰值处与电子阻挡层靠近第二半导体层一侧表面的距离为0μm至0.01μm。
[0013]根据本专利技术，优选的，第一P型掺杂浓度高峰的峰值高于第二P型掺杂浓度高峰的峰值，第二P型掺杂浓度高峰的峰值浓度不小于1E19 cm
‑3。利用掺杂最大限度的提升空穴注入效率，兼顾掺杂扩散的减速或者缓冲。
[0014]根据本专利技术，优选的，电子阻挡层靠近第二波导层一侧的表面P型掺杂浓度不小于1E19cm
‑3，利用高浓度P型掺杂对P型掺杂扩散减速或者缓冲。
[0015]根据本专利技术，优选的，第二波导层的P型掺杂浓度不大于1E19 cm
‑3。
[0016]根据本专利技术，优选的，，电子阻挡层具有P型掺杂浓度的低谷，低谷的P型掺杂浓度为电子阻挡层中P型掺杂浓度最高值的70%以下，低谷的P型掺杂浓度为7E18cm
‑3以下，实际掺杂设置可在5E18cm
‑3以下，利用低谷限制P型掺杂扩散。
[0017]在本专利技术，还提供了一种显示装置，包括显示光源，显示光源采用上述半导体激光器。
[0018]本专利技术的有益效果至少包括：促使 P型掺杂高浓度区远离第二波导层，降低第二波导层的光学吸收，控制第二波导层的P型掺杂浓度不大于1E19 cm
‑3。利用局部性掺杂技术控制Mg掺杂的位置在电子阻挡层的末端可得到一样的空穴注入效率也可减缓P型掺杂扩散至有源层。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1为根据本申请实施例1示出的一种激光二极管的截面示意图；图2为根据本申请实施例1示出的一种激光二极管的成分测试数据；图3为根据本申请实施例2示出的一种激光二极管的截面示意图；图4为根据本申请实施例2示出的一种激光二极管的成分测试数据；图5为根据本申请实施例2示出的一种激光二极管的截面照片；图6为根据本申请实施例3示出的一种激光二极管的成分测试数据；图7为根据本申请实施例3示出的光效提升图。
[0021]图示说明：100、衬底；210、第一半导体层；220、第二半导体层；300、有源层；310、阱
层；320、垒层；410、第一波导层；420、第二波导层；500、电子阻挡层；510、P型掺杂层；520、高铝阻挡层。
具体实施方式
[0022]以下通过特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或营业，本申请中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。
[0023]本申请包含的每一层的组成可用任何适合的方式分析，例如二次离子质谱仪(SIMS)；每一层的厚度可用任何适合的方式分析，例如穿透式电子显微镜(TE本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器，包括N型的第一半导体层、P型的第二半导体层和位于两者之间用于激发出光的有源层；第一半导体层和有源层之间包括有第一波导层，第二半导体层和有源层之间包括有第二波导层；第二波导层与第二半导体层之间设置有电子阻挡层，电子阻挡层包括铝镓氮和/或铝铟镓氮，其特征在于，还包括设置在第二波导层和电子阻挡层之间的高铝阻挡层，高铝阻挡层的铝组分为电子阻挡层的2倍以上，或者设置在电子阻挡层靠近第二波导层的一侧，高铝阻挡层的铝组分为电子阻挡层其他区域的2倍以上。2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器，其特征在于，还包括P型掺杂层，P型掺杂层位于电子阻挡层靠近第二半导体层一侧的端部。3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器，其特征在于，P型掺杂层中的掺杂成分为Mg掺杂。4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器，其特征在于，高铝阻挡层的成分包括In
y
Al
x
Ga
(1
‑
x
‑
y)
N 其中x为0.5至1， y为0至0.2，高铝阻挡层厚度不大于0.003μm。5.根据权利要求1所述的一种半导体激光器，其特征在于，电子阻挡层中P型掺杂层的厚度为0.001μm至0.01μm。6.根据权利要求1所述的一种半导体激光器，其特征在于，电子阻挡层中具有第一P型掺杂浓度高峰，电子阻挡层具有铝浓度高峰，第一P型掺杂浓度高峰的峰值位于电子阻挡层铝浓度高峰的峰值靠近第二半导体层的一侧，第一P型掺杂浓度高峰的峰值掺杂浓度不低于电子阻挡层中其他区域的P型掺杂浓度。7.根据权利要求6所述的一种半导体激光器，其特征在于，电子阻挡层中具有第二P型掺杂浓度高峰，第二P型掺杂浓度高峰的峰值位于第一P型掺杂浓度高峰和第二波导层之间。8.根据权利要求6所述的一种半导体激光器，其特征在于，电子阻挡层中具有第二P型掺杂浓度高峰，第二P型掺杂浓度高峰的峰值位于电子阻挡层铝浓度高峰的峰值靠近第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俞授，
申请(专利权)人：厦门三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：