【技术实现步骤摘要】
本专利技术特别涉及一种高反射热沉结构及其制备方法和应用，属于半导体发光器件。
技术介绍
1、薄片激光器受益于大的表体比、高强度泵浦以及较短的增益长度等优势，可以获得更好的光束质量和高的光转换效率，在高端应用领域具有显著优势。薄片激光器的均匀泵浦和冷却是提升输出功率和光束质量的关键。通常采用铜、铜钨等材料作为热沉材料，同时，传统的反射膜通常使用溅射的方式蒸镀介质膜，而这种膜的形态是非晶态，其晶体质量不高、热传导效果差，特别在发展大口径、高功率的薄片激光器等此类高功率高发光器件方面会制约其性能的提升。
技术实现思路
1、针对现有薄片激光器等高发热发光器件所需的高效热管理和高抗损伤反射膜的特殊热沉应用，本专利技术的主要目的在于提供一种高反射热沉结构及其制备方法和应用，来弥补传统的在金属热沉上镀介质膜的劣势，以提高高反射热沉结构膜系损伤系数、反射率以及高发热发光器件的光束质量、光转换效率，从而克服现有技术中的不足。
2、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
3、本专利技术一方面提供了一种高反射热沉结构，由半导体材料形成的热沉基底和反射膜，所述反射膜包括沿选定方向层叠设置在所述热沉基底上的至少一个反射层单元，每一所述反射层单元包括沿所述选定方向依次层叠设置的第一反射层、过渡层和第二反射层，其中，所述第一反射层具有第一反射率n1，所述第二反射层具有第二反射率n2，所述第一反射率n1大于所述第二反射率n2，所述过渡层能够弛豫所述第一反射层和所述第二反射层
4、进一步的，所述第一反射层具有第一厚度d1，所述第二反射层具有第二厚度d2，所述过渡层具有第三厚度d12，其中，dl＝λ0/4n1，d2＝λ0/4n2，d12与d1正相关，λ0是所述高反射热沉结构反射的光束的波长。
5、进一步的，所述第一反射层的厚度为80-120nm。
6、进一步的，所述第二反射层的厚度为100-150nm。
7、进一步的，所述过渡层的厚度为5-20nm。
8、进一步的，至少一个反射层单元所包含的第一反射层、所述第二反射层、所述过渡层为单晶材料。
9、进一步的，所述第一反射层、所述第二反射层和所述过渡层的材质均为iii族氮化物。
10、进一步的，所述第一反射层的材质包括gan，但不限于此。
11、进一步的，所述第二反射层的材质包括aln、bn或alinn，但不限于此。
12、进一步的，所述过渡层的材质包括algan或ingan，但不限于此。
13、进一步的，所述热沉基底的材质包括iii族氮化物、sic、金刚石中的至少一者；或者，所述热沉基底包括第一热沉基底和第二热沉基底，所述第二热沉基底沿所述选定方向层叠设置在所述第一热沉基底和所述反射膜之间，所述第一热沉基底的材质包括sic或金刚石等，所述第二热沉基底的材质包括iii族氮化物。
14、进一步的，所述iii族氮化物包括gan，但不限于此。
15、进一步的，所述第一热沉基底的厚度大于所述第二热沉基底的厚度。
16、进一步的，所述第一热沉基底的厚度为350-450nm。
17、进一步的，所述第二热沉基底的厚度为150-350nm。
18、进一步的，所述热沉基底还包括缓冲层，所述缓冲层沿所述选定方向层叠设置在所述第一热沉基底和所述第二热沉基底之间，所述缓冲层的材质包括sin。
19、进一步的，所述缓冲层的厚度为10nm-100nm。
20、本专利技术另一方面还提供了一种高反射热沉结构的制备方法，包括：在由半导体材料形成的热沉基底上外延生长至少一个由半导体材料形成的反射层单元，每一所述反射层单元包括沿所述选定方向依次层叠设置的第一反射层、过渡层和第二反射层，所述第一反射层具有第一反射率n1，所述第二反射层具有第二反射率n2，所述第一反射率n1大于所述第二反射率n2，所述过渡层能够弛豫所述第一反射层和所述第二反射层之间的应力和晶格失配，从而形成反射膜。
21、进一步的，所述第一反射层具有第一厚度d1，所述第二反射层具有第二厚度d2，所述过渡层具有第三厚度d12，其中，d1＝λ0/4n1，d2＝λ0/4n2，d12与d1正相关，λ0是所述高反射热沉结构反射的光束的波长。
22、进一步的，形成至少一个所述反射层单元的半导体材料为单晶材料。
23、进一步的，所述第一反射层、所述第二反射层和所述过渡层的材质均为iii族氮化物。
24、进一步的，所述第一反射层的材质包括gan，但不限于此。
25、进一步的，所述第二反射层的材质包括aln、bn或alinn，但不限于此。
26、进一步的，所述过渡层的材质包括algan或ingan，但不限于此。
27、进一步的，所述的制备方法具体包括：采用化学气相沉积的外延生长方式形成所述反射层单元。
28、进一步的，所述热沉基底的材质包括iii族氮化物、sic、金刚石中的至少一者；或者，所述热沉基底包括第一热沉基底和第二热沉基底，所述第二热沉基底沿所述选定方向层叠设置在所述第一热沉基底和所述反射膜之间，所述第一热沉基底的材质包括sic或金刚石，所述第二热沉基底的材质包括iii族氮化物。
29、进一步的，所述的制备方法包括：采用键合的方式将所述第二热沉基底与所述第一热沉基底结合形成所述热沉基底，例如，可以先在第一热沉基底上设置键合金属层，然后采用热压键合等将第二热沉基底键合在第一热沉基底上。
