一种三态发光量子点超辐射发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种三态发光量子点超辐射发光二极管及其制造方法，其技术方案的要点是超辐射发光二极管包括巴条，所述巴条包括从下到上依次设置的N

【技术实现步骤摘要】
一种三态发光量子点超辐射发光二极管及其制造方法


[0001]本专利技术涉及超辐射发光二极管
，尤其涉及一种三态发光量子点超辐射发光二极管及其制造方法。

技术介绍

[0002]超辐射发光管(SLD)是一种利用放大自发辐射的非相干光源，它兼具了激光器的大功率和发光二极管的宽光谱特性，同时具有弱时间相干性和高光纤耦合效率，是一些非相干光学系统(如光学相干层析成像系统OCT)的理想光源。目前，OCT系统的主要光源是近红外量子阱超辐射发光管，但这类光源往往存在高功率和宽光谱相互制约的问题，不能很好地满足OCT系统的要求，导致成像分辨率差，精细结构不能充分显示出来。另外，由于生物组织对较短波长具有强散射，该技术目前探测深度较小，仅有1
‑
2mm。所以，研制同时具有大功率和宽光谱特性的近红外超辐射发光管是提高OCT技术分辨率和探测深度的一个关键因素。
[0003]为了提高量子阱超辐射发光二极管(QW
‑
SLDs)的性能，人们采用了各种方法，比如使用啁啾量子阱结构，或者结合量子阱结构的高阶跃迁发射，然而，非对称多量子阱结构中的载流子分布和光子重吸收仍然是上述器件的问题。量子点材料由于本征的非均匀展宽有望打破输出功率与半高宽的制约，由于量子点的基态饱和增益较低，因此量子点的基态发光可以在较低的注入电流下达到其饱和功率，与量子阱超辐射发光二极管相比，量子点的激发态发光容易发生。虽然量子点超辐射发光管(QD
‑
SLED)已经取得了重大进展，但量子点超辐射发光管的光谱发射都局限于量子点的基态或基态和第一激发态。

