一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)及其制作方法。該結(jié)構(gòu)包括：襯底、下波導(dǎo)層、下光限制層，該下光限制層生長在下波導(dǎo)層上、有源區(qū)、上光限制層、光柵層、上波導(dǎo)層，該上波導(dǎo)層生長在該光柵層上、多孔區(qū)、二氧化硅層、正面金屬電極層和背面電極層；其中該多孔區(qū)制作于該上波導(dǎo)層上；其中，所述的下波導(dǎo)層、下光限制層、有源區(qū)、上光限制層、光柵層和上波導(dǎo)層的兩側(cè)為梯形斜面；該二氧化硅生長在襯底正面未被下波導(dǎo)層覆蓋的部分和下波導(dǎo)層、下光限制層、有源區(qū)、上光限制層、光柵層和上波導(dǎo)層的兩側(cè)形成的梯形斜面上，以及上波導(dǎo)層上面兩側(cè)的邊緣部分。
【專利說明】一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外半導(dǎo)體光電器件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]波長為3?12 μ m室溫連續(xù)工作的單模、窄發(fā)散角量子級聯(lián)激光器在大氣環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、高分辨率光譜等領(lǐng)域中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。然而，為了實現(xiàn)室溫連續(xù)工作，器件的有源區(qū)寬度僅為幾個自由空間波長，這使得器件的水平發(fā)散角很大，一般為20-40°。為了減小器件的遠場發(fā)散角，國際上已經(jīng)采用了多種研究方法，如，錐形結(jié) 構(gòu)[P.Rauter, S.Menzel, B.Gokden, A.Goyal, C.A.Wang, A.Sanchez, G.Turner, andF.Capasso, Single-mode tapered quantum cascade lasers, App1.Phys.Lett.,103,181102, (2013)]，光子晶體晶格結(jié)構(gòu)[Y.Bai, S.R.Darvish, S.Slivken, P.Sung, J.Nguyen,A.Evans,ff.Zhang,and M.Razeghi,Electrically pumped photonic crystal distributedfeedback quantum cascade lasers, Appl.Phys.Lett.,91,141123 (2007)],在腔面附近刻蝕亞波長金屬光柵結(jié)構(gòu)[N.F.Yu, R.Blanchard, J.Fan, F.Capasso, T.Edamura,Μ.Yamanishi,and H.Kan,Small divergence edge-emitting semiconductor lasers withtwo-dimensional plasmonic collimators, Appl.Phys.Lett.,93,181101, (2008)]。維形結(jié)構(gòu)和光子晶體晶格結(jié)構(gòu)雖然能改善水平波導(dǎo)方向的遠場發(fā)散角，但是所制作的器件需要較寬的脊才具有調(diào)制作用，這大大增加了器件注入的電流強度，使得器件無法室溫連續(xù)工作。通過在腔面附近刻蝕亞波長金屬光柵結(jié)構(gòu)雖然可以在有源區(qū)的寬度為波長量級的情況下實現(xiàn)水平遠場發(fā)散角的改善，但是這種腔面圖形的制備十分復(fù)雜，且這種結(jié)構(gòu)也沒有實現(xiàn)量子級聯(lián)激光器的室溫連續(xù)工作。目前為止，低發(fā)散角且能夠室溫連續(xù)工作的邊發(fā)射分布反饋量子級聯(lián)激光器還沒有研制出來，更好的解決方法也還沒有找到。針對這種情況，設(shè)計一種能夠室溫連續(xù)工作的單模、低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)是亟待解決的問題，而本專利就是為此而發(fā)明的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)及制作方法。該方法采用多孔結(jié)構(gòu)對邊發(fā)射分布反饋量子級聯(lián)激光器進行光束整形，既減小了波導(dǎo)方向的發(fā)散角又沒有引入額外的波導(dǎo)損耗。
