砷化镓激光巴条及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种砷化镓激光巴条及其制备方法，属于半导体激光器领域。包括：由下至上依次包括GaAs衬底、n‑GaAs缓冲层、n‑AlGaAs限制层、n‑AlGaAs波导层、有源区层、p‑AlGaAs波导层、p‑AlGaAs限制层、p‑GaAs顶层和p型高掺杂电极接触层的外延片；多个从p‑GaAs顶层刻蚀至GaAs衬底上表面的沟道；设于p‑GaAs顶层上的SiO2介质膜；制备于p型高掺杂电极接触层和SiO2介质膜上的p电极层和GaAs衬底背面的n电极层；蒸镀于外延片、p电极层和n电极层左右两侧的厚度为

Gallium arsenide laser bar and its preparation method

The invention provides a gallium arsenide laser bar and a preparation method, which belongs to the field of semiconductor lasers. Including: followed by the bottom including GaAs epitaxial wafer substrate, n buffer layer, n GaAs AlGaAs n AlGaAs limit layer, a waveguide layer, p layer, AlGaAs active region waveguide layer, p layer, AlGaAs P limit GaAs top and P contact high doped electrode layer; a plurality of from P GaAs top etching of the upper surface of the substrate to the GaAs channel; SiO2 P GaAs dielectric film is arranged on the top; in preparation of P type high doped electrode contact layer and SiO2 dielectric film on p electrode layer and GaAs substrate N electrode layer; deposition in wafer, p layer and n the left and right sides of the electrode layer thickness

