專(zhuān)利名稱：Fp腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種法布里-珀落 (Fabry-Perot, FP)腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器。
背景技術(shù)：
光子晶體概念的出現(xiàn)距今已有二十多年之久，其間光子晶體的理論和器件都得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前光子晶體各種已知的特性都已經(jīng)被發(fā)掘出來(lái)用于不同功能的光子晶體器件中。有一類(lèi)光子晶體帶邊面發(fā)射激光器由于其在科研、醫(yī)療器械、光通信、光存儲(chǔ)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景而備受人們關(guān)注。如圖1所示，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中光子晶體帶邊面發(fā)射激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。光子晶體帶邊面發(fā)射激光器利用光子晶體Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模式場(chǎng)的分布特點(diǎn)，能在光子晶體區(qū)域2形成大面積駐波諧振，在垂直于有源層8的方向(即光子晶體周期性的法線方向)相干耦合輸出，輸出光束的發(fā)散角非常小，國(guó)外最好水平做到0. Γ。制作光子晶體帶邊面發(fā)射激光器需要利用電子束曝光工藝制作大面積的光子晶體區(qū)域2以提供足夠的反饋，這使得制作成本非常高，但如果減小光子晶體區(qū)域2面積，諧振模式就會(huì)因?yàn)榈貌坏阶銐虻姆答伿蛊骷荒芗ど?。要解決該問(wèn)題就必須在小光子晶體區(qū)域2面積情況下，利用廉價(jià)的方式給諧振模式提供足夠的增益，傳統(tǒng)的FP腔恰好可以滿足這個(gè)需求。傳統(tǒng)的脊形條型FP激光器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，其中3為脊形條。脊形條型FP激光器的制作工藝成熟且廉價(jià)，可以方便的實(shí)現(xiàn)電注入室溫連續(xù)激射。將FP腔與光子晶體結(jié)合，又同時(shí)解決了光子晶體激光器的電注入這一設(shè)計(jì)難題。光子晶體也會(huì)對(duì)FP腔進(jìn)行調(diào)制，抑制FP腔中的多縱模多側(cè)模，而光子晶體帶邊模式則會(huì)被選擇性的增強(qiáng)。制作FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器需要用到感應(yīng)耦和等離子體干法深刻蝕技術(shù)，要求對(duì)具有量子阱結(jié)構(gòu)的有源晶片進(jìn)行從表面到穿通有源層8的百納米尺寸圖形的深刻蝕，刻蝕深度要求達(dá)到2微米以上。目前，這種深刻蝕技術(shù)在無(wú)源晶片上可以實(shí)現(xiàn)，但要在有源晶片上實(shí)現(xiàn)深刻蝕，仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。不過(guò)我們已經(jīng)通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)在該項(xiàng)工藝中獲得重大技術(shù)突破，達(dá)到的刻蝕深度滿足了制作本發(fā)明中激光器的要求。由此可以確定，將FP腔與光子晶體結(jié)合，制作FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，是很有價(jià)值且實(shí)際可行的設(shè)計(jì)方案。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，以解決在較小光子晶體區(qū)域面積情況下，激光器的電注入室溫連續(xù)激射問(wèn)題， 降低制作成本。(二)技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，該激光器包括深刻蝕孔1、光子晶體區(qū)域2、脊形條3、兩個(gè)相互平行的自然解理鏡面 4、P電極5、有源晶片結(jié)構(gòu)和N電極11，其中，有源晶片結(jié)構(gòu)由上到下依次包括高摻雜層6、 上波導(dǎo)層7、有源層8、下波導(dǎo)層9和襯底層10，P電極5形成于高摻雜層6之上，脊形條3 形成于上波導(dǎo)層7的上部，脊形條3的上表面與高摻雜層6的下表面接觸，且P電極5、高摻雜層6和脊形條3完全對(duì)準(zhǔn)；光子晶體區(qū)域2形成于高摻雜層6上，位于P電極5中間，光子晶體區(qū)域2中具有多個(gè)深刻蝕孔1，其深度從有源晶片結(jié)構(gòu)的表面一直貫穿有源層8至下波導(dǎo)層9 ；N電極11形成于襯底層10的背面；兩個(gè)相互平行的自然解理鏡面4是利用自然解理工藝在垂直于脊形條3的方向上形成的，其構(gòu)成FP腔。 上述方案中，所述兩個(gè)相互平行的自然解理鏡面4之間的距離為500微米，相對(duì)于光子晶體區(qū)域2的寬度較長(zhǎng)。