[0004]為此，本發(fā)明提供了一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，包括:
[0005]一襯底；
[0006]—下波導(dǎo)層，該下波導(dǎo)層生長在該襯底正面；
[0007]—下光限制層，該下光限制層生長在下波導(dǎo)層上；
[0008]一有源區(qū)，該有源區(qū)生長在下光限制層上；
[0009]一上光限制層，該上光限制層生長在該有源區(qū)上；[0010]一光柵層，該光柵層制作于上光限制層的上，并且該光柵層具有一級分布反饋結(jié)構(gòu)；
[0011]一上波導(dǎo)層，該上波導(dǎo)層生長在該光柵層上；
[0012]一多孔區(qū)，該多孔層制作于該上波導(dǎo)層上；其中，所述的下波導(dǎo)層、下光限制層、有源區(qū)、上光限制層、光柵層和上波導(dǎo)層的兩側(cè)為梯形斜面；
[0013]一二氧化硅層，該二氧化硅生長在襯底正面未被下波導(dǎo)層覆蓋的部分和下波導(dǎo)層、下光限制層、有源區(qū)、上光限制層、光柵層和上波導(dǎo)層的兩側(cè)形成的梯形斜面上，以及上波導(dǎo)層上面兩側(cè)的邊緣部分；
[0014]一正面金屬電極層，該正面金屬電極生長在二氧化硅層的上面、上波導(dǎo)層未被二氧化硅覆蓋的部分及多孔區(qū)的上面；
[0015]一背面電極層，該背電極層生長在襯底的背面。
[0016]本發(fā)明還提供了一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器制作方法，包括如下步驟:
[0017]步驟1:在襯底上依次生長下波導(dǎo)層、下光限制層、有源區(qū)、上光限制層:
[0018]步驟2:上光限制層表面勻膠后，通過雙光束全息曝光法制備出一級分布反饋光柵的光刻膠圖形；
[0019]步驟3:以光刻膠圖形為掩膜，通過化學(xué)腐蝕制作出一級分布反饋光柵結(jié)構(gòu)；
[0020]步驟4:除去用于掩膜的光刻膠圖形；
[0021]步驟5:利用金屬有機化學(xué)氣相沉積設(shè)備在光柵表面二次外延上波導(dǎo)層；
[0022]步驟6:通過化學(xué)氣相沉積法在上波導(dǎo)層上生長二氧化硅；
[0023]步驟7:表面勻膠后通過光刻和濕法腐蝕的方法，將襯底上的下波導(dǎo)層、下光限制層、有源層、上光限制層、光柵層和上波導(dǎo)層的兩側(cè)進行腐蝕，形成梯形斜面的條形結(jié)構(gòu)；
[0024]步驟8:除去光刻膠后重新勻膠，通過光刻和濕法腐蝕的方法除去待刻蝕的多孔區(qū)的二氧化硅；
[0025]步驟9:以二氧化硅為掩膜，利用電化學(xué)刻蝕的方法刻蝕多孔區(qū)，并在多孔區(qū)的表面將會形成本征的鈍化層；
[0026]步驟10:除去用于掩膜的二氧化硅后利用化學(xué)氣相沉積法重新在襯底正面未被下波導(dǎo)層覆蓋的部分和下波導(dǎo)層、下光限制層、有源層、上光限制層、光柵層和上波導(dǎo)層的兩側(cè)形成的梯形斜面上，上波導(dǎo)層上面及多孔區(qū)本征的鈍化層上面生長二氧化硅，并利用光刻和濕法腐蝕的方法將上波導(dǎo)層上中間的二氧化硅腐蝕掉；
[0027]步驟11:在二氧化硅層的上面、上波導(dǎo)層未被二氧化硅覆蓋的部分及多孔區(qū)的上面生長正面電極；
[0028]步驟12:將襯底背面減薄、拋光；
[0029]步驟13:在減薄后的襯底背面蒸發(fā)背金屬電極并進行合金，完成器件的制作。
[0030]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)及制作方法具有以下有益效果:多孔的電化學(xué)刻蝕工藝簡單、廉價、方便。用多孔結(jié)構(gòu)對邊發(fā)射分布反饋量子級聯(lián)激光器的進行光束整形，既減小了波導(dǎo)方向的發(fā)散角又沒有引入額外的波導(dǎo)損耗。多孔區(qū)具有極差的導(dǎo)電能力，電子不能在多孔區(qū)進行電注入，因此容易實現(xiàn)倒裝焊接，有利于器件的散熱。【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1 (a)和圖1 (b)為本發(fā)明實施例中低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)的三維和截面示意圖；
