專利名稱：基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器及制備方法屬于半導(dǎo)體光電子
器件領(lǐng)域，涉及一種可以同時(shí)發(fā)射多個(gè)波長(zhǎng)的面發(fā)射激光器的結(jié)構(gòu)和制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器是一種將電能直接轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體電致發(fā)光器 件。我們?cè)O(shè)計(jì)的多波長(zhǎng)面發(fā)射光子器件具有良好單色性、相干特性和穩(wěn)定頻率間隔的雙 (多波長(zhǎng))波長(zhǎng)輸出光子器件，在波分復(fù)用光通信系統(tǒng)、高精度傳感器測(cè)量以及外差、雙(多 波長(zhǎng))波長(zhǎng)合成波長(zhǎng)干涉測(cè)量等技術(shù)中具有良好的應(yīng)用前景。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)的諧振腔 長(zhǎng)度調(diào)節(jié)層對(duì)實(shí)現(xiàn)垂直腔面發(fā)射激光器多波長(zhǎng)光譜發(fā)射具有重要意義。 目前多波長(zhǎng)激光器主要分為兩大類半導(dǎo)體邊發(fā)射多波長(zhǎng)激光器和多波長(zhǎng)光纖激 光器；從實(shí)現(xiàn)技術(shù)上看又可分為多有源區(qū)技術(shù)和腔長(zhǎng)控制技術(shù)等類型。半導(dǎo)體激光器是
目前光通信系統(tǒng)中最為重要的光源，具有體積小，重量輕，轉(zhuǎn)換效率高，省電等特點(diǎn)；更重要 的是半導(dǎo)體激光器的制造工藝與半導(dǎo)體電子器件和集成電路的制造工藝兼容，因此便于與 其他器件實(shí)現(xiàn)單片光電子集成。半導(dǎo)體多波長(zhǎng)激光器秉承了半導(dǎo)體激光器的這些優(yōu)點(diǎn)，煥 發(fā)出強(qiáng)大的生命力，是國(guó)際上多波長(zhǎng)激光器的研究主流。 而垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)與常規(guī)的側(cè)向出光的邊發(fā)射(edge-emitting) 激光器和光纖激光器在結(jié)構(gòu)上有著很大的不同，邊發(fā)射激光器的出射光平行于芯片表面， VCSEL的出射光垂直于芯片表面。典型的VCSEL由上，中，下三部分構(gòu)成，僅約幾十納米厚的 量子阱發(fā)光區(qū)夾在上下兩布拉格反射鏡之間，有源區(qū)的發(fā)射光在上，下反射鏡之間往返多 次得到放大，最后相干性極高的激光從頂部或底部激射出。這種獨(dú)特的器件易于實(shí)現(xiàn)二維 平面陣列，小發(fā)散角和圓對(duì)稱的遠(yuǎn)，近場(chǎng)分布使其與光纖的耦合效率大大提高，光腔長(zhǎng)度可 調(diào)，可在較寬的范圍內(nèi)得到單、多縱模工作，動(dòng)態(tài)調(diào)制頻率高；而且可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模光集成、且 體積小。但是現(xiàn)有的VCSEL都是單波長(zhǎng)激光器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于本發(fā)明的目的在于提供一種基于現(xiàn)代半導(dǎo)體加工技術(shù)的砷化 鎵基多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器器件結(jié)構(gòu)和制備方法，即引入腔長(zhǎng)調(diào)節(jié)層技術(shù)，采用半導(dǎo) 體加工方法制備具有腔長(zhǎng)調(diào)節(jié)特性的一維光子晶體分布反饋布拉格反射鏡，使其取代原有 傳統(tǒng)DBR結(jié)構(gòu)反射鏡，通過(guò)調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)層的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)激光器有效諧振腔長(zhǎng)的變化，使 面發(fā)射激光器具有多波長(zhǎng)發(fā)射的功能。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案設(shè)計(jì)一種基于一維光子晶體的 多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器，該激光器為內(nèi)腔接觸式的層疊結(jié)構(gòu)，正向電極層設(shè)置在P型 歐姆接觸層上，歐姆接觸層以下依次為鋁砷化鎵氧化電流限制層、有源區(qū)、n型鋁砷化鎵層、 n型砷化鎵層、n型砷化鎵襯底、襯底電極層，歐姆接觸層以上設(shè)置有相位調(diào)節(jié)層，相位調(diào)節(jié)
