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氮化物半导体发光器件和制备氮化物半导体激光器的方法

摘要

本发明提供一种氮化物半导体发光器件,该氮化物半导体发光器件含有涂有涂膜的发光部分,所述发光部分由氮化物半导体形成,并且与发光部分接触的涂膜由与发光部分相邻沉积的氧氮化物膜和沉积在所述氧氮化物膜上的氧化物膜形成。还提供一种制备含有具有被涂膜涂覆的小面的空腔的氮化物半导体激光器的方法,该方法包括以下步骤:提供解理以形成空腔的小面;和用涂膜涂覆空腔的小面,所述涂膜由与空腔的小面相邻沉积的氧氮化物膜和沉积在氧氮化物膜的氧化物膜形成。

著录项

  • 公开/公告号CN1983654A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2007-06-20

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 夏普株式会社;

    申请/专利号CN200610168827.9

  • 发明设计人 川口佳伸;神川刚;

    申请日2006-12-14

  • 分类号H01L33/00;H01S5/00;H01L21/314;

  • 代理机构中科专利商标代理有限责任公司;

  • 代理人陈瑞丰

  • 地址 日本大阪府

  • 入库时间 2023-12-17 18:46:19

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2022-04-01

    专利权的转移 IPC(主分类):H01L33/00 专利号:ZL2006101688279 登记生效日:20220318 变更事项:专利权人 变更前权利人:夏普株式会社 变更后权利人:夏普福山激光株式会社 变更事项:地址 变更前权利人:日本大阪府 变更后权利人:日本广岛县福山市大门町旭1番地

    专利申请权、专利权的转移

  • 2009-01-14

    授权

    授权

  • 2007-08-15

    实质审查的生效

    实质审查的生效

  • 2007-06-20

    公开

    公开

说明书

本非临时申请基于2005年12月1 6日提交于日本专利局的日本专利申请No.2005-363589,其全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及氮化物半导体发光器件和制备氮化物半导体激光器的方法。

背景技术

公知含有具有退化小面的空腔的半导体激光器在可靠性方面被削弱。据认为空腔具有在存在非辐射性复合级(recombination level)时退化的小面,从而小面过分产生热量。这种级的一个主要起因在于,空腔具有氧化的小面。

因此,日本专利公开No.09-162496公开了一种用由不包含氧的氮化物形成的涂膜涂覆空腔的小面从而防止空腔具有氧化的小面的方法。此外,日本专利公开No.2002-237648公开了一种用与小面相同的氮化物的电介质材料的涂膜涂覆氮化物半导体激光器的空腔的小面以降低非辐射性复合级的方法。

由此,用氮化物涂膜涂覆空腔的小面是常规已知的。在氮化物中,氮化铝(AlN)的化学和热稳定性特别高并且是高质量的绝缘体,还具有高的导热性和相当有效的散热性。因此,AlN表现出作为涂覆半导体激光器的空腔的小面的涂膜的优异特征(例如参见日本专利公开No.03-209895)。然而,不含氧的涂膜通常具有高应力,并且被认为导致例如暗线的退化。

发明内容

本发明的发明人进行了研究以开发一种在空腔的小面上形成AlN膜从而实现氮化物半导体激光器的技术,所述氮化物半导体激光器能够在高输出下驱动,而在空腔具有退化的小面时没有削弱可靠性。

首先,在100℃用铝(Al)和气态氮进行ECR溅射,在氮化物半导体激光器的空腔的发光小面上沉积6nm厚的AlN膜。然后,在AlN膜上沉积76nm厚的氧化铝膜,以得到5%的反射率。此外,所述氮化物半导体激光器在空腔的光反射小面提供有高反射膜,该高反射膜由一对氧化硅膜和氧化钛膜形成,获得至少95%的高反射率。

