CN109830575B - 一种超辐射发光二极管外延片、外延片制备方法及芯片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种超辐射发光二极管外延片、外延片制备方法及芯片，其中，所述超辐射发光二极管外延片的制备方法为：在衬底表面依次外延生长多层异质结构；在生长发光层时，调节生长温场沿所述衬底预设的晶向方向梯度变化，使所述发光层的厚度和组分沿所述衬底预设的晶向方向梯度变化。本发明通过调节量子阱层的生长温场沿衬底预设的晶向方向梯度变化，可实现外延片的发光波长的梯度分布，由此得到的芯片沿出光方向为多中心波长叠加，且具有波长连续性，可得到宽的平坦的光谱；同时工艺简单易行、易重复，只需一次外延生长成型，大大提高了产品的成品率和可靠性。

Description

一种超辐射发光二极管外延片、外延片制备方法及芯片

【技术领域】

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种超辐射发光二极管外延片、外延片制备方法及芯片。

【背景技术】

半导体超辐射发光二极管是一种光自发辐射的单程增益放大器件，其光学性能介于半导体激光器和半导体发光二极管之间。相对于半导体激光器，它具有更宽的发光光谱和更短的相干长度；相对于半导体发光二极管，它具有更高输出功率和光纤耦合效率、响应速度快、发散角小等优点，因此被广泛应用于光纤陀螺、光纤传感以及光学相干层析成像等领域。

在光纤陀螺应用中，半导体超辐射发光二极管的光相干长度能降低光纤陀螺***中的瑞利散射强度，半导体超辐射发光二极管的光相干长度L_C＝λ²/Δλ，其中Δλ为光谱谱宽，λ为中心波长。因此一般要求超辐射发光二极管有宽的光谱谱宽。增加超辐射发光二极管光谱带宽的方法主要有改变材料生长方向上组分或厚度；或者改变出光方向的组分或厚度；以及将这两种方案组合使用。

目前实现以上方案的技术有多种：对于多量子阱层结构的超辐射发光二极管，主要技术为改变不同量子阱层的材料组分或者厚度，使各量子阱层所发光的中心波长不同，通过这些不同中心波长的光谱叠加，最终实现大功率、宽光谱的超辐射发光二极管。但由于各量子阱层的发光波长不连续，该技术方案较难获得宽的平坦光谱。通过改变出光方向组分和厚度实现宽光谱的技术主要有多电极法、SAG、多量子阱混杂技术等方法。多电极法是通过将发光区沿出光方向分成很多部分，不同部分注入不同的电流，使其对应发光的中心波长不同，从而得到宽光谱，该技术方案由于发光波长的不连续，导致较难得到宽的平坦光谱；另外使用时不同电极对应有源区部分出光衰减不一致，因此难于控制。SAG法是在衬底表面沉积介质薄膜，光刻出沉积区域和非沉积区域。通过影响衬底表面的气相浓度从而改变出光方向上外延的组分和厚度，SAG法涉及二次外延技术，工艺复杂，且产品成品率低，可靠性差，不易实施。量子阱混杂技术是通过阱垒互扩散来实现出光方向上组分的变化，该技术的缺点是同一工艺的重复性差，难以控制，导致产品成品率低。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明需要解决的技术问题是：

超辐射发光二极管一般要求宽的光谱谱宽，在传统方案中，有些方法工艺复杂、可靠性差、不易实施，产品成品率低，而有些方法由于发光波长不连续，较难得到宽的平坦光谱。

本发明通过如下技术方案达到上述目的：

第一方面，本发明提供了一种超辐射发光二极管外延片的制备方法，在衬底1表面依次外延生长多层异质结构；其中，在生长发光层4时，调节生长温场沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化，使所述发光层4的厚度和组分沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化。