4層之上為交替生長(zhǎng)的19對(duì)鋁砷化鎵層、砷化鎵層，構(gòu)成激光器一頭的分布反饋布拉格反射 鏡(DBR)結(jié)構(gòu)；另外，n型鋁砷化鎵層與n型砷化鎵層交替生長(zhǎng)26對(duì)，構(gòu)成激光器另一頭的 分布反饋布拉格反射鏡(DBR)結(jié)構(gòu)，其中，每層鋁砷化鎵層、砷化鎵層、n型鋁砷化鎵層、n型 砷化鎵層的厚度為激射波長(zhǎng)A的四分之一的整數(shù)倍；所述相位調(diào)節(jié)層采用具有透光性的 材料，其厚度為雙波長(zhǎng)位置、頻差的需要而定。 上述激光器中的構(gòu)成激光器一頭的分布反饋布拉格反射鏡(DBR)結(jié)構(gòu)的交替生
長(zhǎng)的19對(duì)鋁砷化鎵層、砷化鎵層也可以用交替生長(zhǎng)的7對(duì)Si3N4/Si02。 其中，所述構(gòu)成相位調(diào)節(jié)層的材料是鋁砷化鎵或者是砷化鎵。所述襯底的材
料為n型摻雜砷化鎵。所述鋁砷化鎵氧化電流限制層結(jié)構(gòu)為Al。.98Ga。.12As材料，并采用
Al。.98Ga。.12As氧化技術(shù)對(duì)激光器注入電流進(jìn)行限制。所述有源區(qū)為異質(zhì)結(jié)量子阱結(jié)構(gòu)或?yàn)?br> 多有源區(qū)帶間量子級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明設(shè)計(jì)的基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器可以用下面的制 備方法來(lái)實(shí)現(xiàn) 步驟1、采用金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積或者分子束外延系統(tǒng)在n_砷化鎵襯底上依次 外延生長(zhǎng)26對(duì)n型鋁砷化鎵層與n型砷化鎵層構(gòu)成DBR反射鏡，3對(duì)Ga。.8In。.2AS/GaAS量 子阱結(jié)構(gòu)有源區(qū)，氧化限制層Al。.98Ga。.12As層，p型歐姆接觸層。 步驟2、相位調(diào)節(jié)層采用金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積(MOCVD)或者分子束外延(MBE)系 統(tǒng)在P型歐姆接觸層上一次外延生長(zhǎng)Al。.8Ga。.2As層得到，同時(shí)繼續(xù)外延生長(zhǎng)19對(duì)砷化鎵 層與鋁砷化鎵層構(gòu)成DBR反射鏡；也可以采用等離子體化學(xué)氣象沉積法(PECVD)繼續(xù)生長(zhǎng) 7對(duì)Si3N4/Si02構(gòu)成DBR反射鏡。 步驟3、利用光刻和選擇性濕法腐蝕相結(jié)合的方法，將19對(duì)砷化鎵層與鋁砷化鎵 層構(gòu)成的DBR反射鏡選或7對(duì)Si3N4/Si02構(gòu)成DBR反射鏡擇腐蝕到相位調(diào)節(jié)層，暴露并形 成邊長(zhǎng)為25iim的矩形臺(tái)面結(jié)構(gòu)。 步驟4、進(jìn)行二次光刻，腐蝕，形成臺(tái)面結(jié)構(gòu)，暴露出氧化限制層側(cè)壁。 步驟5、利用高溫氧化爐設(shè)備對(duì)器件氧化限制層進(jìn)行橫行氧化，形成注入電流限制孔徑。 步驟6、選擇縱向刻蝕相位調(diào)節(jié)層，暴露出p型歐姆接觸層(5)。 步驟7、在19對(duì)砷化鎵層與鋁砷化鎵層構(gòu)成的DBR反射鏡或7對(duì)Si3N4/Si02構(gòu)成
DBR反射鏡、P型歐姆接觸層表面表面制備TiAu歐姆接觸電極。 步驟8、在n-GaAs襯底(10)表面制備AuGeNiAu歐姆接觸電極合金，以形成激光器 的負(fù)電極。 采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝制備方法可以得到多波長(zhǎng)激光器，本發(fā)明中的分布 反饋布拉格發(fā)射鏡、相位調(diào)節(jié)層、P型歐姆接觸層、氧化限制層和有源區(qū)構(gòu)成了多波長(zhǎng)激光 器核心部分，其中相位調(diào)節(jié)層作為激光器諧振腔的一部分，由于具有一定厚度的相位調(diào)節(jié) 層可以調(diào)節(jié)激光器諧振腔內(nèi)部傳輸光子相位變化，從而實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)發(fā)射。


