一种太赫兹半导体激光器及其制造方法技术

一种太赫兹半导体激光器及其制造方法，该太赫兹半导体激光器包括金属亚波长光栅层、半绝缘衬底层、高掺杂半导体层及结构相同的两个台面，两个台面由外延层深度腐蚀形成，其中一个作为该激光器的有源区结构，另一个作为下电极的支撑台面，两者的功能仅通过绝缘层的图形差异控制是否有电流注入来实现。本发明专利技术基于有源区横向选区电镀辅助散热金属层和图形化热沉倒装焊结构，这种结构既能改善器件有源区的散热特性又能方便形成衬底面发射，从而提高太赫兹激光发射效率和光束质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太赫兹波段光源
，尤其涉及一种太赫兹半导体激光器及其制造方法。
技术介绍
太赫兹量子级联激光器是一种小型、高效率的太赫兹半导体激光光源，其在天文学、生物医学、环境科学、安全检测、自由空间光通信等方面具有重要的潜在应用，近年来受到广泛的关注。高的输出功率、高的工作温度和良好的光束特性一直以来都是太赫兹半导体激光器研究中需要解决的重要课题。太赫兹半导体激光器主要采用两种波导结构：双面金属波导和半绝缘等离子体波导。双面金属波导结构由于具有很高的光限制因子，降低了激光器的激射阈值，减少了注入功率消耗，使得器件的工作温度相比于半绝缘等离子体波导能得到大大的提升。但是由于其在器件外延层方向的亚波长尺寸和高的腔面反射率，使得双面金属波导器件相较于半绝缘等离子体波导器件具有大的远场发散角和较低的输出功率，即使采用在激光器发光端面增加Si透镜等方法来改善远场发散角和输出功率，器件实际获得的远场发散角与输出功率也不能与半绝缘等离子体波导器件相比。这也限制了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹半导体激光器，其特征在于，所述太赫兹半导体激光器包括金属亚波长光栅层(1)、半绝缘衬底层(2)、高掺杂半导体层(3)以及结构相同的两个台面，所述两个台面由外延层深度腐蚀形成，其中一个作为所述太赫兹半导体激光器的有源区结构，另一个作为下电极的支撑台面(11)，两者的功能仅通过绝缘层的图形差异控制是否有电流注入来实现。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹半导体激光器，其特征在于，所述太赫兹半导体激光
器包括金属亚波长光栅层(1)、半绝缘衬底层(2)、高掺杂半导体层(3)
以及结构相同的两个台面，所述两个台面由外延层深度腐蚀形成，其中一
个作为所述太赫兹半导体激光器的有源区结构，另一个作为下电极的支撑
台面(11)，两者的功能仅通过绝缘层的图形差异控制是否有电流注入来
实现。
2.如权利要求1所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，所述两
个台面均包括：
一激光器有源区(4)，位于所述高掺杂半导体层(3)之下；
一绝缘层(5)，包覆在所述激光器有源区(4)的外表面；
一金属接触层(6)，所述金属接触层(6)生长在所述绝缘层(5)的
外表面；
一金属电镀层(7)，所述金属电镀层(7)生长在所述金属接触层(6)
的外表面；
一分布反馈光栅区(8)，所述分布反馈光栅区(8)由金属和半导体
共同组成，紧邻所述激光器有源区(4)且位于所述激光器有源区(4)之
下；
一图形化金属键合层(9)，所述图形化金属键合层(9)位于所述金
属电镀层(7)之下；
一高热导率热沉(10)，所述高热导率热沉(10)位于所述图形化金
属键合层(9)之下。
3.如权利要求1所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，所述金
属亚波长光栅层(1)为具有亚波长图形结构的超薄金属层，具有表面等
离子体的性质，用于改善光束质量。
4.如权利要求1所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，所述激
光器有源区(4)为太赫兹量子级联结构，包括多个级联重复周期。
5.如权利要求1所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，在作为
所述太赫兹半导体激光器的有源区结构的台面上，所述绝缘层(5)上开
有分别供上下电极注入的窗口。
6.如权利要求1所述的太赫兹半导体激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊岐，王涛，李媛媛，刘峰奇，王利军，张锦川，翟慎强，刘舒曼，卓宁，王占国，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11