将由此制备的氮化物半导体激光器放置在70℃的环境中并且连续发出激光以提供100mW的光输出,进行老化试验。如图9所示,在15个氮化物半导体激光器中,8个氮化物半导体激光器突然停止发出激光。对停止发出激光的氮化物半导体激光器进行检查,发现它们的空腔具有它们退化的发光小面。本发明的发明人认为在发光小面上沉积的6nm厚的AlN膜的应力仍然大,因此将AlN膜的厚度降低到2nm.。然而,结果基本相同。由此发现按照常规提供含有具有AlN膜的空腔的发光小面的氮化物半导体激光器不足以获得高的可靠性。

此外,如果氮化物半导体发光二极管器件具有提供有AlN膜的发光平面作为发光部分,并且氮化物半导体形成的发光平面和AlN膜相互接触较不紧密,则在它们的界面处产生的非辐射中心吸收光。这导致光引出效率低,因而削弱可靠性。

因此,本发明涉及氮化物半导体发光器件和制备可以提高可靠性的氮化物半导体激光器的方法。

本发明是一种氮化物半导体发光器件,该氮化物半导体发光器件含有涂有涂膜的发光部分,所述发光部分由氮化物半导体形成,并且与发光部分接触的涂膜由与发光部分相邻沉积的氧氮化物膜和沉积在所述氧氮化物膜上的氧化物膜形成。

此处,本发明的氮化物半导体发光器件可以是氮化物半导体激光器,并且所述发光部分可以是空腔的小面。

此外,在本发明的氮化物半导体发光器件中,氧氮化物膜可以是氧氮化铝膜和氧氮化硅膜中的一种。

此外,在氮化物半导体发光器件中,氧化物膜可以是氧化铝膜、氧化硅膜、氧化钛膜、氧化铪膜、氧化锆膜、氧化铌膜、氧化钽膜和氧化钇膜中的一种。

此外,本发明是一种制备含有具有被涂膜涂覆的小面的空腔的氮化物半导体激光器的方法,该方法包括以下步骤:提供解理以形成空腔的小面;和用涂膜涂覆空腔的小面,所述涂膜由与空腔的小面相邻沉积的氧氮化物膜和沉积在氧氮化物膜的氧化物膜形成。

此外,在本发明制备氮化物半导体激光器的方法中,可以使用氧化铝作为靶制备氧氮化物膜。

由此本发明可以提供氮化物半导体发光器件和制备可以提高可靠性的氮化物半导体激光器的方法。

从以下在结合附图时的详细描述中,本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点将变得更明显。

附图说明

图1是第一实施方案中本发明氮化物半导体激光器的一个优选实例的示意性横截面图。

图2是图1所示的第一实施方案的本发明氮化物半导体激光器沿着其空腔的长度方向的示意性侧视图。

图3示意性地显示了ECR溅射装置的构造。

图4显示了由氧氮化铝膜的AES获得的深度方向上的组成分析的结果,所述氧氮化铝膜在与本发明第一实施方案采用的条件相同的条件下单独制备。

图5显示了由涂膜的AES获得的深度方向上的组成分析的结果,所述涂膜由沉积在第一实施方案的本发明氮化物半导体激光器的空腔的发光小面的氧氮化铝膜和沉积在氧氮化铝膜上的氧化铝膜形成。

图6显示了用第一实施方案的本发明氮化物半导体激光器进行的老化试验的结果。

图7显示了涂膜的深度方向上的AES分析结果,所述涂膜由沉积在第二实施方案的本发明氮化物半导体激光器的空腔的发光小面的氧氮化铝膜和沉积在氧氮化铝膜上的氧化铝膜形成。

图8显示了氧氮化铝膜的深度方向上的AES分析结果,所述氧氮化铝膜是在与应用于沉积在第三实施方案的本发明氮化物半导体激光器的空腔的发光小面的氧氮化铝膜的条件相同的条件下单独形成的。

