[发明专利]一种大功率半导体激光器腔面解理钝化方法

说明书

技术领域

一种大功率半导体激光器腔面解理钝化方法，特别指出的是一种大功率半导体激光器芯片真空解理后直接钝化的方法，并提出了一种钝化半导体激光器的钝化膜材料，属于半导体激光器光电子工艺技术领域，包括半导体腔面镀膜技术。

背景技术

（1）大功率半导体激光器广泛应用于泵浦固体激光器、材料加工和激光医疗等领域。高输出功率和长期可靠性是大功率半导体激光器得以广泛应用的前提，而激光器的腔面灾变光学损伤(COD)阈值一直是限制激光器最大输出功率和可靠性的重要因素。

（2）腔面灾变光学损伤(COD)对于大功率半导体激光器来说，一直是一个限制最大输出功率和可靠性的重要因素。COD的产生是由于半导体激光器腔面解理会在腔面处形成缺陷即表面态，会在腔面处形成缺陷即表面态，腔面与氧气接触，腔面会迅速氧化而使表面态密度进一步增加，这些都是非辐射复合中心。电注入时这些表面态会于其在带隙之间而成为载流子俘获中心，因此载流子可以向腔面扩散。这些载流子在光增益过程中会吸收光子产生电子空穴对，从而产生非辐射复合，引起腔面处温度升高，腔面升温一方面会使腔面缺陷运动和局部变热，另一方面会使腔面材料带隙收缩，加剧光子吸收，使腔面温度进一步升高。当输出功率达到某一程度时，使这一过程进入恶性循环，最终导致腔面灾变光学损伤这一不可恢复性的。

（3）半导体激光器腔面钝化工艺目的在于减少半导体激光器腔面的缺陷，降低表面态。目前的钝化工艺有如：硫钝化，离子钝化，氧钝化等。而这些钝化方法的稳定性和可靠性并不是很好，并且在去除表面态，减少缺陷方面并不是十分完美，而真空解理后直接对半导体激光器腔面进行SiN钝化，利用SiN的大禁带宽度和良好的薄膜稳定性，有着很好的钝化效果和稳定性。

发明内容

本发明的目的在于给出了一种解理半导体激光器腔面和腔面进行钝化保护的一种方法，使半导体激光器的腔面在解理后尽可能的免受外界的污染，提高大功率半导体激光器的稳定性和可靠性。

本发明提供了一种真空解理并且在真空中直接用SiN钝化半导体激光器腔面的方法。其特征在于包括以下几个步骤：

步骤1.将半导体激光器芯片进行减薄并且解理成矩形；用划片机在解理好的激光器芯片上划出解理线待处理。

步骤2.把处理好的半导体激光器芯片放到专用的夹具上，将携带有半导体激光器芯片的夹具放到真空解理镀膜机的架子上然后再放到真空解理镀膜机中。

步骤3.通过操作在真空中解理半导体激光器芯片，并把解理好的半导体激光器bar条在真空中蒸镀SiN钝化膜。

步骤4.在钝化完成之后关闭芯片泵取出bar条，用专用的镀膜夹具将钝化好的bar条装好，利用全自动镀膜机在装好的bar条前腔面蒸镀增透膜，在后腔面蒸镀高反膜。

上述方案中，步骤3所述的SiN薄膜材料作为真空解理后在真空中钝化半导体激光器的钝化膜材料。

本发明的收益效果

本发明具有的优点为利用真空解理钝化镀膜机对半导体激光器进行解理和钝化，避免了半导体激光器在解理过程中与空气接触而导致新解理出来的腔面被空气中的氧和碳等杂质所污染，尤其是利用SiN作为钝化膜有效的利用了SiN的物理和化学特性的优势：1.拥有4.15eV的大的禁带宽度，可以有效形成对                                               —族半导体激光器腔面的势垒。2.SiN只溶于氢氟酸和强酸并且与其他酸碱和水不发生反应。3.SiN薄膜与空气接触时，能被很少的氧原子填充，并且有效组织氧原子的扩散，减少因为扩散而引起的对半导体激光器前面的腐蚀。4.SiN的光衰减系数小，在0.63—1.6μm处为0.1—0.3db/cm，可以减少薄膜对光的吸收。通过利用SiN这些物理和化学特性可以进一步提高半导体激光器的寿命和稳定性。

附图说明

图1为依照本发明实例解理完半导体激光器bar条并蒸镀完钝化膜和高反增透膜后的示意图。

图2为依照本发明实例进行半导体激光器解理和钝化的过程图。

具体实施方式

1.将两英寸大小中心波长为808nm的InGaAsP/GaAs/InGaAsP激光器减薄抛光到100—200μm左右。将减薄抛光好的片子在空气中解理成为长为30—40mm，宽为10—15mm的矩形形状。将解理好的激光器芯片放进划片机中在矩形形状的长边上每隔1500μm划一条600μm长的解理线。

2.其步骤如下：