本发明专利技术提供了一种GaN边缘发射激光器，它包含半极性GaN衬底、有源区、N侧波导层、P侧波导层、N型包覆层和P型包覆层。GaN衬底限定了晶体生长面和滑移面。N侧和P侧波导层包含GaInN/GaN或GaInN/GaInN超晶格（SL）波导层。N侧和P侧SL波导层的超晶格层限定了针对波导平面性进行优化的相应层厚度，所述层厚度在约1nm与约5nm之间。根据本发明专利技术的另一实施方式，通过确保N侧和P侧GaN基波导层以超过约0.09nm/s的生长速率生长来促进平面化，而不管N侧和P侧GaN基波导层被设置为GaInN/GaN或GaInN/GaInN?SL波导层还是本体波导层。在其他一些实施方式中，可通过选择最佳SL层厚度和生长速率来促进平面化。本发明专利技术还描述了其他的实施方式，并要求专利保护。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】GaN边缘发射激光器中增强的平面性要求在先提交的美国申请的权益本申请要求2010年5月28日提交的美国申请系列第12/789，956号的权益。此文件的内容以及本文提到的出版物、专利和专利文件的所有内容都通过参考结合入本文中。背景本专利技术涉及GaN边缘发射激光器，更具体地涉及提高这种激光器的平面性的方案。专利技术简述本专利技术人认识到，在半极性GaN衬底上生长的长波长发光器件能够表现出提高的 辐射效率。例如，高效绿光激光二极管可在半极性2〔行1 GaN衬底上生长，即使在高In组成的情况下也能得到均匀的GaInN量子讲。本专利技术人还认识到，在这种器件中，在GaN衬底上生长的异质外延GaInN和AlGaInN层在许多情况下难以保持平面性。更具体地说，对于许多在半极性GaN衬底上生长的长波长发光器件，一些层，特别是在低温下生长并包含In的那些层，发生小面化和起伏。这些起伏会产生厚度不均匀且/或In含量不均匀的非平面量子阱。所得到的激光器结构的非平面性会变得很高，特别是波导层和包覆层的非平面性会引起过度的光损耗。在量子阱中，厚度的不均匀和铟含量的变化会减小增益，并使发射光谱变宽。根据本专利技术的一个实施方式，本专利技术提供了 GaN边缘发射激光器，所述激光器包含半极性GaN衬底、有源区、N侧波导层、P侧波导层、N型包覆层和P型包覆层。GaN衬底限定了20f I晶体生长面和滑移面。N侧和P侧波导层包含GalnN/GaN或GalnN/GalnN超晶格(SL)波导层。N侧和P侧SL波导层的超晶格层限定了针对波导平面性进行优化的相应层厚度，所述层厚度在约Inm与约5nm之间。根据本专利技术的另一实施方式，可以通过确保N侦_ P侧GaN基波导层以超过约O. 09nm/s的生长速率生长来促进平面化，而不管N侧和P侧GaN基波导层被设置为GalnN/GaN或GalnN/GalnN SL波导层还是本体(bulk)波导层。在其他一些实施方式中，可通过选择最佳SL层厚度和生长速率来促进平面化。附图说明当结合以下附图阅读下面对本专利技术的具体实施方式的详细描述时，可对其形成最好的理解，附图中相同的结构用相同的编号表示，其中图I是根据本专利技术的一个实施方式的GaN边缘发射激光器的示意图。本文在描述图中所示实施方式的各种变化形式时，将不再参考其他附图。具体实施例方式首先参见图1，图中所示的GaN边缘发射激光器100包含半极性GaN衬底10、有源区20、N侧波导层30、P侧波导层40、N型包覆层50和P侧包覆层60。GaN衬底限定丫20了1晶体生长面和滑移面。出于描述和限定本专利技术的目的，应当指出，GaN激光器往往在GaN衬底的极性面上生长，这带来很强的内场，所述内场会妨碍发光所需的电子-空穴复合。非极性面如m面和a面可用来消除这些场。GaN衬底也可沿着半极性晶面切割，产生弱得多的内场，并可在有源区形成高铟浓度，这可使发射波长延伸至绿光。本专利技术的具体实施方式涉及在GaN衬底的20乏1晶面上的生长，在此情况下，可称GaN衬底限定了20 1晶体生长面。GaN衬底的相应滑移面通常在朝向衬底c轴的方向延伸。在图示实施方式中，N侧波导层30和P侧波导层40包含GalnN/GaN或GaInN/GaInN超晶格(SL)波导层。