图9显示了用常规氮化物半导体激光器进行的老化试验的结果。

具体实施方式

下面将描述本发明的实施方案。请注意,在附图中,相同的附图标记表示相同或相应的组件。

本发明是一种氮化物半导体发光器件,该氮化物半导体发光器件含有涂有涂膜的发光部分。发光部分由氮化物半导体形成,并且与发光部分接触的涂膜由与发光部分相邻沉积的氧氮化物膜和沉积在所述氧氮化物膜上的氧化物膜形成。由此,在本发明中,发光部分可以涂有由与发光部分相邻沉积的氧氮化物膜和沉积在所述氧氮化物膜上的氧化物膜形成的涂膜,从而提高氮化物半导体发光器件的可靠性。

此处,例如,本发明的氮化物半导体发光器件包括氮化物半导体激光器、氮化物半导体发光二极管器件等。此外,如果本发明的氮化物半导体发光器件是氮化物半导体激光器,则其发光部分对应于空腔的小面。如果本发明的氮化物半导体发光器件是氮化物半导体发光二极管器件,则其发光部分对应于发光平面。请注意,在本发明中,氮化物半导体激光器表示至少具有活性层和包层的半导体激光器,所述活性层和包层由含有AlInGaN(氮和选自铝、铟和镓的至少一种元素的化合物)作为主要组分(含量至少为50质量%的组分)的材料形成。此外在本发明中,空腔的小面是指至少通过解理包括半导体衬底和堆叠在衬底上的活性层和包层的堆叠体形成的镜平面。

此外,本发明中采用的氧氮化物膜可以例如由氧氮化铝膜或氧氮化硅膜实现。此外,本发明中采用的氧化物膜可以例如由氧化铝膜、氧化硅膜、氧化钛膜、氧化铪膜、氧化锆膜、氧化铌膜、氧化钽膜或氧化钇膜实现。请注意,在本发明中,由氧氮化物膜和氧化物膜形成的涂膜可以具有沉积在其上的另一种膜。

此外,如果本发明的氮化物半导体发光器件是氮化物半导体激光器,则本发明的氮化物半导体激光器可以采用包括以下步骤的方法制备:通过解理形成空腔的小面;和用与空腔的小面相邻沉积的氧氮化物膜和沉积在氧氮化物膜上的氧化物膜形成的涂膜涂覆空腔的小面。

此处,如果氧氮化物膜是氧氮化铝膜,则可以例如通过在膜沉积炉中提供氧化铝靶,向膜沉积炉中只引入气态氮并且进行活性溅射而形成氧氮化铝膜。由此,采用氧化铝靶可以消除向沉积氧氮化铝膜的膜沉积炉中有意引入气态氧的必要性。

此外,如果氧氮化物膜是氧氮化铝膜,则铝易于氧化,并且如果将气态氧引入膜沉积炉中,则存在以下趋势;难以进行控制以提供具有小的氧含量的组成受控的氧氮化物,并且难以复制这种氧氮化物。然而,通过使用由AlxOy表示并且氧化程度较低的氧化铝作为靶,并且避免将气态氧引入膜沉积炉而用向其中单独引入气态氮代替,使得可以相对容易地沉积氧含量小的氧氮化铝膜,其中0<x<1,0<y<0.6,并且x+y=1,可以解决这个问题。此外,用氧含量小的氧氮化铝膜的靶代替由AlxOy表示并且氧化程度较低的氧化铝的靶,可以获得类似的效果,其中0<x<1,0<y<0.6,并且x+y=1。

此外,改变膜沉积炉中的真空度和/或改变其中用于膜沉积的温度和/或类似的一种或多种条件,也可以提供氧含量变化从而组成变化的氧氮化物膜。

此外,如果膜沉积炉具有氧化的内壁或者在内壁上提供有氧化铝,其后向膜沉积炉引入气态氩和气态氮,并且采用Al靶,如此进行溅射以沉积膜,则内部由于等离子体作用而脱氧,由此可以形成氧氮化铝膜。