优选的，所述在衬底1表面依次外延生长多层异质结构具体为：在衬底1表面依次层叠生长缓冲层2、下波导层3、发光层4、上波导层5、间隔层6以及欧姆接触层7。

优选的，所述缓冲层2、下波导层3、上波导层5、间隔层6以及欧姆接触层7的生长温场为均匀温场或非均匀温场。

优选的，所述发光层4的生长温场的梯度变化通过控制外延生长区内不同温区的温度实现，具体为：

按照从所述外延生长区中心至外沿的方向，预先将所述外延生长区划分为至少两个温区，且各温区的加热功率为独立调节；

将所述衬底1放置在所述外延生长区上，并使所述衬底1预设的晶向方向与所述至少两个温区的排列分布方向一致；

当生长所述发光层4时，分别调节各温区的加热功率，使温度沿所述外延生长区中心至外沿方向梯度变化，进而所述发光层4的厚度和组分沿所述外延生长区中心至外沿方向梯度变化。

优选的，所述生长温场沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化具体为：生长温度沿所述衬底1预设的晶向方向依次递增，或者依次递减，或者先递增后递减，或者先递减后递增。

优选的，所述衬底1以及所述多层异质结构为InGaAsP/InP材料体系、AlGaInAs/InP材料体系或AlGaAs/GaAs材料体系，所述发光层4对应为InGaAsP、AlGaInAs或AlGaAs。

第二方面，本发明还提供了一种超辐射发光二极管外延片，采用上述第一方面所述的超辐射发光二极管外延片的制备方法制作而成，包括衬底1以及在所述衬底1表面依次层叠生长的缓冲层2、下波导层3、发光层4、上波导层5、间隔层6以及欧姆接触层7；其中，所述发光层4的生长温场沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化，使得所述发光层4的厚度和组分沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化。

优选的，所述衬底1为半导体InP，所述缓冲层2为n型InP，所述下波导层3为n型InGaAsP，所述发光层4为InGaAsP，所述上波导层5为P型InGaAsP，所述间隔层6为P型间隔层。

第三方面，本发明还提供了一种超辐射发光二极管芯片，由上述第二方面所述的外延片通过光刻、刻蚀、介质膜生长和电极制作工艺后制备得到；其中，所述外延片由上述第一方面所述的超辐射发光二极管外延片的制备方法得到。

优选的，所述发光层4沿电流注入条区方向与所述发光层4的厚度梯度变化方向一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过调节量子阱层的生长温场沿衬底预设的晶向方向梯度变化，可实现外延片的发光波长的梯度分布，由此得到的芯片沿出光方向为多中心波长叠加，具有波长连续性，有效增加光谱带宽，容易得到宽的平坦的光谱；同时工艺简单易行、易重复，且只需一次外延生长成型，不受发光层结构的限制，大大提高了产品的成品率和可靠性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种超辐射发光二极管外延片的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种外延片生长的温度分区示意图；

图3为本发明实施例提供的一种外延片发光层生长时的温度调节示意图(A区到C区温度梯度降低)；

图4为本发明实施例提供的一种外延片发光层生长时的温度调节示意图(A区到C区温度梯度升高)；

图5为本发明实施例提供的一种外延片发光层生长时的温度调节示意图(A区到C区温度先降低再升高)；

图6为本发明实施例提供的一种外延片发光层生长时的温度调节示意图(A区到C区温度先升高再降低)；

图7为本发明实施例提供的一种超辐射发光二极管芯片的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种超辐射发光二极管芯片出射的发光光谱示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。

实施例1：

本发明实施例提供了一种超辐射发光二极管外延片的制备方法，如图1所示，在衬底1表面依次外延生长多层异质结构，具体为：在衬底1表面依次层叠生长缓冲层2、下波导层3、发光层4、上波导层5、间隔层6以及欧姆接触层7。其中，所述发光层4的生长温场不同于一般外延层生长的均匀温场，而是非均匀温场，即在生长发光层4时，通过调节生长温场，使生长温度沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化，使所述发光层4的厚度和组分沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化，从而使发光中心波长沿此方向梯度变化。利用上述外延片可制备成超辐射发光二极管芯片，得到的芯片沿出光方向为多中心波长叠加，因此可达到增加发光二极管的光谱带宽的目的。

本发明实施例提供的上述外延片制备方法中，通过调节量子阱层的生长温场沿衬底预设的晶向方向梯度变化，可实现外延片的发光波长的梯度分布，在这种外延片基础上得到的芯片沿出光方向为多中心波长叠加，且具有波长连续性，可得到宽的平坦的光谱；同时工艺简单易行、易重复，且只需一次外延生长成型，大大提高了产品的成品率和可靠性。

