专利名称：半导体发光器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体发光器件，尤其涉及在诸如例如(Al，Ga，In)N材料体系的氮化物材料体系中制造的半导体发光器件。例如，本发明可应用于半导体激光二极管(LD)或发光二极管(LED)中。
背景技术：
(Al，Ga，In)N材料体系包括具有通式AlxGayIn1-x-yN的材料，其中0≤x≤1且0≤y≤1。在本申请中，具有非零摩尔分数的铝、镓、以及铟的(Al，Ga，In)N材料体系的一个组分被称为AlGaInN，具有零摩尔分数的铝、但具有非零摩尔分数的镓和铟的组分被称为GaInN，具有零摩尔分数的铟、但具有非零摩尔分数的铝和镓的组分被称为AlGaN，等等。当前有相当大兴趣是用(Al，Ga，In)N材料体系制造半导体发光器件，因为在该系统中制造的器件可发射在光谱的蓝-紫波长(对应于约380-450nm范围内的波长)范围内的光。
例如，S.Nakamura等人在“Jap.J.Appl.Phys.”35卷，L74-L76页(1996)中所描述的用(Al，Ga，In)N材料体系制造的半导体发光器件。在US-A-5777350中也对它们进行了描述，该US-A-5777350示教使用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长技术来用(Al，Ga，In)N材料体系制造发光器件。MOCVD(也称为金属有机物气相外延或MOVPE)在一装置中进行，该装置通常处于大气压下但有时处于通常为约10kPa的减压。要在外延生长中使用的氨与提供一种或多种III族元素的物质实质上平行于要进行外延生长的衬底的表面来提供，从而形成与衬底表面相邻、并在其上流动的边界层。在该气态边界层上发生分解以形成氮和其他要外延沉积的元素，从而通过气相均衡来驱动外延生长。
另一种公知的半导体生长技术是分子束外延(MBE)。与MOCVD相比，MBE是在高真空环境中执行。在将MBE应用到(Al，Ga，In)N体系的情况下，使用通常约为1×10-3Pa的高或超高真空(UHV)环境。通过供应管道向MBE室提供氮前体，并且从安装有在外延生长期间用于控制供应到MBE室的物质量的可控闸门的热隙透室内的适当源供应提供铝、镓、和/或铟的物质、以及可能的掺杂物物质。来自隙透单元的闸控出口与氮供应管道面向衬底的要进行外延生长的表面。氮前体与由隙透单元提供的物质在MBE室前进，并到达以通过沉积动力学驱动的方式进行外延生长的衬底。
目前，多数高质量氮化物半导体层的生长是使用MOCVD工艺来实现的。MOCVD工艺允许发生远超过1000∶1的V/III比的生长。V/III比是在生长过程期间V族元素与III族元素的摩尔比。高V/III比在氮化物半导体材料的生长期间是较佳的，因为这允许使用更高的衬底温度，该更高的衬底温度又将导致更高质量的半导体层。
图1是在(Al，Ga，In)N材料体系中制造的半导体激光器件或激光二极管的示意图。该器件能够发射蓝波长范围内的光，即380nm到450nm的波长范围。英国专利申请No.0325099.0描述了该器件。
图1的激光二极管18生长在衬底1上。在图1的激光二极管18中，衬底1是由在蓝宝石基衬底2上生长的n-型掺杂GaN层3形成的模板衬底。缓冲层4、第一覆盖层5、以及第一导光层以此顺序依次生长在衬底1上。在图1的实施例中，缓冲层4是n-型GaN层，第一覆盖层5是n-型AlGaN层，且第一导光层是n-型GaN层。
有源区7生长在第一导光层6上。
第二导光层8、第二覆盖层9、以及保护层10以此顺序依次生长在有源区7上。第二导光层8和第二覆盖层9具有与第一导光层6和第一覆盖层5相反的传导类型。在图1的激光二极管18中，第二导光层8是p-型GaN层，第二覆盖层9是p-型AlGaN层，而保护层10是p-型GaN层。
