[發(fā)明專利]半導(dǎo)體激光器的腔面制備方法及其腔面制備裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710572640.3
• 申請(qǐng)日: 2017-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN107230932A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鑫;趙懿昊;朱凌妮;王翠鸞;劉素平;馬驍宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01S5/18
• 分類號(hào): H01S5/18
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光器腔面鍍膜領(lǐng)域，更具體地涉及一種半導(dǎo)體激光器的腔面制備方法及其腔面制備裝置。

背景技術(shù)

大功率半導(dǎo)體激光器廣泛應(yīng)用于泵浦固體激光器、光纖激光器、材料加工和激光醫(yī)療等領(lǐng)域。高輸出功率和長(zhǎng)期可靠性是大功率半導(dǎo)體激光器得以廣泛應(yīng)用的前提，但半導(dǎo)體激光器在生產(chǎn)和使用過程中，腔面會(huì)發(fā)生退化從而產(chǎn)生腔面光學(xué)災(zāi)變(COD)，對(duì)于大功率半導(dǎo)體激光器來(lái)說，腔面光學(xué)災(zāi)變一直是一個(gè)限制最大輸出功率和可靠性的重要因素。

COD的產(chǎn)生是由于半導(dǎo)體激光器腔面在空氣中解理，腔面與空氣接觸，空氣中的氧原子、碳原子和水蒸氣可使腔面受到污染從而在腔面處形成缺陷即表面態(tài)，這些都是非輻射復(fù)合的中心。這些表面態(tài)在帶隙之間，因而在電注入時(shí)會(huì)成為載流子俘獲中心，使得載流子可以向腔面擴(kuò)散。這些載流子在光增益過程中會(huì)吸收光子產(chǎn)生電子空穴對(duì)，從而產(chǎn)生非輻射復(fù)合，引起腔面處溫度升高；腔面升溫一方面會(huì)引起腔面的缺陷運(yùn)動(dòng)和局部變熱，另一方面會(huì)使腔面材料的帶隙收縮，從而加劇光子吸收，使腔面溫度進(jìn)一步升高。當(dāng)輸出功率達(dá)到某一程度時(shí)，這一過程進(jìn)入惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致腔面光學(xué)災(zāi)變(COD)這一不可恢復(fù)性的損傷。

半導(dǎo)體激光器腔面鈍化工藝的目的在于，減少半導(dǎo)體激光器腔面的缺陷，降低表面態(tài)。目前的鈍化工藝包括硫鈍化、離子鈍化、氧鈍化和氮鈍化等。但這些鈍化方法的穩(wěn)定性和可靠性并不是很有效，并且在去除表面態(tài)，減少缺陷方面并不是十分完美。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上問題，本發(fā)明的主要目的在于提出一種半導(dǎo)體激光器的腔面制備方法及其腔面制備裝置，用于解決以上技術(shù)問題的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體激光器的腔面制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將劃有解理線的晶片放入解理腔，該解理腔根據(jù)解理線，解理得到至少一個(gè)bar條；

步驟2、將至少一個(gè)bar條傳送至鈍化腔，以對(duì)每一個(gè)bar條的兩個(gè)腔面鈍化；

步驟3、將步驟2中的至少一個(gè)bar條傳送至鍍膜腔，以對(duì)每一個(gè)bar條的兩個(gè)腔面分別蒸鍍高反膜和高透膜，完成半導(dǎo)體激光器的腔面制備；

其中，解理腔、鈍化腔、鍍膜腔及整個(gè)傳送過程所處環(huán)境均處于真空狀態(tài)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述解理腔、鈍化腔及鍍膜腔的真空度至少為10^-9Torr。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述步驟2中對(duì)每一個(gè)bar條的兩個(gè)腔面鈍化時(shí)，采用的鈍化材料包括ZnSe或Si。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述步驟2中對(duì)每一個(gè)bar條的兩個(gè)腔面鈍化時(shí)，采用的鈍化材料為ZnSe。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述劃有解理線的晶片尺寸為：長(zhǎng)20～50mm，寬10～20mm。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述解理線沿晶片的長(zhǎng)度方向周期排布；相鄰兩條解理線的間隔為500～1500μm。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述解理線的長(zhǎng)度為300-600μm。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述高透膜的主體材料包括Al₂O₃或SiO₂；高反膜為高/低折射率材料交替蒸鍍形成；優(yōu)選地，上述高/低折射率材料為四分之一波長(zhǎng)的高、低折射率材料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體激光器的腔面制備裝置，包括集成于真空管道中、通過閥門與真空管道連接的樣品腔、傳送腔、解理腔、鈍化腔及鍍膜腔；以及位于真空管道中的：

第一機(jī)械臂，用于將劃有解理線的晶片自樣品腔傳送至傳送腔；

第二機(jī)械臂，用于將劃有解理線的晶片自傳送腔傳送至解理腔，以根據(jù)解理線解理得到至少一個(gè)bar條；

第三機(jī)械臂，用于將至少一個(gè)bar條自解理腔傳送至鈍化腔，以對(duì)每一個(gè)bar條的兩個(gè)腔面鈍化；

第四機(jī)械臂，用于將鈍化后的至少一個(gè)bar條自鈍化腔傳送至鍍膜腔，以對(duì)每一個(gè)bar條的兩個(gè)腔面分別蒸鍍高反膜和高透膜。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述樣品腔、傳送腔、解理腔、鈍化腔、鍍膜腔及真空管道在進(jìn)行半導(dǎo)體激光器的腔面制備時(shí)，真空度至少為10^-9Torr。

本發(fā)明提出的半導(dǎo)體激光器的腔面制備方法及其腔面制備裝置，具有以下有益效果：