[發明專利]單根ZnO微米帶F-P模式紫外激光二極管的制備方法

在審

• 申請號: 202010012967.7
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111193188A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 姜明明;闞彩俠;萬鵬;孫雨周;吳裕庭;季姣龍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01S5/327
• 分類號: H01S5/327
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發明公開了單根ZnO微米帶F?P模式紫外激光二極管的制備方法。步驟：清洗石英襯底、玻璃襯底和p?GaN襯底；在p?GaN襯底一側制備Ni/Au合金電極；將p?GaN襯底與石英襯底緊密貼合，并在石英襯底上制備墊片，保證墊片與p?GaN襯底緊密貼合和平齊；將n?ZnO:Ga微米帶移置到玻璃襯底上，保證微米帶與玻璃襯底貼合，并在微米帶兩端按壓銦電極；在微米帶上定向濺射Ag納米準粒子薄膜；在微米帶兩端的銦電極上施加電壓，Ag納米準粒子薄膜轉化成AgNPs，得到AgNPs@n?ZnO:Ga微米帶復合結構；將微米帶復合結構移置于p?GaN襯底，得到異質結二極管。本發明實現了高品質的F?P模式紫外激光。

技術領域

本發明屬于半導體光電子器件領域，特別涉及了一種紫外激光二極管的制備方法。

背景技術

ZnO材料作為直接帶隙、寬禁帶半導體材料，結晶質量高，擁有光學諧振腔，被廣泛應用于發光二極管、傳感器和探測器。1997年國外首次在氧化鋅材料中實現了光泵浦激發產生紫外激光。2001年，國外利用氧化鋅納米線實現了光泵浦Fabry-Perot(F-P)模式的激光。2008年，國內外利用氧化鋅微米線、納米線實現了低閾值、高品質的光泵浦WGM模式的激光。2011年國外報道利用氧化鋅納米線二極管產生了電泵浦F-P模式的激光。同年，東南大學徐春祥課題組利用ZnO微米線與氮化鎵異質結實現了電泵浦WGM模式紫外激光輻射。但是，這兩種電泵浦激光輻射的品質因子較低。2018年本申請發明人所在課體組利用n-ZnO:Ga微米帶實現了電泵浦F-P模式紫外激光，但是閾值相對較高。基于以上的研究背景，設計更高品質因子的ZnO微腔結構，實現低閾值、高品質的電泵浦ZnO紫外激光，這對推廣ZnO在紫外激光器方面的應用具有重要的作用。

發明內容

為了解決上述背景技術提到的技術問題，本發明提出了單根ZnO微米帶F-P模式紫外激光二極管的制備方法。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

單根ZnO微米帶F-P模式紫外激光二極管的制備方法，包括以下步驟：

(1)對石英襯底、玻璃襯底和p-GaN襯底實施超聲清洗，保證其干凈整潔；

(2)在p-GaN襯底的一側制備Ni/Au合金電極，作為二極管的陽極；

(3)將p-GaN襯底與石英襯底緊密貼合，并在石英襯底上制備墊片，保證墊片與p-GaN襯底緊密貼合和平齊；

(4)將一根n-ZnO:Ga微米帶移置到前述玻璃襯底上，保證n-ZnO:Ga微米帶一個面與玻璃襯底貼合，并在n-ZnO:Ga微米帶兩端按壓銦電極；

(5)在前述n-ZnO:Ga微米帶上定向濺射Ag納米準粒子薄膜；

(6)在步驟(5)中得到的Ag納米準粒子薄膜包覆的n-ZnO:Ga微米帶兩端的銦電極上施加電壓，直至看到n-ZnO:Ga微米帶發光，在發光中心處，Ag納米準粒子薄膜轉化成孤立的AgNPs，得到AgNPs@n-ZnO:Ga微米帶復合結構；

(7)對于AgNPs@n-ZnO:Ga微米帶復合結構，去除其銦電極后移置步驟(3)得到的結構上，保證AgNPs@n-ZnO:Ga微米帶復合結構的一端在墊片上，另一端在p-GaN襯底上，保證AgNPs@n-ZnO:Ga微米帶復合結構不接觸p-GaN襯底的Ni/Au合金電極；其中，在位于墊片上的AgNPs@n-ZnO:Ga微米帶復合結構的一端按壓銦電極，作為二極管的陰極。

進一步地，在步驟(1)中，所述超聲清洗的方法如下：

將待清洗的樣品分別放入三氯乙烯溶液、丙酮溶液、乙醇溶液和去離子水中，利用超聲清洗機進行超聲清洗；然后把樣品放入烘箱中烘干，再用氮氣吹干。