[發明專利]量子級聯激光器脊形腐蝕輔助檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201210211816.X
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102735157A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 梁平;胡穎;劉俊岐;劉峰奇;王利軍;張錦川
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01B7/26
• 分類號: G01B7/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及太赫茲量子級聯激光器技術領域，尤其是一種通過電阻測量來保證在腐蝕方向具有變化摻雜濃度的太赫茲量子級聯激光器脊形腐蝕程度的量子級聯激光器脊形腐蝕輔助檢測裝置，以及利用該裝置進行檢測的方法。

背景技術

太赫茲量子級聯激光器是2002年誕生的半導體子帶間太赫茲輻射源，它利用由于量子限制效應所形成的導帶內的子帶間的電子躍遷來實現太赫茲光輻射，并依靠多級串聯來增強光功率。其輻射頻率決定于量子阱的厚度，并可以通過量子工程實現人工剪裁。由于太赫茲量子級聯激光器本身所具有的獨特的物理內涵以及其與成熟的半導體技術相結合的制作工藝使其在短短的幾年內得到迅速發展，并有望成為理想的太赫茲光源。

太赫茲量子級聯激光器激射波長在遠紅外范圍，如何在增益區實現有效的光學限制面臨著兩個問題，一是隨著波長的增加傳統介電波導所需要的厚度會大大增加，二是波導包層和波導核區的自由載流子吸收增強。目前，解決太赫茲量子級聯激光器光學波導問題主要采取以下幾種方式：(1)利用金屬接觸層與高摻雜的襯底形成雙表面等離子體波導結構；(2)利用金屬接觸層與半絕緣(SI)襯底上面生長的薄的高摻雜層形成半絕緣-等離子體波導結構；(3)金屬-金屬波導結構。其中，半絕緣-等離子體波導結構與雙等離子體波導結構相比減小了自由載流子的吸收，同時又避免了金屬-金屬波導結構復雜的襯底去除和基片鍵合工藝。因此半絕緣-等離子體波導結構成為太赫茲量子級聯激光器研究中最具吸引力的波導結構。

由于半絕緣-等離子體波導結構特點，器件的兩個接觸電極必須做在同一側面。通常利用光刻和濕法腐蝕工藝在脊形結構兩側腐蝕出深溝，分別在脊形臺面和溝底表面做電極。難點是溝的深度要恰好腐蝕到有源區下面的等離子體層，而這一離子體層的厚度一般＜800nm。為了保證腐蝕深度通常選取了H₂SO₄∶H₂O₂∶H₂O系快速腐蝕液和H₃PO₄∶H₂O₂∶H₂O系慢速腐蝕液配合使用，根據實驗前摸清的腐蝕速度首先使用快速腐蝕液腐蝕到接近所需深度，然后改用慢速腐蝕液慢慢腐蝕到所需深度。在使用慢腐蝕液慢慢腐蝕的過程中要不斷檢測已腐蝕的深度。因此，在腐蝕過程中需要一種簡單而有效的檢測裝置來保證腐蝕進程。

本發明基于簡單的脊形兩側溝面的電阻測量來保證已腐蝕的深度。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種保證具有不同摻雜平面的半導體多層結構腐蝕進程的簡單而有效的量子級聯激光器脊形腐蝕輔助檢測裝置及其方法。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種量子級聯激光器脊形腐蝕輔助檢測裝置，該裝置包括：一支撐板1；一歐姆表2；兩條連接導線3，該兩條連接導線3分別連接在歐姆表2的兩個接口；四個固定孔4，該四個固定孔4開在在支撐板1上，并排成一行；兩個固定支架5，該兩個固定支架通過四個固定孔4固定在支撐板1上；兩個探針6，該兩個探針6通過尾部的螺旋孔分別固定在兩個固定銅支架5上。

上述方案中，所述支撐板1采用有機玻璃材料。所述固定支架5采用3mm銅絲材料。所述探針6采用細鎢絲材料。

上述方案中，所述探針6帶有直徑20μm的針尖7。所述探針6的針尖7采用電化學腐蝕法得到。所述探針6的針尖7的電化學腐蝕采用稀NaOH水溶液，或者采用日常交流電通過變壓器將電壓降低后加在要腐蝕的探針和另一片銅電極上。

上述方案中，所述探針6尾部形成螺旋孔固定于固定支架5上。所述兩個探針6通過所述兩條連接導線3與所述歐姆表2的兩個接口連接。

為達到上述目的，本發明還提供了一種量子級聯激光器脊形腐蝕輔助檢測的方法，該方法是利用通過連接導線分別連接于歐姆表兩極的兩個探針來測量太赫茲量子級聯激光器脊形兩側溝面電阻，在所述太赫茲量子級聯激光器脊形兩側溝面電阻突然變小時，就腐蝕到了需要的深度，進而確定腐蝕深度。

(三)有益效果