專利名稱：一種自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，特別是指一種自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管。
背景技術(shù)：
超輻射發(fā)光管是近十幾年來發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體光電器件，它是一種具內(nèi)增益的非相干光源，其光學(xué)特性介于半導(dǎo)體激光器與發(fā)光二極管之間，與激光器相比，超輻射發(fā)光管有更寬的發(fā)光光譜，更短的相干長度，可以顯著地降低光纖圈中瑞利背向散射和非線性光克爾效應(yīng)所引起的噪聲，以及光纖傳輸?shù)哪Ｊ椒峙湓肼暎欢襍LD的溫度特性比較好，與一般發(fā)光二極管相比，超輻射發(fā)光管的輸出功率更高；發(fā)散角更小，耦合效率更高；這些獨特的優(yōu)異性彌補了半導(dǎo)體激光器與一般發(fā)光二極管的不足。寬光譜是超輻射發(fā)光管的最重要的特征之一，因為隨著光譜寬度的增加，與譜寬直接相關(guān)的光源相干長度降低，從而使超輻射發(fā)光管的系統(tǒng)性能得到顯著提高。
為了提高超輻射發(fā)光管的輸出光譜寬度，人們做了很多努力，目前主要有以下幾種辦法(1)單量子阱結(jié)構(gòu)作為超輻射發(fā)光管的有源區(qū)，設(shè)計高的工作電流，使n＝1(基態(tài)躍遷)，n＝2(第一激發(fā)態(tài)躍遷)兩種躍遷同時并重地被引入，得到較寬的輸出光譜，缺點是工作電流高，器件的熱效應(yīng)明顯，限制了輸出功率的提高。
(2)以不同能量勢阱作為超輻射發(fā)光管的有源區(qū)，這種多量子阱結(jié)構(gòu)可以引入不同能量的n＝1的基態(tài)躍遷，從而獲得較寬的光譜輸出。
(3)利用兩次液相外延技術(shù)(LPE)，將兩種不同波長的有源材料以級聯(lián)的形式串接起來，來實現(xiàn)寬光譜的超輻射輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管，采用這種器件結(jié)構(gòu)可以利用自組織量子點本身所特有的尺寸、大小的非均勻、連續(xù)分布的特性來實現(xiàn)超輻射發(fā)光管的平滑的、較寬的光譜輸出特性。同時這種以自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管的制作也為自組織量子點在光電器件中的應(yīng)用拓寬了道路，變尺寸、大小分布的非均勻性這一對制作激光器的不利因素為有益因素，使其不再局限于自組織量子點激光器的制作。
本發(fā)明一種自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管，其特征在于，其中包括一上限制層；一上漸變折射率波導(dǎo)層，該上漸變折射率波導(dǎo)層制作在上限制層的下面；一自組織量子點有源區(qū)，該自組織量子點有源區(qū)制作在上漸變折射率波導(dǎo)層的下面；一下漸變折射率波導(dǎo)層，該下漸變折射率波導(dǎo)層制作在量子點有源區(qū)的下面；一下限制層，該下限制層制作在下漸變折射率波導(dǎo)層的下面；一襯底，該襯底在下限制層的下面；一層介質(zhì)膜，該介質(zhì)膜淀積在上限制層上，在介質(zhì)膜上腐蝕出傾斜的條形電流注入?yún)^(qū)；其中該自組織量子點有源區(qū)包括5個周期的量子點；在該5個周期的銦砷量子點的上面均有一層應(yīng)力緩沖層，在每一應(yīng)力緩沖層的上面均有一間隔層。
其中應(yīng)力緩沖層的厚度為1-5nm，該應(yīng)力緩沖層為銦鎵砷層；間隔層的厚度為3-5nm，該間隔層為鎵砷層；蓋層的厚度為10nm，該蓋層為鎵砷層。
其中有源區(qū)內(nèi)采用自組織量子點，所說的自組織量子點為銦砷、銦鎵砷、銦鋁砷、銦鎵鋁砷自組織量子點。
其中所選用的襯底是銦磷或是鎵砷襯底。
其中在介質(zhì)膜上腐蝕出傾斜的條形電流注入?yún)^(qū)，其傾斜角度為2°-10°，條寬選取為10-50μm，條長100-2000μm。
本發(fā)明的特點在于利用傾斜條形電流注入?yún)^(qū)，可以有效地抑制器件的激射，實現(xiàn)超輻射光的輸出；采用自組織量子點為超輻射發(fā)光管的有源區(qū)可以在實現(xiàn)超輻射發(fā)光的基礎(chǔ)上進一步達到平滑的、較寬的光譜輸出。在自組織量子點技術(shù)日益成熟的今天，這種辦法可以推廣到那些需要寬光譜輸出的光電器件制作中去。


為進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和具體實例對其做進一步的描述，其中圖1是自組織量子點超輻射發(fā)光管的有源區(qū)結(jié)構(gòu)圖；圖2是自組織量子點超輻射發(fā)光管的器件的剖面圖；圖3是自組織量子點超輻射發(fā)光管的器件的立體圖。
具體實施例方式