图1所示激光器件18的有源区7是多量子阱(MQW)有源区，且包括多个量子阱层12、14、16。各个量子阱层12、14、16夹在阻挡层11、13、15、17之间。在图1的激光器件18中，最底下的阻挡层11与最上面的阻挡层17都是AlGaN层。中间的阻挡层13、15可以是例如InxGa1-xN(0≤x≤0.05)、AlxGa1-xN(0≤x≤0.4)、或AlGaInN的层。量子阱层12、14、16可以是例如InxGa1-xN(0≤x≤0.3)、AlxGa1-xN(0≤x≤0.1)、或AlGaInN的层。
在英国专利申请No.0104598.8、0219729.1、0325098.2、和0325100.6、电子学快报卷41 No.13，739页(2005)、J.Cryst.Growth卷278 361页(2005)、以及应用物理学报卷86 192105-3页(2005)中描述了用(Al，Ga，In)N材料体系制造的半导体激光器件结构的另一示例、或者制造该器件的方法。
JP-2001044570公开了一种用AlGaN/InGaN材料体系制造的半导体激光器件。激光的有源层具有阱层与阻挡层交替的多量子阱结构，且英文摘要示教阱层厚度与阻挡层厚度之间的比较佳地为1∶3到1∶10，并且更佳地在1∶4到1∶7之间。
WO 2005/011007涉及用(Al，Ga，In)N材料体系制造的发光二极管。对应于阻挡层厚度∶量子层厚度的比为9∶1，有源层由通过厚度为18nm的阻挡层分隔的厚度为2nm的阱层构成比。
EP 1313187与WO 02/05399公开了一种在(Al，Ga，In)N材料体系中制造的激光器件。对应于阻挡层厚度∶量子阱层厚度的比为8.3∶1，有源层由厚度为250的七个阻挡层与厚度为30的六个阱层层叠组成。比。
US 2005/0236642与WO 2004/008551公开了一种用(Al，Ga，In)N材料体系制造的发光二极管。对应于阻挡层厚度∶量子阱层厚度的比为8∶1，有源层由厚度为1.5nm的InGaN阱层与厚度为12nm的阻挡层构成。比。
发明内容
本发明提供一种用氮化物材料体系制造、并具有包括两个或更多阱层的有源区的半导体发光器件，该对或各对相邻的量子阱层通过相应阻挡层彼此分隔开；其中该对或各对阻挡层厚度为量子阱层的任一个的厚度的至少13倍。
将多个量子阱层(MQW)有源区的该阻挡层或各个阻挡层制造成厚度为有源区的量子阱层的任一何的厚度的至少8倍，将提高MQW有源区的光学效率，并由此获得具有更大输出强度的发光器件。相反，当前通过MOVPE生长的现有蓝色LED与紫色LD具有MQW有源区，其中阻挡层厚度与量子阱层厚度的比处于2∶1与3∶1之间。
因为阻挡层或各个阻挡层的厚度是量子阱层的任一个的厚度的至少8倍，所以根据本发明的器件的阻挡层比常规器件的阻挡层厚。这还提供了一个优点，因为如果在有源区生长期间使用高温退火步骤，则更厚的阻挡层在保护量子阱层上是有效的。作为该优点的一个示例，在用(Al，Ga，In)N系统制造的器件中，InGaN层经常被用作量子阱层，但是在高温退火步骤期间InGaN易于分解。当本发明用于用(Al，Ga，In)N系统制造的发光器件中时，本发明中所使用的较厚阻挡层将在退火步骤期间防止InGaN量子阱层的分解。这允许使用更长持续时间和/或更高退火温度的退火步骤。
可用(Al，Ga，In)N材料体系制造半导体发光器件，由此各个量子阱层可以是(Al，Ga，In)N层，且阻挡层或各个阻挡层可以是(Al，Ga，In)N层。
各个量子阱层可以是InGaN层。
阻挡层或各个阻挡层可以是InGaN层。阻挡层或各个阻挡层的铟摩尔分数可以少于各个量子阱层的铟摩尔分数。
或者，阻挡层或各个阻挡层可以是GaN层。
