[发明专利]一种基于GOI结构的诱导应变半导体激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于GOI结构的诱导应变半导体激光器，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底为N型单晶硅衬底；

在所述衬底上表面依次生长的二氧化硅或三氧化二铝氧化物层、单晶锗层；

在所述单晶锗层上通过电极工艺和离子注入分区掺杂工艺从左至右依次生长p++重掺杂层、p+限制层、p波导层、势垒层、n++量子阱层、势垒层、n+波导层、n限制层、p++重掺杂层；

在两侧的p++重掺杂层上表面分别制备了正、负电极；

在p波导层、势垒层、n++量子阱层、势垒层和n+波导层之上生长一层三氧化二铝绝缘层；

在三氧化二铝绝缘层上生长的镍膜或铂膜为应力增强层；

在前、后腔面经过抛光形成前后腔镜面。

2.根据权利要求1所述的一种基于GOI结构的诱导应变半导体激光器，其特征在于，所述N型单晶硅衬底的厚度为300μm～500μm，N型掺杂浓度为1E18cm^-3～6E18cm^-3。

3.根据权利要求1所述的一种基于GOI结构的诱导应变半导体激光器，其特征在于，二氧化硅或三氧化二铝氧化物层的厚度为0.05μm～1μm，单晶锗层厚度为0.1μm～2μm。

4.根据权利要求1所述的一种基于GOI结构的诱导应变半导体激光器，其特征在于，所述p++重掺杂层宽度为50μm～500μm，材料为单晶锗，p++掺杂浓度为2E19cm^-3～20E19cm^-3；p+限制层宽度为1.1μm～1.8μm，材料为单晶锗，p+掺杂浓度为1E18cm^-3～6E18cm^-3；所述p波导层的宽度为0.1μm～0.6μm，材料为单晶锗，p型掺杂浓度为1E17cm^-3～8E17cm^-3；势垒层的宽度为10nm～60nm，材料为单晶锗，p型掺杂浓度为1E16cm^-3～6E16cm^-3；n++量子阱层宽度为3nm～20nm，材料为单晶锗，n++型掺杂浓度为0.3E20cm^-3～8E20cm^-3；n+波导层宽度为1.1μm～1.8μm，材料为单晶锗，n型掺杂浓度为1E18cm^-3～6E18cm^-3；n限制层宽度为0.6μm～1.8μm，材料为单晶锗，n型掺杂浓度为1E18cm^-3～6E18cm^-3。

5.根据权利要求1所述的一种基于GOI结构的诱导应变半导体激光器，其特征在于，正、负电极均采用Ti/Au电极层，底层为钛膜，顶层为金膜，钛膜厚度为20nm～80nm，金膜厚度为200nm～500nm。

6.根据权利要求1所述的一种基于GOI结构的诱导应变半导体激光器，其特征在于，前、后腔面经过抛光形成小于20nm粗糙度的前、后腔镜面，从而形成谐振腔。

7.一种基于GOI结构的诱导应变半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过光刻方法形成二氧化硅不同区域阻挡层；

(2)通过剥离工艺去掉光刻胶及其上的二氧化硅层；

(3)通过离子注入方式，控制电压、能量、剂量和掺杂源，形成不同浓度和类型的掺杂区；

(4)反复执行(1)、(2)、(3)步骤过程，形成不同区域的不同掺杂浓度和掺杂类型，同时在光刻过程中完成各区域特定位置标识；

(5)在量子阱和势垒区上通过光刻，形成一窗口，在窗口之上依次生长一层三氧化二铝绝缘层、镍膜或铂膜，镍膜或铂膜为应力增强层；

(6)通过光刻工艺在左右两侧的p++重掺杂层上实现分区，在左右两侧的p++重掺杂层上生长Ti/Au电极层，通过剥离工艺，形成分区的正、负电极。