一种微碟激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种微碟激光器，包括衬底；光学微腔单元，设置于衬底上，具有碟形微腔；电连接单元，用于向光学微腔单元注入电流；平坦化单元，包覆衬底、电连接单元和光学微腔单元，且在电连接单元背对光学微腔单元的一侧形成连续平面，电连接单元贴合于连续平面；第一电极设置于连续平面上，与电连接单元接触连接。通过将第一电极设置于平坦化单元的连续平面上，不需要严格限制第一电极尺寸，可设置具有大面积的第一电极，有利于降低器件的制作难度、成本和器件内电阻，提升器件散热性能，适于微碟激光器的工业化量产。

【技术实现步骤摘要】
一种微碟激光器
本技术涉及半导体激光器
，具体涉及一种微碟激光器。
技术介绍
微腔激光器是一种谐振腔体几何尺度在至少一个维度上接近波长或亚波长量级的激光器，该种器件由于其极低的光子损耗率、超小的模式体积和较低的工作阈值等优越特性，在非线性光学、量子光学和器件物理等诸多领域有着广泛的应用。从腔体对光场的不同限制机理可以将光学微腔分为三种形式：法布里－珀罗(Febry－Perot，F－P)型微腔、光子晶体(Photoniccrystal)微腔，以及回音壁模式(Whispering－gallery－mode，WGM)微腔。微碟激光器作为一种具有回音壁模式微腔的半导体激光器，其光场模式是由于微碟与空气之间的折射率差而在微碟的边缘形成的全反射建立起来的。微碟激光器由于其体积小、高品质因子、大的自由谱宽、结构简单、易于集成等优点，在光通信、光互连、光信息处理等方面有广阔的应用前景。目前，微碟激光器在制备时一般通过在在衬底上生长外延层材料，然后以非选择性刻蚀形成侧面垂直的圆柱形结构，再将圆柱的下部向内选择性腐蚀，得到以支撑柱支持微碟的激光器结构，最后在微碟上方制备金属电极，用于实现向微碟激光器的电注入。上述的微碟激光器中，微碟的边缘延伸出支撑柱暴露于空气中，由于微碟与空气之间较大的折射率差将光限制在微碟的边缘，形成碟形微腔。然而，以上述方法制备的微碟激光器，若金属电极接触微碟边缘，会导致微碟谐振腔中的光场模式耦合入金属电极造成模式损耗，微碟激光器的良率降低。为保障微碟激光器中的产品良率，通常需要严格限制金属电极的面积，采用昂贵的电子束光刻工艺在微碟上方制备金属电极，导致微碟激光器的工业化生产的困难度增加、生产成本高。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的微碟激光器的制备难度大、生产成本高的缺陷。为此，本技术提供如下技术方案：第一方面，本技术提供了一种微碟激光器，包括：衬底；光学微腔单元，设置于所述衬底上，所述光学微腔单元具有碟形微腔；电连接单元，设置于所述光学微腔单元远离所述衬底的一侧面，用于向所述光学微腔单元注入电流；平坦化单元，所述平坦化单元包覆所述衬底、电连接单元和光学微腔单元，且在所述电连接单元背对所述光学微腔单元的一侧形成连续平面，所述电连接单元贴合于所述连续平面；第一电极，设置于所述连续平面上，与所述电连接单元接触连接。优选地，上述的微碟激光器，所述第一电极在所述衬底上的投影面积＞所述电连接单元在所述衬底上的投影面积。进一步优选地，上述的微碟激光器，所述电连接单元在所述衬底上的投影面积＞所述光学微腔单元在所述衬底上的投影面积。优选地，上述的微碟激光器，所述光学微腔单元包括：第一支柱层；第一微碟层，设置于所述第一支柱层与所述电连接单元之间，所述第一微碟层的边缘突出于所述第一支柱层且在所述平坦化单元内延伸，所述第一微碟层的折射率＞所述平坦化单元的折射率。进一步优选地，上述的微碟激光器，所述第一微碟层包含基于半导体材料的量子异质结构，所述量子异质结构选自量子点、量子线、量子肼和体结构的至少一种；优选地，所述半导体材料为GaAs基材料或InP基材料。优选地，上述的微碟激光器，所述电连接单元包括：第二支柱层，设置于所述第一微碟层背对所述第一支柱层的一侧面上，所述第一微碟层的边缘突出于所述第二支柱层且在所述平坦化单元内延伸；第二微碟层，设置于所述第二支柱层与第一电极之间，所述第二微碟层的边缘突出于所述第二支柱层且在所述平坦化单元内延伸。进一步优选地，上述的微碟激光器，所述第一支柱层和所述第二支柱层由相同的半导体材料形成。优选地，上述的微碟激光器，还包括设置于所述衬底背对所述光学微腔单元一侧的第二电极。优选地，上述的微碟激光器，所述平坦化单元由苯并环丁烯包覆所述衬底、电连接单元和光学微腔单元形成。