其中，所述缓冲层2、下波导层3、上波导层5、间隔层6以及欧姆接触层7的生长温场可以是均匀温场，即各外延层结构在生长时温度一致，得到厚度均匀的结构层；也可以是非均匀温场，得到厚度不均匀的结构层，并不影响形成宽带宽，因此并不唯一限定。另外，所述缓冲层2、下波导层3、上波导层5、间隔层6及欧姆接触层7的各层之间，还可根据实际生产需求设置其他***层，并不仅限于上述各外延结构层。

本发明提供的方法适用于超辐射发光二极管的各种不同发光层结构，不受发光层结构的限制，具有普适性。例如，所述衬底1以及所述多层异质结构可以是InGaAsP/InP材料体系、AlGaInAs/InP材料体系或AlGaAs/GaAs材料体系等，所述发光层4对应可以为InGaAsP、AlGaInAs或AlGaAs等。本发明实施例以InGaAsP/InP材料体系为例说明，则所述衬底1为半导体InP衬底，所述缓冲层2为n型InP缓冲层，所述下波导层3为n型InGaAsP波导层，所述发光层4为InGaAsP发光层，所述上波导层5为P型InGaAsP波导层，所述间隔层6为P型间隔层。

以所述发光层4为InGaAsP为例，在生长过程中，元素的并入存在竞争：Ⅲ族的Ga和In形成竞争，Ⅴ族的As和P形成竞争，而其中In和As的组分含量对波长和厚度影响更大，所以此处以In和As进行说明。当温度变化时，并入发光层材料中的In组分和As组分会随之变化，使得发光层材料禁带宽度和材料的生长速率都会被改变，从而改变发光波长。具体如下：当生长所述发光层4时，温度越低，In组分和As组分的并入越多，且生长速率也越快；而In组分和As组分的含量越大会导致发光层材料的禁带宽度越窄，对应的发光波长变长，同时发光层的厚度增加。而温度越高，In组分和As组分的并入越少，生长速率变慢；对于半导体超辐射发光二极管，发光层的In组分和As组分的含量越少会导致发光层材料的禁带宽度越宽，对应的发光波长变短，同时发光层的厚度减少。

在本发明实施例中，所述发光层4的生长温场的梯度变化可通过控制外延生长区内不同温区的温度来实现，具体如下：

首先，按照从所述外延生长区中心至外沿的方向，预先将所述外延生长区划分为至少两个温区，且各温区的加热功率为独立调节。在本发明实施例中，与传统制备方法相同，采用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，简写为MOCVD)技术，在MOCVD机台上完成外延片的制作。具体可参考图2，MOCVD机台上设有圆形的托盘8，所述托盘8也就是外延生长区，本实施例中以设置A、B、C三个温区为例说明，沿所述托盘8中心至外沿分别为A区、B区、C区。

然后，将所述衬底1放置在所述外延生长区上，并使所述衬底1预设的晶向方向与所述至少两个温区的排列分布方向一致。如图2，在所述托盘8上可放置多个所述衬底1，进而可同时进行多个外延片的制作；其中，a表示所述衬底1的晶向方向，沿所述托盘8中心至所述托盘8外沿，与三个温区A区-B区-C区的排列分别方向一致。

最后，当生长所述发光层4时，分别调节各温区的加热功率，使温度沿所述外延生长区中心至外沿方向梯度变化，进而所述发光层4的厚度和组分沿所述外延生长区中心至外沿方向梯度变化。利用MOCVD机台控温精准和温度重复性高的优点，分别调节A区、B区和C区的加热功率，使温度沿所述托盘8中心至所述托盘8外沿方向梯度变化，图2中带箭头的线b即表示温度的梯度变化方向，与晶向方向a一致。其中，第三步与上面第二步的顺序可以互换，并不唯一限定，既可以先放置衬底再调温，也可以先调温再放置衬底。

其中，虽然A区、B区和C区的加热功率是独立调节的，但是三个温区之间在温度上是相互影响的，比如，调节A区的加热功率，显然对A区的温度影响最大，但同时也会影响B区和C区的温度，且影响程度为A区大于B区大于C区。在预先进行温区划分时，需进行多次试验调节和验证，使得分区完成后，通过调节各区的加热功率可使温度沿所述托盘8中心至所述托盘8外沿方向梯度变化。