請結(jié)合參閱圖2，圖3，本發(fā)明一種自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管，其中包括一上限制層7；一上漸變折射率波導(dǎo)層8，該上漸變折射率波導(dǎo)層8制作在上限制層7的下面；一自組織量子點有源區(qū)9，該自組織量子點有源區(qū)9制作在上漸變折射率波導(dǎo)層8的下面；所說的自組織量子點為銦砷、銦鎵砷、銦鋁砷或銦鎵鋁砷自組織量子點。
一下漸變折射率波導(dǎo)層10，該下漸變折射率波導(dǎo)層10制作在量子點有源區(qū)9的下面；一下限制層11，該下限制層11制作在下漸變折射率波導(dǎo)層10的下面；一襯底12，該襯底12制作在下限制層11的下面；其中所選用的襯底12是銦磷或是鎵砷襯底；一層介質(zhì)膜6，該介質(zhì)膜6淀積在上限制層7上，在介質(zhì)膜6上腐蝕出傾斜的條形電流注入?yún)^(qū)5；其中在介質(zhì)膜6上腐蝕出傾斜的條形電流注入?yún)^(qū)5，其傾斜角度為2°-10°，條寬選取為10-50μm，條長100-2000μm。
請結(jié)合參閱圖1，其中該量子點有源區(qū)9包括5個周期的量子點1；在該5個周期的銦砷量子點1的下面均有一層間隔層3，在每一間隔層3的下面有一應(yīng)力緩沖層2。其中應(yīng)力緩沖層2的厚度為1-5nm，該應(yīng)力緩沖層2為銦鎵砷層；間隔層3的厚度為3-5nm，該間隔層3為鎵砷層；蓋層4的厚度為10nm，該蓋層4為鎵砷層。
本發(fā)明利用傾斜條形電流注入?yún)^(qū)，可以有效地抑制器件的激射，實現(xiàn)超輻射光的輸出；采用自組織量子點為超輻射發(fā)光管的有源區(qū)可以在實現(xiàn)超輻射發(fā)光的基礎(chǔ)上進一步達到平滑的、較寬的光譜輸出。在自組織量子點技術(shù)日益成熟的今天，這種辦法可以推廣到那些需要寬光譜輸出的光電器件制作中去。
權(quán)利要求
1.一種自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管，其特征在于，其中包括一上限制層；一上漸變折射率波導(dǎo)層，該上漸變折射率波導(dǎo)層制作在上限制層的下面；一自組織量子點有源區(qū)，該自組織量子點有源區(qū)制作在上漸變折射率波導(dǎo)層的下面；一下漸變折射率波導(dǎo)層，該下漸變折射率波導(dǎo)層制作在量子點有源區(qū)的下面；一下限制層，該下限制層制作在下漸變折射率波導(dǎo)層的下面；一襯底，該襯底在下限制層的下面；一層介質(zhì)膜，該介質(zhì)膜淀積在上限制層上，在介質(zhì)膜上腐蝕出傾斜的條形電流注入?yún)^(qū)；其中該自組織量子點有源區(qū)包括5個周期的量子點；在該5個周期的銦砷量子點的上面均有一層應(yīng)力緩沖層，在每一應(yīng)力緩沖層的上面均有一間隔層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管，其特征在于，其中應(yīng)力緩沖層的厚度為1-5nm，該應(yīng)力緩沖層為銦鎵砷層；間隔層的厚度為3-5nm，該間隔層為鎵砷層；蓋層的厚度為10nm，該蓋層為鎵砷層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管，其特征在于，其中有源區(qū)內(nèi)采用自組織量子點，所說的自組織量子點為銦砷、銦鎵砷、銦鋁砷、銦鎵鋁砷自組織量子點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管，其特征在于，其中所選用的襯底是銦磷或是鎵砷襯底。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管，其特征在于，其中在介質(zhì)膜上腐蝕出傾斜的條形電流注入?yún)^(qū)，其傾斜角度為2°-10°，條寬選取為10-50μm，條長100-2000μm。
全文摘要
一種自組織量子點為有源區(qū)的超輻射發(fā)光管，其中包括一上限制層；一上漸變折射率波導(dǎo)層，該上漸變折射率波導(dǎo)層制作在上限制層的下面；一自組織量子點有源區(qū)，該自組織量子點有源區(qū)制作在上漸變折射率波導(dǎo)層的下面；一下漸變折射率波導(dǎo)層，該下漸變折射率波導(dǎo)層制作在量子點有源區(qū)的下面；一下限制層，該下限制層制作在下漸變折射率波導(dǎo)層的下面；一襯底，該襯底在下限制層的下面；一層介質(zhì)膜，該介質(zhì)膜淀積在上限制層上，在介質(zhì)膜上腐蝕出傾斜的條形電流注入?yún)^(qū)；其中該自組織量子點有源區(qū)包括5個周期的量子點；在該5個周期的銦砷量子點的上面均有一層應(yīng)力緩沖層，在每一應(yīng)力緩沖層的上面均有一間隔層。
文檔編號H01S5/00GK1490887SQ0214758
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月17日
發(fā)明者張子旸, 王占國, 徐波, 金鵬, 劉峰奇, 張子 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所