[發明專利]一種硅襯底ZnO基低閾值電泵浦隨機激光器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201310011755.7
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103022898A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 史志鋒;杜國同;張寶林;張源濤;李萬程;董鑫
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01S5/34
• 分類號: H01S5/34;H01S5/347
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

1.一種硅襯底ZnO基低閾值電泵浦隨機激光器件，其芯片依次由硅襯底背面沉積的歐姆接觸電極層（6）、硅襯底（1）、近本征的ZnO發光層（3）、n型的MgZnO電子注入層（4）和半透明的Au電極構成；其特征在于，在硅襯底（1）和近本征的ZnO發光層（3）之間引入具有圓形窗口陣列（7）的SiO₂電流限制層（2）；半透明的Au電極為正方形電極陣列（5），每個正方形電極的中心與SiO₂電流限制層（2）上圓形窗口的中心相對應。

2.如權利要求1所述的一種硅襯底ZnO基低閾值電泵浦隨機激光器件，其特征在于：圓形窗口陣列（7）處SiO₂電流限制層（2）的厚度為5～15納米，其它區域SiO₂電流限制層（2）的厚度為90～120納米，圓形窗口陣列（7）的半徑為30～80微米。

3.如權利要求1所述的一種硅襯底ZnO基低閾值電泵浦隨機激光器件，其特征在于：ZnO發光層（3）的厚度為60～110納米，MgZnO電子注入層（4）的厚度為300～600納米。

4.如權利要求1所述的一種硅襯底ZnO基低閾值電泵浦隨機激光器件，其特征在于：每個電極單元的形狀是邊長為400～450微米的正方形，相鄰電極之間的距離為50～90微米，與下面的電流限制窗口位置相對應；Au電極陣列（5）的厚度為20～40納米；歐姆接觸Al電極（6）的厚度為80～120納米。

5.權利要求1所述的硅襯底ZnO基低閾值電泵浦隨機激光器件的制備方法，其步驟如下：

（1）在清洗后的硅襯底（1）的一個表面上制備SiO₂電流限制層（2）；

（2）采用光刻腐蝕或光刻膠剝離工藝在SiO₂電流限制層（2）上制備圓形窗口陣列（7）；

（3）采用MOCVD法在具有圓形窗口陣列（7）的SiO₂電流限制層（2）上外延生長近本征的ZnO發光層（3）和n型的MgZnO電子注入層（4）；

（4）采用熱蒸發法和鎢絲掩膜技術在n型的MgZnO電子注入層（4）上制備正方形半透明Au電極陣列（5），每個正方形電極的中心與SiO₂電流限制層（2）上圓形窗口的中心相對應，然后在拋光處理后的硅襯底（1）的背面沉積歐姆接觸Al電極（6），從而得到硅襯底ZnO基低閾值電泵浦隨機激光器件。

6.權利要求5所述的硅襯底ZnO基低閾值電泵浦隨機激光器件的制備方法，其特征在于：步驟（2）中SiO₂電流限制層（2）的制備是干氧氧化法、磁控濺射法或電子束蒸發法，SiO₂電流限制層（2）的電阻率為10¹³～10¹⁵歐姆·厘米。

7.權利要求5所述的硅襯底ZnO基低閾值電泵浦隨機激光器件的制備方法，其特征在于：步驟（3）中近本征的ZnO發光層（3）和n型的MgZnO電子注入層（4）采用MOCVD方法在單一腔體內一次性完成，生長溫度為650～700攝氏度。