[0032]圖2(a)和圖2(b)為本發(fā)明實施例中低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)的表面掃描電子顯微鏡圖和截面掃描電子顯微鏡圖。
【具體實施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0034]本發(fā)明提供了一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例提出的低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器的結(jié)構(gòu)圖，圖1(a)為三維結(jié)構(gòu)圖，圖1(b)為截面圖。如圖1所示，該結(jié)構(gòu)包括:
[0035]一襯底1，該襯底I為InP襯底，摻雜濃度為I X 1017_3 X 1017cm_3 ；
[0036]一下波導(dǎo)層2，該下波導(dǎo)層生長在該襯底I的正面，該波導(dǎo)層2的材料為η型InP，摻雜濃度為2 X 1016-4 X 1016cnT3，層厚為1-2 μ m ;
[0037]—下光限制層3，該下光限制層生長在下波導(dǎo)層2上，下光限制層3的材料為η型InGaAs，摻雜濃度為 2 X 1016_4X 1016，層厚為 0.3-0.5 μ m ；
[0038]一有源區(qū)4，該有源層生長在下光限制層3上，該有源區(qū)4由20-60個周期的InGaAs/InAlAs組成，該有源層對應(yīng)的波長為2-12 μ m ；
[0039]一上光限制層5，該上光限制層生長在該有源區(qū)4上，該上光限制層5的材料為InGaAs,該波導(dǎo)層5為η型摻雜，摻雜濃度為2 X 1016_4 X IO16,層厚為0.3-0.5ym；
[0040]—光柵層6,該光柵層制作于上光限制層5的上面并且該光柵層材料為InGaAs/InP,具有一級分布反饋結(jié)構(gòu)；
[0041]—上波導(dǎo)層7,該上波導(dǎo)層生長在該光柵層6上,該上波導(dǎo)層7的材料為η型摻雜InP,上波導(dǎo)層7是通過先在光柵層6上生長層厚和摻雜濃度為2-3 μ m,2X 1016-4X IO1W3的低摻雜材料；再生長層厚為0.4-ΙμπιΙηΡ、摻雜濃度為5X IO18-1 X IO19CnT3的高摻雜材料；
[0042]一多孔區(qū)8，該多孔區(qū)制作于該上波導(dǎo)層7上表面的一端，即通過刻蝕上波導(dǎo)層7上表面一端形成多孔；該多孔區(qū)8由為InP和空氣孔組成，多孔區(qū)的寬度為100-500 μ m，多孔區(qū)的長度為500-1000 μ m,該孔結(jié)構(gòu)的直徑為0.1-0.5 μ m,孔結(jié)構(gòu)的深度為0.4-4 μ m ;其中所述的下波導(dǎo)層2、下光限制層3、有源層4、上光限制層5、光柵層6和上波導(dǎo)層7的兩側(cè)為梯形斜面；
[0043]一二氧化硅層9，該二氧化硅生長在襯底的上表面和下波導(dǎo)層2、下光限制層3、有源層4、上光限制層5、光柵層6和上波導(dǎo)層7的兩側(cè)形成的梯形斜面上，及上波導(dǎo)層7上面兩側(cè)的邊緣部分；
[0044]—正面金屬電極層10,該正面金屬電極生長在二氧化娃層9的上面、上波導(dǎo)層7未被二氧化硅覆蓋的部分及多孔區(qū)8的上面；
[0045]一背面電極層11，該背電極層生長在襯底I的背面，形成低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)。
[0046]請在參閱圖1，本發(fā)明還提供了一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器制作方法，包括如下步驟:
[0047]步驟1:在襯底I上依次生長下波導(dǎo)層2、下光限制層3、有源區(qū)4、上光限制層5 ；
[0048]步驟2:上光限制層5表面勻膠后，通過雙光束全息曝光法制備出一級分布反饋光柵的光刻膠圖形；