阻挡层或各个阻挡层的厚度最多是量子阱层的任一个的厚度的30倍。
各个量子阱层可具有从1nm到20nm的厚度。
阻挡层或各个阻挡层可具有从8nm到50nm的厚度。
各个量子阱层可以是掺杂质的。
阻挡层或各个阻挡层可以是掺杂质的。
器件可包括半导体激光器件，或者它可包括半导体发光二极管。
本发明的第二方面提供了一种用氮化物材料体系制造半导体发光器件的方法，该方法包括以下步骤a)生长第一量子阱层；b)在该第一量子阱层上生长第一阻挡层；以及c)在该第一阻挡层上生长第二量子阱层；其中该第一阻挡层的厚度是量子阱层的任一个的厚度的至少13倍。
该方法还可包括d)在该第二量子阱层上生长第二阻挡层；以及e)在该第二阻挡层上生长第三量子阱层；其中该第二阻挡层的厚度是量子阱层的任一个的厚度的至少13倍。
该方法还可包括在生长第二量子阱层的步骤(c)之前对第一阻挡层进行退火。
该方法还可包括在生长第三量子阱层的步骤(e)之前对第二阻挡层进行退火。
比如InGaN量子阱层的一些量子阱层易于在退火步骤期间分解，且至今需要使用较短退火时间和较低退火温度来防止量子阱层的分解。因为本发明的较厚阻挡层在退火步骤器件通过“密封”量子阱层来防止量子阱层的热分解，所以本发明还提供一个优点。例如，当阻挡层厚度∶量子阱层厚度的比是13∶1或更大时，可获知两分钟的退火时间没有不利影响，并且当阻挡层厚度∶量子阱层厚度的比是13∶1或更大时，期预可使用高达15分钟的退火时间而不会对量子阱层有不利影响。
现在将通过示意性示例并参考附图描述本发明的优选实施例，其中图1是半导体激光器件的示意性截面视图；图2是根据本发明用于半导体发光器件的有源区的示意性截面视图；以及图3示出输出功率对阻挡层厚度和量子阱层厚度的比的依赖性。
具体实施例方式
图2是根据本发明的半导体发光器件的有源区7的示意性截面视图。有源区7包括多个量子阱层19。图2示出了具有三个量子阱层19的有源区7，但是本发明的有源区可以仅有两个量子阱层、或可具有三个量子阱层以上。
各个量子阱层19通过阻挡层20与相邻的量子阱层19分隔开。这些阻挡层将称为“中间”阻挡层，以便区别于图2中示为21、22的下和上阻挡层。在完整器件结构中，下阻挡层21将置于有源区的最底下的量子阱层与下覆盖层或导光层之间，且在完整器件结构中，上阻挡层22将置于在有源区的最上面的量子阱层与上覆盖层或导光层之间。可以从有源区中略去上下阻挡层之一。
在比如(Al，Ga，In)N材料体系的氮化物材料体系中制造本发明的有源区。通过指定用特定材料体系制造器件(或其一部分)，表示该器件(或其一部分)的各个外延生长半导体层由属于该指定材料体系的材料制成。因而，指定在(Al，Ga，In)N材料体系中制造作为示例的图2的有源区，这表示图2所示量子阱层与中间阻挡层由(Al，Ga，In)N材料体系的组成所形成。
在图2的有源区7是用(Al，Ga，In)N材料体系制造的实施例中，量子阱层19可以例如是InxGa1-xN(0＜x＜0.3)的层。或者，量子阱层19可由AlGaN或AlGaInN形成。中间阻挡层20可例如由GaN或InyGa1-yN形成，其中y＜x，且例如0＜y＜0.05。或者，中间阻挡层20可由AlGaN或AlGaInN形成。
根据本发明，量子阱层19与中间阻挡层20的厚度可选择成中间阻挡层20的厚度是量子阱层19的厚度的至少13倍。
图2的上下阻挡层21、22的厚度最好也比量子阱层10的厚度大至少13倍。上下阻挡层21、22可具有与中间阻挡层20相同的组分，或者它们可具有与中间阻挡层不同的组分，例如如英国专利申请No.0325099.0中所示教的。在图2的有源区7是用(Al，Ga，In)N材料体系制造的实施例中，上下阻挡层21、22通常由AlGaN形成。