其中，生长温度沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化具体可以是：生长温度沿所述衬底1预设的晶向方向依次递增，或者依次递减，或者先递增后递减，或者先递减后递增；其中，温差大小可根据实际需要调节，不作限制。下面对各种梯度变化的情况展开介绍：

参考图3，假设在生长发光层时，温度分布沿所述托盘8中心至所述托盘8边沿方向逐渐降低，即沿A区到B区到C区的方向(图2中b方向)逐渐降低。在此条件下生长的外延片，发光层中In组分和As组分的含量沿托盘8中心至托盘8边沿方向逐渐增加，发光层厚度也沿托盘8中心至托盘8边沿方向逐渐增加，因此可得到发光波长的分布沿托盘8中心至托盘8边沿方向逐渐变长。

参考图4，假设在生长发光层时，温度分布沿所述托盘8中心至所述托盘8边沿方向逐渐升高，即沿A区到B区到C区的方向(图2中b方向)逐渐升高。在此条件下生长的外延片，发光层中In组分和As组分的含量沿托盘8中心至托盘8边沿方向逐渐减少，发光层厚度也沿托盘8中心至托盘8边沿方向逐渐减小，因此可得到发光波长的分布沿托盘8中心至托盘8边沿方向逐渐变短。

参考图5，假设在生长发光层时，温度分布沿所述托盘8中心至所述托盘8边沿方向先降低再升高，即沿A区到B区到C区的方向(图2中b方向)先降低再升高。在此条件下生长的外延片，发光层中In组分和As组分的含量沿托盘8中心至托盘8边沿方向先增加再减少，发光层厚度也沿托盘8中心至托盘8边沿方向先增加再减小，因此可得到发光波长的分布沿托盘8中心至托盘8边沿方向，先逐渐变长再逐渐变短。

参考图6，假设在生长发光层时，温度分布沿所述托盘8中心至所述托盘8边沿方向先升高再降低，即沿A区到B区到C区的方向(图2中b方向)先升高再降低。在此条件下生长的外延片，发光层中In组分和As组分的含量沿托盘8中心至托盘8边沿方向先减少再增加，发光层厚度也沿托盘8中心至托盘8边沿方向先减小再增加，因此可得到发光波长的分布沿托盘8中心至托盘8边沿方向，先逐渐变短再逐渐变长。

其中，温度先递增后递减，或者先递减后递增时，也就是在图5或图6对应的温度分布情况下，不仅可得到宽的平坦的发光光谱的超辐射发光二极管，同时还可以使单片外延片的波长更集中，而由此制备的超辐射发光二极管芯片的成品率可以更高，有利于提高成品率。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，本发明实施例还提供了一种超辐射发光二极管外延片，采用实施例1所述的超辐射发光二极管外延片的制备方法得到。

如图1所示，所述外延片包括衬底1以及在所述衬底1表面依次层叠生长的缓冲层2、下波导层3、发光层4、上波导层5、间隔层6以及欧姆接触层7。所述发光层4的生长温场为非均匀温场，即生长温度沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化，得到的所述发光层4的厚度和组分沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化，从而使发光中心波长沿此方向梯度变化。利用上述外延片可制备成超辐射发光二极管芯片，得到的芯片沿出光方向为多中心波长叠加，因此可达到增加发光二极管的光谱带宽的目的。外延片的具体制备方法可参考实施例1，此处不再赘述。

本发明提供的外延片适用于多种材料体系，比如可以是InGaAsP/InP材料体系、AlGaInAs/InP材料体系或AlGaAs/GaAs材料体系等。以InGaAsP/InP材料体系为例，则所述衬底1为半导体InP衬底，所述缓冲层2为n型InP缓冲层，所述下波导层3为n型InGaAsP波导层，所述发光层4为InGaAsP发光层，所述上波导层5为P型InGaAsP波导层，所述间隔层6为P型间隔层。如果是AlGaInAs/InP材料体系，则与所述InGaAsP/InP材料体系的不同在于，所述下波导层3为n型AlGaInAs波导层，所述发光层4为AlGaInAs发光层，所述上波导层5为P型AlGaInAs波导层；如果是AlGaAs/GaAs材料体系，则与所述InGaAsP/InP材料体系的不同在于，所述衬底1为半导体GaAs衬底，所述缓冲层2为n型GaAs缓冲层，所述下波导层3为n型AlGaAs波导层，所述发光层4为AlGaAs发光层，所述上波导层5为P型AlGaAs波导层。

