[發(fā)明專利]具有脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的GePb激光器及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910242775.2
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN111755948B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪巍;方青;涂芝娟;曾友宏;蔡艷;王慶;王書曉;余明斌
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新微技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01S5/22
• 分類號: H01S5/22;H01S5/30;H01S5/042;H01S5/32
• 代理公司: 上海盈盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤;陳麗麗

本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的GePb激光器及其形成方法。所述具有脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的GePb激光器，包括硅襯底以及位于所述硅襯底表面的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；其中，所述脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括：下接觸層，位于所述硅襯底表面；有源層，凸設(shè)于所述下接觸層表面，所述有源層采用Pb摻雜的Ge材料構(gòu)成；上接觸層，位于所述有源層表面。本發(fā)明有效提高了激光器的發(fā)射效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的GePb激光器及其形成方法。

背景技術(shù)

硅光子學(xué)致力于將光子學(xué)器件集成到硅芯片上，從而提高芯片的性能或者拓展芯片的功能。片間和片上光互連都是硅光子學(xué)研究的重要內(nèi)容。硅光子學(xué)近年來在光通信、光互連、光傳感等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。

雖然光波導(dǎo)、光探測器、光調(diào)制器、光開關(guān)等硅基光子學(xué)器件都已經(jīng)被成功研制出來，但是由于硅是間接帶隙半導(dǎo)體材料，發(fā)光效率較低，所以很難實現(xiàn)硅基高效光源的制備，這也是目前硅光集成技術(shù)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種具有脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的GePb激光器及其形成方法，用于解決現(xiàn)有的硅基激光器發(fā)光效率較低的問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的GePb激光器，包括硅襯底以及位于所述硅襯底表面的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；其中，所述脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括：

下接觸層，位于所述硅襯底表面；

有源層，凸設(shè)于所述下接觸層表面，所述有源層采用Pb摻雜的Ge材料構(gòu)成；

上接觸層，位于所述有源層表面。

優(yōu)選的，所述下接觸層呈臺階狀，包括下臺面以及凸設(shè)于所述下臺面表面的上臺面；所述有源層位于所述上臺面。

優(yōu)選的，還包括：

第一電極，位于所述下臺面；

第二電極，位于所述上接觸層表面。

優(yōu)選的，所述下接觸層的材料為Ge或者SiGe，且具有第一摻雜離子；所述上接觸層的材料為Ge或者SiGe，且具有第二摻雜離子，所述第二摻雜離子與所述第一摻雜離子的導(dǎo)電類型相反。

優(yōu)選的，所述有源層中Pb的組分為大于或等于1％。

為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種具有脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的GePb激光器的形成方法，包括如下步驟：

提供硅襯底；

形成脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)于所述硅襯底表面，所述脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括位于所述硅襯底表面的下接觸層、凸設(shè)于所述下接觸層表面的有源層以及位于所述有源層表面的上接觸層，所述有源層采用Pb摻雜的Ge材料構(gòu)成。

優(yōu)選的，形成脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)于所述硅襯底表面的具體步驟包括：

沿垂直于所述硅襯底的方向依次沉積下接觸層材料、有源層材料和上接觸層材料于所述硅襯底表面，形成堆疊層；

沿垂直于所述硅襯底的方向刻蝕所述堆疊層，形成臺階狀的所述下接觸層，所述下接觸層包括下臺面以及凸設(shè)于所述下臺面表面的上臺面，殘留于所述上臺面的有源層材料形成所述有源層、殘留于所述有源層表面的上接觸層材料形成所述上接觸層。

優(yōu)選的，形成脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)于所述硅襯底表面的具體步驟還包括：

沉積金屬材料于所述下臺面和所述上接觸層表面，形成位于所述下臺面的第一電極、同時形成位于所述上接觸層表面的第二電極。

優(yōu)選的，下接觸層材料為Ge或者SiGe，且具有第一摻雜離子；上接觸層材料為Ge或者SiGe，且具有第二摻雜離子，所述第二摻雜離子與所述第一摻雜離子的導(dǎo)電類型相反。