[發明專利]高功率低發散角的半導體太赫茲垂直面發射激光器

有效

• 申請號: 201310652143.6
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103633559A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 王濤;劉俊岐;劉峰奇;張錦川;王利軍;王占國
• 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;H01S5/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種高功率低發散角的半導體太赫茲垂直面發射激光器，包括：

一高摻雜的接收襯底；

一下金屬波導光限制層，該下金屬波導光限制層是由金屬熱鍵合形成，并位于接收襯底上；

一下接觸層，位于下金屬波導光限制層上；

一有源層，該有源層生長在下接觸層上；

一上接觸層，該上接觸層生長在該有源層上，并被制作成準周期等比數列同心圓光柵結構；

一上金屬層，該上金屬層由電子束蒸發于上接觸層上，并被制作成準周期等比數列同心圓光柵結構；

其中，下金屬層和下接觸層構成下等離子體波導，上金屬層和上接觸層構成上等離子體波導，上下等離子體波導構成雙面金屬波導結構；所述下接觸層、有源層、上接觸層和上金屬層被制作成環形結構，環形的有源層形成了環形諧振腔。

2.根據權利要求1所述的高功率低發散角的半導體太赫茲垂直面發射激光器，其中所述的高摻雜的接收襯底為n型摻雜的GaAs襯底，摻雜濃度為1×10¹⁸-2×10¹⁸cm^-3。

3.根據權利要求1所述的高功率低發散角的半導體太赫茲垂直面發射激光器，其中所述的下金屬波導光限制層的材料為In—Au，其是采用雙面金屬波導In／Au熱鍵合工藝制備的。

4.根據權利要求1所述的高功率低發散角的半導體太赫茲垂直面發射激光器，其中所述的下接觸層是采用MBE方法生長的n型摻雜的GaAs，摻雜濃度為2×10¹⁸cm^-3，厚度為0.2μm。

5.根據權利要求1所述的高功率低發散角的半導體太赫茲垂直面發射激光器，其中所述的有源層是由周期性的GaAs／Al_0.15Ga_0.85As超晶格組成，共120個周期，該有源層材料結構對應的增益頻率為15THz。

6.根據權利要求1所述的高功率低發散角的半導體太赫茲垂直面發射激光器，其中所述上接觸層的材料為由MBE所生長的n型摻雜的GaAs，摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-3，厚度為0.2μm。

7.根據權利要求1所述的高功率低發散角的半導體太赫茲垂直面發射激光器，其中所述的上金屬層的材料為Ti／Au，其厚度為3／100nm，并用光刻板作為掩膜。

8.根據權利要求1所述的高功率低發散角的半導體太赫茲垂直面發射激光器，其中在接觸層和上金屬層上制作出準周期等比數列同心圓光柵結構是通過光刻、濕法腐蝕的方法制備的。

9.根據權利要求8所述的高功率低發散角的半導體太赫茲垂直面發射激光器，其中準周期等比數列同心圓光柵結構的光柵周期從環形諧振腔中心向環形諧振腔邊緣呈現等比數列方式變化，即其中比例系數a<1，即光柵周期由內向外逐漸變小。