技术实现思路

[0004]本专利技术的其中一个目的是提供一种三态发光量子点超辐射发光二极管，能够同时具有高功率和宽光谱的特性，能够良好的适用于OCT系统等非相干光学系统。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种三态发光量子点超辐射发光二极管，包括巴条，所述巴条包括从下到上依次设置的N
‑
GaAs衬底层、N
‑
GaAs缓冲层、N
‑
AlGaAs下包层、GaAs下波导层、In(Ga)As量子点有源区、GaAs上波导层、P
‑
AlGaAs上包层、P
+
‑
GaAs欧姆接触层；
[0006]所述巴条的顶面设置有与巴条中心面倾斜相交的脊型波导；
[0007]所述巴条的前腔面设置有中心波长为1000nm的ZrO2增透膜涂层；所述巴条的后腔面设置有若干对中心波长为880nm的Ta2O5/SiO2高反射涂层。
[0008]较佳的，所述脊型波导的宽度为8μm。
[0009]较佳的，所述脊型波导与巴条中心面的夹角为7
°
。
[0010]本专利技术的另一个目的是提供一种三态发光量子点超辐射发光二极管制作方法，用于上述三态发光量子点超辐射发光二极管的制作。
[0011]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种三态发光量子点超
辐射发光二极管制造方法，包括以下步骤：
[0012]步骤S1,外延结构生长：在N
‑
GaAs衬底层上N
‑
GaAs缓冲层、N
‑
AlGaAs下包层、GaAs下波导层、In(Ga)As量子点有源区、GaAs上波导层、P
‑
AlGaAs上包层、P
+
‑
GaAs欧姆接触层，形成外延片；
[0013]步骤S2，脊型波导蚀刻加工：在外延片表面沉积氧化硅介质层，光刻形成脊型波导图形，采用干法刻蚀对脊型波导进行刻蚀，刻蚀至距离有源区200nm处；在外延片表面再次生长氧化硅绝缘层；
[0014]步骤S3，电极加工；在脊型波导表面开孔，蒸发P面金属，减薄抛光、蒸发N面金属，合金形成欧姆接触；
[0015]步骤S4，光学镀膜加工：对外延片解离，得到巴条，在巴条的前腔面蒸镀ZrO2增透膜涂层；在巴条的后腔面蒸镀Ta2O5/SiO2高反射涂层。
附图说明
[0016]构成说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0017]图1是巴条层结构示意图。
[0018]图2是三态发光量子点超辐射发光二极管的结构示意图。
[0019]图3是三态发光量子点超辐射发光二极管的俯视图。
[0020]图4是ZrO2增透膜涂层以及Ta2O5/SiO2高反射涂层的反射率模拟图。
[0021]图5是三态发光量子点超辐射发光二极管的光学特性曲线图。
[0022]其中：1、N
‑
GaAs衬底层；2、N
‑
GaAs缓冲层；3、N
‑
AlGaAs下包层；4、GaAs下波导层；5、In(Ga)As量子点有源区；6、GaAs上波导层；7、P
‑
AlGaAs上包层；8、P
+
‑
GaAs欧姆接触层；9、脊型波导；100、ZrO2增透膜涂层；200、Ta2O5/SiO2高反射涂层。
具体实施方式
[0023]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0024]实施例1：
[0025]一种三态发光量子点超辐射发光二极管，以下简称量子点超辐射发光二极管，参照图1至图3，包括巴条，巴条包括从下到上依次设置的N
‑
GaAs衬底层1、N
‑
GaAs缓冲层2、N
‑
AlGaAs下包层3、GaAs下波导层4、In(Ga)As量子点有源区5、GaAs上波导层6、P
‑
AlGaAs上包层7、P
+
‑
GaAs欧姆接触层8。其中，In(Ga)As量子点有源区5采用5层(不限于5层)InAs量子点材料层；每层InAs量子点材料层包括2ML InAs以及覆盖在其上部的5MLIn
0.18
Ga
0.82
As应变缓冲层。巴条的顶面设置有与巴条中心面倾斜相交的脊型波导9；脊型波导9的宽度W为8μm。脊型波导9与巴条中心面的夹角θ为7
°
。巴条的前腔面设置有中心波长为1000nm的ZrO2增透膜涂层100；巴条的后腔面设置有若干对中心波长为880nm的Ta2O5/SiO2高反射涂层200。
[0026]图4是ZrO2增透膜涂层以及Ta2O5/SiO2高反射涂层的反射率模拟图。通过对ZrO2增
透膜涂层100以及Ta2O5/SiO2高反射涂层200的反射率进行模拟，图4中(a)为ZrO2增透膜涂层100的反射率曲线图，图4中(b)是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三态发光量子点超辐射发光二极管，包括巴条，其特征在于：所述巴条包括从下到上依次设置的N
‑
GaAs衬底层(1)、N
‑
GaAs缓冲层(2)、N
‑
AlGaAs下包层(3)、GaAs下波导层(4)、In(Ga)As量子点有源区(5)、GaAs上波导层(6)、P
‑
AlGaAs上包层(7)、P
+
‑
GaAs欧姆接触层(8)；所述巴条的顶面设置有与巴条中心面倾斜相交的脊型波导(9)；所述巴条的前腔面设置有中心波长为1000nm的ZrO2增透膜涂层(100)；所述巴条的后腔面设置有若干对中心波长为880nm的Ta2O5/SiO2高反射涂层(200)。2.根据权利要求1所述的一种三态发光量子点超辐射发光二极管，其特征在于：所述脊型波导(9)的宽度为8μm。3.根据权利要求1所述的一种三态发光量子点超辐射发光二极管，其特征在于：所述脊型波导(9)与巴条中心面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子旸，姚中辉，陈红梅，蒋成，王洪培，
申请(专利权)人：青岛翼晨镭硕科技有限公司，
类型：发明
国别省市：