在一种实用半导体发光器件中，很可能有源区的量子阱层19将生长成具有彼此相同的标称厚度，因为从一个量子阱层到另一个的量子阱层厚度的变化会引起各个量子阱层的光学特性的变化。在具有两个或多个中间阻挡层20的实用半导体发光器件中，中间阻挡层最好生长成具有彼此相同的标称厚度(尽管在理论上中间阻挡层可生长成具有彼此不同的标称厚度)。
在当前可获得的氮化物发光器件中，中间阻挡层厚度与量子阱层厚度之间的比是在2∶1到3∶1之间。在氮化物发光器件中，中间阻挡层厚度与量子阱层厚度的最大记录比是5∶1，这在应用物理学报卷86第192105-3页(2005)中给出。因此，可以理解本发明的有源区中的阻挡层厚度与量子阱层厚度的比实质上大于现有技术中的器件。
图3示出氮化物半导体发光器件的作为有源区的阻挡层厚度与量子阱层厚度的比的函数的光输出功率。该结果通过具有多量子阱有源层的氮化物LED获得，但是用氮化物材料体系制造的激光二极管也可获得类似的结果。如在图中可见的，增大中间阻挡层厚度与量子阱层厚度的比将使器件的光输出功率得到显著增长。对于如在当前可获得的氮化物半导体激光二极管与发光二极管中使用的2∶1到3∶1的厚度比，可获得约0.3mV的光输出功率。将阻挡层厚度与量子阱层厚度的比增大到13∶1或以上将光输出功率增大到约2mV，且进一步增大阻挡层厚度与量子阱层厚度的比将期望提供光输出功率的进一步增大、或至少使功率输出保持在约2mV。
图3的结果使用一连串的半导体层结构获得，各个半导体层结构都类似于图1所示，但是略去覆盖层5、9与导光层6、8。量子阱层12、14、16由具有约10％铟摩尔分数的InGaN形成，中间阻挡层13、15由GaN形成，且上下阻挡层11、17由具有大约12％铝摩尔分数的AlGaN形成。LED驱动电流是20mA d.c.。各个结构中的量子阱层的厚度为2nm，然而阻挡层的厚度根据不同结构而变化，以便获得具有图3所示量子阱层厚度与阻挡层厚度的比的结构。
此外，中间阻挡层与量子阱层厚度的比最好选择成小于30∶1。随着阻挡(层)厚度的增大生长阻挡层所需要的时间也增加，且通过MBE生长阻挡层需要超过一小时。因此，30∶1的中间阻挡层厚度与量子阱层厚度的比通常表示阻挡层厚度的实际界限，因为使用更厚的阻挡层将导致极长的生长时间。
此外，如图3所示，输出功率与中间阻挡层厚度和量子阱层厚度的比的关系曲线在比接近15时变平，并且一旦比显著增大到15以上，甚至可能开始下降。因此使用实质大于15的比可使输出功率增加较少，在此情况下，比最好是小于15∶1。(更一般地，在输出功率对中间阻挡层厚度与量子阱层厚度的比的特定值达到最大值的情况下，比可选择成具有提供最大输出功率的值，或者接近提供最大输出功率的值。)
在理论上本发明可应用到各个量子阱层厚度在从1nm到20nm范围内的有源区。然而，应当注意将本发明应用到厚度为20nm的量子阱层的有源区会导致中间阻挡层的厚度至少为260nm，且具有该此厚度的中间阻挡层可能并非是所期望的。因此在一优选实施例中，各中间阻挡层20的厚度在从8nm到50nm的范围内，该范围允许本发明应用于量子阱层厚度可能达3.85nm的有源区中。
本发明的有源区7可被结合到用比如(Al，Ga，In)N材料体系的氮化物材料体系制造的半导体激光二极管。例如，图1所示激光二极管的有源区7可被根据本发明的有源区所替代。
本发明的有源区也可被结合到用比如(Al，Ga，In)N材料体系的氮化物材料体系制造的LED。可应用本发明的适当LED结构由例如图1所示的结构构成，但是其中略去了覆盖层5、9与导光层6、8。
本发明的有源区的量子阱层19、中间阻挡层20、以及下和上阻挡层21、22可以是非掺杂的。或者，量子阱层19和/或中间阻挡层20可以是故意掺杂的。在有源区是用(Al，Ga，In)N材料体系或另一个氮化物材料体系制造的实施例中，适当的n-型掺杂物例如是硅，而适当的p-型掺杂物例如是镁。下阻挡层和上阻挡层21、22也可以是掺杂的。