其中，由于生长温度沿所述衬底1预设的晶向方向梯度变化具体可以是依次递增，或者依次递减，或者先递增后递减，或者先递减后递增，因此得到的发光层厚度分布情况也不同。以所述发光层4为InGaAsP为例，参考图1，从图中从左到右的方向，当生长温度梯度增加时，所述发光层4中In组分和As组分的并入逐渐减少，发光层厚度梯度减少。同理，当从左到右生长温度梯度降低时，所述发光层4的厚度梯度增加，可参考图3；当从左到右生长温度先梯度降低再梯度增加时，所述发光层4的厚度先梯度增加再梯度减少，可参考图5；当从左到右生长温度先梯度增加再梯度降低时，所述发光层4的厚度先梯度减少再梯度增加，可参考图6。

在本发明实施例中，所述缓冲层2、下波导层3、上波导层5、间隔层6以及欧姆接触层7的生长温场可以是均匀温场，得到厚度均匀的结构层；也可以是非均匀温场，得到厚度不均匀的结构层，并不唯一限定。另外，所述缓冲层2、下波导层3、上波导层5、间隔层6及欧姆接触层7的各层之间，还可根据实际生产需求设置其他***层，并不仅限于上述各外延结构层。

本发明实施例提供的上述外延片中，发光层的厚度和组分均沿衬底预设的晶向方向梯度变化，可实现发光波长的梯度分布，在这种外延片基础上得到的芯片沿出光方向为多中心波长叠加，可有效增加光谱带宽，且具有波长连续性，可得到宽的平坦的光谱。

实施例3：

在上述实施例1和实施例2的基础上，本发明实施例还提供了一种超辐射发光二极管芯片，以利用实施例1所述方法制备得到的外延片(即实施例2中的所述外延片)为基础，将所述外延片通过光刻、刻蚀、介质膜生长和电极制作工艺后制备而成。具体为：利用实施例1所述方法制备得到外延片后，利用脊波导刻蚀工艺在所述外延片表面刻蚀出脊型波导结构，并套刻电极窗口；再采用蒸发或溅射等方法制作上电极；然后将衬底减薄，并制作下金属电极。同时，为了进一步减小端面的反射，通常还可在两出光端面镀上增透膜，最终得到的超辐射发光二极管芯片如图7所示。其中，对于所述外延片的制备以及特点可参考实施例1和实施例2，此处不再赘述。

继续参考图7，由所述外延片制备的超辐射发光二极管中，所述发光层4沿电流注入条区方向与所述发光层4的厚度梯度变化方向一致；其中，箭头c表示电流注入方向，箭头d表示所述发光层4的厚度梯度变化方向，也就是波长梯度变化方向，箭头e表示电流注入条区方向，箭头f表示所述超辐射发光二极管管芯的出光方向。所述发光层4沿电流注入条区方向与所述发光层4的厚度梯度变化方向一致，具体是指：所述发光层4沿电流注入条区方向与厚度梯度变化方向完全相同，或者所述发光层4沿电流注入条区方向与厚度梯度变化方向成小角度夹角。

当所述发光层4沿电流注入条区方向与所述发光层4的厚度梯度变化方向一致时，所述超辐射发光二极管芯片沿出光方向为多中心波长叠加，因此可达到增加发光二极管的光谱带宽的目的。如图8所示，曲线m表示现有的超辐射发光二极管芯片的出光光谱，曲线n表示本发明实施例提供的超辐射发光二极管芯片的出光光谱。与现有的超辐射发光二极管芯片相比，本发明实施例提供的超辐射发光二极管芯片的带宽增加，而且由于单颗管芯沿出光方向上具有波长连续性，因此在不同电流下都容易得到宽的平坦的光谱，在大功率的超辐射发光二极管中使用时优势将更加显著。