上述方案中，所述P電極5形狀為一長(zhǎng)方形，長(zhǎng)500微米，寬100微米，中間有一個(gè)直徑80微米的圓孔，這是為后續(xù)制作光子晶體區(qū)域2所預(yù)留的位置。所述P電極5的形成過(guò)程如下在有源晶片結(jié)構(gòu)的高摻雜層6上，利用磁控濺射或電子束蒸發(fā)工藝形成一層P面金屬層，該金屬層為T(mén)i/Au合金，厚度為300納米，接著用紫外光學(xué)光刻和濕法腐蝕工藝將該金屬層制作成P電極5。上述方案中，所述脊形條3的厚度為1. 5微米，小于高摻雜層6到有源層8的距離，所以脊形條3的底面位于上波導(dǎo)層7中。所述脊形條3的寬度為120微米，相對(duì)于單側(cè)模FP激光器的脊形條寬要寬，單側(cè)模FP激光器的脊形條寬為1微米。所述脊形條3的形成過(guò)程如下采用紫外光學(xué)光刻和濕法腐蝕工藝在有源晶片結(jié)構(gòu)的上波導(dǎo)層7中形成脊形條3，即在紫外光學(xué)光刻過(guò)程中用套刻對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，使脊形條3的模板圖形和P電極5對(duì)應(yīng)重合，制作出由上至下依次為P電極5、高摻雜層6和脊形條3的結(jié)構(gòu)。上述方案中，所述深刻蝕孔1的截面形狀是具有一定對(duì)稱性的任意幾何形狀，深刻蝕孔1中的介質(zhì)是空氣，或者是具有特定折射率或非線性效應(yīng)的可填充介質(zhì)。上述方案中，所述有源層8的折射率高于上波導(dǎo)層7和下波導(dǎo)層9。上述方案中，所述N電極11是將襯底層10減薄至100微米，再通過(guò)電子束蒸發(fā)工藝形成于襯底層10的背面，該N電極11為Au/Ge/Ni/Au合金材料，厚度為300納米。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其具有深刻蝕孔的光子晶體結(jié)構(gòu)可以對(duì)有源層和FP腔進(jìn)行強(qiáng)調(diào)制，形成光子晶體帶邊模式，并抑制FP腔中的多縱模多側(cè)模。2、本發(fā)明提供的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其光子晶體結(jié)構(gòu)具有帶邊面發(fā)射性質(zhì)，利用Γ點(diǎn)第二序帶邊的單極模，不但能在光子晶體周期平面內(nèi)形成大面積的駐波諧振，還能在垂直平面方向耦合輸出。3、本發(fā)明提供的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其光子晶體結(jié)構(gòu)位于脊形條上，可以對(duì)FP腔內(nèi)的諧振模式進(jìn)行直接的強(qiáng)調(diào)制，同樣，F(xiàn)P腔也會(huì)給光子晶體模式提供強(qiáng)烈的反饋。雖然制作的光子晶體區(qū)域較小，光子晶體模式仍能得到足夠的反饋，使激光器激射。激光器的制作成本也會(huì)隨光子晶體區(qū)域的減小而降低。
4、本發(fā)明提供的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其FP脊形條寬度相對(duì)于傳統(tǒng)的FP激光器寬很多，為光子晶體和電極引線的焊點(diǎn)提供足夠大的平臺(tái)。
5、本發(fā)明提供的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其FP腔長(zhǎng)相對(duì)于光子晶體區(qū)域長(zhǎng)度較長(zhǎng)，可以為光子晶體模式提供足夠的反饋。6、本發(fā)明提供的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其P電極完全位于脊形條上，省去了傳統(tǒng)FP激光器工藝中制作導(dǎo)電窗口的步驟，簡(jiǎn)化了工藝流程，提高了器件的可靠性。7、本發(fā)明提供的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，其根據(jù)光子晶體晶格結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，可以在某些對(duì)稱軸方向上再制作多個(gè)FP腔， 使其對(duì)該方向的諧振模式進(jìn)行反饋增強(qiáng)，形成多通道耦合諧振。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中光子晶體帶邊面發(fā)射激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是傳統(tǒng)的脊形條型FP激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器的三維結(jié)構(gòu)局部剖面示意圖。圖4為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體的平面圖。圖5為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體的能帶圖。圖6為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模式場(chǎng)分布12的平面圖。