圖1 :本發(fā)明中提出的基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)的器 件層結(jié)構(gòu)示意5
圖2-7 :為基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器的實(shí)現(xiàn)方法步驟圖， 射 圖2 :帶有相位調(diào)節(jié)層的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3 :光刻、腐蝕形式圖形臺(tái)面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4 :光刻、腐蝕形成氧化臺(tái)面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5 :將相位調(diào)節(jié)層腐蝕去掉的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6 :具有GaAs/AlGaAs DBR的垂直腔面發(fā)射激光器電致發(fā)光光譜和反射率測(cè)量 結(jié)果； 圖7 :具有Si02/Si3N4DBR的垂直腔面發(fā)射激光器電致發(fā)光光譜和反射率測(cè)量結(jié) 果。 圖中l(wèi)、砷化鎵層，2、鋁砷化鎵層，3、p型歐姆接觸層，5、 p型歐姆接觸層，6、鋁砷 化鎵氧化電流限制層，7、有源區(qū)，8、 n型鋁砷化鎵層，9、 n型砷化鎵層，10、 n型砷化鎵襯底， 11、襯底電極層，13、相位調(diào)節(jié)層。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例加以說(shuō)明 圖1說(shuō)明了本發(fā)明涉及的基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)， 包括有依次縱向?qū)盈B的正向電極層1、砷化鎵層2、鋁砷化鎵層3、p型歐姆接觸層5、鋁砷化 鎵氧化電流限制層6、有源區(qū)7、 n型鋁砷化鎵層8、 n型砷化鎵層9、 n型砷化鎵襯底10、襯 底電極層11和相位調(diào)節(jié)層13。 其中相位調(diào)節(jié)層13可以是具有高折射率比的半導(dǎo)體材料，也可以是易于刻蝕的 透光性好的具有擴(kuò)展諧振腔長(zhǎng)度和相位調(diào)節(jié)作用的材料，本實(shí)施例中相位調(diào)節(jié)層13采用 鋁砷化鎵(Al。.8Ga。.2As)。 本發(fā)明中DBR反射鏡為具有激光器所要發(fā)射的激光波長(zhǎng)的l/4厚度的兩種材料成 周期性排列所組成的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中兩種材料的組合是Si3N4/Si02或者GaAs/AlGaAs材 料。 本發(fā)明中的有源區(qū)7可以是量子阱、異質(zhì)結(jié)、也可以是多波長(zhǎng)有源區(qū)帶間量子級(jí) 聯(lián)結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中采用量子阱。 下面結(jié)合圖2-圖7分別介紹實(shí)現(xiàn)基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光 器制備方法； 步驟l、如圖2所示，采用金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積或者分子束外延系統(tǒng)在n-砷化鎵
襯底10上依次外延生長(zhǎng)26對(duì)n型鋁砷化鎵層8與n型砷化鎵層9， 3對(duì)Ga。.8In。.2AS/GaAS
量子阱結(jié)構(gòu)有源區(qū)7，氧化限制層Al。.98Ga。.12As層6， p型歐姆接觸層5。 步驟la、相位調(diào)節(jié)層可以采用金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積(M0CVD)或者分子束外延
(MBE)系統(tǒng)在p型歐姆接觸層5上一次外延生長(zhǎng)Al。.8Ga。.2As層得到，同時(shí)繼續(xù)外延生長(zhǎng)19