[0049]步驟3:以光刻膠圖形為掩膜，通過化學(xué)腐蝕制作出一級分布反饋光柵結(jié)構(gòu)6 ；
[0050]步驟4:用丙酮、酒精和去離子水除去用于掩膜的光刻膠圖形；
[0051]步驟5:利用金屬有機化學(xué)氣相沉積設(shè)備在光柵6表面二次外延上波導(dǎo)層7 ；
[0052]步驟6:通過化學(xué)氣相沉積法在上波導(dǎo)層7上生長二氧化硅9 ；
[0053]步驟7:表面勻膠后通過光刻和濕法腐蝕的方法，將襯底上的下波導(dǎo)層2、下光限制層3、有源區(qū)4、上光限制層5、光柵層6和上波導(dǎo)層7的兩側(cè)腐蝕，形成梯形斜面的條形結(jié)構(gòu)，待刻蝕的多孔區(qū)由于二氧化娃和光刻膠的保護并未腐蝕；
[0054]步驟8:用丙酮、酒精和去離子水除去光刻膠后重新勻膠，通過光刻和濕法腐蝕的方法除去上波導(dǎo)層7上表面一端待刻蝕的多孔區(qū)的二氧化硅；
[0055]步驟9:以二氧化硅為掩膜，利用電化學(xué)刻蝕的方法刻蝕多孔區(qū)8，此時在多孔區(qū)的表面將會形成本征的鈍化層；
[0056]步驟10:除去用于掩膜的二氧化硅后利用化學(xué)氣相沉積法重新在襯底的I上面和下波導(dǎo)層2、下光限制層3、有源區(qū)4、上光限制層5、光柵層6和上波導(dǎo)層7的兩側(cè)形成的梯形斜面上，上波導(dǎo)層7上面及多孔區(qū)8本征的鈍化層上面生長二氧化硅，并利用光刻和濕法腐蝕的方法將上波導(dǎo)層7上中間區(qū)域的二氧化硅腐蝕掉；
[0057]步驟11:在二氧化硅層9的上面、上波導(dǎo)層未被二氧化硅覆蓋的部分及多孔區(qū)8的上面生長正面電極10 ；
[0058]步驟12:將襯底背面減薄、拋光；
[0059]步驟13:在減薄后的襯底背面蒸發(fā)背金屬電極11并進行合金，完成器件的制作。
[0060]至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本實施例進行了詳細描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器有了清楚的認識。
[0061]此外，上述對各元件、方法的定義并不僅限于實施方式中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方法，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可對其進行簡單地熟知地替換，例如:
[0062](I)用電子束曝光代替全息曝光進行一級分布反饋光柵的制作；
[0063](2)用氮化硅代替二氧化硅作為電化學(xué)刻蝕工藝的掩膜材料；
[0064]以下詳細說明上述所提供的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)的設(shè)計依據(jù)。
[0065]電化學(xué)刻蝕形成的多孔InP/空氣區(qū)域具有高阻特征，不能進行有效的電注入，因此多孔區(qū)域的有源區(qū)并不發(fā)光，而只承擔(dān)了光束的調(diào)制角色。分布反饋量子級聯(lián)激光器發(fā)出的單模光束經(jīng)過多孔區(qū)后因受到強烈的散射作用而使光束的傳播方向發(fā)生了改變。通常，為了實現(xiàn)器件的室溫連續(xù)工作，有源區(qū)的平均脊寬必須在波長量級，那么由衍射極限所決定的水平波導(dǎo)方向的遠場發(fā)散角將會比較大，一般為20-40°。在激光器的腔面附近制作具有一定尺寸的多孔結(jié)構(gòu)后，光束在傳播過程中一定會受到多孔區(qū)的調(diào)制作用。電化學(xué)刻蝕制作的多孔的深度可以達到幾十微米的量級，而多孔的直徑僅為百納米的量級，如圖2(a)和(b)所示。光束在多孔區(qū)會受到強烈的散射作用，部分光束的傳播方向?qū)⒁淖?。光在中紅外波段的散射距離有數(shù)百微米，因此器件的有效發(fā)光面積得到了擴展，光束的波前得到了整形，遠場發(fā)散角將會得到改善。此外，半導(dǎo)體的電化學(xué)刻蝕過程基本不會引入額外的波導(dǎo)損耗，也就不會影響器件的連續(xù)波工作。
[0066]綜上所述，本發(fā)明提供了一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)及制作方法。該方法采用多孔結(jié)構(gòu)對邊發(fā)射分布反饋量子級聯(lián)激光器的進行光束整形，既減小了波導(dǎo)方向的發(fā)散角又沒有引入額外的波導(dǎo)損耗。