30、进一步的，所述iii族氮化物包括gan，但不限于此。
31、进一步的，所述第一热沉基底的厚度大于所述第二热沉基底的厚度。
32、进一步的，所述第一热沉基底的厚度为350-450nm。
33、进一步的，所述第二热沉基底的厚度为150-350nm。
34、进一步的，所述的制备方法包括：在所述第一热沉基底上形成缓冲层，在所述缓冲层上形成所述第二热沉基底，所述缓冲层的材质包括sin。
35、进一步的，所述缓冲层的厚度为10nm-100nm。
36、本专利技术另一方面还提供了一种高功率高发光器件，包括：发光器件主体以及所述高反射热沉结构，所述反射膜与所述发光器件主体结合。
37、进一步的，所述高功率高发光器件包括薄片激光器。
38、与现有技术相比，本专利技术利用半导体材料兼具热传导强和高质量单晶的特点，提供了一种新的反射膜和反射热沉结构，采用诸如化学气相沉积等半导体外延生长的方式在热沉基底上生长出高抗膜系损伤阈值的反射膜，并且，不同于传统的高低折射率双层反射膜结构，本专利技术的反射膜增加了过渡层结构，进一步提升了反射膜的质量的同时，使生长的反射膜的厚度更大、膜系损伤系数更大，进而能够实现更宽波段、更高反射率的反射。
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1.一种高反射热沉结构，其特征在于，包括：由半导体材料形成的热沉基底和反射膜；
2.根据权利要求1所述的高反射热沉结构，其特征在于：所述第一反射层具有第一厚度d1，所述第二反射层具有第二厚度d2，所述过渡层具有第三厚度d12，其中，d1＝λ0/4n1，d2＝λ0/4n2，d12与d1正相关，λ0是所述高反射热沉结构反射的光束的波长；
3.根据权利要求1所述的高反射热沉结构，其特征在于：至少一个反射层单元所包含的第一反射层、所述第二反射层、所述过渡层为单晶材料；
4.根据权利要求1所述的高反射热沉结构，其特征在于：所述热沉基底的材质包括III族氮化物、SiC、金刚石中的至少一者；
5.根据权利要求4所述高反射热沉结构，其特征在于：所述热沉基底包括第一热沉基底和第二热沉基底，所述第二热沉基底沿所述选定方向层叠设置在所述第一热沉基底和所述反射膜之间，所述第一热沉基底的材质包括SiC或金刚石，所述第二热沉基底的材质包括III族氮化物；
6.如权利要求1-5中任一项所述高反射热沉结构的制备方法，其特征在于，包括：在由半导体材料形成
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述第一反射层具有第一厚度d1，所述第二反射层具有第二厚度d2，所述过渡层具有第三厚度d12，其中，d1＝λ0/4n1，d2＝λ0/4n2，d12与d1正相关，λ0是所述高反射热沉结构反射的光束的波长；
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述热沉基底的材质包括III族氮化物、SiC、金刚石中的至少一者；或者，所述热沉基底包括第一热沉基底和第二热沉基底，所述第二热沉基底沿所述选定方向层叠设置在所述第一热沉基底和所述反射膜之间，所述第一热沉基底的材质包括SiC或金刚石，所述第二热沉基底的材质包括III族氮化物；
9.一种高功率高发光器件，其特征在于包括：发光器件主体以及权利要求1-5中任一项所述高反射热沉结构，所述反射膜与所述发光器件主体结合。
10.根据权利要求9所述高功率高发光器件，其特征在于：所述高功率高发光器件包括薄片激光器。
...【技术特征摘要】
1.一种高反射热沉结构，其特征在于，包括：由半导体材料形成的热沉基底和反射膜；
2.根据权利要求1所述的高反射热沉结构，其特征在于：所述第一反射层具有第一厚度d1，所述第二反射层具有第二厚度d2，所述过渡层具有第三厚度d12，其中，d1＝λ0/4n1，d2＝λ0/4n2，d12与d1正相关，λ0是所述高反射热沉结构反射的光束的波长；
3.根据权利要求1所述的高反射热沉结构，其特征在于：至少一个反射层单元所包含的第一反射层、所述第二反射层、所述过渡层为单晶材料；
4.根据权利要求1所述的高反射热沉结构，其特征在于：所述热沉基底的材质包括iii族氮化物、sic、金刚石中的至少一者；
5.根据权利要求4所述高反射热沉结构，其特征在于：所述热沉基底包括第一热沉基底和第二热沉基底，所述第二热沉基底沿所述选定方向层叠设置在所述第一热沉基底和所述反射膜之间，所述第一热沉基底的材质包括sic或金刚石，所述第二热沉基底的材质包括iii族氮化物；
6.如权利要求1-5中任一项所述高反射热沉结构的制备方法，其特征在于，包括：在由半导体材料形成的热沉基底上外延生长至少一个由半导体材料形成的反射层单元，每一所述反射层单元包括沿所述选定方向依...
【专利技术属性】
技术研发人员：王国斌，闫其昂，
申请(专利权)人：江苏第三代半导体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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