【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其是指一种氮化镓半导体器件及激光器。
技术介绍
1、光导开关是一种通过光控制载流子的产生与复合来实现开关的导通和关闭的新型超快半导体器件，其工作时域可达到皮秒量级，是产生高功率超短脉冲的关键器件。作为脉冲功率系统中的新型开关器件，相对于传统的脉冲功率器件，光导开关具有重复频率性能好、闭合时间短(ps量级)、时间抖动小(ps量级)、开关电感低(亚纳亨)、同步精度高(ps量级)、电磁兼容性强等优点，使其在固态紧凑型脉冲功率源上有着较为广阔的应用前景。光导开关与传统的脉冲功率开关器件相同，需要工作在强电场的环境下。光生载流子的产生和输运是其导通的根本原因，因此光导开关所用的材料为高阻的半绝缘衬底。
2、第三代半导体材料gan(氮化镓)作为氮化物材料的代表，其禁带宽度为3.4ev，具有较高的电子迁移率和热导率，化学稳定性强，适合工作在高温、高频、高压、大功率和强辐射等极端条件下，无论是在光电子领域还是微电子领域都有很大的应用前景，是制备光导开关器件的理想衬底材料。gan单晶材料的制备主要是利用氢化物气相外延(hydridevapor phase epitaxy，hvpe)生长方法，该方法获得的gan单晶在不进行掺杂的条件下通常呈现低阻状态。
3、参照图1，图1示出了采用未掺杂的氮化镓单晶制作光导开关时，未掺杂的gan单晶的透光曲线，该透光曲线比较陡峭，其斜率达到1e-2nm-1。即在波长变化很小的范围内，透光率的值变化较大，波长的调整范围较小，仅能使用在375nm附近的激光来照射氮化镓，应
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中氮化镓材料制作的光导开关难以实现合适的透光率的值，导致光导开关无法适于大电流、高功率场景的缺陷。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种氮化镓半导体器件，所述氮化镓半导体器件包括至少两个电极，所述电极位于半导体衬底的异侧，所述半导体衬底包括半绝缘gan单晶，所述半绝缘gan单晶中fe元素的掺杂浓度为1e17cm-3-1e20 cm-3，所述氮化镓半导体器件的触发激光的波长为380-480nm，所述半导体衬底对于所述波长的脉冲激光的能量吸收效率为40％-60％。
3、在本专利技术的一个实施例中，所述半导体衬底的入光面设置有增透膜，所述半导体衬底的出光面设置有反射膜。
4、在本专利技术的一个实施例中，所述半绝缘gan单晶中fe元素的掺杂浓度为1e17cm-3时，所述脉冲激光的波长为380-400nm。
5、在本专利技术的一个实施例中，所述半绝缘gan单晶中fe元素的掺杂浓度为1e18cm-3时，所述脉冲激光的波长为390-450nm。
6、在本专利技术的一个实施例中，所述半绝缘gan单晶中fe元素的掺杂浓度为1e19cm-3时，所述触发激光的波长为420-470nm。
7、在本专利技术的一个实施例中，所述半绝缘gan单晶中fe元素的掺杂浓度为1e20cm-3时，所述脉冲激光的波长为430-480nm。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述触发激光为脉冲激光，所述半导体衬底对所述触发激光的吸收深度为0.1mm-10mm。
9、本专利技术还提供一种激光器，包括上述的氮化镓半导体器件，所述半导体衬底的上方依次具有n型层、量子阱有源层以及p型层，所述电极包括位于所述半导体衬底上且与所述n型层间隔设置的第一电极，以及位于所述半导体衬底下方的第二电极。
10、在本专利技术的一个实施例中，所述量子阱有源层为ingan。
11、在本专利技术的一个实施例中，所述量子阱有源层包括多周期的ingan层和gan层，厚度在20～60nm之间。
12、在本专利技术的一个实施例中，所述ingan量子阱有源层区域直径为2-5μm。
13、在本专利技术的一个实施例中，所述第一电极和第二电极的厚度为0.1-1μm。
