[發明專利]一種硅基InGaAs激光器襯底的制備方法、襯底和激光器

有效

• 申請號: 202010079728.3
• 申請日: 2020-02-04
• 公開（公告）號: CN111262127B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 歐欣;趙舒燕;王長;林家杰;游天桂
• 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: H01S5/02
• 分類號: H01S5/02;H01S5/343
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

1.一種硅基InGaAs激光器襯底的制備方法，其特征在于，包括：

S1：在供體襯底上贗晶生長In_xGa_1-xAs外延層薄膜，x的取值范圍在0.1至0.4之間；

S2：所述外延層薄膜遠離所述供體襯底的一面為注入面，自所述注入面向所述外延層進行離子注入和在所述注入面表面沉積第一金屬層，所述離子注入能夠使得注入的離子在所述外延層內形成剝離層；

S3：在支撐襯底表面沉積第二金屬層；其中，所述供體襯底為InP或GaAs，所述支撐襯底為Si襯底或SiO₂/Si襯底；

S4：通過將所述第一金屬層和所述第二金屬層鍵合使得所述支撐襯底、第二金屬層、第一金屬層、外延層和所述供體襯底依次連接形成整體；

S5：將鍵合后的所述整體放置在退火爐中進行退火處理，沿所述剝離層將所述供體襯底剝離，所述外延層轉移至所述支撐襯底上形成硅基InGaAs襯底；其中，經退火處理后的所述第一金屬層和所述第二金屬層能夠呈熔融狀態，并喪失對InGaAs外延層的晶格束縛力，使得InGaAs外延層馳豫到自由晶格常數。

2.根據權利要求1所述的一種硅基InGaAs激光器襯底的制備方法，其特征在于，步驟S2中，自所述注入面向所述外延層進行離子注入和在所述注入面表面沉積第一金屬層為：

自所述注入面向所述外延層進行離子注入后，再在所述注入面表面沉積所述第一金屬層；

或者為在所述注入面表面沉積所述第一金屬層后，再自所述注入面向所述外延層進行離子注入。

3.根據權利要求2所述的一種硅基InGaAs激光器襯底的制備方法，其特征在于，所述離子注入的離子為H離子和/或He離子，所述離子注入的能量為5keV～1000keV，所述離子注入濃度為1×10¹⁶ions/cm²～2×10¹⁷ions/cm²。

4.根據權利要求2所述的一種硅基InGaAs激光器襯底的制備方法，其特征在于，所述外延層厚度在30～50nm范圍內，所述剝離層至所述注入面之間的厚度為10～50nm。

5.根據權利要求1所述的一種硅基InGaAs激光器襯底的制備方法，其特征在于，所述第一金屬層和所述第二金屬層均為In金屬層，所述第一金屬層和所述第二金屬層的厚度之和在100nm～50μm范圍內。

6.根據權利要求1所述的一種硅基InGaAs激光器襯底的制備方法，其特征在于，步驟S5中，所述退火處理在真空環境或惰性氣體環境下進行，退火溫度為200～300℃，退火時間為0.5～24小時。

7.一種襯底，其特征在于，所述襯底采用如權利要求1至6任意一項所述的硅基InGaAs激光器襯底的制備方法制備而成。

8.一種激光器，其特征在于，包括如權利要求7所述的一種襯底和依次形成在所述襯底上的第一接觸層、第一波導層、第一勢壘層、量子阱層、第二勢壘層、第二波導層、第二接觸層和蓋層。

9.根據權利要求8所述的一種激光器，其特征在于，所述量子阱層的材料為In_0.67GaAs，所述量子阱層的厚度在5nm～9nm范圍內。