The invention discloses a preparation method of GaN-based low-order surface grating DFB laser, including steps: SiO 2 mask is deposited on the epitaxy chip of GaN-based laser; uniform Bragg grating is prepared on the substrate surface by nanoimprint technology, strip pattern is produced by photolithography technology, and ridge and grating composite structure is formed; GaN is etched by strip photoresist and grating SiO 2 composite structure mask. GaN-based DFB semiconductor lasers were fabricated by etching epitaxial wafers to form a ridge-shaped surface composite grating structure and fabricating the upper and lower electrode structures of laser chips. The invention etches both the grating preparation and the ridge pattern needed in the later stage of the process, and designs and fabricates GaN-based DFB lasers of different wavelength, different order gratings and different sizes through the combination of nanoimprint template and lithographic layout design. The cost of GaN-based DFB semiconductor lasers can be greatly reduced, and the uniformity of the products can be effectively improved.
【技术实现步骤摘要】
一种GaN基低阶表面光栅DFB激光器的制备方法
本专利技术属于半导体光电器件领域,涉及GaN基DFB半导体激光器,具体涉及一种GaN基低阶表面光栅DFB激光器的制备方法。
技术介绍
信息传输需要稳定工作的单模激光器,这种应用需求推动了半导体激光器的研究和发展。半导体激光器在用作通信系统的光源时,若具有色散,则光谱展宽会使传输带宽减小,从而限制了传输速率。分布反馈(DFB)半导体激光器是光通讯系统中发射端的核心器件,利用布拉格光栅有效选择谐振的模式,不同波长的激光的谐振腔损耗差别较大,因此在高速调制的情况下仍能保持完全单模状态,成功实现动态单模。DFB激光器的单模输出能有效降低光在传输过程中的色散展宽,适合应用于高速调制等应用。目前主流的商用DFB激光器采用内置光栅结构,使用的是掩埋的低阶布拉格(Bragg)光栅来提供反馈,通常将布拉格光栅刻蚀在非常接近有源层的上波导盖层中并通过再生长的方式将光栅掩埋起来,所以在制作过程中会包含一次或多次的材料再生长过程。该结构的DFB半导体激光器,在制作光栅之前,首先在衬底上进行第一次外延形成基片;光栅制作完毕之后再进行二次外延;外延结束以后,再经过其它后部工艺,才能制作出DFB半导体激光器。外延设备通常为金属有机化合物化学气相外延(MOCVD)设备进行,所以成本较高。而且,由于外延的加热作用会使光栅变形,为保证光栅质量,需要对二次外延提出更加苛刻的工艺要求,二次外延的制作成本比一次外延更高,这种材料的再次生长过程会使激光器的制作变得复杂,从而降低了器件的实用性。相比于材料位错密度较低质量较高的InGaAsP材料体系,氮化 ...
【技术保护点】
1.一种GaN基低阶表面光栅DFB激光器的制备方法,其特征在于包括以下步骤:步骤P1,准备氮化镓基激光器的外延片,对外延片进行清洁后,在外延片上沉积形成SiO2掩膜层;步骤P2,利用纳米压印技术结合刻蚀工艺在外延片的SiO2掩膜层上制备布拉格光栅结构层,在布拉格光栅结构层上利用光刻技术曝光制备条形图样层,条形图样层的条形图样与布拉格光栅方向相垂直,形成条形叠加布拉格光栅的复合掩膜结构;步骤P3,以所述条形叠加布拉格光栅的复合掩膜结构为基础,刻蚀外延片氮化镓材料,形成具有脊型的表面复合光栅结构层,然后清洁残胶并腐蚀剩余的SiO2掩膜,得到具有表面复合光栅结构的激光器外延片以备用;步骤P4,基于具有表面复合光栅结构的激光器外延片,完成DFB激光器的制备工艺。
【技术特征摘要】
1.一种GaN基低阶表面光栅DFB激光器的制备方法,其特征在于包括以下步骤:步骤P1,准备氮化镓基激光器的外延片,对外延片进行清洁后,在外延片上沉积形成SiO2掩膜层;步骤P2,利用纳米压印技术结合刻蚀工艺在外延片的SiO2掩膜层上制备布拉格光栅结构层,在布拉格光栅结构层上利用光刻技术曝光制备条形图样层,条形图样层的条形图样与布拉格光栅方向相垂直,形成条形叠加布拉格光栅的复合掩膜结构;步骤P3,以所述条形叠加布拉格光栅的复合掩膜结构为基础,刻蚀外延片氮化镓材料,形成具有脊型的表面复合光栅结构层,然后清洁残胶并腐蚀剩余的SiO2掩膜,得到具有表面复合光栅结构的激光器外延片以备用;步骤P4,基于具有表面复合光栅结构的激光器外延片,完成DFB激光器的制备工艺。2.根据权利要求1所述的GaN基低阶表面光栅DFB激光器的制备方法,其特征在于,所述外延片的横截面自下而上至少包括N型氮化镓自支撑衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层、P型氮化镓基盖层。3.根据权利要求2所述的GaN基低阶表面光栅DFB激光器的制备方法,其特征在于,所述外延片采用金属有机化合物化学气相沉积法在N型氮化镓自支撑衬底...
【专利技术属性】
技术研发人员:李俊泽,张建,邓泽佳,杨浩军,李沫,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院电子工程研究所,
类型:发明
国别省市:四川,51
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