【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本公開涉及光電子器件領(lǐng)域，具體涉及一種量子阱激光器及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、硅基選區(qū)外延ⅲ-ⅴ族激光器在硅基單片集成光源方案中具有巨大應用前景。相比于鍵合和厚緩沖外延方案，基于高深寬比限制（art）技術(shù)的硅基選區(qū)外延ⅲ-ⅴ族量子阱激光器方案具有大規(guī)模集成，與cmos工藝兼容等優(yōu)勢。
2、然而，由于典型長波長增益材料的外延襯底inp與硅晶格失配嚴重，采用art方法制備的硅基ⅲ-ⅴ族激光器有源區(qū)只能限制在氧化硅掩膜條附近，導致有源區(qū)面積受限于圖形化襯底的尺寸參數(shù)。同時，由于art技術(shù)通常采用小于1?μm寬的溝槽來限制外延缺陷，因而ⅲ-ⅴ族激光器有源區(qū)面積較小，光場模式泄漏損耗大，注入效率低，在電注入過程中有源材料不能提供足夠的增益，導致器件無法實現(xiàn)電泵浦激射。此外，采用art方法制備的硅基激光器與硅基調(diào)制器單片集成的方案不成熟，存在工藝復雜、耦合損耗大及成本高等問題，限制其作為商用硅基高速器件的應用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、（一）要解決的技術(shù)問題
2、鑒于上述問題，本公開提供了一種量子阱激光器及其制備方法，以至少部分解決傳統(tǒng)ⅲ-ⅴ族激光器存在的有源區(qū)面積較小、光場模式泄漏損耗大、注入效率低、增益性能差、工藝復雜、耦合損耗大及成本高等技術(shù)問題。
3、（二）技術(shù)方案
4、本公開一方面提供了一種量子阱激光器，包括：第一電極；圖形化襯底，設(shè)置于所述第一電極的上表面，所述圖形化襯底的上表面刻蝕一溝槽；外延層，生長于所述溝槽內(nèi)，并延伸出所述溝槽，覆蓋
5、根據(jù)本公開的實施例，所述圖形化襯底包括：硅襯底和掩膜條；其中，所述硅襯底的表面一選區(qū)內(nèi)刻蝕形成所述溝槽；所述掩膜條位于所述硅襯底的上表面，且不覆蓋所述溝槽。
6、根據(jù)本公開的實施例，所述外延層自下而上依次包括：底層導電層、下導電過渡層、無摻雜下波導層、無摻雜多量子阱層、無摻雜上波導層、第一上導電層、光柵結(jié)構(gòu)層、第二上導電層及接觸層。
7、根據(jù)本公開的實施例，所述填充層自內(nèi)而外依次包括：第一無機絕緣材料層、有機絕緣材料層及第二無機絕緣材料層。
8、根據(jù)本公開的實施例，所述外延層的材料為iii-v族化合物。
9、根據(jù)本公開的實施例，所述第一電極的材料為tiau合金，所述第二電極的材料為tiau、tiptau或auzn合金，并且所述第二電極的焊盤形狀為圓形。
10、根據(jù)本公開的實施例，所述光柵結(jié)構(gòu)層為一階或高階布拉格光柵。
11、根據(jù)本公開的實施例，所述無摻雜多量子阱層為ingaasp或algainas材料，量子阱個數(shù)為3~8個，量子阱厚度為3~7?nm，勢壘個數(shù)大于量子阱個數(shù)，勢壘厚度為10~15?nm，帶隙波長為1.1~1.3?μm。
12、本公開的第二方面提供了一種量子阱激光器的制備方法，包括：在硅襯底的表面一選區(qū)內(nèi)刻蝕形成溝槽，得到表面帶有掩膜條的圖形化襯底；通過外延技術(shù)，在所述圖形化襯底的溝槽內(nèi)，以及延伸出所述溝槽，在所述圖形化襯底的上表面的預定區(qū)域生長外延層，所述預定區(qū)域的面積小于所述圖形化襯底的面積；在所述外延層的側(cè)壁與所述圖形化襯底的上表面之間沉積填充層，所述填充層的高度大于所述外延層的高度；在所述外延層和所述填充層的上表面光刻和沉積第二電極；通過減薄和沉積技術(shù)，在所述圖形化襯底的下表面得到第一電極。
13、根據(jù)本公開的實施例，所述通過外延技術(shù)，在所述圖形化襯底的溝槽內(nèi)，以及延伸出所述溝槽，在所述圖形化襯底的上表面的預定區(qū)域生長外延層包括：通過低溫外延技術(shù)，在所述溝槽的硅襯底內(nèi)側(cè)得到底層導電層；通過低溫和高溫外延技術(shù)，在所述掩膜條的內(nèi)側(cè)和上表面得到下導電過渡層；通過高溫外延技術(shù)，在所述掩膜條的上表面和所述下導電過渡層的上表面自下而上依次得到無摻雜下波導層、無摻雜多量子阱層、無摻雜上波導層、第一上導電層和光柵結(jié)構(gòu)層；通過高溫二次外延技術(shù)，在所述掩膜條的上表面和所述光柵結(jié)構(gòu)層的上表面自下而上依次得到第二上導電層和接觸層。
14、（三）有益效果
15、本公開提供的量子阱激光器，通過在外延層增大ⅲ-ⅴ族量子阱增益面積，增強光場限制因子，減低模式損耗，從而促進電泵浦激射。同時，通過在外延層中的光柵結(jié)構(gòu)層采用布拉格光柵，實現(xiàn)單模輸出。此外，采用低介電常數(shù)填充材料和圓形焊盤的第二電極，降低寄生電容。
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1.一種量子阱激光器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子阱激光器，其特征在于，所述圖形化襯底包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子阱激光器，其特征在于，所述外延層自下而上依次包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子阱激光器，其特征在于，所述填充層自內(nèi)而外依次包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子阱激光器，其特征在于，所述外延層的材料為III-V族化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子阱激光器，其特征在于，所述第一電極的材料為TiAu合金，所述第二電極的材料為TiAu、TiPtAu或AuZn合金，并且所述第二電極的焊盤形狀為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的量子阱激光器，其特征在于，所述光柵結(jié)構(gòu)層為一階或高階布拉格光柵。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的量子阱激光器，其特征在于，所述無摻雜多量子阱層為InGaAsP或AlGaInAs材料，量子阱個數(shù)為3~8個，量子阱厚度為3~7?nm，勢壘個數(shù)大于量子阱個數(shù)，勢壘厚度為10~15?nm，帶隙波長為1.1~1.3?μm。
9.一種量子阱激光器的
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的量子阱激光器的制備方法，其特征在于，所述通過外延技術(shù)，在所述圖形化襯底的溝槽內(nèi)，以及延伸出所述溝槽，在所述圖形化襯底的上表面的預定區(qū)域生長外延層包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種量子阱激光器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子阱激光器，其特征在于，所述圖形化襯底包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子阱激光器，其特征在于，所述外延層自下而上依次包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子阱激光器，其特征在于，所述填充層自內(nèi)而外依次包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子阱激光器，其特征在于，所述外延層的材料為iii-v族化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子阱激光器，其特征在于，所述第一電極的材料為tiau合金，所述第二電極的材料為tiau、tiptau或auzn合金，并且所述第二電極的焊盤形狀為圓形。
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂晨，李貞耀，周旭亮，王夢琦，于紅艷，潘教青，
申請(專利權(quán))人：中國科學院半導體研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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