在一优选实施例中，量子阱层19是具有大约10％的铟摩尔分数的2nm厚的InGaN层，且中间阻挡层20是26nm或28nm厚的GaN层。该实施例提供了分别为1 3∶1或14∶1的中间阻挡层厚度与量子阱层厚度的比。
本发明可被应用通过MBE或通过MOCVD生长的发光器件。作为一示例，根据本发明的器件可通过如英国专利公开No.2407701中所描述的方法来生长。
如上所述，本发明的发光器件比具有更小的中间阻挡层厚度与量子阱层厚度的比的常规器件具有更大的光输出功率。然而，根据本发明的器件还具有另一优点，即对于给定厚度的量子阱层，本发明的有源区中的中间阻挡层比常规器件的阻挡层厚，且如果在生长期间对结构进行退火，则这些阻挡层对保护量子阱层是有益的。
众所周知，对于半导体层结构的制造，通常必须或需要包括对层结构的一个或多个高温退火步骤。作为一示例，英国专利申请No.0325099.0描述了一种用于氮化物半导体器件的制造方法，其中紧跟在生长各个中间阻挡层的步骤之后是退火步骤。在生长方法中遇到的与退火步骤相关的问题是一些半导体材料易于在高温下分解，并且这会例如通过要求在低于期望温度、或短于期望持续时间执行退火步骤来限制退火步骤。特别地，InGaN易于在退火步骤过程中分解。本发明允许使用更高的退火温度和/或更长的退火时间，因为本发明的有源区中更厚的阻挡层会在退火步骤期间保护量子阱层。在退火步骤期间本发明的更厚阻挡层通过“密封”量子阱层来防止量子阱层的热分解。在测试中，发现退火温度为920℃、退火时间为两分钟不会对夹在26nm厚的GaN阻挡层之间的2nm厚的InGaN量子阱产生显著的不利影响，并且期望使用最多达15分钟的退火时间而对夹在26nm厚的GaN阻挡层之间的2nm厚的InGaN量子阱不具有任何显著的不利影响。还发现对26nm厚的GaN阻挡层使用950℃的退火温度不会对InGaN量子阱层产生任何不利影响(尽管将退火温度从920℃升高到950℃，并不在结果激光结构的功率输出中产生任何显著增加)。
现在参考具有图1所示结构的激光器件的制造，描述一种适用于制造本发明的器件的方法。尽管可使用其它生长技术，但是该制造方法将参考MBE(分子束外延)生长工艺进行描述。将参考用(Al，Ga，In)N材料体系制造激光器件来描述本发明。
首先，清洁并准备适当的衬底。在图1的实施例中，器件具有由在蓝宝石基(衬底)2上生长的n-型掺杂的GaN外延层3构成的模板衬底1，但是该器件并不仅限于使用此特定衬底。然后清洁并准备好的衬底被引入MBE生长装置的生长室。
然后在第一生长步骤中，在衬底1上生长包括置于第一覆盖层5上的至少一阻挡层的半导体层。为了生长图1的特定器件结构，缓冲层4(在该示例中是n-型掺杂GaN层)、第一覆盖层5(在该示例中是n-型掺杂AlGaN层)、以及第一导光层6(在该示例中是n-型掺杂GaN层)以此顺序依次生长在衬底1上，但是本发明并不仅限于该特定层结构。这些层的生长是常规的，且可使用约900℃的生长温度。
然后在第一导光层6上生长具有约12％铝摩尔分数的第一AlGaN阻挡层11。第一阻挡层11被生长成厚度是量子阱层12、14、16的预期厚度的至少13倍。作为示例，如果量子阱层12、14、16的预期厚度为2nm，作为第一阻挡层被生长成具有至少26nm的厚度。约650℃的生长温度可被用于第一阻挡层11。
然后停止材料的沉积，并且生长室中的温度被升高以便在高于第一阻挡层的生长温度的退火温度下对第一阻挡层11进行退火。MBE装置中的生长温度可例如由安装有衬底1的加热基座确定，并通过改变基座温度改变衬底温度。或者，衬底可通过来自设置在生长室中的加热元件的辐射直接加热，并通过增高或降低加热器的输出改变衬底温度。