第一实施方案

图1是本实施方案的氮化物半导体激光器的一个优选实例的示意性横截面图。此处,本实施方案提供一种氮化物半导体激光器10,该氮化物半导体激光器10包括n型GaN衬底11,沉积在n型GaN衬底11上的n型AlGaInN缓冲层21,沉积在n型AlGaInN缓冲层21上的n型AlGaInN包层22,沉积在n型AlGaInN包层22上的n型AlGaInN引导层23,沉积在n型AlGaInN引导层23上的AlGaInN多量子阱活性层24,沉积在AlGaInN多量子阱活性层24上的p型AlGaInN引导层25,沉积在p型AlGaInN引导层25上的p型AlGaInN包层26,和沉积在p型AlGaInN包层26上的p型AlGaInN接触层27。应当指出,每一层均具有适当调整的组成,因而与本发明的实质无关。此外,在本实施方案中,氮化物半导体激光器在可以调节的波长发出激光,所述波长可以根据AlGaInN多量子阱活性层24的组成比率在例如370nm至470nm的范围内适当调节。调整本实施方案以允许在405nm波长发出激光。此外,AlGaInN多量子阱活性层24可以包含As、P和类似的第V族元素中的至少一种元素,所述元素的量近似为至少0.01原子%至10原子%。

此外在本实施方案中,氮化物半导体激光器10具有p型AlGaInN包层26和部分去除的p型AlGaInN接触层27,从而具有沿着空腔长度方向延伸的脊状条纹部分13。此处脊状条纹部分13具有例如约1.2μm至2.4μm,典型地约1.5μm的宽度。此外,p型AlGaInN接触层27具有提供有p电极14的表面,并且在除脊状条纹部分13外的p电极14下部分提供绝缘膜12。此外,在n型GaN衬底11上,在与其上堆叠有前述各层的表面相反的表面上沉积n电极15。

图2是图1所示的本实施方案的氮化物半导体激光器沿着其空腔的长度方向的示意性侧视图。此处,在本实施方案中,氮化物半导体激光器10具有空腔10,空腔10具有光反射小面17和充当发光部分的发光小面16,每个小面均是通过用金刚石头划线和断裂而形成的,由此解理晶片,所述晶片具有按照层的次序沉积在上述n型GaN衬底上的n型AlGaInN缓冲层和其它上述半导体层,并且提供有脊状条纹部分,接着是绝缘膜以及p和n电极。解理产生解理平面,如图2所示,该解理平面充当相互平行的小面16和17。

在发光小面16上沉积6nm厚的氧氮化铝膜31并且在氧氮化铝膜31上沉积76nm厚的氧化铝膜32,以产生5%的反射率。此外在光反射小面17上沉积6nm厚的氧氮化铝膜33并且在氧氮化铝膜33上沉积80nm厚的氧化铝膜34,然后在氧化铝膜34上沉积71nm厚的氧化硅膜和46nm厚的氧化钛膜,所述氧化硅膜和氧化钛膜充当一对,以层的形式沉积四对,其中首先沉积氧化硅膜,其后在最前表面上沉积142nm厚的氧化硅膜,从而提供高反射膜35。

尽管氧氮化铝膜31、氧化铝膜32、氧氮化铝膜33、氧化铝膜34和高反射膜35每一个均可以例如通过下述的电子回旋共振(ECR)进行溅射,但是这些膜也可以通过多种其它溅射技术、化学气相沉积(CVD)等形成。

图3示意性地显示了ECR溅射装置的结构。此处,ECR溅射装置40通常由膜沉积炉50和等离子体发生室60构成。膜沉积炉50具有气体入口51和气体出口56,并且在内部提供有靶52、加热器53、样品台54和闸板55。此外,将如上所述解理的样品66放置在样品台54上,并且在能够使膜沉积在空腔的小面16或17上的方向上附在支持架(未显示)上。此外,将真空泵(未显示)连接到气体出口56上,以抽出膜沉积炉50内部的气体。此外将RF电源57连接到靶52上。

