[發明專利]三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201710277857.1
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106877174B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 黎華;朱永浩;曹俊誠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01S5/34
• 分類號: H01S5/34;H01S5/343
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 劉星

1.一種三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構，其特征在于，包括襯底、形成于所述襯底上的脊波導區以及形成于所述脊波導區中的三階光柵結構；其中：

所述脊波導區自下而上依次包括下電極、夾層區及上電極；

所述夾層區自下而上依次包括下接觸層、有源區及上接觸層；

所述三階光柵結構包括多條呈周期性排列的平行縫隙，所述縫隙上下貫穿所述上電極及所述夾層區；所述脊波導區中，所述三階光柵結構的縱向占空比范圍是8％-15％；

太赫茲波在所述有源區內產生，并通過所述三階光柵結構的選模作用，從所述縫隙處出射，在空間中耦合到所述脊波導區的縱向兩端。

2.根據權利要求1所述的三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構，其特征在于：所述襯底包括n型GaAs襯底。

3.根據權利要求2所述的三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構，其特征在于：所述n型GaAs襯底中摻雜有Si，其中，Si摻雜濃度范圍是2×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3。

4.根據權利要求1所述的三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構，其特征在于：所述襯底的厚度范圍是100～240μm。

5.根據權利要求1所述的三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構，其特征在于：所述上電極的橫向寬度小于所述有源區的橫向寬度。

6.根據權利要求5所述的三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構，其特征在于：所述上電極位于所述有源區上表面的中心，且所述上電極的橫向寬度為所述有源區的橫向寬度的50％～95％。

7.根據權利要求1所述的三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構，其特征在于：所述有源區的橫向寬度為亞波長尺度。

8.根據權利要求1所述的三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構，其特征在于：所述縫隙的橫向寬度為所述上電極的橫向寬度的50％～95％。

9.根據權利要求1所述的三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構，其特征在于：所述上電極的縱向寬度小于所述有源區的縱向寬度。

10.根據權利要求9所述的三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構，其特征在于：所述上電極的縱向第一端與所述有源區縱向第一端之間的距離為50～150μm；所述上電極的縱向第二端與所述有源區縱向第二端之間的距離為50～150μm。

11.一種三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：提供一基板，在所述基板上自下而上依次形成刻蝕阻擋層、上接觸層、有源區、下接觸層及第一鍵合金屬層；

S2：提供一襯底，在所述襯底上表面形成第二鍵合金屬層；

S3：通過所述第一鍵合金屬層及第二鍵合金屬層將所述基板與所述襯底鍵合；所述第一鍵合金屬層及第二鍵合金屬層共同構成下電極；

S4：減薄所述襯底，并去除所述基板及所述刻蝕阻擋層，將所述上接觸層減薄至預設厚度；然后在所述上接觸層表面形成上電極；其中，所述下接觸層、有源區及上接觸層構成夾層區，所述下電極、夾層區及上電極構成脊波導區；

S5：刻蝕所述脊波導區，在所述脊波導區中形成三階光柵結構，其中，所述三階光柵結構包括多條呈周期性排列的平行縫隙，所述縫隙上下貫穿所述上電極及所述夾層區。

12.根據權利要求11所述的三階分布反饋太赫茲量子級聯激光器結構的制作方法，其特征在于：于所述步驟S5中，首先在所述脊波導區表面形成一硬掩膜層，然后在所述硬掩膜層中形成與所述三階光柵結構相對應的開口，再通過所述開口對所述脊波導區進行刻蝕，得到所述縫隙。