第二方面，本技术提供了一种微碟激光器的制备方法，包括以下步骤：S1，在衬底上依次制备具有碟形微腔的光学微腔单元，和用于向所述光学微腔单元注入电流的电连接单元；S2，在所述衬底、光学微腔单元和电连接单元的外侧包覆平坦化材料，刻蚀所述平坦化材料，使所述平坦化材料形成与所述电连接单元背对所述光学微腔单元的一侧表面贴合的连续平面结构，得到平坦化单元；S3，在所述连续平面上制备与所述电连接单元接触连接的第一电极，得到微碟激光器。优选地，上述的制备方法，所述步骤S3还包括：在所述衬底背对所述光学微腔单元的一侧制备第二电极。优选地，上述的制备方法，所述步骤S1包括：S11，在衬底上依次外延生长下限制层、有源层、上限制层和电极接触层，形成位于衬底上的半导体外延片；S12，在所述半导体外延片上沉积保护层；S13，对所述保护层进行图案化处理，得到图案化的保护层；所述图案化的保护层对应所述半导体外延片的第一区域，所述半导体外延片的第二区域位于所述第一区域的外围；S14，执行刻蚀工艺，去除位于所述第二区域的半导体外延片；S15，执行选择性腐蚀工艺，去除所述图案化的保护层，所述下限制层和所述上限制层沿与所述外延生长方向垂直的方向向内腐蚀，对应得到第一支柱层和第二支柱层；所述有源层的边缘延伸出所述第一支柱层和第二支柱层形成悬空结构，得到第一微碟层；所述电极接触层的边缘延伸出所述第二支柱层形成悬空结构，得到第二微碟层。进一步优选地，上述的制备方法，所述步骤S14包括：执行湿法刻蚀工艺，将所述半导体外延片沿所述外延生长方向浸没于湿法刻蚀液中，去除位于所述第二区域的半导体外延片，所述电极接触层至所述下限制层湿法刻蚀液中的浸没深度依次减小。进一步优选地，上述的制备方法，所述步骤S14还包括：执行刻蚀工艺，使位于所述第二区域的衬底被部分刻蚀，以在所述衬底上形成与所述下限制层接触的凸起。优选地，上述的制备方法，所述步骤S2包括：刻蚀所述平坦化材料，至露出所述电连接单元；继续刻蚀所述电连接单元的露出区域，使所述电连接单元背对所述光学微腔单元的一侧表面与所述平坦化材料贴合，形成连续平面结构。本技术技术方案，具有如下优点：1.本技术提供的微碟激光器，包括衬底、光学微腔单元、电连接单元、平坦化单元和第一电极，以电连接单元将光学微腔单元和第一电极间隔开，第一电极与具有碟形微腔的光学微腔单元不直接接触，能够避免电极接触光学微腔的边缘导致模式耦合入电极造成的能量损耗。设置平坦化单元，电连接单元贴合于连续平面上，使位于连续平面上的第一电极能够与电连接单元接触连接。电连接单元的另一侧面与光学微腔单元接触，能够作为光学微腔单元与第一电极的连接通道，实现光学微腔单元与第一电极的电连接，将电流注入光学微腔单元，使光学微腔单元内受到电激励辐射出光子，光在碟形微腔的边缘传播时会发生全反射，使光场模式被选择性加强而发射出激光。由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微碟激光器，其特征在于，包括：/n衬底；/n光学微腔单元，设置于所述衬底上，所述光学微腔单元具有碟形微腔；/n电连接单元，设置于所述光学微腔单元远离所述衬底的一侧面，用于向所述光学微腔单元注入电流；/n平坦化单元，所述平坦化单元包覆所述衬底、电连接单元和光学微腔单元，且在所述电连接单元背对所述光学微腔单元的一侧形成连续平面，所述电连接单元贴合于所述连续平面；/n第一电极，设置于所述连续平面上，与所述电连接单元接触连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种微碟激光器，其特征在于，包括：
衬底；
光学微腔单元，设置于所述衬底上，所述光学微腔单元具有碟形微腔；
电连接单元，设置于所述光学微腔单元远离所述衬底的一侧面，用于向所述光学微腔单元注入电流；
平坦化单元，所述平坦化单元包覆所述衬底、电连接单元和光学微腔单元，且在所述电连接单元背对所述光学微腔单元的一侧形成连续平面，所述电连接单元贴合于所述连续平面；
第一电极，设置于所述连续平面上，与所述电连接单元接触连接。


2.根据权利要求1所述的微碟激光器，其特征在于，所述第一电极在所述衬底上的投影面积＞所述电连接单元在所述衬底上的投影面积。


3.根据权利要求2所述的微碟激光器，其特征在于，所述电连接单元在所述衬底上的投影面积＞所述光学微腔单元在所述衬底上的投影面积。


4.根据权利要求1所述的微碟激光器，其特征在于，所述光学微腔单元包括：
第一支柱层；
第一微碟层，设置于所述第一支柱层与所述电连接单元之间，所述第一微碟层的边缘突出于所述第一支柱层且在所述平坦化单元内...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：苏州辰睿光电有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32