专利名称：Ⅱ－Ⅵ族半导体发光器件的光吸收层的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及诸如激光二极管和发光二极管等II-VI族半导体器件。尤其是，本发明涉及用于II-VI族半导体发光器件的光吸收层。
掩埋脊(buried ridge)(掩埋异质结构)半导体器件是众所周知的。这些器件适用于构成光发射或检测器件、二极管和激光二极管，诸如在1993年5月25日授权的第5,213,998号美国专利；1993年9月28日授权的第5,248,631号美国专利；1993年12月28日授权的5,274,269号美国专利；1994年3月1日授权的第5,291,507号美国专利；1994年6月7日授权的5,319,219号美国专利；1995年3月7日授权的第5,395,791号美国专利；1995年3月7日授权的5,396,103号美国专利；1995年4月4日授权的5,404,027号美国专利；1994年11月8日授权的第5,363,395号美国专利；1996年5月7日授权的第5,515,393号美国专利；1995年5月30授权的第5,420,446号美国专利；1995年6月13日授权的第5,423,943号美国专利；1996年7月23日授权的5,538,918号美国专利；以及1996年4月30日授权的5,513,199号美国专利中所述的那些器件。
从历史上讲，激光二极管产生红外光或红光。然而，在例如光谱的蓝色和绿色部分中发出波长较短(即，波长在590nm和430nm之间)的辐射的二极管有许多应用。此外，这些短波长激光二极管将增强目前使用红外和红色激光二极管的许多现有系统的性能和功能。
不断地努力改进II-VI族蓝-绿二极管的性能和可靠性。这类器件中一个故障机理是形成所谓的“暗线缺陷”(DLD)。
发明内容
本发明包括一种II-VI族半导体发光器件，该器件具有II-VI族波导层和有源(光产生)区。光吸收层被设置在II-VI族波导层附近且位于有源区外部。光吸收层吸收外来的光输出从而减少暗线缺陷的形成。
附图概述
图1是依据本发明一个实施例的发光器件的简化剖面图，该器件包括厚的光吸收层。
图2是依据另一个实施例的发光器件的简化剖面图，该器件具有与器件的脊隔开的薄的光吸收层。
图3是依据再一个实施例的发光器件的简化剖面图，该器件具有淀积在光吸收层上的一层高折射率低损耗材料。
本发明的较佳实施方式本发明减少了II-VI族半导体发光器件中的暗线缺陷(DLD)。在本发明中，在II-VI族半导体器件中设有吸收层，它吸收外来的光从而减少暗线缺陷的产生。
图1是激光二极管10的简化剖面图，它是依据本发明的II-VI族半导体器件的一个例子。激光二极管10包括支撑ZnSe缓冲层14的GaAs衬底12。MgZnSSe包层16支撑在层14上。例如CdZnSe等量子阱层18夹在支撑在包层16上的例如ZnSSe等导向(guide)层20和22之间。MgZnSSe构成的第二包层24淀积在导向层22上并支撑p型触点26，p型触点26具有ZnSeTe构成的层28和由Pd-Au构成的层30。其上淀积有Ti-Au构成的接触层32。
依据本发明的一个方面，图1的器件10包括吸收层34，吸收层34淀积在导向层22上不存在包层24的那些区域中。在图1的实施例中，吸收层34完全包围包层24。
本发明认为，II-VI族半导体器件中的一个故障机理是形成了“暗线缺陷”(DLD)。这些特点是由预先存在的缺陷而引起的错位回路的集中。在完好的晶体中，预先存在的唯一缺陷是在GaAs-ZnSe界面处或附近所产生的堆垛层错。近来，已通过减少生长外延层中的这些堆垛层错的密度而把激光二极管的寿命从几秒钟延长到好几个小时。
然而，由于位于有源区外部的堆垛层错所导致的暗线缺陷，使得在有源区(通常为5mm×1000mm的条(stripe))中不包含堆垛层错的器件最终也失效了。这种故障机理在于，从条中有效地导出的自发的光发射和分散激励的发射被堆垛层错吸收或在堆垛层错附近被吸收。随后光生电子空穴对的重新组合则推动从堆垛层错形成DLD，就象它可能在有源条中形成一样。
在本发明中，把光吸收层34加到器件10。吸收层34防止把光导离有源层，因而减缓或基本上消除由位于有源条外侧的缺陷所传播的DLD引起的故障。依据本发明的一个方面，图1的器件10包括吸收层34，吸收层34淀积在导向层22上不存在包层24的那些区域中。在图1的实施例中，吸收层34完全包围包层24。