另外,等离子体发生室60具有气体入口61和微波入口62,并且在内部提供有微波引入窗63和电磁线圈64。微波入口62引入微波65,该微波然后通过微波引入窗63引入以从通过气体入口61引入的气体产生等离子体。

采用如此构造的ECR溅射装置40首先在空腔的发光小面16上沉积6nm厚的氧氮化铝膜31,随后在氧氮化铝膜31上沉积76nm厚的氧化铝膜32。

更具体而言,首先,向膜沉积炉50中以5.5sccm的流速引入气态氮并且以1.0sccm的流速引入气态氧,而且将气态氩以20.0sccm的流速引入其中,从而有效产生等离子体以更快地沉积膜。然后,为了溅射由Al制成的靶52,向靶52施加500W的RE功率,并且施加产生等离子体所需的500W的微波功率。结果,在1.7/sec的膜沉积速率下,沉积对于波长为633nm的光的折射率为2.0的氧氮化铝膜31。氧氮化铝膜31由铝、氮和氧形成,并且它们各自的含量(原子%)可以通过例如俄歇电子能谱法(AES)测量。此外,形成氧氮化铝膜31的氧的含量还可以通过透射电子显微镜法-能量分散X射线光谱法(TEM-EDX)测量。

图4显示了在与上述相同的条件下单独提供的氧氮化铝膜的深度方向上的AES组成分析的结果。在考虑每种元素峰的灵敏度的情况下,基于AES强度信号分别获得铝、氧和氮的含量。此处,将铝、氧化物和氮一起设为100原子%,从中排除铝、氧和氮以外的含量小的元素如氩。

如图4所示,氧氮化铝膜含有35原子%的铝、3原子%的氧和62原子%的氮,并且在深度方向上具有基本上均匀的组成。应当指出,尽管图4中没有显示,但是检测到可忽视量的氩。

应当指出,尽管本发明可以省略了以下做法,但是优选在沉积氧氮化铝膜31之前,在膜沉积装置中在例如至少100℃并且最高500℃的温度加热具有小面16的空腔,以从小面16上除去氧化物膜、杂质等,从而清洁小面16。此外,尽管本发明可以省略了以下做法,但是在沉积氧氮化铝膜31之前,空腔可以具有暴露于例如氩或氮的等离子体并由此清洁的小面16。而且在沉积氧氮化铝膜31之前,空腔还可以具有被加热并且同时暴露于等离子体的小面16。此外,当将小面暴露于等离子体时,例如可以将其暴露于氩的等离子体然后暴露于氮的等离子体,反之亦然。除了氩和氮外,还可以使用例如稀有气体,例如氦、氖、氙、氡等。此外,尽管优选在将小面在至少100℃并且最高500℃的温度加热的情况下,在空腔的小面16上沉积氧氮化铝膜31,但是本发明可以省略在沉积氧氮化铝膜31中对小面的这种加热。

在如上所述地沉积氧氮化铝膜31使其厚度为6nm后,向膜沉积炉50中以40.0sccm的改变的流速引入气态氩并且以6.8sccm的改变的流速引入气态氧,同时停止向其中引入气态氮,从而在氧氮化铝膜31上沉积氧化铝膜32,使氧化铝膜32厚度为76nm。此处,上述RF功率和微波功率保持不变,即各为500W。

注意,氧氮化铝膜31可以位于除氧化铝膜32以外的氧化物膜下,如氧化硅膜、氧化钛膜、氧化铪膜、氧化锆膜、氧化铌膜、氧化钽膜、氧化钇膜或类似的氧化物膜。此外在本发明中,氧氮化铝膜31或类似的氧氮化物膜可以位于采用不同于氧氮化物膜沉积方法的方法沉积的氧化物膜下,所述的不同方法例如在本实施方案中所述的ECR-溅射氧氮化铝膜31,和通过电子束(EB)气相沉积等沉积氧化铝膜32。

