[发明专利]集成加热功能的半导体激光器及其制备方法

说明书

本发明提供一种集成加热功能的半导体激光器及其制备方法，在半导体激光器的上表面和/或下表面制备微纳加热丝及加热丝电极，微纳加热丝的两端与加热丝电极连接，加热丝电极向微纳加热丝供电，微纳加热丝对半导体激光器进行加热。本发明能够实现半导体激光器的芯片级加热功能的集成，不会额外增加芯片体积及成本；加热丝通过常规的金属沉积工艺即可制备完成，制备方法简单，兼容性好。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，特别涉及一种集成加热功能的半导体激光器及其制备方法。

背景技术

半导体激光器由于具有体积小、效率高、波长丰富等独特优势，近年来已经广泛应用到航天、医疗、工业、通信等领域，未来在消费电子、激光雷达、AR/VR、传感探测等领域还将得到更为广阔的应用。

随着应用领域的不断扩展，越来越多的应用场景要求半导体激光器具有加热功能。例如，当激光雷达工作在环境温度较低如冰冻环境下，半导体激光器芯片表面易于出现结霜或者结露现象，引起表面材料受损或者电极的短路甚至烧损；当半导体激光器应用于航天时，极低的工作温度下半导体材料甚至容易出现载流子冻析效应，使得半导体激光器的工作电压急剧升高，无法正常传输载流子，使得半导体激光器无法正常发光。因而，在上述环境中应用时，需要采用加热系统确保半导体激光器芯片的工作温度正常。但是现有的控温方式均将半导体激光器封装到TEC控温模块或者带有液体循环系统的温控模块中，控温模块的成本及体积均远远超出了半导体激光器芯片本身的成本与体积，限制了半导体激光器的应用领域。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种集成加热功能的半导体激光器及其制备方法，在半导体激光器本体上制备加热丝，具有成本低、体积小的优势。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种集成加热功能的条形半导体激光器，包括激光器芯片和制备在激光器芯片正面和背面的激光器电极，激光器电极与激光器芯片电连接，在激光器芯片的正面和/或背面制备有微纳加热丝和加热丝电极，微纳加热丝与加热丝电极连接。

优选地，微纳加热丝为单层结构或通过绝缘层隔离开的叠层结构。

优选地，微纳加热丝的走线形式为Z形走线、蛇形走线、环形走线或回字形走线。

优选地，在激光器芯片的正面和/或背面避开激光器电极的区域制备微纳加热丝和加热丝电极。

优选地，激光器电极位于激光器芯片的正面和/或背面的中心区域，在激光器电极的一侧或两侧制备微纳加热丝和加热丝电极。

本发明提供一种集成加热功能的条形半导体激光器的制备方法，包括如下步骤：

S1、在激光器芯片的正面和背面制备激光器电极；

S2、在激光器芯片的正面和/或背面制备微纳加热丝和加热丝电极，微纳加热丝与加热丝电极连接。

优选地，步骤S2具体包括如下步骤：

S21、通过光刻工艺将掩模版的掩模图形制备到激光器芯片的正面和/或背面的预定区域；

S22、通过金属沉积工艺在激光器芯片的正面和/或背面的预定区域沉积金属材料，形成微纳加热丝与加热丝电极。

本发明提供一种集成加热功能的垂直腔面发射激光器，包括衬底，在衬底的背面依次制备有下电极和下绝缘层，在衬底的正面依次制备有下DBR反射镜、发光层和上DBR反射镜，在上DBR反射镜的上表面制备有上电极，在发光层上避开上DBR反射镜的位置制备有上绝缘层，在上绝缘层和/或下绝缘层的表面制备有微纳加热丝和加热丝电极，微纳加热丝与加热丝电极连接。

本发明提供一种集成加热功能的垂直腔面发射激光器的制备方法，包括如下步骤：