圖7為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模式場(chǎng)分布12的垂直剖面圖。圖8為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模式的垂直發(fā)射場(chǎng)分布的垂直剖面圖。圖9為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體與FP腔脊形條3結(jié)合后，Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模式場(chǎng)分布12的垂直剖面圖。圖10為依照本發(fā)明第二實(shí)施例的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器在光子晶體對(duì)稱軸方向上的擴(kuò)展的平面示意圖。圖11為依照本發(fā)明第二實(shí)施例的光子晶體的平面圖。圖12為依照本發(fā)明第二實(shí)施例的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器在光子晶體對(duì)稱軸方向上的擴(kuò)展的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖3為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器的三維結(jié)構(gòu)局部剖面示意圖。該FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器包括深刻蝕孔1、光子晶體區(qū)域2、脊形條3、兩個(gè)相互平行的自然解理鏡面4、Ρ電極5、有源晶片結(jié)構(gòu)和N電極11。
其中，有源晶片結(jié)構(gòu)由上到下依次包括高摻雜層6、上波導(dǎo)層7、有源層8、下波導(dǎo)層9和襯底層10。高摻雜層6為GaInAs材料，P型摻雜，摻雜濃度大于1. 5E19厘米_3，厚度為250納米。上波導(dǎo)層7為InP材料，P型摻雜，摻雜濃度為1. 0E18厘米_3，厚度為1.67 微米。有源層8為AlGaInAs多量子阱材料，不摻雜，厚度為340納米，自發(fā)輻射中心波長(zhǎng)為 1530納米，折射率高于上波導(dǎo)層7和下波導(dǎo)層9。波導(dǎo)層9為InP材料，N型摻雜，摻雜濃度為1.0E18厘米_3，厚度為800納米。襯底層10為InP材料，N型摻雜，厚度一般大于300 微米。

在有源晶片結(jié)構(gòu)的P型一面的表面，即高摻雜層6上，利用磁控濺射或電子束蒸發(fā)工藝形成一層P面金屬層，在本實(shí)施例中，該金屬層為T(mén)i/Au合金，厚度約為300納米，接著用紫外光學(xué)光刻和濕法腐蝕工藝將該金屬層制作成P電極5。P電極5形狀為一長(zhǎng)方形，長(zhǎng) 500微米，寬100微米，中間有一個(gè)直徑80微米的圓孔，這是為后續(xù)制作光子晶體區(qū)域2所預(yù)留的位置。接著用紫外光學(xué)光刻和濕法腐蝕工藝在有源晶片結(jié)構(gòu)的上波導(dǎo)層7中形成脊形條3。即在紫外光學(xué)光刻過(guò)程中用到套刻對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，使脊形條3的模板圖形和P電極5對(duì)應(yīng)重合，這樣就能制作出由上至下依次為P電極5、高摻雜層6和脊形條3的結(jié)構(gòu)，這種工藝省去了傳統(tǒng)FP激光器工藝中制作導(dǎo)電窗口的步驟，簡(jiǎn)化了工藝流程，提高了器件的可靠性。脊形條3的厚度約為1. 5微米，小于高摻雜層6到有源層8的距離，所以脊形條的底面位于上波導(dǎo)層7中。所述FP脊形條3寬度較寬，為120微米左右，相對(duì)于單側(cè)模FP激光器的脊形條3 寬，如1微米，要寬很多。寬脊形條3為光子晶體和電極引線的焊點(diǎn)提供足夠大的平臺(tái)。而寬條寬帶來(lái)的多側(cè)?？梢员还庾泳w有效抑制。接著利用電子束曝光和感應(yīng)耦和等離子體刻蝕工藝，在P電極5預(yù)留的圓孔位置處制作光子晶體區(qū)域2。光子晶體區(qū)域2形成于高摻雜層6上，可以對(duì)FP腔內(nèi)的諧振模式進(jìn)行直接的強(qiáng)調(diào)制。光子晶體區(qū)域2中的孔是深刻蝕孔1，其深度可以從晶片表面一直貫穿有源層8，孔的截面形狀可以是具有一定對(duì)稱性的任意幾何形狀，例如圓形，孔中的介質(zhì)可以是空氣，也可以是具有特定折射率或者非線性效應(yīng)的可填充介質(zhì)。深刻蝕孔1貫穿有源層8至下波導(dǎo)層9，可以使光子晶體對(duì)有源區(qū)進(jìn)行直接調(diào)制。然后將襯底層10減薄至100微米左右，再通過(guò)電子束蒸發(fā)工藝形成一層N面金屬層作為N電極11，在本實(shí)施例中，該N面金屬層為Au/Ge/Ni/Au合金材料，厚度約為300納米。最后，利用自然解理工藝在垂直于脊形條3的方向上形成兩個(gè)相互平行的自然解理鏡面4，從而形成FP腔。兩個(gè)自然解理鏡面4之間的距離為500微米，即為腔長(zhǎng)。該腔的長(zhǎng)度相對(duì)于光子晶體區(qū)域2的長(zhǎng)度較長(zhǎng)。