大功率激光打标机半导体激光器AIGaInP的MOVPE掺杂受到诸多因素的影响。由于Al外层电子不饱和,能带间隙增大,使Zn原子的电离能增大,从而导致更难与被掺杂物原子的结合。而且,由于Al的含量较高,氧原子也会结合进来,导致补偿。另外,2113 P2中Zn的蒸气压远大于213 As2中Zn原子的蒸气压,所以,AlGaInP中的Zn原子比AIGaAs中的Zn更容易再蒸发。在AIGaInP激光结构需要的高生长温度下,为了达到理想的掺杂水平,DMZn局部压力甚至会超过Ⅲ组元素所需要的蒸气压。可以通过增加Zn原子的浓度来提高Zn与被掺杂物的结合效率,这时Zn会形成双化学键结构,会更加稳定。
另外, 我们为AIGaInP为基质材料的红光激光打标机半导体激光器选择(111)A方向错簇定向的基底也是为了提高Zn原子的结合效率。在生长层,并不需要所有的Zn原子都是积极的受能级,保留在晶格上的氢会中和Zn的受能级。在氮气下进行退火可以祛除氢。这个过程也可以在MOVPE发生器中进行。具体是在GaAs的p型掺杂层生长后迅速关闭砷化三氢,并且在接近生长温度下,在氮气中冷却即可。但,即使有了这个过程,在通常的生长温度下,用Zn做掺杂物的AlInP最高的P型掺杂浓度也不能达到5×l017 cm-3。当然,我们可以降低生长温度到700℃或根据材料的性质调节到其他温度来提高掺杂水平。
MOVPE掺杂中,AIGaInP的另外一种掺杂物是Mg,这种掺杂物有两个大的缺点:一是由于初级分子的吸收带来短暂掺杂的危险,二是由于很高的蒸气压,对存储效应非常差。另外,用该掺杂物掺杂还需要进行后生长以祛除残留的氢原子。它的优点是有较高的结合效率。所以,对于AIGaInP,进行p型掺杂是有良种掺杂物可供选择,但都有各自的缺点。
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