專利名稱：一種半導(dǎo)體激光器腔面鈍化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器腔面鈍化的方法，適合于多種不同波長(zhǎng)的半導(dǎo)體脊型波導(dǎo)激光器、寬條激光器。
二.
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器是光通信、光泵浦、光存儲(chǔ)等領(lǐng)域的核心器件。其腔面由于界面態(tài)、雜質(zhì)沾污或應(yīng)變的影響，使得光吸收增強(qiáng)，溫度劇升，反過來又增強(qiáng)了光的吸收，很容易發(fā)生氧化，產(chǎn)生缺陷，使得激光器性能發(fā)生衰退和出現(xiàn)光學(xué)災(zāi)變性損壞，這對(duì)大功率激光器顯得尤為突出。為減小這些因素的影響，提高激光器可靠性，通常會(huì)對(duì)激光器腔面進(jìn)行鍍膜。一般地，這種鍍膜既保護(hù)腔面，同時(shí)又起到了調(diào)節(jié)閾值電流和斜率效率的作用。早先直接用反射鏡起到對(duì)腔面的鈍化和保護(hù)作用，反射鏡多用各種氧化物介質(zhì)膜。但氧化物作為反射鏡或鈍化保護(hù)層在長(zhǎng)期工作后氧化物里的氧原子會(huì)與激光器材料互擴(kuò)散，使得器件特性變壞。為了解決這一問題，國(guó)際上常用的做法是在鍍反射鏡之前先鍍一薄層Si做為鈍化阻擋層。而且為使腔面的氧化減到最小程度，通常在超高真空中實(shí)施解理，并立即鍍上鈍化層和反射鏡。這種方法雖然能比較好的提高器件的可靠性，但對(duì)設(shè)備的要求苛刻，工藝復(fù)雜，成本太高。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提出一種簡(jiǎn)單易行的半導(dǎo)體激光器腔面鈍化的工藝方法，既使激光器可靠性得到大的提高，同時(shí)又降低成本和操作的難度。
本發(fā)明提供的一種半導(dǎo)體激光器腔面鈍化的方法，其特征在于，包括以下步驟1)半導(dǎo)體激光器在空氣中解理成條后，裝入鍍膜專用夾具，然后放入電子束蒸發(fā)真空室；2)離子預(yù)清洗，即在電子束蒸發(fā)的真空室中用能量小于100eV的低能大束流離子無損除去在空氣中解理的腔面上的氧化物和雜質(zhì)及其形成的表面態(tài)和界面態(tài)這些非輻射復(fù)合中心；在半導(dǎo)體激光器前腔面4進(jìn)行所述的離子預(yù)清洗30秒到6分鐘；3)用電子束蒸發(fā)方式在前腔面4蒸鍍ZnSe或ZnS寬禁帶低吸收材料作為鈍化阻擋層3，防止腔面鏡介質(zhì)的氧等物質(zhì)對(duì)腔面的擴(kuò)散；4)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在前腔面4鍍?cè)鐾改?；5)夾具翻面后對(duì)后腔面5進(jìn)行工藝處理，在半導(dǎo)體激光器后腔面5進(jìn)行上述步驟2)所述的離子預(yù)清洗30秒到6分鐘；；6)電子束蒸發(fā)方式在后腔面5蒸鍍ZnSe或ZnS寬禁帶低吸收材料作為鈍化阻擋層3；7)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在后腔面5鍍高反膜2。
ZnSe和ZnS材料的帶隙(2.7eV和3.7eV)比GaAs、非晶硅等大得多，能減少吸收并限制電子和空穴在表面的復(fù)合。ZnSe晶體和多晶的晶格常數(shù)與GaAs接近，失配率為0.23％；特別是ZnSe和ZnS的熱膨脹系數(shù)分別為(7×10-6K-1和6.5×10-6K-1)，與GaAs(6×10-6K-1)幾乎相同。比Si與GaAs膨脹系數(shù)的差異小3倍以上。物性的匹配可減少薄膜與襯底之間的應(yīng)力以及膨脹系數(shù)的差異在高熱作用下可能造成的薄膜剝離和破裂。
上述發(fā)明的工藝方法具有以下優(yōu)點(diǎn)1.在空氣中解理，大大降低了操作的難度和生產(chǎn)的成本。
2.所用鈍化阻擋層材料ZnSe(或ZnS)與GaAs特性非常相近，而且又是寬帶隙材料，使得鈍化膜性能更加穩(wěn)定，鈍化效果更好。
3.這種工藝方法，比在空氣中解理后直接鍍膜的工藝更好的提高了半導(dǎo)體激光器的可靠性。
4.這種工藝方法簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。
5.這種方法適用于多種不同波長(zhǎng)或結(jié)構(gòu)的激光器。
四.