長(zhǎng)腔長(zhǎng)為光子晶體模式提供足夠的反饋，而長(zhǎng)腔長(zhǎng)帶來(lái)的多縱模可以被光子晶體有效抑制。圖4為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體的平面圖。該光子晶體具有四方晶格的周期性，周期為a，孔半徑為r，光子晶體區(qū)域2為邊長(zhǎng)50微米的正方形。所述光子晶體結(jié)構(gòu)位于脊形條3上，對(duì)FP腔內(nèi)的諧振模式進(jìn)行直接的強(qiáng)調(diào)制，同樣，F(xiàn)P腔也會(huì)給光子晶體模式提供強(qiáng)烈的反饋。圖5為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體的能帶圖。該能帶圖由平面波展開(kāi)方法計(jì)算得到，C為真空中的光速。圖中每個(gè)對(duì)稱點(diǎn)處都有若干帶邊，其中Γ2-1為Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模，該模式能在光子晶體區(qū)域2形成大面積駐波諧振，在垂直于有源層8 的方向(即光子晶體周期性的法線方向)相干耦合輸出，輸出光束的發(fā)散角非常小。圖6為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模式場(chǎng)分布12的平面圖。該圖由時(shí)域有限差分方法計(jì)算得到。在光子晶體區(qū)域2內(nèi)，該模式形成了大面積駐波諧振。圖7為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模式場(chǎng)分布12的垂直剖面圖。該圖由時(shí)域有限差分方法計(jì)算得到。在光子晶體區(qū)域2內(nèi)，該模式形成了大面積駐波諧振。所述光子晶體結(jié)構(gòu)具有帶邊面發(fā)射性質(zhì)，帶邊是指Γ點(diǎn)第二序能帶邊附近的頻率范圍，該頻率范圍內(nèi)具有基于帶邊慢光效應(yīng)的面發(fā)射模式，該模式的頻率位置可以根據(jù)需求任意調(diào)整。圖8為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模式的垂直發(fā)射場(chǎng)分布的垂直剖面圖。該圖由時(shí)域有限差分方法計(jì)算得到。在光子晶體平面外，形成了垂直于有源層8方向(即光子晶體周期性的法線方向)的相干耦合輸出。圖9為依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光子晶體與FP腔脊形條3結(jié)合后，Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模式場(chǎng)分布12的垂直剖面圖。該圖由時(shí)域有限差分方法計(jì)算得到。光子晶體與FP腔脊形條3結(jié)合后Γ對(duì)稱點(diǎn)第二序帶邊的單極模式仍可以很好的諧振，場(chǎng)分布形狀沒(méi)有受到影響，強(qiáng)度受到FP腔的增強(qiáng)，垂直發(fā)射性質(zhì)也不會(huì)受到影響。圖10為依照本發(fā)明第二實(shí)施例的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器在光子晶體對(duì)稱軸方向上的擴(kuò)展的平面示意圖。根據(jù)四方晶格光子晶體的對(duì)稱性，在垂直于原有脊形條3的方向上再制作一個(gè)脊形條14，并解理形成FP腔，使該方向的諧振模式也受到FP腔的增強(qiáng)，可以分別調(diào)整兩個(gè)方向FP腔的腔長(zhǎng)，使兩個(gè)方向的FP腔分別對(duì)不同的諧振模式增強(qiáng)，形成多通道的耦合諧振。將第一實(shí)施例中的四方晶格光子晶體換成三角晶格光子晶體，其他結(jié)構(gòu)不變，形成的激光器作為第二實(shí)施例。圖11為依照本發(fā)明第二實(shí)施例的光子晶體的平面圖。該光子晶體具有三角晶格的周期性，周期為a，孔半徑為r。三角晶格和四方晶格的對(duì)稱性不同，因此可以在不同方向上對(duì)FP腔進(jìn)行擴(kuò)展。圖12為依照本發(fā)明第二實(shí)施例的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激 光器在光子晶體對(duì)稱軸方向上的擴(kuò)展的平面示意圖。按照第一實(shí)施例中的擴(kuò)展思路，可以在三角晶格的某些對(duì)稱軸方向上再制作脊形條14，并解理或通過(guò)其他方式形成FP腔，使對(duì)應(yīng)方向的諧振模式也受到FP腔的增強(qiáng)，可以分別調(diào)整每個(gè)方向FP腔的腔長(zhǎng)，使各個(gè)方向的FP 腔分別對(duì)相同或不同的諧振模式增強(qiáng)，形成多通道的耦合諧振。