14、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
15、本专利技术提供的氮化镓半导体器件，利用不同fe掺杂浓度下半绝缘gan单晶的透射光谱特性，在特定掺杂浓度下，使得半绝缘gan单晶能够在一定的激光波长范围内达到40％-60％吸收效率，从而提高了对激光的吸收深度，增加了垂直结构的漂移区厚度，提升耐压，且能够承受更高的电流密度，适于大电流、高功率场景；
16、本专利技术提供的激光器与氮化镓半导体器件集成，结构简单，且易于实现所需波长的激光。
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1.一种氮化镓半导体器件，其特征在于，包括半导体衬底与至少两个电极，所述电极位于所述半导体衬底的异侧，所述半导体衬底包括半绝缘GaN单晶，所述半绝缘GaN单晶中Fe元素的掺杂浓度为1E17cm-3-1E20 cm-3，所述氮化镓半导体器件的触发激光的波长为380-480nm，所述半导体衬底对于所述触发激光的吸收效率为40％-60％。
2.根据权利要求1所述的氮化镓半导体器件，其特征在于，所述半导体衬底的入光面设置有增透膜。
3.根据权利要求1或2所述的氮化镓半导体器件，其特征在于，所述半导体衬底的出光面设置有反射膜。
4.根据权利要求1所述的氮化镓半导体器件，其特征在于，所述半绝缘GaN单晶中Fe元素的掺杂浓度为1E17cm-3时，所述触发激光的波长为380-400nm。
5.根据权利要求1所述的氮化镓半导体器件，其特征在于，所述半绝缘GaN单晶中Fe元素的掺杂浓度为1E18cm-3时，所述触发激光的波长为390-450nm；
6.根据权利要求1所述的氮化镓半导体器件，其特征在于，所述半绝缘GaN单晶中Fe元素的掺杂浓度
7.根据权利要求1所述的氮化镓半导体器件，其特征在于，所述触发激光为脉冲激光，所述半导体衬底对所述触发激光的吸收深度为0.1mm-10mm。
8.一种激光器，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的氮化镓半导体器件，所述半导体衬底的上方依次具有N型层、量子阱有源层以及P型层，所述电极包括位于所述半导体衬底上且与所述N型层间隔设置的第一电极，以及位于所述半导体衬底下方的第二电极。
9.根据权利要求8所述的激光器，其特征在于，所述量子阱有源层包括多个周期层叠设置的InGaN层和GaN层，所述量子阱有源层的厚度在20～60nm之间。
10.根据权利要求8或9所述的激光器，其特征在于，所述量子阱有源层区域直径为2-5μm；
...【技术特征摘要】
1.一种氮化镓半导体器件，其特征在于，包括半导体衬底与至少两个电极，所述电极位于所述半导体衬底的异侧，所述半导体衬底包括半绝缘gan单晶，所述半绝缘gan单晶中fe元素的掺杂浓度为1e17cm-3-1e20 cm-3，所述氮化镓半导体器件的触发激光的波长为380-480nm，所述半导体衬底对于所述触发激光的吸收效率为40％-60％。
2.根据权利要求1所述的氮化镓半导体器件，其特征在于，所述半导体衬底的入光面设置有增透膜。
3.根据权利要求1或2所述的氮化镓半导体器件，其特征在于，所述半导体衬底的出光面设置有反射膜。
4.根据权利要求1所述的氮化镓半导体器件，其特征在于，所述半绝缘gan单晶中fe元素的掺杂浓度为1e17cm-3时，所述触发激光的波长为380-400nm。
5.根据权利要求1所述的氮化镓半导体器件，其特征在于，所述半绝缘gan单晶中fe元素的掺杂浓度为1e18cm-3时，所述触发激光的波长为...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建峰，
申请(专利权)人：苏州纳维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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