具有空穴加速结构的激光器外延结构以及激光器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116031755A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310118063.6(22)申请日2023.02.15(71)申请人江苏第三代半导体研究院有限公司地址215000江苏省苏州市工业园区金鸡湖大道99号苏州纳米城中北区23幢214室(72)发明人王国斌王阳(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256专利代理师赵世发(51)Int.Cl.H01S5/30(2006.01)H01S5/343(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称具有空穴加速结构的激光器外延结构以及激光器(57)摘要本发明公开了一种具有空穴加速结构的激光器外延结构以及激光器。所述激光器外延结构包括沿指定方向依次设置的n型限制层、第一波导层、发光层、第二波导层、p型电子阻挡层、p型限制层和p型欧姆接触层；以及，所述外延结构还包括p型空穴加速层，所述p型空穴加速层设置在第二波导层与p型限制层之间；所述p型空穴加速层内的受主杂质浓度低于所述p型限制层和p型电子阻挡层中任一者内的受主杂质浓度；并且，所述p型空穴加速层的势垒低于p型限制层和p型电子阻挡层中任一者的势垒。本发明中的p型GaN空穴加速层可以加速空穴的迁移速率，推动更多的空穴进入量子阱发光层。CN116031755ACN116031755A权利要求书1/2页1.一种具有空穴加速结构的激光器外延结构，包括沿指定方向依次设置的n型限制层、第一波导层、发光层、第二波导层、p型电子阻挡层、p型限制层和p型欧姆接触层；其特征在于：所述外延结构还包括p型空穴加速层，所述p型空穴加速层设置在第二波导层与p型限制层之间；所述p型空穴加速层内的受主杂质浓度低于所述p型限制层和p型电子阻挡层中任一者内的受主杂质浓度；并且，所述p型空穴加速层的势垒低于p型限制层和p型电子阻挡层中任一者的势垒。2.根据权利要求1所述的具有空穴加速结构的激光器外延结构，其特征在于：所述p型空穴加速层包括第一p型空穴加速层和/或第二p型空穴加速层，所述第一p型空穴加速层设置在p型电子阻挡层与p型限制层之间，所述第二p型空穴加速层设置在p型电子阻挡层与第二波导层之间。3.根据权利要求2所述的具有空穴加速结构的激光器外延结构，其特征在于：所述第一p型空穴加速层与p型限制层之间形成有第一极化场，所述第一p型空穴加速层与p型电子阻挡层之间形成有第二极化场，所述第一极化场和第二极化场的矢量方向相反，所述第一极化场的强度大于第二极化场的强度，自p型限制层向发光层运动的空穴能够被第一极化场加速。4.根据权利要求2所述的具有空穴加速结构的激光器外延结构，其特征在于：所述第二p型空穴加速层与p型电子阻挡层之间形成有第三极化场，自p型限制层、p型电子阻挡层向发光层运动的空穴能够被所述第三极化场加速。5.根据权利要求3或4所述的具有空穴加速结构的激光器外延结构，其特征在于：所述p型电子阻挡层与p型限制层均为含Al的Ⅲ族氮化物材料所组成，且所述p型限制层中的Al含量大于所述p型电子阻挡层中的Al含量。6.根据权利要求5所述的具有空穴加速结构的激光器外延结构，其特征在于：所述p型电子阻挡层中的Al含量为10‑20at％，所述p型限制层中的Al含量为5‑10at％。7.根据权利要求6所述的具有空穴加速结构的激光器外延结构，其特征在于：所述第一波导层和第二波导层的材质均包括InGaN，所述p型电子阻挡层和p型限制层的材质均包括AlGaN。8.根据权利要求3或4所述的具有空穴加速结构的激光器外延结构，其特征在于：所述p型电子阻挡层中的受主杂质浓度为1E20‑1E21cm‑3，所述p型限制层中的受主杂质浓度为1E19‑1E20cm‑3，所述第一p型空穴加速层和第二p型空穴加速层均为轻掺Mg的p‑GaN层，所述第一p型空穴加速层和第二p型空穴加速层的受主杂质浓度均为1E16cm‑3‑1E17cm‑3。9.根据权利要求1所述的具有空穴加速结构的激光器外延结构，其特征在于包括：依次层叠设置的n‑GaN衬底、n‑AlGaN限制层、第一InGaN波导层、InGaN/GaN量子阱发光层、第二InGaN波导层、p‑AlGaN电子阻挡层、up‑GaN空穴加速层、p‑AlGaN限制层、p‑GaN欧姆接触层，或者，依次层叠设置的n‑GaN衬底、n‑AlGaN限制层、第一InGaN波导层、InGaN/GaN量子阱发光层、第二InGaN波导层、up‑GaN空穴加速层、p‑AlGaN电子阻挡层、p‑AlGaN限制层、p‑GaN欧姆接触层；或者，依次层叠设置的n‑GaN衬底、n‑AlGaN限制层、第一InGaN波导层、InGaN/GaN量子阱发光层、第二InGaN波导层、u