所附圖為激光器腔面處理結(jié)構(gòu)示意中(1)增透膜，(2)高反膜，(3)鈍化阻擋層，(4)前腔面，(5)后腔面。
五.
具體實(shí)施例方式
(1)半導(dǎo)體激光器在空氣中解理成條后，裝入鍍膜專用夾具，然后放入電子束蒸發(fā)真空室；(2)離子預(yù)清洗選擇Ar或其它損傷小的離子源均可；在半導(dǎo)體激光器前腔面4進(jìn)行離子預(yù)清洗30秒或者3分鐘或者6分鐘；(3)用電子束蒸發(fā)方式在前腔面4蒸鍍ZnSe或ZnS寬禁帶低吸收材料作為鈍化阻擋層3，防止腔面鏡介質(zhì)的氧和雜質(zhì)對(duì)腔面的擴(kuò)散；(4)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在前腔面4鍍?cè)鐾改?；(5)夾具翻面后對(duì)后腔面5進(jìn)行工藝處理，在半導(dǎo)體激光器后腔面5進(jìn)行上述步驟(2)；(6)電子束蒸發(fā)方式在后腔面5蒸鍍ZnSe或ZnS；(7)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在后腔面5鍍高反膜2。
完成后待溫度降低即可取出。取出后燒結(jié)封裝即可。
在同樣老化實(shí)驗(yàn)條件下，根據(jù)目前老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，沒有經(jīng)過離子預(yù)清洗和蒸鍍ZnSe處理的半導(dǎo)體激光器，和以上所述工藝作出的激光器相比，其退化速率是后者的3-5倍，不同波長(zhǎng)與條寬的半導(dǎo)體激光器退化速率會(huì)略有不同；經(jīng)過離子預(yù)清洗和ZnSe鈍化工藝的半導(dǎo)體激光器通過這種退化速率分析顯示其壽命均有提高，有力的說明此工藝有效地提高了半導(dǎo)體激光器的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器腔面鈍化的方法，其特征在于，包括以下步驟1)半導(dǎo)體激光器在空氣中解理成條后，裝入鍍膜專用夾具，然后放入電子束蒸發(fā)真空室；2)離子預(yù)清洗，即在電子束蒸發(fā)的真空室中用能量小于100eV的低能大束流離子無損除去在空氣中解理的腔面上的氧化物和雜質(zhì)及其形成的表面態(tài)和界面態(tài)這些非輻射復(fù)合中心；在半導(dǎo)體激光器前腔面(4)進(jìn)行所述的離子預(yù)清洗30秒到6分鐘；3)用電子束蒸發(fā)方式在前腔面(4)蒸鍍ZnSe或ZnS寬禁帶低吸收材料作為鈍化阻擋層(3)，防止腔面鏡介質(zhì)的氧等物質(zhì)對(duì)腔面的擴(kuò)散；4)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在前腔面(4)鍍?cè)鐾改?1)；5)夾具翻面后對(duì)半導(dǎo)體激光器后腔面(5)進(jìn)行上述步驟2)所述的離子預(yù)清洗30秒到6分鐘；6)電子束蒸發(fā)方式在后腔面(5)蒸鍍ZnSe或ZnS寬禁帶低吸收材料作為鈍化阻擋層(3)；7)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在后腔面(5)鍍高反膜(2)。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域。包括以下步驟半導(dǎo)體激光器在空氣中解理成條后裝入夾具后放入電子束蒸發(fā)真空室；離子預(yù)清洗，即在電子束蒸發(fā)的真空室中用能量小于100eV的低能大束流離子無損除去在空氣中解理的腔面上的氧化物和雜質(zhì)及其形成的表面態(tài)和界面態(tài)這些非輻射復(fù)合中心；前腔面(4)進(jìn)行離子預(yù)清洗30秒到6分鐘；用電子束蒸發(fā)方式在前腔面(4)蒸鍍ZnSe或ZnS寬禁帶低吸收材料作為鈍化阻擋層(3)；前腔面(4)鍍?cè)鐾改?1)；夾具翻面對(duì)后腔面(5)進(jìn)行上述離子預(yù)清洗30秒到6分鐘；電子束蒸發(fā)方式在后腔面(5)蒸鍍ZnSe或ZnS；在后腔面(5)鍍高反膜(2)。本發(fā)明鈍化膜性能穩(wěn)定，提高了可靠性，方法簡(jiǎn)單，適用于不同波長(zhǎng)或結(jié)構(gòu)的激光器。
文檔編號(hào)C23C28/00GK1670254SQ20051006796
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月30日
發(fā)明者徐晨, 沈光地, 舒雄文, 田增霞, 陳建新, 高國(guó) 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)