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其特征在于，該激光器包括 深刻蝕孔(1)、光子晶體區(qū)域(2)、脊形條(3)、兩個(gè)相互平行的自然解理鏡面(4)、P電極(5)、有源晶片結(jié)構(gòu)和N電極(11)，其中，有源晶片結(jié)構(gòu)由上到下依次包括高摻雜層(6)、上波導(dǎo)層(7)、有源層(8)、下波導(dǎo)層(9)和襯底層(10)，P電極(5)形成于高摻雜層(6)之上，脊形條(3)形成于上波導(dǎo)層(7)的上部，脊形條(3)的上表面與高摻雜層(6)的下表面接觸，且P電極(5)、高摻雜層(6)和脊形條(3)完全對(duì)準(zhǔn)；光子晶體區(qū)域⑵形成于高摻雜層(6)上，位于P電極(5)中間，光子晶體區(qū)域(2) 中具有多個(gè)深刻蝕孔(1)，其深度從有源晶片結(jié)構(gòu)的表面一直貫穿有源層(8)至下波導(dǎo)層 (9)；N電極(11)形成于襯底層(10)的背面；兩個(gè)相互平行的自然解理鏡面(4)是利用自然解理工藝在垂直于脊形條(3)的方向上形成的，其構(gòu)成FP腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其特征在于，所述兩個(gè)相互平行的自然解理鏡面(4)之間的距離為500微米，相對(duì)于光子晶體區(qū)域(2)的寬度較長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其特征在于，所述P電極(5)形狀為一長(zhǎng)方形，長(zhǎng)500微米，寬100微米，中間有一個(gè)直徑80微米的圓孔，這是為后續(xù)制作光子晶體區(qū)域(2)所預(yù)留的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其特征在于，所述P電極(5)的形成過(guò)程如下在有源晶片結(jié)構(gòu)的高摻雜層(6)上，利用磁控濺射或電子束蒸發(fā)工藝形成一層P面金屬層，該金屬層為T(mén)i/Au合金，厚度為300內(nèi)米，接著用紫外光學(xué)光刻和濕法腐蝕工藝將該金屬層制作成P電極(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其特征在于，所述脊形條(3)的厚度為1.5微米，小于高摻雜層(6)到有源層(8)的距離，所以脊形條(3)的底面位于上波導(dǎo)層(7)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其特征在于，所述脊形條(3)的寬度為120微米，相對(duì)于單側(cè)模FP激光器的脊形條寬要寬，單側(cè)模FP 激光器的脊形條寬為1微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其特征在于，所述脊形條(3)的形成過(guò)程如下采用紫外光學(xué)光刻和濕法腐蝕工藝在有源晶片結(jié)構(gòu)的上波導(dǎo)層(7)中形成脊形條(3)，即在紫外光學(xué)光刻過(guò)程中用套刻對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，使脊形條(3)的模板圖形和P電極(5)對(duì)應(yīng)重合，制作出由上至下依次為P電極(5)、高摻雜層(6)和脊形條(3)的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其特征在于，所述深刻蝕孔(1)的截面形狀是具有一定對(duì)稱性的任意幾何形狀，深刻蝕孔(1)中的介質(zhì)是空氣，或者是具有特定折射率或非線性效應(yīng)的可填充介質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其特征在于，所述有源層(8)的折射率高于上波導(dǎo)層(7)和下波導(dǎo)層(9)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，其特征在于，所述N電極(11)是將襯底層(10)減薄至100微米，再通過(guò)電子束蒸發(fā)工藝形成于襯底層(10)的背面，該N電極(11)為Au/Ge/Ni/Au合金材料，厚度為300內(nèi)米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了本發(fā)明公開(kāi)了一種FP腔增強(qiáng)型電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，該激光器具有深刻蝕孔的光子晶體結(jié)構(gòu)，該光子晶體結(jié)構(gòu)具有帶邊面發(fā)射性質(zhì)，且位于FP脊形條上，F(xiàn)P脊形條寬度較寬，F(xiàn)P腔長(zhǎng)度較長(zhǎng)，P電極完全位于脊形條上，根據(jù)光子晶體的對(duì)稱性，可以擴(kuò)展FP腔的結(jié)構(gòu)。利用本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的電注入光子晶體帶邊面發(fā)射激光器，且本結(jié)構(gòu)可以用于集成光路中特征信號(hào)的讀出器，通過(guò)對(duì)FP腔結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)多通道耦合增強(qiáng)。
文檔編號(hào)H01S5/042GK102201648SQ20111009330
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者劉安金, 周文君, 王海玲, 鄭婉華, 陳微 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所