综合实施例1-实施例3，本发明提供的超辐射发光二极管的外延片以及芯片主要有以下优势：通过调节量子阱层的生长温场沿衬底预设的晶向方向梯度变化，可实现外延片的发光波长的梯度分布，进而达到增加发光二极管芯片的光谱带宽的目的；工艺简单易行、易重复，且只需一次外延生长成型，大大提高了产品的成品率和可靠性；可实现单颗管芯沿出光方向上的波长连续性，在不同电流下都容易得到宽的平坦的光谱，在大功率的超辐射发光二极管中使用时优势更加显著；可适用于多种材料体系，不受发光层结构的限制，具有普适性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超辐射发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，在衬底(1)表面依次外延生长多层异质结构；其中，在生长发光层(4)时，调节生长温场沿所述衬底(1)预设的晶向方向梯度变化，使所述发光层(4)的厚度和组分沿所述衬底(1)预设的晶向方向梯度变化；

发光层(4)中In组分和As组分的含量沿托盘(8)中心至托盘(8)边沿方向先减少再增加，发光层厚度也沿托盘(8)中心至托盘(8)边沿方向先减小再增加，得到发光波长的分布沿托盘(8)中心至托盘(8)边沿方向，先逐渐变短再逐渐变长。

2.根据权利要求1所述的超辐射发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述在衬底(1)表面依次外延生长多层异质结构具体为：在衬底(1)表面依次层叠生长缓冲层(2)、下波导层(3)、发光层(4)、上波导层(5)、间隔层(6)以及欧姆接触层(7)。

3.根据权利要求2所述的超辐射发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述缓冲层(2)、下波导层(3)、上波导层(5)、间隔层(6)以及欧姆接触层(7)的生长温场为均匀温场或非均匀温场。

4.根据权利要求1所述的超辐射发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述发光层(4)的生长温场的梯度变化通过控制外延生长区内不同温区的温度实现，具体为：

按照从所述外延生长区中心至外沿的方向，预先将所述外延生长区划分为至少两个温区，且各温区的加热功率为独立调节；

将所述衬底(1)放置在所述外延生长区上，并使所述衬底(1)预设的晶向方向与所述至少两个温区的排列分布方向一致；

当生长所述发光层(4)时，分别调节各温区的加热功率，使温度沿所述外延生长区中心至外沿方向梯度变化，进而所述发光层(4)的厚度和组分沿所述外延生长区中心至外沿方向梯度变化。

5.根据权利要求1-4任一所述的超辐射发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述衬底(1)以及所述多层异质结构为InGaAsP/InP材料体系、AlGaInAs/InP材料体系或AlGaAs/GaAs材料体系，所述发光层(4)对应为InGaAsP、AlGaInAs或AlGaAs。

6.一种超辐射发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底(1)以及在所述衬底(1)表面依次层叠生长的缓冲层(2)、下波导层(3)、发光层(4)、上波导层(5)、间隔层(6)以及欧姆接触层(7)；其中，所述发光层(4)的生长温场沿所述衬底(1)预设的晶向方向梯度变化，使得所述发光层(4)的厚度和组分沿所述衬底(1)预设的晶向方向梯度变化；

发光层(4)中In组分和As组分的含量沿托盘(8)中心至托盘(8)边沿方向先减少再增加，发光层厚度也沿托盘(8)中心至托盘(8)边沿方向先减小再增加，得到发光波长的分布沿托盘(8)中心至托盘(8)边沿方向，先逐渐变短再逐渐变长。

7.根据权利要求6所述的超辐射发光二极管外延片，其特征在于，所述衬底(1)为半导体InP，所述缓冲层(2)为n型InP，所述下波导层(3)为n型InGaAsP，所述发光层(4)为InGaAsP，所述上波导层(5)为P型InGaAsP，所述间隔层(6)为P型间隔层。

8.一种超辐射发光二极管芯片，其特征在于，由外延片通过光刻、刻蚀、介质膜生长和电极制作工艺后制备得到；其中，所述外延片由权利要求1-5所述的超辐射发光二极管外延片的制备方法得到。

9.根据权利要求8所述的超辐射发光二极管芯片，其特征在于，所述发光层(4)沿电流注入条区方向与所述发光层(4)的厚度梯度变化方向一致。

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