【技术实现步骤摘要】
砷化镓激光巴条及其制备方法
本专利技术涉及半导体激光器
，特别涉及一种砷化镓激光巴条及其制备方法。
技术介绍
砷化镓激光器具有近红外高重复频率和峰值功率较高的特点，还具有体积小、耗能少和寿命长等优点，因此，砷化镓激光器是很常用的半导体激光器。然而，由于砷化镓激光芯片的外延结构材料中含有的Al元素，因此，在砷化镓激光芯片制备过程中解理成巴(bar)条后，巴条的腔面易发生氧化，进而容易导致砷化镓激光芯片的抗光学灾变能力下降，严重影响了砷化镓激光器的输出功率和寿命。为了避免上述问题，目前规模化生产中常用的方法是在高真空环境下，采用分子束外延的方法在解理的巴条腔面上蒸镀硅薄膜，以起到钝化砷化镓激光巴条腔面的作用。然而，目前采用分子束外延的方法在解理的巴条腔面上蒸镀硅薄膜的方法，仅仅解决了激光芯片制作过程中腔面裸露的氧化问题，并未使硅粒子与巴条腔面的未饱和化学键充分结合，并且硅薄膜的致密性也较差。另外，因为硅与砷化镓的晶格失配度虽然仅有4.1％，但热失配度高达59％，在砷化镓激光器工作过程中会产生大量的热而容易导致缺陷的产生，因此，降低了砷化镓激光芯片的抗光学灾变的能力，影响了砷化镓激光芯片的输出功率及使用寿命。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种砷化镓激光巴条及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种砷化镓激光巴条，所述砷化镓激光巴条包括：外延片，所述外延片由下至上依次包括GaAs衬底、n-GaAs缓冲层、n-AlGaAs限制层、n-AlGaAs波导层、有源区层、p-AlGaAs波导层、p-AlGaAs限制层、p-GaAs顶层和p型高掺杂电极接触层；多个从p-GaAs顶层刻蚀至GaAs衬底上表面的沟道，所述沟道的两侧及底面镀有SiO2钝化层；设置于p-GaAs顶层上面的SiO2介质膜；制备于p型高掺杂电极接触层和SiO2介质膜上面的p电极层和制备于GaAs衬底背面的n电极层；蒸镀于外延片、p电极层和n电极层左右两侧的厚度为的硅薄膜，所述厚度为的硅薄膜为在温度为100～150℃条件下，以的生长速度蒸镀后，对该厚度为的硅薄膜循环退火3-5次形成的，循环退火时低温为100～150℃、高温为400～500℃；蒸镀于厚度为的硅薄膜外侧的厚度为的硅钝化膜和分别制备于硅钝化膜两侧的高反膜和增透膜。可选地，所述p-GaAs顶层的厚度为所述沟道的深度为所述p电极层的厚度为所述n电极层的厚度为可选地，所述p-GaAs顶层的厚度为可选地，所述p电极层的材料为Ti/Pt/Au；所述n电极层的材料为Au/Ge/Ni和Au；所述高反膜的材料为Si/SiO2或Si/Al2O3；所述增透膜的材料为Si/ZnSe或Si/SiO2。可选地，所述高反膜的周期数为2～4个，透射率为为94％～98％；所述增透膜的周期数1～2个，透射率为90％～95％。一种上述砷化镓激光巴条的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1，制作并清洗外延片，所述外延片由下至上依次包括GaAs衬底、n-GaAs缓冲层、n-AlGaAs限制层、n-AlGaAs波导层、有源区层、p-AlGaAs波导层、p-AlGaAs限制层、p-GaAs顶层和p型高掺杂电极接触层；S2，对外延片进行光刻，形成周期性分布的平台图形，得到激光芯片预设的尺寸和形状，然后对p型高掺杂电极接触层两侧进行刻蚀，至p-GaAs顶层；S3，从经过步骤S2刻蚀掉p型高掺杂电极接触层的p-GaAs顶层开始刻蚀沟道，将沟道刻蚀至GaAs衬底上表面，并在沟道的两侧镀上SiO2钝化层；S4，在经过步骤S2处理后的p-GaAs顶层上沉积SiO2介质膜；S5，在p型高掺杂电极接触层上制备p电极层，将GaAs衬底减薄，并在减薄后的GaAs衬底背面制备n电极层；S6，手动解理经步骤S5处理后的芯片结构，解理成长条，然后把长条放入高真空解理设备中进行腔面解理，解理成所需的巴条；S7，通过循环退火工艺在巴条腔面制备硅钝化膜：首先在温度为100～150℃条件下，以的生长速度在巴条腔面两侧分别蒸镀一层厚度为的硅薄膜；然后对该厚度为的硅薄膜循环退火3-5次，循环退火时低温为100～150℃、高温为400～500℃；最后再在厚度为的硅薄膜外侧蒸镀一层厚度为的硅钝化膜；S8，在硅钝化膜两侧分别制备高反膜和增透膜；S9，砷化镓激光巴条制备完成，对砷化镓激光巴条进行数据测试。可选地，步骤S2中对p型高掺杂电极接触层两侧进行刻蚀的深度为步骤S3中刻蚀沟道的深度为可选地，所述p电极层的厚度为所述GaAs衬底减薄后的厚度为所述n电极层的厚度为可选地，所述p电极层的材料为Ti/Pt/Au；所述n电极层的材料为Au/Ge/Ni和Au；所述高反膜的材料为Si/SiO2或Si/Al2O3；所述增透膜的材料为Si/ZnSe或Si/SiO2。可选地，所述高反膜的周期数为2～4个，透射率为为94％～98％；所述增透膜的周期数1～2个，透射率为90％～95％。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过采用热循环退火工艺在外延片、p电极层和n电极层左右两侧蒸镀上一层厚度为的硅薄膜，使解理的巴条腔面的悬挂键与硅原子充分键合，硅原子不仅与未饱和键充分结合，而且在循环退火还可以使硅原子与腔面的晶体缺陷断键结合，避免晶体缺陷断键与空气中的氧原子结合。因为硅原子较小，循环退火工艺中的高温退火时腔面的原子扩散速度增加，晶体膨胀，缺陷也会增大，这时硅原子会被晶体缺陷的未饱和键所捕获，从而使晶体的完整性增加。因此，本专利技术不仅解决了在制作激光芯片过程中腔面暴露空气中被氧化的问题，而且还尽量减少腔面的晶体缺陷密度，从而提高了激光器的抗光学灾变的能力，提高了砷化镓激光器工作的可靠性和工作寿命，适合于高功率高寿命激光器的制作。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是本专利技术实施例1的立体结构示意图。图2为图1的主视图。图3为本专利技术实施例2的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例1如图1和图2所示，本实施例提供一种砷化镓激光巴条，该砷化镓激光巴条包括：外延片，其中，外延片由下至上依次包括GaAs衬底、n-GaAs缓冲层、n-AlGaAs限制层、n-AlGaAs波导层、有源区层、p-AlGaAs波导层、p-AlGaAs限制层、p-GaAs顶层和p型高掺杂电极接触层；多个从p-GaAs顶层刻蚀至GaAs衬底上表面的沟道，沟道的两侧及底面镀有SiO2钝化层；设置于p-GaAs顶层上面的SiO2介质膜；制备于p型高掺杂电极接触层和SiO2介质膜上面的p电极层和制备于GaAs衬底背面的n电极层；蒸镀于外延片、p电极层和n电极层左右两侧的厚度为的硅薄膜，厚度为的硅薄膜为在温度为100～150℃条件下，以的生长速度蒸镀后，对该厚度为的硅薄膜循环退火3-5次形成的，循环退火时低温为100～150℃、高温为400～500℃；蒸镀于厚度为的硅薄膜外侧的厚度为的硅钝化膜和分别制备于硅钝化膜两侧的高反膜和增透膜。本专利技术实施例提供的砷化镓激光巴条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砷化镓激光巴条，其特征在于，所述砷化镓激光巴条包括：外延片，所述外延片由下至上依次包括GaAs衬底、n‑GaAs缓冲层、n‑AlGaAs限制层、n‑AlGaAs波导层、有源区层、p‑AlGaAs波导层、p‑AlGaAs限制层、p‑GaAs顶层和p型高掺杂电极接触层；多个从p‑GaAs顶层刻蚀至GaAs衬底上表面的沟道，所述沟道的两侧及底面镀有SiO2钝化层；设置于p‑GaAs顶层上面的SiO2介质膜；制备于p型高掺杂电极接触层和SiO2介质膜上面的p电极层和制备于GaAs衬底背面的n电极层；蒸镀于外延片、p电极层和n电极层左右两侧的厚度为

