能降低超輻射發(fā)光二極管光譜波紋的芯片結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種能降低超輻射發(fā)光二極管光譜波紋的芯片結(jié)構(gòu)，包括超輻射發(fā)光二極管芯片，所述超輻射發(fā)光二極管芯片由順次層疊的N面電極層、襯底層、緩沖層、下限制層、下波導(dǎo)層、有源層、上波導(dǎo)層、上限制層、頂層、電隔離層和P面電極層組成，其中，N面電極層所在端面為超輻射發(fā)光二極管芯片的下端面，P面電極層所在端面為超輻射發(fā)光二極管芯片的上端面；超輻射發(fā)光二極管芯片上端面設(shè)置有無源吸收區(qū)和有源區(qū)；其改進(jìn)在于：所述無源吸收區(qū)范圍內(nèi)的P面電極層與N面電極層通過外接引線短接。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：可有效收集和消除無源吸收區(qū)內(nèi)的電子空穴對，避免無源吸收區(qū)抑制光反饋能力隨著輸出功率增大而下降，提高超輻射發(fā)光二極管的性能。
【專利說明】能降低超輻射發(fā)光二極管光譜波紋的芯片結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超輻射發(fā)光二極管，尤其涉及一種能降低超輻射發(fā)光二極管光譜波紋的芯片結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]輸出功率和光譜波紋是超輻射發(fā)光二極管(SLD)的重要指標(biāo)，但這兩個指標(biāo)存在矛盾性，這種矛盾性主要體現(xiàn)在:有源區(qū)注入電流時，由于載流子的反轉(zhuǎn)分布，SLD芯片通過自發(fā)福射和受激福射產(chǎn)生光子，輸出放大的自發(fā)福射光；同時，光在傳輸時，SLD芯片會在無源吸收區(qū)產(chǎn)生電子一空穴對，電子一空穴亦會通過自發(fā)輻射和受激輻射產(chǎn)生光子；在有源區(qū)內(nèi)，產(chǎn)生的光子會對輸出功率有一定貢獻(xiàn)，可以彌補(bǔ)光吸收引起的光損耗；但在無源吸收區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光子，會降低無源吸收區(qū)抑制光反饋的能力；在中、高功率下，當(dāng)產(chǎn)生的光子達(dá)到一定程度時，會使SLD性能惡化，光譜波紋迅速增大，甚至出現(xiàn)激射現(xiàn)象(此時無源吸收呈透明狀態(tài)，失去抑制光反饋的能力)，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對【背景技術(shù)】中的問題，本發(fā)明提出了一種能降低超輻射發(fā)光二極管光譜波紋的芯片結(jié)構(gòu)，包括超輻射發(fā)光二極管芯片，所述超輻射發(fā)光二極管芯片由順次層疊的N面電極層、襯底層、緩沖層、下限制層、下波導(dǎo)層、有源層、上波導(dǎo)層、上限制層、頂層、電隔離層和P面電極層組成，其中，N面電極層所在端面為超輻射發(fā)光二極管芯片的下端面，P面電極層所在端面為超輻射發(fā)光二極管芯片的上端面；超輻射發(fā)光二極管芯片上端面設(shè)置有無源吸收區(qū)和有源區(qū)；其創(chuàng)新在于:所述無源吸收區(qū)范圍內(nèi)的P面電極層與N面電極層通過外接引線短接。
[0004]前述方案的原理是:對于SLD芯片上的無源吸收區(qū)而言，電子空穴對是無益的，因此需要將它消除掉，為達(dá)到這一目的，本發(fā)明將無源吸收區(qū)范圍內(nèi)的P面電極層與N面電極層通過外接引線短接，在耗盡層的作用下，電子會到達(dá)N極，空穴會到達(dá)P極，從而使P面電極層、N面電極層和外引線形成一閉合回路，產(chǎn)生光生電流，達(dá)到有效收集和消除電子空穴對目的，避免了電子和空穴通過輻射復(fù)合產(chǎn)生光子，避免電子空穴對對無源吸收區(qū)抑制光反饋能力的負(fù)面影響。
[0005]由于前述方案中將無源吸收區(qū)范圍內(nèi)的P面電極層與N面電極層通過外接引線短接，導(dǎo)致有源區(qū)的工作電流容易出現(xiàn)泄漏，為了解決這一問題，本發(fā)明還通過如下改進(jìn)來提高有源區(qū)和無源吸收區(qū)之間的電隔離性:所述有源區(qū)和無源吸收區(qū)的交界處設(shè)置有溝阻，溝阻將有源區(qū)范圍內(nèi)的P面電極層和無源吸收區(qū)范圍內(nèi)的P面電極層隔離。
[0006]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:可有效收集和消除無源吸收區(qū)內(nèi)的電子空穴對，避免無源吸收區(qū)抑制光反饋能力隨著輸出功率增大而下降，提高超輻射發(fā)光二極管的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2、現(xiàn)有的超輻射發(fā)光二極管芯片的等效電流圖；
