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Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片及其制作方法與流程

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技術(shù)特征:

1.一種Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片,其特征在于包括集成設(shè)置的Ⅲ族氮化物HEMT和GaN激光器,其中所述GaN激光器包括從下向上依次設(shè)置的N型氮化鎵層、量子阱結(jié)構(gòu)以及P型氮化鎵層,所述量子阱結(jié)構(gòu)內(nèi)分布有有源區(qū),所述有源區(qū)兩側(cè)分布有諧振腔,所述P型氮化鎵層和N型氮化鎵層還分別與P型電極和N型電極電性連接,所述Ⅲ族氮化物HEMT包括主要由從下向上依次設(shè)置的本征氮化鎵層和勢(shì)壘層組成的異質(zhì)結(jié)、漏電極、柵電極和源電極,所述本征氮化鎵層形成在所述P型氮化鎵層上,所述漏電極和源電極分布在勢(shì)壘層兩側(cè),所述柵電極設(shè)置在勢(shì)壘層上,所述漏電極和源電極通過(guò)形成于所述異質(zhì)結(jié)內(nèi)的二維電子氣連接,所述柵電極分布于源電極和漏電極之間,并且所述源電極還與P型電極電性連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片,其特征在于:所述柵電極與勢(shì)壘層之間形成肖特基接觸;或者,所述異質(zhì)結(jié)內(nèi)于柵電極下方還分布有二維電子氣耗盡區(qū);或者,所述柵電極與勢(shì)壘層之間還分布有柵介質(zhì)層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片,其特征在于所述N型氮化鎵層形成在襯底上,且所述N型氮化鎵層與襯底之間還分布有緩沖層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片,其特征在于所述量子阱結(jié)構(gòu)主要由氮化鎵層和銦鎵氮層組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片,其特征在于所述源電極經(jīng)連接電極與P型電極電性連接,所述連接電極的材質(zhì)至少選自金屬及半導(dǎo)體材料,所述金屬包括鋁、鎳金或鈦金,所述半導(dǎo)體材料包括N型氮化鎵。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片,其特征在于所述諧振腔的兩側(cè)鍍有光學(xué)薄膜,其中一側(cè)光學(xué)薄膜的反射率大于90%,另一側(cè)光學(xué)薄膜的反射率在48%~52%之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片,其特征在于所述Ⅲ族氮化物HEMT包括GaN HEMT器件或AlGaN HEMT器件。

8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片的制作方法,其特征在于包括:

在襯底上依次生長(zhǎng)緩沖層、N型氮化鎵層、量子阱結(jié)構(gòu)以及P型氮化鎵層;

在P型氮化鎵層上依次生長(zhǎng)本征氮化鎵層和勢(shì)壘層;

在勢(shì)壘層上制作源電極、漏電極和柵電極;

分別在P型氮化鎵層和N型氮化鎵層上制作P型電極和N型電極;

將源電極與P型電極電性連接,并通過(guò)劃片方式對(duì)生長(zhǎng)形成的GaN激光器進(jìn)行解理以獲得平行的諧振腔。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片的制作方法,其特征在于包括:

在制作完成源電極及漏電極后,在勢(shì)壘層上形成柵介質(zhì)層;

或者,在制作完成柵電極后,使用凹柵、P型蓋帽層或F注入方式的任一種將柵電極下的二維電子氣耗盡,形成二維電子耗盡區(qū)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述Ⅲ族氮化物HEMT與GaN激光器的集成單片的制作方法,其特征在于包括:

在P型氮化鎵層上采用選區(qū)二次外延方式生長(zhǎng)形成本征氮化鎵層和勢(shì)壘層;

或者,在襯底上一次外延生長(zhǎng)形成緩沖層、N型氮化鎵層、量子阱結(jié)構(gòu)、P型氮化鎵層、本征氮化鎵層和勢(shì)壘層。

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