對(duì)砷化鎵層2與鋁砷化鎵層3DBR反射鏡，完成整個(gè)多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器器件結(jié)構(gòu)；
也可以采用步驟lb的方式得到多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器器件結(jié)構(gòu) 步驟lb、相位調(diào)節(jié)層可以采用金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積(M0CVD)或者分子束外延
(MBE)系統(tǒng)在p型歐姆接觸層5上一次外延生長(zhǎng)Al。.8Ga。.2As層得到，同時(shí)采用等離子體化學(xué)氣象沉積法(PECVD)繼續(xù)生長(zhǎng)7對(duì)Si3N"Si(y)BR反射鏡，完成整個(gè)多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射 激光器器件結(jié)構(gòu)； 步驟2、如圖3所示，利用光刻和選擇性濕法腐蝕相結(jié)合的方法。在室溫下，用鹽 酸水=2 : 1的腐蝕液將19對(duì)砷化鎵層2與鋁砷化鎵層3 (或用氫氟酸腐蝕7對(duì)Si3N4/ Si02) DBR反射鏡選擇腐蝕到相位調(diào)節(jié)層13，形成具有邊長(zhǎng)為25 i！ m的矩形臺(tái)面結(jié)構(gòu)； 步驟3、如圖4所示，進(jìn)行二次光刻，鹽酸水=2 : i的腐蝕液和氨水雙氧水
=45 : 1的腐蝕液腐蝕相位調(diào)節(jié)層13、 p型歐姆接觸層5、氧化限制層Al。.98Ga。.12As層6， 形成臺(tái)面結(jié)構(gòu)，暴露出氧化限制層6側(cè)壁； 步驟3a、也可以利用高溫420°C的氧化爐設(shè)備對(duì)器件氧化限制層6進(jìn)行橫向氧化， 時(shí)間為45分鐘，形成注入電流限制孔徑； 步驟4、如圖5所示，利用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，選擇縱向刻蝕相位調(diào)節(jié)層13， 暴露出表明P型歐姆接觸層5 ; 步驟5、在19對(duì)砷化鎵層2與鋁砷化鎵層3 (或7對(duì)Si3N4/Si02)構(gòu)成的DBR反射 鏡、P型歐姆接觸層5表面制備TiAu歐姆接觸電極； 步驟6、在n-GaAs襯底10表面制備AuGeNiAu歐姆接觸電極，430°C 、氮?dú)猸h(huán)境下合 金1分鐘。 選擇設(shè)計(jì)相位調(diào)節(jié)層13，從而使分布布拉格反射鏡及歐姆接觸層5和氧化限制層 6具有諧振腔長(zhǎng)度和傳輸光子相位調(diào)節(jié)的作用。相位調(diào)節(jié)層(13)厚度可以根據(jù)設(shè)計(jì)雙波長(zhǎng) 的位置、頻差需要采用任意厚度，而不局限為激光器所輸出激光波長(zhǎng)的四分之一的整數(shù)倍。 并作為激光器諧振腔的一部分，相位調(diào)節(jié)層13對(duì)激光器出光效果影響很大，因此，相位調(diào) 節(jié)層13最后是選擇折射率比很大的兩種材料，例如GaAs與AlGaAs。分布反饋布拉格反射 鏡可以設(shè)計(jì)為GaAs層2與AlGaAs層3構(gòu)成的DBR反射鏡，也可以設(shè)計(jì)為Si3N4/Si02構(gòu)成 的DBR反射鏡。) 圖6為具有GaAs/AlGaAs DBR的垂直腔面發(fā)射激光器電致發(fā)光光譜和反射率測(cè)量 結(jié)果，從圖中可以看出，電致發(fā)光光譜在973。 lnm和939。 3nm處各有一個(gè)峰值，半寬分別 為2nm和3nm。通過(guò)相位調(diào)節(jié)層的設(shè)計(jì)，器件同時(shí)具有雙波長(zhǎng)激射特點(diǎn)，另外，從器件的反射 光譜測(cè)量結(jié)果可以看出，在高反射帶寬內(nèi)對(duì)應(yīng)激射波長(zhǎng)同樣具有兩個(gè)透射峰極值點(diǎn)。
圖7為Si02/Si3N4D服的多波長(zhǎng)VCSEL器件，從圖中可以看出Si02/Si3N4D服的 多波長(zhǎng)VCSEL器件具有與圖8同樣的雙波長(zhǎng)激射，激射波長(zhǎng)分別為973。 28nm和920。 4nm。 波長(zhǎng)與測(cè)量得到的反射譜中凹坑位置相對(duì)應(yīng)。
權(quán)利要求
