[发明专利]内建纳米通道冷却量子级联半导体激光器及其制备方法

权利要求书

1.内建纳米通道冷却量子级联半导体激光器，其特征在于，该激光器包括：导流孔、内建纳米通道、太赫兹量子级联激光器芯层和衬底；所述太赫兹量子级联激光器芯层包括光波导和不发光芯片区域；太赫兹量子级联激光器芯层制作在衬底上；在不发光芯片区域上制作导流孔，其深度贯穿太赫兹量子级联激光器内的多个内建纳米通道，且小于太赫兹量子级联激光器芯层和衬底厚度的总和。

2.根据权利要求1所述的内建纳米通道冷却量子级联半导体激光器，其特征在于，所述内建纳米通道的截面宽度和高度要满足二次外延工艺能够跨越并且覆盖的尺度。

3.根据权利要求1所述的内建纳米通道冷却量子级联半导体激光器，其特征在于，所述内建纳米通道制作在衬底，不发光区域，或者贯穿光波导和不发光芯片区域。

4.根据权利要求1所述的内建纳米通道冷却量子级联半导体激光器，其特征在于，所述的内建纳米通道贯穿两个相邻的导流孔。

5.根据权利要求1所述的内建纳米通道冷却量子级联半导体激光器，其特征在于，所述内建纳米通道通过工作物质实现冷却；其中工作物质为气体、不导电液体或相变传热液体；工作物质不能与太赫兹量子级联激光器芯层或衬底发生化学反应，其纯净度要求不能含有堵塞内建纳米通道和导流孔的固体物质。

6.根据权利要求5所述的内建纳米通道冷却量子级联半导体激光器，其特征在于，所述工作物质为液体时，利用内建纳米通道的毛细作用、从注入端的导流孔施加压强、从输出端导流孔抽取或者利用重力或液体热动力学的方式对工作物质进行流动方向的控制。

7.基于内建纳米通道冷却量子级联半导体激光器的制备方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

步骤一：通过光刻或者电子束曝光的方法在太赫兹量子级联激光器芯层上制作内建纳米通道的沟槽；

步骤二：通过外延生长的方法，形成内建纳米通道，并继续外延直至量子级联激光器芯片顶面找平，随后继续制备太赫兹量子级联激光器芯层中的光波导结构层；

步骤三：预留出即将制备导流孔的区域后，进行常规半导体激光器工艺，制备半导体激光器；

步骤四：在太赫兹量子级联激光器芯层的预留区域，制备导流孔，完成一种内建纳米通道冷却量子级联半导体激光器的制备方法。

8.根据权利要求7所述的内建纳米通道冷却量子级联半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述步骤一和步骤二中，当内建纳米通道的方向和晶向(100)或(010)平行时，沟槽的侧壁是倾斜的，是(M0N)或(0MN)晶向，其中M和N是正整数；外延生长到百纳米厚度的时候，快速生长的晶向把沟槽包裹起来，形成内部管道状的内建纳米通道；当内建纳米通道的方向是沿着(MN0)方向时，侧壁是陡直的，沿着(001)的晶向方向。