退火步骤的持续时间取决于退火温度。如果使用低退火温度，则退火步骤的持续时间通常将相对对长，而如果使用较高退火温度，则退火步骤的持续时间将相对较短。尽管阻挡层的退火温度应该比该层的生长温度至少高50℃，实际上使用比阻挡层的生长温度高200℃或更高的退火温度将获得最好的结果。在约650℃的生长温度下生长阻挡层11的情况下，通过在约900℃的退火温度对阻挡层进行退火、并持续20秒可获得良好的结果，尽管可使用更长的退火时间。
应当注意衬底温度升高到期望退火温度的速度与在退火步骤之后衬底温度降低的速度需要保持足够低，以避免在衬底或衬底上生长的层上引起显著的热应力。已经发现不大于40℃/分钟的温度缓变率是适当的。因而，即使在上面给出的示例中退火步骤具有20秒的持续时间，仍然需要大约10分钟来将衬底温度从650℃的生长温度升高到900℃的退火温度，且在退火步骤之后还需要大约10分钟来将衬底温度降低到适当的温度以便于下一层的生长。
一旦第一阻挡层11已经退火，则重新开始材料的沉积。在第二生长步骤中，在第一阻挡层11上生长第一量子阱层12，然后在该第一量子阱层上生长另一个阻挡层13。在该实施例中，第一量子阱层12是具有大约10％铟摩尔分数的2nm厚的InGaN层，且阻挡层13是厚度至少为26nm的GaN层。阻挡层13被称为“中间”阻挡层，因为在完整的结构中它置于两个量子阱层之间，如下所述。通常，在第一阻挡层11已经退火之后，生长室的温度将在生长第一量子阱层之前降低-在该实施例中，用于第一量子阱层12与阻挡层13的适当生长温度大约是650℃。
然后停止材料的沉积，且生长室中的温度被升高以便在大于生长温度的退火温度下对中间阻挡层13进行退火。退火步骤的温度和持续时间对应于上述用于退火下AlGaN阻挡层11的步骤，尽管因为在退火步骤期间较厚中间阻挡层13保护了第一量子阱层12，所以可使用更长的退火时间和/或更高的退火温度而不对第一量子阱层12产生不利影响。
一旦已经对中间阻挡层13进行退火，就重新开始材料的沉积。(通常，在退火步骤之后、在生长进一步层之前将降低生长室的温度。)在第三生长步骤中，在中间阻挡层13上生长第二InGaN量子阱层14，然后在该第二量子阱层14上生长又一中间阻挡层15。第二量子阱层14与又一中间阻挡层15的结构和生长条件对应于第一量子阱层12与中间阻挡层13的结构和生长条件。
然后停止材料的沉积，且生长室中的温度被升高以便在高于生长温度的退火温度下对第二中间阻挡层15进行退火。退火步骤的温度和持续时间对应于上述用于退火下AlGaN阻挡层11的步骤。
一旦已经对第二中间阻挡层15进行退火，就重新开始材料的沉积。(通常，在退火步骤之后、在生长进一步层之前将降低生长室的温度。)在第四生长步骤中，在阻挡层15上生长第三InGaN量子阱层16。然后在该第三InGaN量子阱层16上生长最后的AlGaN阻挡层17以便完成有源区7。第三量子阱层16与最后的阻挡层17的结构和生长条件对应于第一量子阱层12与第一阻挡层11的结构和生长条件。
在该实施例中，中间阻挡层13、15、以及较佳地第一和最后的阻挡层11、17都被生长成厚度为量子阱层12、14、16厚度的至少13倍。如果量子阱层12、14、16的每一个都具有2nm的厚度，中间阻挡层13、15、以及较佳地第一和最后的阻挡层11、17的每一个都具有26nm或更大的厚度。
然后停止材料的沉积，且生长室中的温度被升高以便在高于生长温度的退火温度下对最后的阻挡层17进行退火。退火步骤的温度和持续时间对应于上述用于退火下AlGaN阻挡层11的步骤。
最后，再重新开始材料的沉积。第二导光区8(在该示例中是p-型掺杂的GaN层)、第二覆盖区9(在该示例中是p-型掺杂AlGaN层)、以及保护层10(在该示例中是p-掺杂GaN层)以此顺序依次生长在最后的阻挡层17上，以便提供图1所示的激光结构。约为970℃的生长温度适用于p-型层8、9、10。