圖3、本發(fā)明的超輻射發(fā)光二極管芯片的等效電流圖。
【具體實施方式】
[0008]一種能降低超輻射發(fā)光二極管光譜波紋的芯片結(jié)構(gòu)，包括超輻射發(fā)光二極管芯片，所述超輻射發(fā)光二極管芯片由順次層疊的N面電極層1、襯底層2、緩沖層3、下限制層4、下波導(dǎo)層5、有源層6、上波導(dǎo)層7、上限制層8、頂層9、電隔離層10和P面電極層11組成，其中，N面電極層I所在端面為超輻射發(fā)光二極管芯片的下端面，P面電極層11所在端面為超輻射發(fā)光二極管芯片的上端面；超輻射發(fā)光二極管芯片上端面設(shè)置有無源吸收區(qū)12和有源區(qū)13 ;其改進(jìn)在于:所述無源吸收區(qū)12范圍內(nèi)的P面電極層11與N面電極層I通過外接引線短接。
[0009]進(jìn)一步地，所述有源區(qū)13和無源吸收區(qū)12的交界處設(shè)置有溝阻，溝阻將有源區(qū)13范圍內(nèi)的P面電極層11和無源吸收區(qū)12范圍內(nèi)的P面電極層11隔離。
[0010]參見圖2、3，圖2中所示為現(xiàn)有的超輻射發(fā)光二極管芯片的等效電流圖，圖3中所示為本發(fā)明的超輻射發(fā)光二極管芯片的等效電流圖；R1和R2是有源區(qū)P面接觸電阻和P區(qū)體電阻、R3是有源區(qū)N區(qū)接解電阻和體電阻，R4是有源區(qū)和無源區(qū)間的電阻，R5和R6是無源吸收區(qū)P面接觸電阻和P區(qū)體電阻、R7是無源吸收區(qū)N區(qū)接解電阻和體電阻；其中，RUR2與R5、R6的電阻大致相當(dāng)，R3與R7電阻大致相當(dāng)，通常情況下，Rl、R2、R3 (或R5、R6、R7)之和在2?5 Ω水平(與有源區(qū)長度有關(guān))，而R4比它們要高I?2量級；R4比它們要高I?2量級。
[0011]采用本發(fā)明方案后，當(dāng)向有源區(qū)施加正向電壓Vi時，在P區(qū)就有電流Il注入，由于R4電流較大，因此13可以忽略，12與Il基本相當(dāng)，跟通常的SLD—樣具有較大的注入載流子密度。向無源吸收區(qū)傳的光，光子會通過受激躍遷產(chǎn)生電子一空穴對，在相同材料和結(jié)構(gòu)中，電子一空穴對的數(shù)量與光子密度有關(guān)(即與光功率的大小有關(guān))。由于無源吸收區(qū)的P面與N面通過外接引線短接，因此，電子和空穴對會在耗盡區(qū)電場作用下中和，形成光電流14 (現(xiàn)有的超輻射發(fā)光二極管芯片由于沒有與本發(fā)明相似的外接引線結(jié)構(gòu)，因此無法形成回路)，這樣就可以避免電子一空穴對的存在和積累，更不會出現(xiàn)自發(fā)輻射和受激輻射產(chǎn)生光子，從而增強(qiáng)了無源吸收區(qū)抑制光反饋的能力，降低了 SLD的光譜波紋，達(dá)到改善SLD性能的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種能降低超輻射發(fā)光二極管光譜波紋的芯片結(jié)構(gòu)，包括超輻射發(fā)光二極管芯片，所述超輻射發(fā)光二極管芯片由順次層疊的N面電極層(I)、襯底層(2)、緩沖層(3)、下限制層(4)、下波導(dǎo)層(5)、有源層(6)、上波導(dǎo)層(7)、上限制層(8)、頂層(9)、電隔離層(10)和P面電極層(11)組成，其中，N面電極層(I)所在端面為超輻射發(fā)光二極管芯片的下端面，P面電極層(11)所在端面為超輻射發(fā)光二極管芯片的上端面；超輻射發(fā)光二極管芯片上端面設(shè)置有無源吸收區(qū)(12)和有源區(qū)(13);其特征在于:所述無源吸收區(qū)(12)范圍內(nèi)的P面電極層(11)與N面電極層(I)通過外接引線短接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能降低超輻射發(fā)光二極管光譜波紋的芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述有源區(qū)(13)和無源吸收區(qū)(12)的交界處設(shè)置有溝阻，溝阻將有源區(qū)(13)范圍內(nèi)的P面電極層(11)和無源吸收區(qū)(12)范圍內(nèi)的P面電極層(11)隔離。
【文檔編號】H01L33/00GK103515494SQ201310507954
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】唐祖榮, 周勇, 楊曉波, 羅洪靜, 王華平, 孫迎波 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所