基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器，該激光器為內(nèi)腔接觸式的層疊結(jié)構(gòu)，正向電極層(1)設(shè)置在p型歐姆接觸層(5)上，歐姆接觸層(5)以下依次為鋁砷化鎵氧化電流限制層(6)、有源區(qū)(7)、n型鋁砷化鎵層(8)、n型砷化鎵層(9)、n型砷化鎵襯底(10)、襯底電極層(11)，其特征在于歐姆接觸層(5)以上設(shè)置有相位調(diào)節(jié)層(13)，相位調(diào)節(jié)層(13)之上為交替生長(zhǎng)的19對(duì)鋁砷化鎵層(3)、砷化鎵層(2)，構(gòu)成激光器一頭的分布反饋布拉格反射鏡(DBR)結(jié)構(gòu)；另外，n型鋁砷化鎵層(8)與n型砷化鎵層(9)交替生長(zhǎng)26對(duì)，構(gòu)成激光器另一頭的分布反饋布拉格反射鏡(DBR)結(jié)構(gòu)，其中，每層鋁砷化鎵層(3)、砷化鎵層(2)、n型鋁砷化鎵層(8)、n型砷化鎵層(9)的厚度為激射波長(zhǎng)λ的四分之一的整數(shù)倍；所述相位調(diào)節(jié)層(13)采用具有透光性的材料。
2. 基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器，該激光器為內(nèi)腔接觸式的層疊 結(jié)構(gòu)，正向電極層(1)設(shè)置在P型歐姆接觸層(5)上，歐姆接觸層(5)以下依次為鋁砷化 鎵氧化電流限制層(6)、有源區(qū)(7) 、 n型鋁砷化鎵層(8) 、 n型砷化鎵層(9) 、 n型砷化鎵襯 底(10)、襯底電極層(ll)，其特征在于歐姆接觸層(5)以上設(shè)置有相位調(diào)節(jié)層(13)，相位 調(diào)節(jié)層(13)之上為交替生長(zhǎng)的7對(duì)Si3N"Si(^，構(gòu)成激光器一頭的分布反饋布拉格反射鏡 (DBR)結(jié)構(gòu)；另外，n型鋁砷化鎵層(8)與n型砷化鎵層(9)交替生長(zhǎng)26對(duì)，構(gòu)成激光器另 一頭的分布反饋布拉格反射鏡(DBR)結(jié)構(gòu)，其中，每層鋁砷化鎵層(3)、砷化鎵層(2)、n型 鋁砷化鎵層(8)、n型砷化鎵層(9)的厚度為激射波長(zhǎng)A的四分之一的整數(shù)倍；所述相位調(diào) 節(jié)層(13)采用具有透光性的材料。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器，其特征 在于所述構(gòu)成相位調(diào)節(jié)層(13)的材料是鋁砷化鎵或者是砷化鎵。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器，其特征 在于所述襯底(10)的材料為n型摻雜砷化鎵。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器，其特征 在于所述鋁砷化鎵氧化電流限制層結(jié)構(gòu)(6)為Al。.98Ga。.12As材料，并采用Al。.98Ga。. 12As氧 化技術(shù)對(duì)激光器注入電流進(jìn)行限制。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器，其特征 在于所述有源區(qū)(7)為異質(zhì)結(jié)量子阱結(jié)構(gòu)或?yàn)槎嘤性磪^(qū)帶間量子級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。
7. 如權(quán)利要求1所述的基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器的制備方法， 包括以下步驟步驟l、采用金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積或者分子束外延系統(tǒng)在n-砷化鎵襯底(10)上依次 外延生長(zhǎng)26對(duì)n型鋁砷化鎵層(8)與n型砷化鎵層(9)構(gòu)成DBR反射鏡，3對(duì)Ga。.8In。.2As/ GaAs量子阱結(jié)構(gòu)有源區(qū)(7)，氧化限制層Al。.9sGa。jAs層(6) ， p型歐姆接觸層(5)。