一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器及其制备方法，激光器以硅基氮化镓为载体，包括从下至上依次设置的硅衬底层、缓冲层、u型氮化镓层、n型氮化镓层、量子阱层和p型氮化镓层，n型氮化镓层上设有n型电极，p型氮化镓层设置有p型电极；量子阱层的周部设有空气槽结构。通过n型电极和p型电极实现了电驱动的驱动方式，方便控制，且易于和其他微电子器件集成。通过空气槽的设置，实现了外回音壁模式，不仅具有线宽窄、阈值低的特点，还容易与周围环境发生作用，适用于气体传感、通信等方面。方面。方面。

【技术实现步骤摘要】
一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器及其制备方法，属于激光


技术介绍

[0002]回音壁模式激光是借助光在高折射率介质界面的全反射在对称结构腔中形成的一种稳定的模式场分布。由于这种模式的激光线宽窄，阈值低被大量应用在光学传感、光力、非线性光学等研究应用中。传统的回音壁模式通过全反射将光局域在光腔内部，其光与物质相互作用多局限于光与微腔本身介质之间，激光被限制在高折射率的介质微腔中，虽然这种模式激光的质量较高，但是对周围环境的感知不敏感，不利于与其它器件的耦合。且传统的光驱动模式还存在效率低，不稳定等问题。
[0003]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器及其制备方法，制得的氮化物微盘激光器通过对n型电极和p型电极加电实现了电驱动的驱动方式，中间的量子阱发光，一部分能量在上面腔壁来回震荡，形成谐振腔，产生激光，方便控制，且易于和其他微电子器件集成。通过空气槽的设置，实现了外回音壁模式，不仅具有线宽窄、阈值低的特点，还容易与周围环境发生作用，适用于气体传感、通信等方面。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]一方面，本专利技术公开了一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器，所述激光器以硅基氮化镓为载体，包括从下至上依次设置的硅衬底层、缓冲层、u型氮化镓层、n型氮化镓层、量子阱层和p型氮化镓层，
[0007]所述n型氮化镓层上设有n型电极，所述p型氮化镓层设置有p型电极；
[0008]所述量子阱层的周部设有空气槽结构。
[0009]进一步的，所述n型氮化镓层的周部刻蚀有台阶结构，所述n型氮化镓层包括下台阶层和上台阶层；
[0010]所述n型电极为环形电极，设置于下台阶层的上边缘处。
[0011]进一步的，所述硅衬底层、缓冲层、u型氮化镓层、下台阶层、上台阶层、量子阱层、p型氮化镓层和p型电极的横截面均为圆形。
[0012]进一步的，所述p型氮化镓层的半径与上台阶层的半径相等，均大于所述量子阱层的半径，从而形成空气槽结构。
[0013]进一步的，所述p型电极的半径小于p型氮化镓层的半径；
[0014]所述上台阶层的半径小于下台阶层的半径；
[0015]所述缓冲层、u型氮化镓层、下台阶层的半径相等，均小于所述硅衬底层的半径。
[0016]另一方面，本专利技术公开了一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器的制备方法，包括如下步骤：
[0017]获取晶片，其中，所述晶片包括由下至上设置的硅衬底层、缓冲层、u型氮化镓层、n型氮化镓层、量子阱层和p型氮化镓层；
[0018]采用ICP刻蚀技术，分别刻蚀所述晶片直至硅衬底层的上表面和n型氮化镓层上，使得n型氮化镓层的周部形成一个台阶结构；
[0019]在所述晶片的上表面旋涂光刻胶，然后采用光学光刻技术在旋涂的光刻胶层上分别定义p型电极区域和n型电极区域；
[0020]采用电子束蒸镀技术在晶片表面上蒸镀金属电极，根据所述p型电极区域和n型电极区域去除残留的光刻胶，从而得到p型电极和n型电极；
[0021]采用光化学刻蚀技术，横向刻蚀所述量子阱层，得到空气槽结构。
[0022]进一步的，所述采用ICP刻蚀技术，分别刻蚀所述晶片直至硅衬底层的上表面和n型氮化镓层上，具体步骤如下：
[0023]在所述晶片的上表面旋涂光刻胶，然后采用光学光刻技术在旋涂的光刻胶层上定义第一区域；
[0024]采用ICP刻蚀技术，根据所述第一区域向下刻蚀直至硅衬底层的上表面；
[0025]在所述晶片的上表面重新旋涂光刻胶，然后采用光学光刻技术在旋涂的光刻胶层上定义第二区域；
[0026]采用ICP刻蚀技术，根据所述第二区域向下刻蚀直至n型氮化镓层上，使得n型氮化镓层的周部形成一个台阶结构。
[0027]进一步的，所述金属电极的材质包括镍合金。
