【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于量子點激光器有源區的制備領域，尤其涉及一種基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法。
技術介紹
1、相比于一維受限的量子阱材料，量子點具有更高的態密度和更強的載流子限制作用，因此量子點激光器具有更好的溫度穩定性和更小的頻率啁啾效應。砷化銦材料具有很高的輻射復合發光效率并且發光波長范圍可以覆蓋1.0-1.9微米，作為光通信應用的c波段材料，廣受關注。由于砷化銦與磷化銦的晶格失配較小，外延生長過程中內部壓應變的減少使砷化銦量子點的發光波長較長，為了滿足1.55微米光通信的需求，需要開發量子點有源區的調控技術。
2、現有的調控技術主要有三種。一是設計特殊波導結構，實現激光連續激射；二是向砷化銦量子點中摻入ga，調整能級間隔，從而調節激光波長；三是在量子點下插入gaas薄層來調整激光波長。以上方法均在量子點生長過程中進行干預，或者對量子點進行摻雜，或者改變量子點的生長環境，此方法降低了量子點有源區材料的光致熒光強度，不利于良好性能的激光器制作。其次，在磷化銦襯底生長砷化銦量子點的過程中存在as/p互換效應，增大了量子點的調控難度。
3、此外，現有采用插入gaas薄層來抑制as/p互換效應，但薄層厚度太薄，則將影響as/p互換效應的抑制效果；而薄層厚度太厚，不僅影響量子點尺寸分布的均勻性，且將導致量子點密度大幅下降，進而引入新的缺陷，以影響激光波長。
4、基于此，現亟需一種新型的調控方法，能夠在提高薄層厚度以增強抑制as/p互換效應的同時，有效避免量子點尺寸分布的不均勻性以及導量子點密度大
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術所要解決的技術問題是提供一種新型的調控方法，能夠在提高薄層厚度以增強抑制as/p互換效應的同時，有效避免量子點尺寸分布的不均勻性以及導致量子點密度大幅下降等新的弊端引入，以有效調控激光波長。
2、技術方案：本專利技術基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，包括如下步驟：
3、(1)分別依次在磷化銦襯底上生長磷化銦緩沖層、磷化銦包層和銦鎵砷磷下波導層；
4、(2)在銦鎵砷磷下波導層上生長厚度為20-60nm的銦鎵砷薄層，并將高頻超聲波施加于該銦鎵砷薄層上；
5、(3)在銦鎵砷薄層上外延生長多周期的砷化銦量子點有源層；
6、(4)分別依次在砷化銦量子點有源層上生長銦鎵砷磷上波導層、磷化銦蓋層及銦鎵砷接觸層，完成量子點激光器有源區的調控。
7、本專利技術在銦鎵砷磷下波導層與砷化銦量子點之間加入厚度為20-60nm的銦鎵砷薄層，并在生長砷化銦量子點之前，結合高頻超聲波，以提高襯底表面質量的基礎上，通過高頻超聲波和銦鎵砷薄層之間的相互作用，提高薄層銦鎵砷薄層的致密度，形成有利于砷化銦量子點成核的表面形貌，以控制量子點尺寸和提高量子點密度，使得量子點分布更加均勻，實現增大厚度條件下有效提高抑制砷/磷互換效應的能力，且有效避免了因薄層厚度的增加所產生的其他新的缺陷(量子點尺寸分布的不均勻性以及導量子點密度大幅下降)的引入。同時，基于該高頻超聲波，激發了超薄層表面鎵原子活性，利用鎵原子調節砷化銦量子點的能級間隔，實現砷化銦量子點激光器的室溫激射。
8、進一步說，該調控方法的步驟(2)中，所述銦鎵砷薄層的生長溫度為520-560℃，高頻超聲波頻率為60-150khz，超聲功率1-10w。
9、進一步說，該調控方法的步驟(1)中，所述磷化銦緩沖層的生長溫度為600-640℃，生長的厚度為180-220nm。
10、進一步說，該調控方法的步驟(1)中，所述磷化銦包層的生長溫度為600-640℃，生長的厚度為1-1.2μm。
11、進一步說，該調控方法的步驟(1)中，所述銦鎵砷磷下波導層的生長溫度為520-560℃，生長的厚度為180-220nm。
12、進一步說，該調控方法的步驟(3)中，所述多周期的砷化銦量子點有源層的周期數為1-20，每層均為砷化銦量子點，且量子點上覆蓋20-50nm厚的銦鎵砷磷勢壘層。
13、進一步說，該調控方法的步驟(4)中，所述銦鎵砷磷上波導層的生長溫度為520-560℃，生長的厚度為180-220nm。
14、進一步說，該調控方法的步驟(4)中，所述磷化銦蓋層的生長溫度為620-660℃，生長的厚度為1.2-1.4μm。
15、進一步說，該調控方法的步驟(4)中，所述銦鎵砷接觸層的生長溫度為520-560℃，生長的厚度為80-120nm。
16、有益效果：與現有技術相比，本專利技術的顯著優點為：該調控方法能夠基于20-60nm厚的銦鎵砷薄層基礎上，通過結合高頻超聲反應，利用高頻超聲波與銦鎵砷薄層之間的相互作用，形成有利于砷化銦量子點成核的表面形貌，不僅能夠提高抑制砷/磷互換效應的能力，且能夠增加表面鎵原子活性，利用鎵原子調節砷化銦量子點的能級間隔，實現砷化銦量子點激光器的室溫激射；同時還能夠有效避免其他新的缺陷的引入，可使砷化銦量子點激光器發光波長覆蓋全部通信波段(1.3-1.7μm)。
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1.一種基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述銦鎵砷薄層的生長溫度為520-560℃，高頻超聲波頻率為60-150kHz，超聲功率1-10W。
3.根據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述磷化銦緩沖層的生長溫度為600-640℃，生長的厚度為180-220nm。
4.根據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述磷化銦包層的生長溫度為600-640℃，生長的厚度為1-1.2μm。
5.據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述銦鎵砷磷下波導層的生長溫度為520-560℃，生長的厚度為180-220nm。
6.據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述多周期的砷化銦量子點有源層的周期數為1-20，每層均為砷化銦量子點
7.據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述銦鎵砷磷上波導層的生長溫度為520-560℃，生長的厚度為180-220nm。
8.據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述磷化銦蓋層的生長溫度為620-660℃，生長的厚度為1.2-1.4μm。
9.據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述銦鎵砷接觸層的生長溫度為520-560℃，生長的厚度為80-120nm。
...【技術特征摘要】
1.一種基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述銦鎵砷薄層的生長溫度為520-560℃，高頻超聲波頻率為60-150khz，超聲功率1-10w。
3.根據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述磷化銦緩沖層的生長溫度為600-640℃，生長的厚度為180-220nm。
4.根據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述磷化銦包層的生長溫度為600-640℃，生長的厚度為1-1.2μm。
5.據權利要求1所述基于超聲輔助調控量子點激光器有源區的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述銦鎵砷磷下波導層的生長溫度為520-560℃，生...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙波，秦金源，董克永，齊紅霞，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
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