图5显示了通过涂膜的AES获得的深度方向上的组成分析的结果,所述涂膜由沉积在本实施方案的氮化物半导体激光器的空腔的发光小面的氧氮化铝膜和沉积在氧氮化铝膜上的氧化铝膜形成。此处,由于氧氮化铝膜非常薄,为6nm,因此氧氮化铝膜的氧的含量被氧化铝膜的氧掩盖,从而不能简单地通过AES获得。然而,可以通过TEM-EDX获得氧氮化铝膜的氧的含量。

在沉积氧氮化铝膜31和氧化铝膜32之后,采用上述ECR溅射等以在空腔的光反射小面17上沉积氧氮化铝膜33,然后沉积氧化铝膜34,再然后沉积高反射膜35。还优选在将小面加热并由此清洁小面和/或将其暴露于等离子体由此清洁小面后,沉积这些膜。

然而,应当指出,由于发光小面具有大的光学密度,因此作为更严重的担心应当考虑发光小面的退化,并且由于光反射小面的光学密度小于发光小面,因而通常是这样的情况,即不担心光反射小面退化。因此,本发明只要求空腔具有涂覆有氧氮化物膜和氧化物膜形成的涂膜的发光小面,并且空腔可以具有没有被氧氮化铝膜等覆盖的光反射小面。

此外,尽管在本实施方案中,空腔具有提供有厚度为6nm的氧氮化铝膜31的光反射小面16,但是用厚度较大例如50nm的氧氮化铝膜31代替,可能也没有特别的问题。

此外,可以将具有涂覆有上述膜的小面的空腔随后加热。可以预期,这样做可以除去上述膜中含有的水分并且提高膜质量。

由此将上述样品在空腔处发光小面16上提供氧氮化铝膜31,然后是氧化铝膜32,并且在光反射小面17上提供氧氮化铝膜33,然后是氧化铝膜34,再然后是高反射膜35,其后将样品分成芯片,从而获得本实施方案的氮化物半导体激光器。

将由此获得的本实施方案的氮化物半导体激光器在70℃的环境中连续发出激光以产生100mW的光输出,进行老化试验。结果示于图6中。如图所示,经历过130小时老化试验的本实施方案的这种氮化物半导体激光器全都在不停止发出激光的情况下被驱动。当将本实施方案的氮化物半导体激光器与经历了类似老化试验的常规氮化物半导体激光器(参见图9)相比,显然前者的可靠性高于后者。

预期AlN膜提供的降低非辐射性复合级的效果归因于不存在氧。因此,将采用含有氧的氧氮化铝膜与采用AlN膜相比时,可以推论前者将削弱氮化物半导体激光器的可靠性。然而,实际上,前者提高了氮化物半导体激光器的可靠性,因为当AlN膜和氧化铝的组合与氧氮化铝膜和氧化铝膜的组合相比时,推论后者产生具有令人满意的条件的界面。更具体而言,氧氮化铝膜和氧化铝膜都含有氧,因而推论例如有助于令人满意的接触等是提高氮化物半导体激光器可靠性的一个原因。此外,在氧氮化物膜中,氧氮化铝膜的导热性高,同样也推论为提高氮化物半导体激光器可靠性的一个原因。

第二实施方案

本实施方案提供一种氮化物半导体激光器,除了空腔具有涂覆有构造改造的涂膜的发光小面外,该氮化物半导体激光器的构造与第一实施方案类似。

此处,在本实施方案中,氮化物半导体激光器含有具有发光小面的空腔,发光小面提供有20nm厚的氧氮化铝膜和沉积其上的69nm厚的氧化铝膜,以产生5%的反射率。注意,氧氮化铝膜和氧化铝膜是采用与第一实施方案中描述的方法和条件类似的方法和条件沉积的,并且氧氮化铝膜的铝、氧和氮含量分别为35原子%、3原子%和62原子%。