[0067]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，包括: 一襯底； 一下波導(dǎo)層，該下波導(dǎo)層生長在該襯底正面； 一下光限制層，該下光限制層生長在下波導(dǎo)層上； 一有源區(qū)，該有源區(qū)生長在下光限制層上； 一上光限制層，該上光限制層生長在該有源區(qū)上； 一光柵層，該光柵層制作于上光限制層的上； 一上波導(dǎo)層，該上波導(dǎo)層生長在該光柵層上； 一多孔區(qū)，該多孔區(qū)制作于該上波導(dǎo)層上；其中，所述的下波導(dǎo)層、下光限制層、有源區(qū)、上光限制層、光柵層和上波導(dǎo)層的兩側(cè)為梯形斜面； 一二氧化硅層，該二氧化硅生長在襯底正面未被下波導(dǎo)層覆蓋的部分和下波導(dǎo)層、下光限制層、有源區(qū)、上光限制層、光柵層和上波導(dǎo)層的兩側(cè)形成的梯形斜面上，以及上波導(dǎo)層上面兩側(cè)的邊緣部分； 一正面金屬電極層，該正面金屬電極生長在二氧化硅層的上面、上波導(dǎo)層未被二氧化硅覆蓋的部分及多孔區(qū)的上面； 一背面電極層，該背電極層生長在襯底的背面。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的襯底為InP襯底，摻雜濃度為lX1017-3X1017cnT3。`
3.如權(quán)利要求1所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的下波導(dǎo)層的材料為11^，該波導(dǎo)層為11型摻雜，摻雜濃度為2\1016-4\1016(^_3，層厚為1-2 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的下光限制層的材料為InGaAs，該下光限制層為η型摻雜，摻雜濃度為2Χ 1016_4Χ 1016，層厚為0.3-0.5 μ m。
5.如權(quán)利要求1所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的有源區(qū)由20-60個周期的InGaAs/InAlAs組成，該有源區(qū)對應(yīng)的波長為2_12μπι。
6.如權(quán)利要求1所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的上光限制層的材料為InGaAs，該上光限制為η型摻雜，摻雜濃度為2Χ 1016_4Χ 1016，層厚為0.3-0.5 μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的光柵層的材料為InGaAs/InP。
8.如權(quán)利要求1所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的上波導(dǎo)層的材料為InP，該波導(dǎo)層為η型摻雜，且為先生長低摻雜材料，層厚為2-3 μ m，濃度為2 X 1016-4 X IO1W3,再生長高摻雜材料，且層厚為0.4-1 μ m,濃度為5 X IO18-1 X 1019cnT3。
9.如權(quán)利要求1所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的多孔區(qū)由為InP/空氣組成，多孔區(qū)的寬度為100-500 μ m,長度為500-1000 μ m,孔結(jié)構(gòu)的直徑為0.1-0.5 μ m,深度為 0.4-4 μ m。
