[發明專利]激光器及其制作方法

在審

• 申請號: 202010820966.5
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN114079228A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 蔣成;張子旸
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01S5/32
• 分類號: H01S5/32;H01S5/20
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

本發明公開了一種激光器，包括襯底以及依序層疊在襯底上的第一反射結構、第一電極、第一透明絕緣層、發光層、第二透明絕緣層，第二透明絕緣層的背向發光層的表面上設有第二電極和第二反射結構，發光層包括沿背向第一透明絕緣層的方向依序層疊的第一二維半導體材料層和第二二維半導體材料層，第一電極的至少部分與第一二維半導體材料層接觸，第二電極的至少部分與第二二維半導體材料層接觸；其中，第一透明絕緣層和第二透明絕緣層為防水防氧材料。本發明還公開了上述激光器的制作方法。本發明解決了采用二維半導體材料層制成的激光器的發光層容易受到污染而性能變差甚至失效的問題。

技術領域

本發明屬于光電和半導體器件技術領域，尤其涉及一種能夠避免發光層受到外界的水汽和氧氣影響且能夠調節所產生的光線的波長的激光器及其制作方法。

背景技術

二維半導體材料是指材料內的電子僅可以在兩個維度的納米尺寸上自由運動的半導體材料，例如納米薄膜、超晶格、量子阱等。因為二維半導體材料的厚度是原子級別，所以很容易實現較薄的集成電路，從而有助于電子器件的微型化。

二維半導體材料具有著獨特的維度特性和較好的可加工性，因此廣泛地應用在光電器件和半導體工業等領域，尤其在激光器制作領域中，二維半導體材料用于形成激光器的發光層。但是，二維半導體材料很容易與空氣中的水汽和氧氣發生反應，從而造成激光器性能不良。

此外，采用二維半導體材料來形成激光器的發光層時，可以通過調節發光層的厚度來決定激光器所能夠產生的光線的波長。但是，激光器一旦制作完畢后，其發光層的厚度無法再次調節，這意味著現階段的二維半導體材料激光器只能產生單一波長的光線。因此，當需要一種可以調節波長的激光裝置時，只能將發光層的厚度不同的多個激光器集成在一起。但是，這樣會增加激光裝置的制作難度和生產成本。

發明內容

鑒于現有技術存在的不足，本發明采用了如下的技術方案：

根據本發明的一方面提供了一種激光器，該激光器包括襯底以及依序層疊在所述襯底上的第一反射結構、第一電極、第一透明絕緣層、發光層、第二透明絕緣層，所述第二透明絕緣層的背向所述發光層的表面上設有第二電極和第二反射結構，所述發光層包括沿背向所述第一透明絕緣層的方向依序層疊的第一二維半導體材料層和第二二維半導體材料層；其中，所述第一二維半導體材料層和所述第二二維半導體材料層之間形成PN結，所述第一電極的至少部分與所述第一二維半導體材料層接觸，所述第二電極的至少部分與所述第二二維半導體材料層接觸，所述第一透明絕緣層和所述第二透明絕緣層由防水防氧材料制成。

優選地，所述發光層的數量為至少兩個，所述至少兩個發光層疊層夾設于所述第一透明絕緣層與所述第二透明絕緣層之間；其中，所述第一電極的至少部分和與所述第一透明絕緣層相鄰的所述第一二維半導體材料層之間相互接觸，所述第二電極的至少部分和與所述第二透明絕緣層相鄰的所述第二二維半導體材料層之間相互接觸。

優選地，所述第一電極面向所述第一透明絕緣層的表面上設有第一環狀凸起，以形成第一容納部，所述第一透明絕緣層設于所述第一容納部內，所述第一環狀凸起與所述第一二維半導體材料層接觸；所述第二電極面向所述第二透明絕緣層的表面上設有第二環狀凸起，以形成第二容納部，所述第二透明絕緣層設于所述第二容納部內，所述第二電極上設有第一通孔，所述第一通孔與所述第二容納部連通，所述第二反射結構嵌設在所述第一通孔內，所述第二環狀凸起與所述第二二維半導體材料層接觸。

優選地，所述第一反射結構包括多個層疊的第一反射層，每個所述第一反射層包括沿背向所述襯底的方向依序層疊的第一折射層和第二折射層；其中，所述第一折射層的折射率與所述第二折射層的折射率彼此不同；所述第二反射結構包括多個層疊的第二反射層，每個所述第二反射層包括沿背向所述襯底的方向依序層疊的第三折射層和第四折射層；其中，所述第三折射層的折射率與所述第四折射層的折射率彼此不同。

優選地，所述第一反射層的數量大于所述第二反射層的數量。