[发明专利]一种基于化合物半导体材料紫外VCSEL芯片及制作方法

权利要求书

1.一种基于化合物半导体材料紫外VCSEL芯片，包括基底(1)，其特征在于：所述基底(1)的上方设置有外延层(2)，所述外延层(2)的上方设置有发光层(3)，所述外延层(2)包括低温AlN层(21)，所述低温AlN层(21)的上方设置有高温AlN层(22)，所述高温AlN层(22)的上方设置有含硅层(23)，所述含硅层(23)是厚度为300～500nm的n型Al_1-xGa_xN(x＜1)，所述含硅层(23)的上方设置有重硅层(24)，所述重硅层(24)是厚度为500～800nm的n++型Al_1-yGa_yN(xy＜1)，所述发光层(3)包括掺硅层(31)，所述掺硅层(31)是厚度为100～200nm的n型Al_1-xGa_xN(x＜1)，所述掺硅层(31)的上方设置有超晶格层(32)，所述超晶格层(32)是厚度为40～300nm的n型BAlGaN/AlGaN超晶格，所述超晶格层(32)的上方设置有量子阱层(33)，所述量子阱层(33)的材质为B_zAl_wGa_1-Z-WN(z＜＜w)/AlGaN，所述量子阱层(33)的上方设置有含镁层(34)，所述含镁层(34)是厚度为20～50nm的p型AlGaN，所述含镁层(34)的上方设置有重镁层(35)，所述重镁层(35)是厚度为10～20nm的p++型AlGaN，所述基底(1)的下表面、外延层(2)的上表面及发光层(3)的外侧均设置有DBR层(4)，所述DBR层(4)的材质为高禁带宽度材料，所述发光层(3)上方的DBR层(4)上方设置有防护层(5)，所述外延层(2)的上表面及发光层(3)的外侧的DBR层(4)的本体上蚀刻有电极层(6)，所述基底(1)下侧的DBR层(4)的下方设置有镀Ag层(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于化合物半导体材料紫外VCSEL芯片，其特征在于：所述DBR层(4)包括薄镀层，所述DBR层(4)由30～50个薄镀层周期性排列组成，所述薄镀层的厚度为紫外光的波长与薄镀层材料折射率之比的1/4，所述薄镀层是由HfO₂和SiO₂或者Al₂O₃和SiO₂或者掺杂Y₂O₃的HfO₂(YHfO)和SiO₂这三种组合材料中的一种、两种或三种混合组成。

3.根据权利要求1所述的一种基于化合物半导体材料紫外VCSEL芯片，其特征在于：所述基底(1)的材质为蓝宝石、硅、GaN、AlN和SiC中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种基于化合物半导体材料紫外VCSEL芯片，其特征在于：所述超晶格层(32)包括单体层，所述超晶格层(32)由10～30个单体层周期排列组成，所述单体层的厚度为4～10nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于化合物半导体材料紫外VCSEL芯片，其特征在于：所述量子阱层(33)包括势阱层和势垒层，所述势阱层的材质为AlGaN，所述势垒层的材质为B_zAl_wGa_1-Z-WN(z＜＜w)，所述量子阱层(33)的量子阱阱数为1～2，所述量子阱层(33)的量子阱阱层为2～3nm，所述量子阱层(33)的量子阱垒层厚度为15～17nm。