一种半导体发光器件及其制备方法、电子产品与流程

本发明属于半导体的，具体涉及一种半导体发光器件及其制备方法、电子产品。

背景技术：

1、半导体发光器件，例如共振腔发光二极管（resonant cavity light emittingdiode，rcled）等，其在多量子阱（mqw）有源层两侧分别设置分布式布拉格反射镜（distributed bragg reflector，dbr），形成谐振腔。rcled不需要像vcsel那样达到激射阈值，且对温度变化和驱动电流波动具有更好的容忍度；但与普通led相比，其光强、光提取效率、光谱线宽等均明显改善。这使得rcled特别适用于对光谱宽度和方向性有要求的场景，例如应用于塑料光纤通信、可见光无线通信、高分辨率显示屏及军用瞄准镜等领域。

2、现有的rcled设计多采用p侧出光，p侧电极常布置于发光孔外围。为了增大出光功率，需要增加发光面积。然而，随着发光面积的增加，p侧电极之间的间距相应增大，由于空穴载流子迁移率低，注入mqw的载流子不均匀，发光效率降低。为解决载流子不均匀性问题，p侧电极通常采用增加多条电极结构进行改善，如图1a所示，p电极5在出光孔上具有若干平行设置且并联的条形电极51，但这使得条形电极51所在区域及附近的功率密度较高，而随着与条形电极51距离的增大，功率密度随之下降，最终在两条形电极51的中间区域达到最低，整体呈现具有多个峰-谷的非均匀功率分布如图1b所示；此外，这些额外的电极条仍位于发光孔上方，对有源层发出的光形成一定程度的遮挡，限制了输出光功率的提升，这使得rcled在大面积、高功率应用场景下面临性能瓶颈。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种半导体发光器件及其制备方法、电子产品，以获得更均匀的功率分布和更高的发光效率，并提高外延结构的波长良率。

2、为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

3、一种半导体发光器件，其包括外延结构，所述外延结构包括在垂直方向由下至上堆叠的n型dbr、有源层和p型dbr，所述p型dbr的反射率高于所述n型dbr的反射率；所述p型dbr具有在先生长的第一部分和在后生长的第二部分，第二部分位于第一部分之上，且第一部分与第二部分相接处设有第一帽层，所述第一帽层的光学厚度为1/16 λ0至3/16 λ0，λ0为所述半导体发光器件的目标发光波长；所述p型dbr的总对数为a，所述第一部分的对数为b，0.1≤b/a≤0.5。

4、可选地，所述n型dbr的反射率为50%~70%，所述p型dbr的总反射率大于98%，其中所述第一部分的反射率为50%-90%。

5、可选地，所述n型dbr的对数为5~7对；所述p型dbr的第一部分的对数为5~15对，第二部分的对数为25~35对。

6、可选地，所述第一帽层的厚度为10~30 nm。

7、可选地，所述第一部分和第二部分分别包括交替设置的低折射率层和高折射率层，所述第一帽层的折射率高于所述低折射率层的折射率；所述第一帽层设于低折射率层上，所述第二部分起始为底层高折射率层，且所述第一帽层和底层高折射率层的光学厚度之和为c×1/4 λ0，c的取值范围为0.95~1.05。

8、可选地，所述低折射率层/高折射率层的材料体系为alxga1-xas/alyga1-yas，其中0.7≤x＜1，0＜y≤0.2；所述第一帽层的材料为gaas或inzga1-zp，其中0.45≤z≤0.55；

9、或，所述低折射率层/高折射率层的材料体系为alinas/gainas，所述第一帽层的材料为gainas；

10、或，所述低折射率层/高折射率层的材料体系为alinn /gan，所述第一帽层的材料为gan。

11、可选地，还包括n电极和p电极，所述p电极位于所述外延结构上方，所述n电极位于所述外延结构下方；所述n电极设有开孔形成出光孔，所述出光孔的面积与所述半导体发光器件的面积比为0.9~0.95；所述p电极在水平面上的投影覆盖所述出光孔在水平面上的投影。

12、这里所述的水平面，是指垂直于所述垂直方向的平面，所述投影为正投影。

13、可选地，所述外延结构还包括限制孔层，所述限制孔层具有用于对电流和光场进行侧向限制的限制孔；所述限制孔在水平面上的投影位于所述出光孔在水平面上的投影之内。

14、可选地，所述限制孔的孔径为200~500 μm，所述出光孔的孔径与所述限制孔的孔径之比为1.02~1.15：1。

15、可选地，还包括设于所述n型dbr和n电极之间的导电型衬底，所述导电型衬底的材料的禁带宽度大于所述半导体发光器件的发光波长对应的光子能量。

16、可选地，还包括设于所述n型dbr和n电极之间的n型接触层。

17、一种半导体发光器件，其包括n型dbr，p型dbr，以及夹设在n型dbr和p型dbr之间的有源层；所述p型dbr包括若干对第一dbr和位于若干对第一dbr中间的一对第二dbr，所述第一dbr由低折射率层和高折射率层构成，所述第二dbr由依次层叠的第一层、第二层和第三层构成；其中，

18、所述第一层与所述低折射率层的材料相同，光学厚度为0.237λ0~0.2625λ0，

19、所述第三层与所述高折射率层的材料相同，所述第二层的折射率高于所述第三层的折射率；

20、所述第二层的光学厚度为1/16 λ0至3/16 λ0，且第二层与第三层的光学厚度之和为0.237λ0~0.2625λ0；其中λ0为所述半导体发光器件的目标发光波长。

21、一种电子产品，其包括所述的半导体发光器件。

22、一种半导体发光器件的制备方法，其包括在衬底上按序外延生长n型dbr、有源层和p型dbr，p型dbr的反射率高于n型dbr的反射率；其中所述p型dbr的对数为a，采用两段外延生长，包括步骤：

23、1）先生长p型dbr的第一部分，第一部分的对数为b，0.1≤b/a≤0.5；第一部分的最末层为第一帽层，所述第一帽层的光学厚度为1/16λ0至3/16 λ0，λ0为所述半导体发光器件的目标发光波长；

24、2）对生长有第一帽层的外延片进行反射谱测试，获取当前反射谱中心谐振波长；

25、3）在第一帽层上继续生长p型dbr的第二部分。

26、可选地，步骤3）中，在所述第二部分生长之前，还包括对所述第一帽层表面进行处理，所述处理包括湿法清洗、热处理、干法蚀刻或等离子体清洗中的至少一种。

27、本发明的有益效果为：

28、p型dbr具有先后生长的两部分，且中间具有第一帽层，可实现生长过程中的中间检测以精确确认谐振波长，从而提高产品波长良率，为n侧出光半导体发光器件提供了可靠的制造方案；

29、将出光孔设置在n侧，且p电极在p侧覆盖有效发光区域，获得均匀的空穴注入；由于电子迁移率远高于空穴载流子，电子载流子在n侧可实现高效均匀的注入，无需在n侧出光孔上制作多余电极，功率分布更为均匀，发光效率更高，提升了整体的发光性能，适于大孔径、高功率半导体发光器件的应用。

30、本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。