步驟2、相位調(diào)節(jié)層(13)采用金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積(MOCVD)或者分子束外延(MBE) 系統(tǒng)在P型歐姆接觸層(5)上一次外延生長(zhǎng)Al。.8Ga。.2As層得到，同時(shí)繼續(xù)外延生長(zhǎng)19對(duì)砷 化鎵層(2)與鋁砷化鎵層(3)構(gòu)成DBR反射鏡；步驟3、利用光刻和選擇性濕法腐蝕相結(jié)合的方法，將19對(duì)砷化鎵層(2)與鋁砷化鎵 層(3)構(gòu)成的DBR反射鏡選擇腐蝕到相位調(diào)節(jié)層(13)，暴露并形成邊長(zhǎng)為25ym的矩形結(jié) 構(gòu)；步驟4、進(jìn)行二次光刻，腐蝕，形成臺(tái)面結(jié)構(gòu)，暴露出氧化限制層(6)側(cè)壁；步驟5、利用高溫氧化爐設(shè)備對(duì)器件氧化限制層(6)進(jìn)行橫行氧化，形成注入電流限制 孔徑；步驟6、選擇縱向刻蝕相位調(diào)節(jié)層(13)，暴露出p型歐姆接觸層(5);步驟7、在19對(duì)砷化鎵層(2)與鋁砷化鎵層(3)構(gòu)成的DBR反射鏡、p型歐姆接觸層表 面(5)表面制備TiAu歐姆接觸電極；步驟8、在n-GaAs襯底(10)表面制備AuGeNiAu歐姆接觸電極合金，以形成激光器的負(fù) 電極。
8.如權(quán)利要求2所述的基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器的制備方法， 包括以下步驟 步驟l、采用金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積或者分子束外延系統(tǒng)在n-砷化鎵襯底(10)上依次 外延生長(zhǎng)26對(duì)n型鋁砷化鎵層(8)與n型砷化鎵層(9)構(gòu)成DBR反射鏡，3對(duì)Ga。.8In。.2As/ GaAs量子阱結(jié)構(gòu)有源區(qū)(7)，氧化限制層Al。.9sGa?！籄s層(6) ， p型歐姆接觸層(5);步驟2、相位調(diào)節(jié)層(13)采用金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積(M0CVD)或者分子束外延(MBE) 系統(tǒng)在P型歐姆接觸層(5)上一次外延生長(zhǎng)Al。.8Ga^As層得到，同時(shí)采用等離子體化學(xué)氣 象沉積法(PECVD)繼續(xù)生長(zhǎng)7對(duì)Si3N4/Si02構(gòu)成DBR反射鏡；步驟3、利用光刻和選擇性濕法腐蝕相結(jié)合的方法，將7對(duì)Si3N4/Si02構(gòu)成的DBR反射 鏡選擇腐蝕到相位調(diào)節(jié)層(13)，暴露并形成邊長(zhǎng)為25 i！ m的矩形臺(tái)面結(jié)構(gòu)；步驟4、進(jìn)行二次光刻，腐蝕，形成臺(tái)面結(jié)構(gòu)，暴露出氧化限制層(6)側(cè)壁；步驟5、利用高溫氧化爐設(shè)備對(duì)器件氧化限制層(6)進(jìn)行橫行氧化，形成注入電流限制 孔徑；步驟6、選擇縱向刻蝕相位調(diào)節(jié)層(13)，暴露出p型歐姆接觸層(5); 步驟7、在7對(duì)Si3N4/Si02構(gòu)成的DBR反射鏡、p型歐姆接觸層表面(5)表面制備TiAu 歐姆接觸電極；步驟8、在n-GaAs襯底(10)表面制備AuGeNiAu歐姆接觸電極合金，以形成激光器的負(fù) 電極。
全文摘要
基于一維光子晶體的多波長(zhǎng)垂直腔面發(fā)射激光器及制備方法屬于半導(dǎo)體光電子器件領(lǐng)域。該激光器為內(nèi)腔接觸式的層疊結(jié)構(gòu)，正向電極層(1)設(shè)置在p型歐姆接觸層(5)上，歐姆接觸層(5)以上依次為相位調(diào)節(jié)層(13)、鋁砷化鎵層(3)、砷化鎵層(2)，歐姆接觸層(5)以下依次為鋁砷化鎵氧化電流限制層(6)、有源區(qū)(7)、n型鋁砷化鎵層(8)、n型砷化鎵層(9)、n型砷化鎵襯底(10)、襯底電極層(11)，其中相位調(diào)節(jié)層(13)采用具有透光性的材料，其厚度可以根據(jù)設(shè)計(jì)雙波長(zhǎng)的位置、頻差需要采用任意厚度，而不局限為激光器所輸出激光波長(zhǎng)的四分之一的整數(shù)倍。由于具有一定厚度的相位調(diào)節(jié)層可以調(diào)節(jié)激光器諧振腔內(nèi)部傳輸光子相位變化，從而實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)發(fā)射。
文檔編號(hào)H01S5/00GK101764354SQ200910244429
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者任秀娟, 關(guān)寶璐, 張敬蘭, 李碩, 沈光地, 郭帥, 郭霞 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)