[发明专利]单模砷化镓基量子点激光器的制备方法

说明书

一种单模砷化镓基量子点激光器的制备方法，该方法包括：在砷化镓基外延片P面生长掩膜薄层，对掩膜薄层进行一次标准光刻，制作出表面高阶光栅槽；再在外延片P面生长一层掩膜薄层，对掩膜薄层进行二次标准光刻制作出条形脊波导；之后再生长一层掩膜薄层，进行三次标准光刻形成电注入窗口；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；最后在砷化镓基外延片背面的N型衬底上制作欧姆接触电极，对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。本发明通过标准光刻工艺无需制作小周期的光栅及二次外延，即可产生稳定的单模激射，降低工艺的复杂性和成本，易于器件的制备和大规模的生产。

技术领域

本发明涉及半导体光电子技术领域，尤其涉及一种单模砷化镓基量子点激光器的制备方法。

背景技术

对于处在光纤传输的窗口内，且在普通单模光纤中色散较小的波段的光，满足局域网或城域网数据交换的要求，非常适合短距数据传输。目前商用的光通信局域网光源主要是InP基量子阱激光器，由于材料系本身特性的限制，这一激光器很难满足低成本、低功耗、可高速直接调制的要求，并且它还有一致命的缺点：输出随温度发生明显变化。

与量子阱相比，量子点中更快的载流子动力学过程有助于器件调制速率的提高。GaAs基量子点激光器预计比传统的InP基量子阱激光器具有更高的调制速率、更高的温度稳定性以及更低的成本，极有可能成为下一代高速光通信局域网的光源。

对于长距通信系统、特殊气体探测以及通过倍频实现纯色可见光源等特殊需求，必须采用单纵模激射的激光器。目前，实现单纵模最常用的方法是在半导体激光器内部制作布拉格光栅结构，利用光栅的分布式反馈对纵模进行选择，从而实现单纵模激射。

常见的有单色性和稳定性都非常优异的分布反馈半导体激光器(DFB)和分布布拉格反射半导体激光器(DBR)。但是DFB，DBR等器件在制作过程中往往需要使用电子束曝光等制作高精度的光栅以及需要二次外延等过程，增加了工艺制作的复杂性和成本，降低了产量。同时，对于GaAs基量子点激光器，上下限制层通常采用富含铝组分的材料外延而成，导致二次外延过程易发生铝组分氧化等问题，降低器件的可靠性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于提出一种单模砷化镓基量子点激光器的制备方法，以解决对单纵模激光器制作过程复杂，成本高，不易于大规模生产问题。

(二)技术方案

本发明实施例的单模砷化镓基量子点激光器的制备方法包括如下步骤：

在砷化镓基外延片P面生长掩膜薄层，以光刻胶为掩膜刻蚀掩膜薄层、接触层和上限制层制备出表面高阶光栅槽；

在砷化镓基外延片P面上生长一层掩膜薄层，以光刻胶为掩膜刻蚀掩膜薄层、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，以光刻胶为掩膜刻蚀掩膜薄层形成电注入窗口；

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；

在砷化镓基外延片背面的N型衬底上制作欧姆接触电极；

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。

其中，在砷化镓基外延片P面生长掩膜薄层，以光刻胶为掩膜刻蚀掩膜薄层、接触层和上限制层制备出表面高阶光栅槽，具体包括：

在砷化镓基外延片P面通过化学气相沉积生长掩膜薄层，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，腐蚀掉剩余的掩膜薄层；