[发明专利]单模砷化镓基量子点激光器的制备方法

权利要求书

1.一种单模砷化镓基量子点激光器的制备方法，其特征在于，该方法包括：

在砷化镓基外延片P面生长二氧化硅掩膜薄层，在掩膜薄层上进行一次标准光刻将光刻版上高阶光栅的图形转移到正性光刻胶上，以光刻胶为掩膜并采用干法刻蚀掩膜薄层、接触层和上限制层制备出表面高阶光栅槽，并腐蚀掉剩余的掩膜薄层；

在砷化镓基外延片P面上生长一层掩膜薄层，在掩膜薄层进行二次标准光刻将光刻版上条形脊波导的图形转移到正性光刻胶上，以光刻胶为掩膜并采用干法刻蚀掩膜薄层、接触层和上限制层形成条形脊波导；

砷化镓基外延片P面生长一层掩膜薄层，在掩膜薄层进行三次标准光刻将光刻版上电注入窗口图形转移到负性光刻胶上，以光刻胶为掩膜并采用干法刻蚀掩膜薄层形成电注入窗口；

在砷化镓基外延片P面进行四次标准光刻并剥离光刻胶形成P面欧姆接触电极；

在砷化镓基外延片背面的N型衬底上制作欧姆接触电极；以及

在砷化镓基外延片解理出包含增益区及高阶光栅区的激光器，对激光器进行封装。

2.根据权利要求1所述的单模砷化镓基量子点激光器的制备方法，其特征在于，所述通过化学气相沉积生长掩膜薄层，具体包括：

用等离子体增强化学气相沉积在砷化镓基外延片P面生长SiO₂掩膜薄层或用低压化学气相沉积在砷化镓基外延片P面生长Si₃N₄掩膜薄层。

3.根据权利要求1所述的单模砷化镓基量子点激光器的制备方法，其特征在于，所述在掩膜薄层上进行一次标准光刻将光刻版上高阶光栅的图形转移到正性光刻胶上，以光刻胶为掩膜并采用干法刻蚀掩膜薄层、接触层和上限制层制备出表面高阶光栅槽，腐蚀掉剩余的掩膜薄层，具体包括：

进行一次标准光刻，将光刻版上高阶光栅的图形转移到正性光刻胶上，使得高阶光栅方向与外延片表面晶向垂直；

在干法刻蚀中使用Ar₂、CF₄或CHF₃气体刻蚀掩膜薄层，刻蚀深度为200至1000nm；

之后采用气体是Cl₂和BCl₃刻蚀接触层及上限制层，刻蚀深度为1至5μm，制备出表面高阶光栅槽，制备出的表面高阶光栅满足：

∧＝d_s+d_w

其中，d_s是单个光栅刻蚀槽的宽度，d_w是单个光栅未刻蚀的宽度，n_s是刻蚀区域的有效折射率，n_w是未刻蚀区域的有效折射率，p，q为整数，p+q+1为光栅级数，λ是光栅对应的布拉格波长，在该波长处光栅所对应的损耗最低，∧表示光栅周期。

4.根据权利要求1所述的单模砷化镓基量子点激光器的制备方法，其特征在于，所述在掩膜薄层进行二次标准光刻将光刻版上条形脊波导的图形转移到正性光刻胶上包括：进行二次标准光刻，将光刻版上条形脊波导的图形转移到正性光刻胶上，脊波导方向与光栅方向垂直，平行于晶向方向。

5.根据权利要求1所述的单模砷化镓基量子点激光器的制备方法，其特征在于，所述在外延片P面进行四次标准光刻并剥离光刻胶形成P面欧姆接触电极，具体包括：

进行四次标准光刻，将光刻版上的电极图形转移到负性光刻胶上，在带胶的外延片上溅射或蒸发金属层，最后采用有机溶液浸泡剥离光刻胶形成P面欧姆接触电极。

6.根据权利要求1所述的单模砷化镓基量子点激光器的制备方法，其特征在于，所述在砷化镓基外延片背面的N型衬底上制作欧姆接触电极，具体包括：

对砷化镓基外延片背面的N型衬底进行减薄、抛光处理，通过蒸发金属制作N面欧姆接触电极，并对P面和N面欧姆接触电极合金。