权利要求
1.一种用氮化物材料体系制造的、并具有包括两个或多个量子阱层的有源区的半导体发光器件，各个量子阱层通过相应阻挡层与相邻量子阱层分隔开；其中，所述阻挡层或各个阻挡层的厚度是所述量子阱层的任一个的厚度的至少13倍。
2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，用所述(Al，Ga，In)N材料体系中制造半导体发光器件，由此各个量子阱层是(Al，Ga，In)N层，且所述阻挡层或各个阻挡层是(Al，Ga，In)N层。
3.如权利要求2所述的器件，其特征在于，各个量子阱层是InGaN层。
4.如权利要求2或3所述的器件，其特征在于，所述阻挡层或各个阻挡层是InGaN层。
5.如权利要求3所述的器件，其特征在于，所述阻挡层或各个阻挡层是InGaN层，且其中所述阻挡层或各个阻挡层的铟摩尔分数小于各个量子阱层的铟摩尔分数。
6.如权利要求2或3所述的器件，其特征在于，所述阻挡层或各个阻挡层是GaN层。
7.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阻挡层或各个阻挡层的厚度最多为所述量子阱层的任一个的厚度的30倍。
8.如权利要求1所述的器件，其特征在于，各个量子阱层具有大于1nm的厚度。
9.如权利要求1所述的器件，其特征在于，各个量子阱层具有小于20nm的厚度。
10.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阻挡层或各个阻挡层具有大于8nm的厚度。
11.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阻挡层或各个阻挡层具有小于50nm的厚度。
12.如权利要求1所述的器件，其特征在于，各个量子阱层是掺杂的。
13.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阻挡层或各个阻挡层是掺杂的。
14.如权利要求1所述的器件，其特征在于，包括半导体激光器件。
15.如权利要求1所述的器件，其特征在于，包括半导体发光二极管。
16.一种用氮化物材料体系制造半导体发光器件的方法，所述方法包括以下步骤a)生长第一量子阱层；b)在所述第一量子阱层上生长第一阻挡层；以及c)在所述第一阻挡层上生长第二量子阱层；其中，所述第一阻挡层的厚度是所述量子阱层的任一个的厚度的至少13倍。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括d)在所述第二量子阱层上生长第二阻挡层；以及e)在所述第二阻挡层上生长第三量子阱层；其中，所述第二阻挡层的厚度是所述量子阱层的任一个的厚度的至少13倍。
18.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，包括在生长所述第二量子阱层的步骤c)之前对所述第一阻挡层进行退火。
19.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，包括在生长所述第三量子阱层的步骤e)之前对所述第二阻挡层进行退火。
全文摘要
一种用氮化物材料体系制造、并具有包括两个或多个量子阱层的有源区的半导体发光器件。各个量子阱层通过相应阻挡层与相邻量子阱层分隔开。阻挡层或各个阻挡层的厚度为量子阱层的任一个的厚度的至少13倍。这增大了该器件的输出功率。
文档编号H01S5/343GK1971958SQ200610163999
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月24日 优先权日2005年11月25日
发明者S·E·胡珀, V·布斯凯 申请人:夏普株式会社