[0028]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0029]本专利技术的一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器，一方面，通过对n型电极和p型电极加电实现了电驱动的驱动方式，方便控制，且易于和其他微电子器件集成；同时相比于传统的光驱动，输出效率高且输出稳定，更适用于产业化，应用前景和应用价值更好。另一方面，通过空气槽的设置，量子阱发光部分能量在上腔壁来回震荡，形成谐振腔，实现了外回音壁模式，不仅具有线宽窄、阈值低的特点，还容易与周围环境发生作用，适用于气体传感、通信等方面。
[0030]本专利技术设计的激光器可输出具有不同横电波模式的光场，可用于频率调制等功能器件的实现。
[0031]到目前为止，现有的槽型类激光器大都是无源腔结构，在紫外波段几乎没有这类中槽型激光器。本专利技术的电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器，能够产生在373纳米附近的激光，弥补了这一空白。
附图说明
[0032]图1是一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器的横截面结构图；
[0033]图2是一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器的俯视图；
[0034]图3是一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器的制备方法的流程图；
[0035]图中：1、硅衬底层；2、缓冲层；3、u型氮化镓层；4、n型氮化镓层；5、量子阱层；6、p型氮化镓层；7、p型电极；8、n型电极。
具体实施方式
[0036]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0037]实施例1
[0038]本实施例1提供了一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器的制备方法，具体包括如下步骤：
[0039]步骤一：如图3中a
‑
c所示，首先将购买的商用硅基氮化镓晶片，经丙酮、无水乙醇和去离子水依次超声清洗后，用氮气吹干。
[0040]然后，使用匀胶机在晶片正面，即p型氮化镓层上表面，以4000转/分钟的转速旋涂光刻胶AZ
‑
5214，旋涂时间为40秒，光刻胶厚度为1.5微米。
[0041]之后，采用光学光刻技术，在旋涂的光刻胶层上定义出第一区域，第一区域为半径20微米的圆形区域，其中，光刻机型号为MA6。
[0042]步骤二：如图3中d
‑
e所示，采用电子束蒸镀技术在晶片表面上蒸镀厚度为6微米的金属镍，然后去除残留的光刻胶。
[0043]步骤三：如图3中f
‑
g所示，采用ICP刻蚀技术向下刻蚀直至硅衬底层的上表面，从而将步骤一中定义出的第一区域转移至硅基氮化镓晶片的硅衬底层中。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器，其特征是，所述激光器以硅基氮化镓为载体，包括从下至上依次设置的硅衬底层(1)、缓冲层(2)、u型氮化镓层(3)、n型氮化镓层(4)、量子阱层(5)和p型氮化镓层(6)，所述n型氮化镓层(4)上设有n型电极(8)，所述p型氮化镓层(6)设置有p型电极(7)；所述量子阱层(5)的周部设有空气槽结构。2.根据权利要求1所述的一种电驱动空气槽结构的氮化物微激光器，其特征是，所述n型氮化镓层(4)的周部刻蚀有台阶结构，所述n型氮化镓层(4)包括下台阶层和上台阶层；所述n型电极(8)为环形电极，设置于下台阶层的上边缘处。3.根据权利要求2所述的一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器，其特征是，所述硅衬底层(1)、缓冲层(2)、u型氮化镓层(3)、下台阶层、上台阶层、量子阱层(5)、p型氮化镓层(6)和p型电极(7)的横截面均为圆形。4.根据权利要求3所述的一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器，其特征是，所述p型氮化镓层(6)的半径与上台阶层的半径相等，均大于所述量子阱层(5)的半径，从而形成空气槽结构。5.根据权利要求3所述的一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器，其特征是，所述p型电极(7)的半径小于p型氮化镓层(6)的半径；所述上台阶层的半径小于下台阶层的半径；所述缓冲层(2)、u型氮化镓层(3)、下台阶层的半径相等，均小于所述硅衬底层(1)的半径。6.一种电驱动空气槽结构的氮化物微盘激光器的制备方法，其特征是，包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱刚毅，冀宝剑，何丝情，马迪，田沐霏，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：