图7显示了涂膜的深度方向上的AES分析结果,所述涂膜由沉积在本实施方案的氮化物半导体激光器的空腔的发光小面上的氧氮化铝膜和沉积在氧氮化铝膜上的氧化铝膜形成。同样,此处的氧氮化铝膜的氧的含量被氧化铝膜的氧掩盖,从而不能简单地通过AES获得。然而,可以通过TEM-EDX获得氧氮化铝膜的氧的含量。

对20个本实施方案的这种氮化物半导体激光器进行与第一实施方案所述的类似的老化试验,并且证实经过130小时老化试验的20个氮化物半导体激光器,与第一实施方案所述的类似,全都在不停止发出激光的情况下被驱动。因此至少证实,当空腔具有涂覆有包括厚度为至少6nm并且最大20nm的氧氮化铝膜的涂膜的发光小面时,本发明有效发挥作用。

注意,空腔具有涂覆有包括厚度小于等于1nm的氧氮化铝膜的涂膜的发光小面是不宜的,因为氧氮化铝膜的厚度很难控制并且可能局部没有提供氧氮化铝膜。相反,如果空腔具有涂覆有包括厚度增加的氧氮化铝膜的涂膜的发光小面,则要考虑应力成为问题的可能性。然而,本发明的效果不会因为氮化铝膜厚度的增大而削弱。

第三实施方案

本实施方案提供一种氮化物半导体激光器,除了空腔具有涂覆有构造改造的涂膜的发光小面外,该氮化物半导体激光器的构造与第一实施方案类似。

此处在本实施方案中,氮化物半导体激光器是用以下方法制备的:除了膜沉积炉接收流速为1.5sccm的气态氮外,采用与第一实施方案所述类似的条件,并且如第一实施方案中所述地沉积6nm厚的氧氮化铝膜,尽管其氧含量发生了变化,随后类似于第一实施方案中所述的,在其上沉积76nm厚的氧化铝膜。

图8显示了氧氮化铝膜的深度方向上的AES分析结果,所述氧氮化铝膜是在与上述条件相同的条件下单独提供的。如图8所示,氧氮化铝膜含有在深度方向上均匀的铝、氧和氮,它们的含量分别为33原子%、11原子%和56原子%。

对20个本实施方案的氮化物半导体激光器也进行与第一实施方案所述的类似的老化试验,并且证实经过130小时老化试验的20个氮化物半导体激光器,与第一实施方案所述的类似,全都在不停止发出激光的情况下被驱动。因此证实当空腔具有涂覆有包括氧含量至少为3原子%并且最大为11原子%的氧氮化铝膜的涂膜的发光小面时,本发明有效发挥作用。

注意,优选空腔具有涂覆有包括氧含量至少为1原子%的氧氮化铝膜的涂膜的发光小面。小于1原子%的氧含量不提供含有氧的效果。此外,优选空腔具有涂覆有包括氧含量最大为50原子%的氧氮化铝膜的涂膜的发光小面。大于50原子%的氧含量可能产生非辐射性复合级。

第四实施方案

本实施方案提供一种与第一实施方案中的氮化物半导体激光器构造类似的氮化物半导体激光器,不同之处在于,调节前者使其在460nm的波长发出激光,它具有宽度为20μm的脊状条纹,并且它具有空腔,所述空腔具有涂覆有构造改造的涂膜的发光小面和提供有构造改造的膜的光反射小面。注意,波长是通过改变AlGaInN多量子阱活性层的AlGaInN的组成比率而调节的。

此处在本实施方案中,氮化物半导体激光器具有空腔,所述空腔具有提供有6nm厚的氧氮化铝膜和沉积其上的83nm厚的氧化铝膜的发光小面,以提供被调节到约5%的反射率。此外,空腔具有提供有6nm厚的氧氮化铝膜在的光反射小面,所述氧氮化铝膜是在与涂覆空腔发光小面的膜相同的条件下沉积的,并且在氧氮化铝膜上沉积80nm厚的氧化铝膜,然后沉积81nm厚的氧化硅膜和54nm厚的氧化钛膜,所述氧化硅膜和氧化钛膜充当一对,以层的形式沉积四对,其中首先沉积氧化硅膜,其后在最前表面上沉积162nm厚的氧化硅膜,从而提供高反射膜。

