[发明专利]一种半导体激光器材料钝化方法

权利要求书

1.一种半导体激光器材料钝化方法，其特征在于，该方法适用于对半导体激光器谐振腔腔面材料进行钝化，该方法采用可提供优于1×10^-4Torr真空环境的一种装置对半导体激光器谐振腔腔面进行工艺处理，所述装置包括离子束轰击清洗处理部分和原子层沉积AlN钝化层部分，所述离子束轰击清洗处理部分在1×10^-4Torr真空环境下用于对半导体激光器谐振腔腔面进行清洗，清洗时将半导体激光器Bar条罗列激光器谐振腔腔面紧密排列在竖直的同一平面上，谐振腔一侧的腔面罗列成一个平面，然后用夹具固定将谐振腔腔面构成的平面朝上放置，在离子束轰击下去除谐振腔表面的氧化层、腔面污染、表面态、表面材料位错、表面材料的悬挂键，有效提高腔面材料辐射复合效率，降低腔面非辐射复合中心和表面态密度，实现洁净的半导体激光器谐振腔腔面，然后清洗激光器另一个腔面，离子束轰击清洗谐振腔腔面后提高了腔面材料的光学性能，该半导体激光器谐振腔腔面即为半导体激光器Bar条的解理面，半导体激光器谐振腔腔面在离子束轰击清洗处理后用导轨小车传送至ALD沉积AlN钝化层装置，所述ALD沉积AlN钝化层装置配有射频源用于产生等离子体，所述等离子体用于将沉积AlN的反应源活化提高反应源的活性，使得生成AlN的反应能够在低温下进行，当ALD装置中真空优于1×10^-4Torr时开始在谐振腔腔面进行AlN钝化层制备，制备所述AlN钝化层所用的反应源为三甲基铝和氨气，在谐振腔腔面沉积1nm～10nm的AlN钝化层，AlN生长温度100℃～300℃，半导体激光器谐振腔腔面钝化处理完成后从本发明所述装置中取出进行谐振腔腔面光学膜制备及后续器件制备工艺完成激光器器件制作，本发明提出的这种对半导体激光器谐振腔腔面处理的方法，提高了半导体激光器的腔面损伤阈值，实现器件的输出功率、寿命和性能稳定性的提高。

2.如权利要求1所述的一种半导体激光器材料钝化方法，其特征在于，所述方法首先对半导体激光器谐振腔腔面进行离子束轰击清洗，然后在清洗后的谐振腔腔面沉积AlN钝化层，这两个工艺在进行处理时真空环境都优于1×10^-4Torr，样品在两个装置之间通过导轨小车传送。

3.如权利要求1所述的一种半导体激光器材料钝化方法，其特征在于，所述方法通过一种对半导体激光器谐振腔腔面钝化处理的装置完成，所述装置包括离子束轰击清洗处理部分和原子层沉积AlN钝化层部分，所述装置可以提供优于1×10^-4Torr的真空环境，所述装置两个部分之间通过闸板阀连接，样品在两个装置之间传送时也可提供较好的真空环境。

4.如权利要求1所述的一种半导体激光器材料钝化方法，其特征在于，所述ALD沉积AlN钝化层装置配有射频源用于产生等离子体活化反应源，使反应源具有较高的活性辅助AlN沉积，使AlN能够在较低的温度下生成，沉积温度为100℃～300℃。

5.如权利要求1所述的一种半导体激光器材料钝化方法，其特征在于，所述谐振腔腔面钝化层为AlN，该AlN钝化层厚度为1nm～10nm，利用三甲基铝和氨气为反应源通过原子层沉积技术制备。

6.如权利要求1所述的一种半导体激光器材料钝化方法，其特征在于，半导体激光器Bar条罗列然后用夹具固定，激光器谐振腔腔面罗列成一个平面，该平面在进行离子束轰击清洗时面向离子束发射过来的方向。

7.如权利要求1所述的一种半导体激光器材料钝化方法，其特征在于，所述腔面制备的AlN钝化层能够有效阻止腔面材料被氧化及被杂质污染，并且可以提高腔面材料光学性能的稳定性。

8.如权利要求1所述的一种半导体激光器材料钝化方法，其特征在于，半导体激光器谐振腔的两个腔面用本发明所提出的处理方法处理，各个环节处理时的参数保证一样。

9.如权利要求1所述的一种半导体激光器材料钝化方法，其特征在于，通过用本发明所提出的处理半导体激光器谐振腔腔面的方法有效去除腔面的氧化层、腔面污染、表面态、表面材料位错、表面材料的悬挂键，降低非辐射复合中心和表面态密度，提高腔面材料的辐射复合效率，有效提高了半导体激光器的COD水平，半导体激光器的腔面损伤阈值被有效的提高，进一步实现半导体激光器输出功率和激光器寿命的提高，最终实现提高半导体激光器的输出功率、延长半导体激光器的寿命和提高半导体激光器器件激光输出性能的稳定性。