[發(fā)明專(zhuān)利]帶有準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列的量子級(jí)聯(lián)激光器及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010175432.8
• 申請(qǐng)日: 2010-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101859983B
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹雯;陸全勇;張偉;劉峰奇;張全德;劉萬(wàn)峰;江宇超;李路;劉俊岐;王利軍;王占國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01S5/34
• 分類(lèi)號(hào): H01S5/34;H01S5/227;H01S5/06
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

1.一種帶有準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列的量子級(jí)聯(lián)激光器，該結(jié)構(gòu)包括：

一襯底；

一下波導(dǎo)層，該下波導(dǎo)層生長(zhǎng)在襯底之上，且中間有一凸臺(tái)，凸臺(tái)的 兩側(cè)形成脊型雙溝臺(tái)面結(jié)構(gòu)；

一量子級(jí)聯(lián)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，該量子級(jí)聯(lián)有源區(qū)結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)在下波導(dǎo)層的凸 臺(tái)之上；

一上波導(dǎo)層，該上波導(dǎo)層生長(zhǎng)在量子級(jí)聯(lián)有源區(qū)結(jié)構(gòu)之上；

一上包層，該上包層生長(zhǎng)在上波導(dǎo)層之上；

一上覆蓋層，該上覆蓋層生長(zhǎng)在上包層之上；

一高摻雜歐姆接觸層，該高摻雜歐姆接觸層生長(zhǎng)在上覆蓋層之上；

一準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列，該準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列制作在上覆蓋層和高 摻雜歐姆接觸層的兩側(cè)，中間的寬度為2μm-10μm，兩側(cè)的準(zhǔn)光子晶體波 導(dǎo)陣列的寬度相同，分別為5-24μm；

一電絕緣層，該電絕緣層沉積在歐姆接觸層之上，覆蓋整個(gè)脊型臺(tái)面 上表面和側(cè)壁，在覆蓋有絕緣層的脊型臺(tái)面中心部位留出電注入窗口；

一正面電極，該正面電極制作在絕緣層之上；

一背面電極，該背面電極生長(zhǎng)在襯底的背面；

2.如權(quán)利要求1所述的帶有準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列的量子級(jí)聯(lián)激光器， 其中所述的準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列為延伸方向與材料表面相垂直的弱無(wú)序 孔陣列，孔徑由上覆蓋層和歐姆接觸層的摻雜濃度決定，孔徑在50-200nm 之間。

3.一種帶有準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列的量子級(jí)聯(lián)激光器的制作方法，該方 法包括以下步驟：

1)在襯底上利用分子束外延方法依序生長(zhǎng)下波導(dǎo)層、量子級(jí)聯(lián)有源區(qū) 結(jié)構(gòu)、上波導(dǎo)層、上包層、高摻雜上覆蓋層和高摻歐姆接觸層，形成器件 結(jié)構(gòu)；

2)利用CVD方法在器件結(jié)構(gòu)表面沉積二氧化硅薄膜，通過(guò)光刻、腐蝕 工藝，在器件表面的二氧化硅掩模的表面形成光刻圖案；

3)將形成有光刻圖案的器件結(jié)構(gòu)裝入器件結(jié)構(gòu)裝置，加入電化學(xué)腐蝕 液，通電反應(yīng)，制作出延伸方向垂直于樣品表面的弱無(wú)序多孔的準(zhǔn)光子晶 體波導(dǎo)陣列；

4)將器件結(jié)構(gòu)通過(guò)光刻、濕法腐蝕工藝，在器件結(jié)構(gòu)的兩側(cè)制作出雙 溝脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；

5)在雙溝脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上通過(guò)CVD方法淀積二氧化硅絕緣層；

6)通過(guò)光刻、刻蝕二氧化硅或氮化硅的工藝，在絕緣層的中間處開(kāi)出 電流注入窗口，注入窗口的寬度要小于主振蕩區(qū)的脊寬，保證光刻對(duì)準(zhǔn)；

7)在絕緣層之上通過(guò)熱蒸發(fā)或者電子束蒸發(fā)的方法沉積正面電極；

8)將襯底減薄至100-120μm；

9)在減薄后的襯底背面上生長(zhǎng)Au/Ge/Ni背電極，再經(jīng)過(guò)高溫退火處 理；

10)解理成單個(gè)管芯，把解理好的管芯燒結(jié)在鍍銦的無(wú)氧銅熱沉之上， 再利用超聲點(diǎn)焊方法引出金絲正面電極，完成器件的制作。

4.如權(quán)利要求3所述的帶有準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列的量子級(jí)聯(lián)激光器的 制作方法，其中所述濕法腐蝕工藝所采用的腐蝕液為HNO₃∶HBr∶H₂O＝1∶ 1∶10，腐蝕溫度為35℃，腐蝕時(shí)間為90sec-120sec，腐蝕深度為7μm-8 μm。

5.如權(quán)利要求3所述的帶有準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列的量子級(jí)聯(lián)激光器的 制作方法，其中所述的弱無(wú)序的準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列通過(guò)電化學(xué)腐蝕的恒 壓模式產(chǎn)生，陽(yáng)極電壓恒定5V。

6.如權(quán)利要求3所述的帶有準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列的量子級(jí)聯(lián)激光器的 制作方法，其中制作弱無(wú)序的準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列所采用的腐蝕液是濃鹽 酸與濃硝酸的混合溶液，HNO₃∶HCl∶H₂O＝1∶5∶55。

7.如權(quán)利要求3所述的帶有準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列的量子級(jí)聯(lián)激光器的 制作方法，其中所述的弱無(wú)序的準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列制作過(guò)程中，腐蝕液 的溫度低于15℃，腐蝕時(shí)間為0.5-10s。

8.如權(quán)利要求3所述的帶有準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列的量子級(jí)聯(lián)激光器的 制作方法，其中所述的弱無(wú)序的準(zhǔn)光子晶體波導(dǎo)陣列制作過(guò)程中，電化學(xué) 腐蝕完成后，需將激光器材料在濕法腐蝕液即HNO₃∶HBr∶H₂O＝1∶1∶10 中腐蝕處理5s，以去除表面難導(dǎo)電的鈍化層，便于與正面Ti/Au電極形成 有效的歐姆接觸。