对20个本实施方案的氮化物半导体激光器也进行与第一实施方案所述的类似的老化试验,并且证实经过130小时老化试验的20个氮化物半导体激光器,与第一实施方案所述的类似,全都在不停止发出激光的情况下被驱动。

可以采用在460nm波长发出激光的本发明的氮化物半导体激光器作为照明装置的激发源。而且,本发明适用于具有宽度至少为2μm、最大为100μm的脊状条纹部分并且在至少370μm至多470μm的波长发出激光的半导体激光器。

第五实施方案

本实施方案提供一种氮化物半导体激光器,除了空腔具有涂覆有构造改造的涂膜的发光小面和提供有构造改造的膜的光反射小面外,该氮化物半导体激光器的构造与第一实施方案类似。

此处在本实施方案中,氮化物半导体激光器具有空腔,所述空腔具有提供有6nm厚的氧氮化铝膜和沉积其上的77nm厚的氧化铝膜的发光小面。此外,空腔具有提供有6nm厚的氧氮化铝膜在的光反射小面,所述氧氮化铝膜是在与涂覆空腔发光小面的涂膜相同的条件下沉积的,并且在氧氮化铝膜上沉积81nm厚的氧化硅膜和54nm厚的氧化钛膜,所述氧化硅膜和氧化钛膜充当一对,以层的形式沉积四对,其中首先沉积氧化硅膜,其后在最前表面上沉积162nm厚的氧化硅膜,从而提供高反射膜。

注意,分别沉积在空腔发光和反射小面上的氧氮化硅膜每个均含有分别为34原子%、3原子%和63原子%的硅、氧和氮。

对本实施方案的氮化物半导体激光器进行与第一实施方案所述的类似的老化试验,并且证实当经过130小时后,95%的经过试验的激光器仍然在不停止发出激光的情况下被驱动。

第六实施方案

本实施方案提供一种氮化物半导体激光器,除了空腔具有涂覆有构造改造的涂膜的发光小面和提供有构造改造的涂膜的光反射小面外,该氮化物半导体激光器的构造与第一实施方案类似。

此处在本实施方案中,氮化物半导体激光器具有空腔,所述空腔具有提供有3nm厚的氧氮化铝膜和沉积其上的67nm厚的氧化铝膜的发光小面。此外,空腔具有提供有6nm厚的氧氮化铝膜在的光反射小面,所述氧氮化铝膜是在与涂覆空腔发光小面的涂膜相同的条件下沉积的,并且在氧氮化铝膜上沉积81nm厚的氧化硅膜和54nm厚的氧化钛膜,所述氧化硅膜和氧化钛膜充当一对,以层的形式沉积四对,其中首先沉积氧化硅膜,其后在最前表面上沉积162nm厚的氧化硅膜,从而提供高反射膜。

注意,分别沉积在空腔发光和反射小面上的氧氮化硅膜每个均含有分别为34原子%、3原子%和63原子%的硅、氧和氮。

对本实施方案的氮化物半导体激光器进行与第一实施方案所述的类似的老化试验,并且证实当经过130小时后,93%的经过试验的激光器仍然在不停止发出激光的情况下被驱动。

本发明适用于例如在紫外范围至绿色范围的波长发出激光的氮化物半导体激光器、具有宽度为数十μm的条纹的宽区域型氮化物半导体激光器、在紫外范围至红色范围的波长发出激光的氮化物半导体发光二极管器件等。

尽管已经详细描述和解释了本发明,但是应该清楚地理解,上述的仅是解释和实例而非用于限制,本发明的精神和范围仅受后附权利要求的条款所限制。

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