【技术特征摘要】
1.一种砷化镓激光巴条，其特征在于，所述砷化镓激光巴条包括：外延片，所述外延片由下至上依次包括GaAs衬底、n-GaAs缓冲层、n-AlGaAs限制层、n-AlGaAs波导层、有源区层、p-AlGaAs波导层、p-AlGaAs限制层、p-GaAs顶层和p型高掺杂电极接触层；多个从p-GaAs顶层刻蚀至GaAs衬底上表面的沟道，所述沟道的两侧及底面镀有SiO2钝化层；设置于p-GaAs顶层上面的SiO2介质膜；制备于p型高掺杂电极接触层和SiO2介质膜上面的p电极层和制备于GaAs衬底背面的n电极层；蒸镀于外延片、p电极层和n电极层左右两侧的厚度为的硅薄膜，所述厚度为的硅薄膜为在温度为100～150℃条件下，以的生长速度蒸镀后，对该厚度为的硅薄膜循环退火3-5次形成的，循环退火时低温为100～150℃、高温为400～500℃；蒸镀于厚度为的硅薄膜外侧的厚度为的硅钝化膜和分别制备于硅钝化膜两侧的高反膜和增透膜。2.根据权利要求1所述的砷化镓激光巴条，其特征在于，所述p-GaAs顶层的厚度为；所述沟道的深度为，所述p电极层的厚度为；所述n电极层的厚度为。3.根据权利要求1或2所述的砷化镓激光巴条，其特征在于，所述p-GaAs顶层的厚度为。4.根据权利要求1所述的砷化镓激光巴条，其特征在于，所述p电极层的材料为Ti/Pt/Au；所述n电极层的材料为Au/Ge/Ni和Au；所述高反膜的材料为Si/SiO2或Si/Al2O3；所述增透膜的材料为Si/ZnSe或Si/SiO2。5.根据权利要求1所述的砷化镓激光巴条，其特征在于，所述高反膜的周期数为2～4个，透射率为为94％～98％；所述增透膜的周期数1～2个，透射率为90％～95％。6.一种权利要求1至5中任一权利要求所述的砷化镓激光巴条的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，制作并清洗外延片，所述外延片由下至上依次包括GaAs衬底、n-GaAs缓冲层、n-AlGaAs限制层、n-AlGaAs波导层、有源区层、...

【专利技术属性】
技术研发人员：董海亮，米洪龙，梁建，许并社，关永莉，贾志刚，王琳，
申请(专利权)人：山西飞虹微纳米光电科技有限公司，太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14