对于SL波导层，N侧和P侧SL波导层30、40的超晶格层限定了针对波导平面性进行优化的相应层厚度，所述层厚度在约Inm与约5nm之间。本专利技术人还设想，通过确保N侧和P侧GaN基波导层30、40以超过约O. 09nm/s的生长速率生长来促进平面化，而不管N侧和P侧GaN基波导层30、40被设置为GalnN/GaN或GalnN/GalnN SL波导层还是本体波导层。图中进一步显示，有源区20介于N侧SL波导层30与P侧SL波导层40之间，并基本上平行于这两个层延伸。N型包覆层50介于N侧波导层30与GaN衬底10之间。P型包覆层60在P侧波导层40上形成。P侧SL波导层与N侧SL波导层各自的组成通常基本上相同，虽然并不做这样的要求。此外，在许多情况下，N侧SL波导层30至少与P侧SL波导层40 —样厚，N侧SL波导层30的厚度增加通常伴随着光损耗减少。P侧接触结构70可按照与GaN基激光器中接触件的制作相关的常规技术或待开发技术形成，在图I中仅呈现了示意图。本专利技术人还设想，可在GaN衬底10上形成GaN基缓冲层15，用以辅助制造过程。此外，可在有源区20的上面和下面，也就是在有源区20与相应的N侧和P侧波导层30、40之间提供电流阻挡层80，用以提高器件性能。这些类型的激光二极管组件在最新的GaN基激光器设计文献中有完整的记录。应当指出，本领域已有完整记录的马修斯-布莱克斯利(Matthews-Blakeslee)平衡理论对应变异质外延层开始发生错配位错的临界厚度提供了预测。根据该理论，如果层厚度超过该层的马修斯-布莱克斯利临界厚度，就会因产生错配位错而发生弛豫。此厚度与层中应变的数学乘积在本文中称作该层的应变-厚度积。本专利技术人已经认识到，对于本专利技术的GaN基激光器，N侧SL波导层30的应变_厚度积可设计成超过其应变弛豫临界值。此外，N型包覆层50的应变-厚度积可设计成超过其应变弛豫临界值。所得的应变弛豫在沿着GaN衬底的滑移面的单向上，有助于提高GaN基激光二极管的性能。例如，在一个实施方式中，N侧SL波导层30的应变-厚度积超过其应变弛豫临界值约10%。在另一个实施方式中，有源区20的应变-厚度积小于其应变弛豫临界值。在其他一些实施方式中，N型包覆层50的应变-厚度积超过其应变弛豫临界值约10%。有源区20可包含势垒层和单一量子阱层或多周期量子阱层。在此情况下，量子阱层的厚度通常在约Inm到约5nm之间,势鱼层的厚度在约5nm到约30nm之间。在许多情况下，有源区20包含单一 GaInN量子阱或多周期GaInN量子阱。在此情况下，可调节GaInN量子阱的In含量，使其大于N型SL波导层的In含量，以促进在光谱范围中绿光部分的工作。在所设想的其他一些实施方式中，有源区还包含AlGaInN势垒层，并调节AlGaInN势垒层的In含量，使其小于N型SL波导层的In含量。N型包覆层50和P型包覆层60可包含GaN、AlGaN或AlGaInN本体晶体(bulkcrystal),或者 AlGaN/AlGaN、AlGaN/GaN、AlGalnN/AlGalnN、AlGalnN/GaN、AlGalnN/G alnN或AlGalnN/AlGaN 的 SL。虽然图I所示的GaN边缘发射激光器100包含介于N侧SL波导层30与N型包覆层50之间的N型GaN过渡层55以及介于P侧SL波导层40与P型包覆层60之间的P型GaN过渡层65，但应当指出，这些层对于器件的设计或工作并不重要，可以省略。出于描述和限定本专利技术的目的，应当指出，本文提到的GaN激光二极管应理解为表不在GaN衬底上生长的激光_■极管结构。本文提到的GaN衬底应理解为表不衬底由闻纯GaN制成。应当指出，本文所用的诸如“优选”、“常规”和“通常”之类的词语不是用来限制本专利技术要求保护的范围，也不表示某些特征对本专利技术要求保护的结构或者功能来说是重要的、关键的甚至是必不可少的。相反地，这些词语仅仅用来表明本专利技术实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·巴特，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：
国别省市：
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