[发明专利]p-NiO为盖层的AlGaN紫外光发光管和激光器及其制备方法

说明书

一种p‑NiO为盖层的AlGaN紫外光发光管和激光器及其制备方法，属于半导体发光器件及其制备技术领域。器件依次由衬底、Al_yGa_1‑yN外延下限制层、Al_xGa_1‑xN材料多量子阱有源发光层、Al_zGa_1‑zN电子限制层、盖层、上电极和下电极构成；盖层是p‑NiO，空穴浓度可高达10¹⁸～10²⁰/cm³。本发明利用p‑NiO高空穴浓度、低电阻率和低折射率的特点，可以形成器件的良好空穴注入和对光形成良好限制，具有工作电压低、发光效率高，激光器易室温连续激射等优点，可提供一种比仅用AlGaN材料系波长更短的紫外光发光管和激光器。

技术领域

本发明属于半导体发光器件及其制备技术领域，具体涉及一种p-NiO为盖层的AlGaN紫外光发光管和激光器及其制备方法。

背景技术

紫外光发光管和激光器在信息存储、生物和医疗以及军事等领域有广泛的应用。目前这一波段的半导体发光管和激光器主要是GaN材料系制备的。

然而GaN材料系紫外光半导体发光管和激光器的有源区是含Al的AlGaN材料，为了对有源区的光和载流子进行良好的限制，有源区上面的电子限制层和盖层(光限制层暨空穴注入层)必须采用Al组分含量更高的AlGaN材料。由于Mg受主在p-AlGaN中的电离能随着Al组分的增加而增加，因此高Al组分AlGaN的电阻很大，发光管和激光器的工作电压较高，这样制得的紫外光激光器很难激射，即使激射，实现室温连续工作也很困难，制得的紫外光发光管光效也较低。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述GaN材料系紫外光发光管和激光器的困难，利用p-NiO的高空穴浓度、低电阻率和低折射率特性，提供一种以p-NiO为盖层(光限制层暨空穴注入层)的AlGaN紫外光发光管和激光器及其制备方法。本发明制备的p-NiO空穴浓度可高达10¹⁸～10²⁰/cm³，电阻率非常低，仅2～4Ω·cm(见表1)，同时NiO的折射率和AlN相差无几，完全可以对x值在0.7以下的Al_xGa_1-xN有源发光层发射的光进行限制，以提高发光管光效，实现激光器件的低电压激光输出。

本发明的技术方案是：

本发明所设计的p-NiO为盖层(光限制层暨空穴注入层)的AlGaN紫外光发光管(见附图1和附图说明)，依次由衬底1、衬底1上面制备的GaN缓冲层12、GaN缓冲层12上制备的n型掺Si(载流子浓度范围为1×10¹⁸/cm³～9.9×10¹⁹/cm³)的Al_yGa_1-yN外延下限制层(光、空穴限制层暨电子注入层)2、Al_yGa_1-yN下限制层2上面制备的相互分立的Al_xGa_1-xN材料多量子阱有源发光层3和下电极7、Al_xGa_1-xN材料有源发光层3上面制备的p型掺Mg(载流子浓度范围为1×10¹⁷/cm³～5×10¹⁸/cm³)的Al_zGa_1-zN电子限制层4、Al_zGa_1-zN电子限制层4上制备的盖层(光限制层暨空穴注入层)5、盖层5上面制备的上电极6构成，其特征在于：衬底1是Al₂O₃或Si晶体片；盖层(光限制层暨空穴注入层)5是p-NiO，空穴浓度为1×10¹⁸/cm³～9.9×10²⁰/cm³。