[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體激光器材料鈍化方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810028476.4
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108288816A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏志鵬;方鉉;唐吉龍;賈慧民;房丹;李浩林;李如雪;郝永琴;王曉華;馬曉輝
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: H01S5/028
• 分類號: H01S5/028
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種半導(dǎo)體激光器材料鈍化方法，其特征在于，該方法適用于對半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面材料進(jìn)行鈍化，該方法采用可提供優(yōu)于1×10^-4Torr真空環(huán)境的一種裝置對半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面進(jìn)行工藝處理，所述裝置包括離子束轟擊清洗處理部分和原子層沉積AlN鈍化層部分，所述離子束轟擊清洗處理部分在1×10^-4Torr真空環(huán)境下用于對半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面進(jìn)行清洗，清洗時將半導(dǎo)體激光器Bar條羅列激光器諧振腔腔面緊密排列在豎直的同一平面上，諧振腔一側(cè)的腔面羅列成一個平面，然后用夾具固定將諧振腔腔面構(gòu)成的平面朝上放置，在離子束轟擊下去除諧振腔表面的氧化層、腔面污染、表面態(tài)、表面材料位錯、表面材料的懸掛鍵，有效提高腔面材料輻射復(fù)合效率，降低腔面非輻射復(fù)合中心和表面態(tài)密度，實現(xiàn)潔凈的半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面，然后清洗激光器另一個腔面，離子束轟擊清洗諧振腔腔面后提高了腔面材料的光學(xué)性能，該半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面即為半導(dǎo)體激光器Bar條的解理面，半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面在離子束轟擊清洗處理后用導(dǎo)軌小車傳送至ALD沉積AlN鈍化層裝置，所述ALD沉積AlN鈍化層裝置配有射頻源用于產(chǎn)生等離子體，所述等離子體用于將沉積AlN的反應(yīng)源活化提高反應(yīng)源的活性，使得生成AlN的反應(yīng)能夠在低溫下進(jìn)行，當(dāng)ALD裝置中真空優(yōu)于1×10^-4Torr時開始在諧振腔腔面進(jìn)行AlN鈍化層制備，制備所述AlN鈍化層所用的反應(yīng)源為三甲基鋁和氨氣，在諧振腔腔面沉積1nm～10nm的AlN鈍化層，AlN生長溫度100℃～300℃，半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面鈍化處理完成后從本發(fā)明所述裝置中取出進(jìn)行諧振腔腔面光學(xué)膜制備及后續(xù)器件制備工藝完成激光器器件制作，本發(fā)明提出的這種對半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面處理的方法，提高了半導(dǎo)體激光器的腔面損傷閾值，實現(xiàn)器件的輸出功率、壽命和性能穩(wěn)定性的提高。

2.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器材料鈍化方法，其特征在于，所述方法首先對半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面進(jìn)行離子束轟擊清洗，然后在清洗后的諧振腔腔面沉積AlN鈍化層，這兩個工藝在進(jìn)行處理時真空環(huán)境都優(yōu)于1×10^-4Torr，樣品在兩個裝置之間通過導(dǎo)軌小車傳送。

3.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器材料鈍化方法，其特征在于，所述方法通過一種對半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面鈍化處理的裝置完成，所述裝置包括離子束轟擊清洗處理部分和原子層沉積AlN鈍化層部分，所述裝置可以提供優(yōu)于1×10^-4Torr的真空環(huán)境，所述裝置兩個部分之間通過閘板閥連接，樣品在兩個裝置之間傳送時也可提供較好的真空環(huán)境。

4.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器材料鈍化方法，其特征在于，所述ALD沉積AlN鈍化層裝置配有射頻源用于產(chǎn)生等離子體活化反應(yīng)源，使反應(yīng)源具有較高的活性輔助AlN沉積，使AlN能夠在較低的溫度下生成，沉積溫度為100℃～300℃。

5.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器材料鈍化方法，其特征在于，所述諧振腔腔面鈍化層為AlN，該AlN鈍化層厚度為1nm～10nm，利用三甲基鋁和氨氣為反應(yīng)源通過原子層沉積技術(shù)制備。

6.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器材料鈍化方法，其特征在于，半導(dǎo)體激光器Bar條羅列然后用夾具固定，激光器諧振腔腔面羅列成一個平面，該平面在進(jìn)行離子束轟擊清洗時面向離子束發(fā)射過來的方向。

7.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器材料鈍化方法，其特征在于，所述腔面制備的AlN鈍化層能夠有效阻止腔面材料被氧化及被雜質(zhì)污染，并且可以提高腔面材料光學(xué)性能的穩(wěn)定性。

8.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器材料鈍化方法，其特征在于，半導(dǎo)體激光器諧振腔的兩個腔面用本發(fā)明所提出的處理方法處理，各個環(huán)節(jié)處理時的參數(shù)保證一樣。

9.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器材料鈍化方法，其特征在于，通過用本發(fā)明所提出的處理半導(dǎo)體激光器諧振腔腔面的方法有效去除腔面的氧化層、腔面污染、表面態(tài)、表面材料位錯、表面材料的懸掛鍵，降低非輻射復(fù)合中心和表面態(tài)密度，提高腔面材料的輻射復(fù)合效率，有效提高了半導(dǎo)體激光器的COD水平，半導(dǎo)體激光器的腔面損傷閾值被有效的提高，進(jìn)一步實現(xiàn)半導(dǎo)體激光器輸出功率和激光器壽命的提高，最終實現(xiàn)提高半導(dǎo)體激光器的輸出功率、延長半導(dǎo)體激光器的壽命和提高半導(dǎo)體激光器器件激光輸出性能的穩(wěn)定性。