[發明專利]微小孔垂直腔面發射激光器的制備方法

無效

• 申請號: 200610112935.4
• 申請日: 2006-09-13
• 公開（公告）號: CN101145672A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 高建霞;宋國峰;甘巧強;陳良惠
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明涉及一種半導體激光器的制備方法，具體涉及微小孔垂直腔面發射激光器的制備方法。

背景技術

目前的光學數據存儲系統，如CD或者DVD都是遠場存儲系統，由于受到了衍射極限的限制，所以存儲密度有限。利用光源近場處的倏逝波可以很好的突破衍射極限的限制，大大提高存儲密度，因此高密度光學數據存儲成為近場光學應用一個很大的領域。如果能制造出突破衍射分辨率極限的微小光源，對微區成像、微區探測和納米光刻等應用領域都將是極大的推動。在這樣的背景下，近場光學得到了飛速發展。近場數據存儲成為了最有前景的高密度數據存儲方法之一。其中制備高質量近場光源是一個重要的研究方向。

基于邊發射激光器制備的微小孔徑激光器(very-small-aperture?laser，VSAL)，使探針型近場存儲取得了突破性進展，通光效率比普通光纖探針有很大的提高，必將極大的提高近場光學顯微鏡的分辨能力，作為納米尺度的光源還可用于納米光刻、納米加工、納米光操作及納米光譜等眾多領域。

但是，由于制備VASL時要在有源區上刻蝕出微小孔，而有源區的尺寸很小，小孔的準確定位難控制，工藝的可重復性差。從而導致制備工藝復雜、難度大、成品率較低。并且制備出的器件壽命很短，達到的功率密度也還不足以進行數據的存儲。

基于垂直腔面發射激光器相對于邊發射激光器本身的優越性，如有更小的尺寸，更利于實現集成化，閾值電流密度低，具有對稱光輸出模式等特點。并且相對于基于邊發射激光器制備的微小孔激光器來說，基于垂直腔面發射激光器制備微小孔激光器會相對容易。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種微小孔垂直腔面發射激光器的制備方法，其具有以下優點：具有更小的尺寸，利于實現集成化，閾值電流密度低，并且具有對稱光輸出模式；制備工藝簡單，工藝可重復性好，刻蝕微小孔16時定位容易。

本發明一種微小孔垂直腔面發射激光器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：取一普通垂直腔面發射激光器，該激光器包括，N面電極、出光腔面、出光孔、P面電極；

步驟2：在普通垂直腔面發射激光器的出光腔面上制備增透膜；

步驟3：利用聚焦離子束刻蝕技術刻蝕掉P面電極上的增透膜；

步驟4：在出光腔面上的增透膜上和P面電極上制備金屬膜；

步驟5：在出光孔上刻蝕出亞波長尺寸的微小孔，完成微小孔垂直腔面發射激光器的制作。

其中所述增透膜材料為SiO₂和SiN_x的混合物，或者是Al₂O₃、MgF材料，厚度為200nm-400nm。

其中所述的增透膜為絕緣層，可以避免在下一步中金屬和出光腔面直接接觸，從而保護出光腔面。

其中所述的P面電極和N面電極為電流注入通道。

其中所述的金屬膜材料為Ti/Au、Ti/Ag、Ti/Al或者Ti/Ni，其中Ti的厚度為5nm-30nm，Au、Ag、Al或者Ni層的厚度為60nm-400nm。

其中所述金屬膜中的Ti可以提高器件表面的粘附性。

其中所述金屬膜為高反射膜，可以阻擋住普通垂直腔面發射激光器正常的輸出光。

其中所述在出光孔上刻蝕的微小孔尺寸為亞波長量級，深度和金屬膜的厚度相同。

其中所述聚焦離子束刻蝕時，采用最小的離子束流密度和最大的重合距離。

本發明的微小孔垂直腔面發射激光器的制備方法，在普通垂直腔面發射激光器基礎上制備得到的。具體制備工藝包括在普通垂直腔面發射激光器出光腔面11上鍍增透膜14，去掉P面電極13上的增透膜14后鍍金屬膜15，然后用聚焦離子束刻蝕的方法在出光孔12上制備亞波長尺寸的微小孔16，將光限制在低損失微小諧振腔中，使光通過微小孔16出射，從而生成高效率的近場光。

附圖說明

為進一步說明本發明的技術內容，以下結合附圖對本發明詳細說明如后，其中：

圖1為普通垂直腔面發射激光器出光腔面示意圖。

圖2—圖5是在普通垂直腔面發射激光器基礎上制造本發明微小孔垂直腔面發射激光器的工藝流程圖。

圖中：10為N面電極，11為出光腔面，12為出光孔，13為P面電極，14為增透膜，15為金屬膜，16為微小孔，17為側面，18為激光器。

具體實施方式