【技术实现步骤摘要】
同质集成激光器、反射镜和探测器的通信芯片及制备方法
本专利技术涉及信息材料与器件领域，尤其涉及一种同质集成激光器、反射镜和探测器的通信芯片及制备方法。
技术介绍
氮化镓基半导体材料是继硅和砷化镓基材料之后的第三代半导体材料，具有宽的带隙，优异的物理和化学性能，在光电领域具有极为广泛的研究价值和应用前景，是制作从紫外到可见光波段半导体激光器的理想材料。和全固态激光器相比，半导体激光器具有体积小、效率高、成本低、寿命长、波长连续可调、易于调制等优势，因此应用前景十分广阔。在攻克了氮化镓材料与硅衬底之间的晶格失配、大尺寸外延应力控制和高耐压氮化镓外延生长等技术难题后，高质量的大尺寸硅衬底氮化镓外延晶圆已经被成功研制。相比蓝宝石和碳化硅衬底的氮化镓晶圆，硅衬底氮化镓晶圆价格优势明显，导热性和导电性优良，具有成熟的器件加工工艺，更有利于实现芯片级的器件集成。氮化镓材料既可以实现光出射，又可以进行光探测，为实现同质集成的片上激光通信系统提供了物理基础。目前现有技术中异质集成的芯片级激光通信系统存在制备工艺复杂，器件对准难...
【技术保护点】
1.一种同质集成激光器、反射镜和探测器的通信芯片，其特征在于：所述通信芯片基于硅衬底氮化镓晶圆制备，所述硅衬底氮化镓晶圆包括缓冲层(2)和硅衬底层(1)，缓冲层(2)上设置激光器(A)、反射镜(B)和探测器(C)，所述激光器(A)和探测器(C)为采用相同工艺步骤制备的两个单片集成的激光二极管，主要由p-n结、绝缘隔离层(10)、p电极(11)和n电极(12)组成，所述反射镜(B)由p-n结组成，各p-n结通过对所述硅衬底氮化镓晶圆刻蚀而成。/n
【技术特征摘要】
1.一种同质集成激光器、反射镜和探测器的通信芯片，其特征在于：所述通信芯片基于硅衬底氮化镓晶圆制备，所述硅衬底氮化镓晶圆包括缓冲层(2)和硅衬底层(1)，缓冲层(2)上设置激光器(A)、反射镜(B)和探测器(C)，所述激光器(A)和探测器(C)为采用相同工艺步骤制备的两个单片集成的激光二极管，主要由p-n结、绝缘隔离层(10)、p电极(11)和n电极(12)组成，所述反射镜(B)由p-n结组成，各p-n结通过对所述硅衬底氮化镓晶圆刻蚀而成。
2.根据权利要求1所述的同质集成激光器、反射镜和探测器的通信芯片，其特征在于：所述p-n结包括设置于缓冲层(2)上的n-GaN层(3)，设置在所述n-GaN层(3)上的第一AlGaN包覆层(4)、设置在所述第一AlGaN包覆层(4)上的第一InGaN波导层(5)、设置在所述第一InGaN波导层(5)上的InGaN多量子阱层(6)、设置在所述InGaN多量子阱层(6)上的第二InGaN波导层(7)、设置在所述第二InGaN波导层(7)上的第二AlGaN包覆层(8)、设置在所述第二AlGaN包覆层(8)上的p-GaN层(9)。
3.根据权利要求1所述的同质集成激光器、反射镜和探测器的通信芯片，其特征在于：所述激光二极管在受激辐射模式下工作时作为光源、向外发射调制激光信号，激光二极管在自发辐射模式下工作时作为探测器、探测来自外部的激光信号，激光器(A)受激辐射产生的激光波长位于探测器(C)的探测谱宽度范围内，激光器(A)发出的调制激光信号通过自由空间传输，经反射镜(B)反射后到达探测器(C)。
4.根据权利要求3所述的同质集成激光器、反射镜和探测器的通信芯片，其特征在于：所述激光器(A)和探测器(C)位于反射镜(B)的同一侧，从激光器(A)出射的调制激光信号经反射镜(B)反射后到达探测器(C)端面；所述激光器(A)和探测器(C)结构尺寸相同，均具备出射激光信号和探测激光信号的功能，所述激光二极管为蓝光激光二极管。
5.根据权利要求3所述的同质集成激光器、反射镜和探测器的通信芯片，其特征在于：所述绝缘隔离层(10)为6对SiO2/TiO2组成的电介质布拉格反射镜，绝缘隔离层(10)的反射谱中心波长和激光二极管的激光波长相同，绝缘隔离层(10)的反射谱宽度覆盖激光二极管的自发辐射光谱宽度。
6.根据权利要求1所述的同质集成激光器、反射镜和探测器的通信芯片，其特征在于：所述硅衬底氮化镓晶圆上表面刻蚀有阶梯状台阶，所述阶梯状台阶包括上台面和下台面，所述上台面为p-GaN层(9)上表面，...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡玮，韩冰，王新迪，薛凯文，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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