吸收层34的效果是容易观察到的。在没有本发明的吸收层34的掩埋脊器件中，从远离产生光的条的位置处(通常为几毫米)可看到光。具有CdSe吸收层34的激光器未表现出这种散射光。假定CdSe吸收层毗邻激光器脊，则这些器件可能受到激光器脊波导本身的过度光学吸收损耗的影响。使用对多晶CdSe所估计的复数折射率、3D计算机模拟以及有效折射率模型，预测具有5mm脊的折射率导向激光器的损耗为约3cm-1，而脊比10mm宽的激光器只有最小的损耗(小于1cm-1)。对使用5mm脊的绿色激光器(510nm)的实验示出约15cm-1的损耗，这把阈值电流密度增加到600A/cm2(从约450A/cm2)并减少了微分量子效率。
图2是器件50的简化剖面图，器件50是依据另一个实施例的II-VI族激光二极管。图1的器件10的性能受到吸收层34引起器件输出减少的影响。在图2的实施例中，GaAs衬底52支撑ZnSe层54。MgZnSSe包层56支撑在层54上。例如CdZnSe等量子阱层58夹在导向层60和62之间，导向层60和62例如支撑在包层56上的ZnSSe。由MgZnSSe构成的第二包层64淀积在导向层62上并支撑p型触点66，p型触点66具有ZnSeTe构成的层68以及Pd-Au构成的层70。其上淀积有Ti-Au构成的接触层72。
器件50包括依据本发明另一个实施例的薄的吸收层74。层74的厚度近似于1000A。注意，在图2的实施例中，层74与脊64隔开。接触(电极)层72以下空间的其余部分填充了ZnS掩埋层76。吸收层74可利用附加的光刻步骤来制造，其中蚀刻掉邻近包层64的区域中的层74。在一个较佳实施例中，吸收层74与包层64隔开约8mm。然后，淀积ZnS层76，该层相对厚些，在1mm的数量级。通过除去邻近包层64的吸收层74部分，将不需要吸收延伸到包层64以外的光学模式部分。然而，该面积越大，则由暗线缺陷引起故障的可能性越大。在另一个实施例中，使用较薄的吸收层74(约400A厚)并把包层64每一侧上蚀刻掉的区域减小到在1和2mm之间。总之，蚀刻掉的区域应大于约0.1mm，最好大于约1.0mm。一般，吸收层的厚度应大于50A。
图3是依据再一个实施例的II-VI族半导体激光二极管110的简化剖面图。激光二极管110包括支撑ZnSe层114的GaAs衬底112。MgZnSSe包层116支撑在层114上。例如CdZnSe等量子阱层18夹在导向层120和122之间，导向层120和122例如是支撑在包层116上的ZnSSe。MgZnSSe构成的第二包层124淀积在导向层122上，且支撑p型触点126，p型触点126具有ZnSeTe构成的层128以及Pd-Au构成的层130。其上淀积了Ti-Au构成的接触层132。
在一个实施例中，使用08/726,731号未决美国专利申请“对II-VI族半导体的选择性蚀刻”中所述的技术来制造发光器件。在本实施例中，使用常规的光刻技术对外延的II-VI族半导体进行构图，以通过可包括使用选择性蚀刻剂的蚀刻技术来形成有源区(通常为脊波导)。这种选择性蚀刻剂可用来蚀刻例如MgZnSSe或BeMgZnSe等包含Mg的半导体包层，并在不包含Mg的蚀刻阻挡层处停止。例如，蚀刻阻挡层可包括ZnSe、ZnSSe、BeZnSe。蚀刻阻挡层可以是导向层本身，或者它可以是插入包层的附加层。
在蚀刻后，吸收层被淀积在器件的表面上。电阻加热舟皿(boat)的标准真空蒸发适用于使用CdSe的情况。还可使用诸如溅射等其它淀积技术。CdSe的厚度通常为40nm。为了从最靠近有源区的区域除去吸收层，使用另一光刻步骤来形成蚀刻掩模。把待除去的吸收层部分暴露于合适的蚀刻剂并溶解。在CdSe吸收层的情况下，适用的一种蚀刻剂为2HCl1H2O，它将在20秒钟以内除去40nm的CdSe。
然后，除去对吸收层进行构图的光致抗蚀剂，并淀积如ZnS的低损耗掩埋层，从而如名为“掩埋脊II-VI族激光二极管”的5,404,027号美国专利所述那样完成器件。
吸收层可根据待吸收的光的波长而使用其它材料，包括Ge、Si、CdTe、CdS、HgS、HgSe、HgTe或ZnTe。还可把金属用于吸收层。
图3示出本发明的再一个方面，其中导向层122上淀积了薄的吸收层134。此外，在吸收层134上淀积高折射率低损耗材料构成的后续层136。其上淀积了ZnS构成的掩埋层138。在图3的实施例中，高折射率低损耗的层136将把器件110的光学模式向普通导向层120和122的上面和外面“拉”。这使得吸收层134可更有效地吸收光。在一个实施例中，吸收层134为200A厚，高折射率低损耗的层136为2000A厚，层138为1mm。图3的层134、136和138的结构把基本光学模式(脊外部)的吸收长度减小到小于3mm。在一个实施例中，层136包括诸如ZnSe等高折射率低损耗材料。然而，还可使用诸如CdS等其它适当的材料。