10.一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器制作方法，包括如下步驟: 步驟1:在襯底上依次生長下波導(dǎo)層、下光限制層、有源區(qū)、上光限制層； 步驟2:上光限制層表面勻膠后，通過雙光束全息曝光法制備出一級分布反饋光柵的光刻膠圖形； 步驟3:以光刻膠圖形為掩膜，通過化學(xué)腐蝕制作出一級分布反饋光柵結(jié)構(gòu)； 步驟4:除去用于掩膜的光刻膠圖形； 步驟5:利用金屬有機化學(xué)氣相沉積設(shè)備在光柵表面二次外延上波導(dǎo)層； 步驟6:通過化學(xué)氣相沉積法在上波導(dǎo)層上生長二氧化硅； 步驟7:表面勻膠后通過光刻和濕法腐蝕的方法，將襯底上的下波導(dǎo)層、下光限制層、有源層、上光限制層、光柵層和上波導(dǎo)層的兩側(cè)進行腐蝕，形成梯形斜面的條形結(jié)構(gòu)； 步驟8:除去光刻膠后重新勻膠，通過光刻和濕法腐蝕的方法除去待刻蝕的多孔區(qū)的二氧化硅； 步驟9:以二氧化硅為掩膜，利用電化學(xué)刻蝕的方法刻蝕多孔區(qū)，并在多孔區(qū)的表面將會形成本征的鈍化層； 步驟10:除去用于掩膜的二氧化硅后利用化學(xué)氣相沉積法重新在襯底正面未被下波導(dǎo)層覆蓋的部分和下波導(dǎo)層、下光限制層、有源層、上光限制層、光柵層和上波導(dǎo)層的兩側(cè)形成的梯形斜面上，上波導(dǎo)層上面及多孔區(qū)本征的鈍化層上面生長二氧化硅，并利用光刻和濕法腐蝕的方法將上波導(dǎo)層上中間的二氧化硅腐蝕掉； 步驟11:在二氧化硅層的上 面、上波導(dǎo)層未被二氧化硅覆蓋的部分及多孔區(qū)的上面生長正面電極； 步驟12:將襯底背面減薄、拋光； 步驟13:在減薄后的襯底背面蒸發(fā)背金屬電極并進行合金，完成器件的制作。
11.如權(quán)利要求10所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的襯底為InP襯底，摻雜濃度為lX1017-3X1017cnT3。
12.如權(quán)利要求10所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的下波導(dǎo)層的材料為InP，該波導(dǎo)層為η型摻雜，摻雜濃度為2X1016-4X1016cm_3，層厚為1-2 u m0
13.如權(quán)利要求10所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的下光限制層的材料為InGaAs，該下光限制層為η型摻雜，摻雜濃度為2Χ 1016_4Χ 1016，層厚為0.3-0.5 μ m。
14.如權(quán)利要求10所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的有源區(qū)由20-60個周期的InGaAs/InAlAs組成，該有源區(qū)對應(yīng)的波長為2_12μπι。
15.如權(quán)利要求10所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的上光限制層的材料為InGaAs，該上光限制層為η型摻雜，摻雜濃度為2Χ 1016_4Χ 1016，層厚為0.3-0.5 μ m。
16.按權(quán)利要求10所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的光柵層的材料為InGaAs/InP，該光柵層制作于上光限制層的上面并且具有一級分布反饋結(jié)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求10所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的上波導(dǎo)層的材料為InP，該波導(dǎo)層為η型摻雜，層厚和摻雜濃度按生長順序依次為2-3 μ m低摻InP，濃度 2X 1016-4X IO16CnT3 ；0.4-1 μ m 高摻 InP，濃度為 5 X IO18-1 X IO1W30
18.如權(quán)利要求10所述的一種低發(fā)散角分布反饋量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)，其中所述的多孔區(qū)由為InP/空氣組成，多孔區(qū)的寬度為100-500 μ m,長度為500-1000 μ m,孔結(jié)構(gòu)的直徑為 0.1-0.5 μ m,深度為 0.4-4 μ m。
【文檔編號】H01S5/20GK103532008SQ201310504071
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】張錦川, 劉峰奇, 閆方亮, 姚丹陽, 王利軍, 劉俊岐, 王占國 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所