在一个较佳实施例中，吸收层34、74、134由CdSe构成。然而，还可把任何适当的材料用于吸收层34、74、134。对制造工艺容易配用的材料是较佳的。
虽然已参考较佳实施例描述了本发明，但本领域内的技术人员将知道可进行形式和细节上的变化而不背离本发明的精神和范围。应理解，可能受到暗线缺陷影响的任何II-VI族半导体器件都可利用本发明。此外，本发明可用于想要吸收器件特定区域中的光的任何情况。可在激光二极管和发光二极管中使用吸收层。本发明适用于许多器件，包括光学数据存储系统、光通信系统、电子系统或电子显示器。吸收层可具有任意适当的厚度、形状或材料，对特殊用途可调节这些参数。如名为“包含Be的II-VI族蓝-绿激光二极管”的08/726,618的美国未决申请所述，这些技术对基于Be的激光器都有用，该申请已与本发明共同转让。光吸收层最好可由适应于器件和制造工艺的任意适当材料来形成，例如Ge、Si、CdTe、CdSe、ZnTe、HgSe、HgS或HgTe。
权利要求
1.一种II-VI族半导体发光器件，其特征在于包括II-VI族半导体有源区；可操作地耦合到有源区的II-VI族半导体波导层；以及接近II-VI族半导体波导层并位于有源区外部的光吸收层。
2.如权利要求1所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于吸收层包括CdSe。
3.如权利要求1或2所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于光吸收层与有源区隔开。
4.如权利要求3所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于光吸收层与有源区隔开约0.1mm以上。
5.如权利要求1、2或3所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于光吸收层的厚度约50A以上。
6.如权利要求1-5中任一项所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于包括淀积在光吸收层上的掩埋层。
7.如权利要求1-6中任一项所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于包括淀积在光吸收层上的一层高折射率低损耗材料。
8.如权利要求7所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于高折射率低损耗的材料包括ZnSe。
9.如权利要求7所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于高折射率低损耗的材料包括CdS。
10.如权利要求1-9中任一项所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于光吸收层包括从由Ge、Si、CdTe、CdSe、ZnTe、HgSe、HgS和HgTe构成的组中选出的材料。
11.如权利要求1-10中任一项所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于包括耦合到波导层的包层。
12.如权利要求11所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于光吸收层包围包层。
13.如权利要求1-12中任一项所述的II-VI族半导体发光器件，其特征在于光吸收层包括金属。
14.一种从包括如权利要求1-13中任一项所述的器件的电子系统、光学数据存储系统、光通信系统和电子显示器的组中选出的器件。
全文摘要
一种Ⅱ－Ⅵ族半导体发光器件,包括Ⅱ－Ⅵ族半导体发光区和波导层。在Ⅱ－Ⅵ族半导体波导层附近和有源区的外部设有光吸收层。当吸收层吸收外来辐射从而减少暗线缺陷(DLD)。
文档编号H01S5/327GK1268256SQ98808435
公开日2000年9月27日 申请日期1998年7月20日 优先权日1997年8月25日
发明者M·A·哈泽, P·F·鲍德 申请人:美国3M公司