一种激光器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种激光器及其制备方法，其中激光器包括热沉层，设置在所述热沉层之上的第一电极层；设置在所述第一电极层之上的单晶金刚石层；所述单晶金刚石层上设置有凹槽，所述凹槽内依次层叠设置有第一电极接触层和有源层，所述凹槽的底部设置有贯穿电极，所述第一电极接触层通过所述贯穿电极与所述第一电极层导通；所述单晶金刚石层的表面和所述有源层的表面覆盖有第二电极接触层；所述第二电极接触层之上设置有第二电极层。本发明专利技术通过单晶金刚石绝缘散热结构，单晶金刚石不仅有着良好的绝缘性能还有非常高的散热系数，满足了倒转焊工艺要求除接触电极以外的部分都需要有较高的绝缘性同时散热系数要高的要求。高的绝缘性同时散热系数要高的要求。高的绝缘性同时散热系数要高的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种激光器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体激光器
，特别涉及一种激光器及其制备方法。

技术介绍

[0002]工作温度是限制半导体激光器的一大因素，尤其对于量子级联激光器(QCL)，其高阈值导致其发热问题亟待解决。当激光器内部发热无法及时导出时会导致器件实际温度急剧增加，从而使得电子内部能级的分布变化明显从而使得产生有效跃迁的电子浓度急剧降低，同时声子的能量和数量都急剧增加，导致声子的散射效应更加明显，由于温度升高而产生的问题往往限制了激光器的发光效率，从而造成无法高功率工作。而且会导致激光的增益区间更小，这样就降低了电流调制区间，也减少了激光器的光谱调谐范围，因此，为了提高器件的性能，如何使激光器更快速的散热成为了激光器结构研究的重点。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种区别于现有技术的既可以提高激光器散热效率又可以提高激光器绝缘性能的激光器结构。
[0004]本专利技术第一方面提供了一种激光器，包括：
[0005]热沉层；
[0006]第一电极层，设置在所述热沉层之上；
[0007]单晶金刚石层，设置在所述第一电极层之上；
[0008]第一电极接触层和有源层，依次层叠设置在所述单晶金刚石层的凹槽内，所述凹槽的底部设置有贯穿电极，所述第一电极接触层通过所述贯穿电极与所述第一电极层导通，所述有源层的表面与所述单晶金刚石层的表面齐平；
[0009]第二电极接触层，覆盖在所述单晶金刚石层的表面和所述有源层的表面以使所述有源层密封在所述凹槽内；
[0010]第二电极层，设置在所述第二电极接触层之上。
[0011]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述有源层为量子点材料层或量子阱材料层。
[0012]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述有源层为InGaAs/InAlAs层、GaAs/AlGaAs层或InGaAsP层。
[0013]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述第一电极层和所述第二电极层均为金属材料层。
[0014]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述第一电极层为金层、银层或金银叠层，所述第二电极层为金层、银层或金银叠层。
[0015]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述第一电极接触层和所述第二电极接触层均为半导体材料层。
[0016]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述第一电极接触层和所述第二电极
接触层均为InP层。
[0017]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述热沉层为铜钨合金层。
[0018]本专利技术第二方面提供了一种激光器的制备方法，包括以下步骤：
[0019]提供第二电极接触层作为衬底；
[0020]通过分子束外延工艺在所述第二电极接触层的表面上生长有源层；
[0021]通过分子束外延工艺在所述有源层上面生长第一电极接触层；
[0022]通过光刻及刻蚀工艺将所述第一电极接触层和所述有源层刻蚀成设计的形状；
[0023]采用原子单层外延生长工艺在所述有源层和所述第一电极接触层的四周以及所述第一电极接触层的表面生长单晶金刚石层；
[0024]通过光刻及刻蚀工艺在所述单晶金刚石的表面形成连通所述第一电极接触层的电极通孔；
[0025]采用金属蒸镀或磁控溅射工艺在所述电极通孔内沉积贯穿电极；
[0026]采用金属蒸镀或磁控溅射工艺在所述第二电极接触层的底面沉积第二电极层；
[0027]通过倒装焊的方式，将所述贯穿电极与表面沉积有第一电极层的热沉层连接在一起，制得激光器。
[0028]在本专利技术第二方面一种可选的实施方式中，所述采用原子单层外延生长工艺在所述有源层和所述第一电极接触层的四周以及所述第一电极接触层的表面外生长单晶金刚石层在400
‑
600℃的温度下进行。
[0029]有益效果为：本专利技术提供了一种激光器及其制备方法，其中激光器包括热沉层，设置在所述热沉层之上的第一电极层；设置在所述第一电极层之上的单晶金刚石层；所述单晶金刚石层上设只有凹槽，所述凹槽内依次层叠设置有第一电极接触层和有源层，所述凹槽的底部设置有贯穿电极，所述第一电极接触层通过所述贯穿电极与所述第一电极层导通；所述单晶金刚石层的表面和所述有源层的表面覆盖有第二电极接触层；所述第二电极接触层之上设置有第二电极层。本专利技术通过单晶金刚石绝缘散热结构，单晶金刚石不仅有着良好的绝缘性能还有非常高的散热系数，满足了倒转焊工艺要求除接触电极以外的部分都需要有较高的绝缘性同时散热系数要高的要求。
附图说明
[0030]图1为本专利技术一种激光器的结构示意图。
[0031]图2为本专利技术一种激光器的制备方法的流程框图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]参见图1，本专利技术第一方面提供了一种激光器，包括：
[0034]热沉层10，在本专利技术中，所述热沉层10的主要作用是辅助激光器散热，可选的，所述热沉层10为合金材料层，示例性的，所述热沉层10为铜钨合金层；
[0035]第一电极层20，设置在所述热沉层10之上，所述第一电极层20用于与电源线连接，可选的，所述第一电极层20为金属材料层，示例性的，所述第一电极层20可以为金层、银层或金银叠层；
[0036]单晶金刚石层30，设置在所述第一电极层20之上；单晶金刚石不仅有着良好的绝缘性能，还有非常高的散热系数，利用单晶金刚石层30可以很好的辅助器件进行散热；可选的，本专利技术中采用的可以是生长速度相对较慢但是能低温生长的原子层延发生长单晶金刚石；
[0037]第一电极接触层40和有源层50，依次层叠设置在所述单晶金刚石层30的凹槽内，所述凹槽的底部设置有贯穿电极60，所述第一电极接触层40通过所述贯穿电极60与所述第一电极层20导通，所述有源层50的表面与所述单晶金刚石层30的表面齐平，即所述第一电极接触层40和所述有源层50的形状尺寸与所述凹槽的形状尺寸适配，也就是所述第一电极接触层40和所述有源层50刚好填满所述凹槽；可选的，所述有源层50为量子点材料层或量子阱材料层，示例性的，所述有源层可以为InGaAs/InAlAs层、GaAs/AlGaAs层或InGaAsP层；可选的，所述第一电极接触层40则为半导体材料层，示例性的，所述第一电极接触层可以为InP层；
[0038]第二电极接触层70，覆盖在所述单晶金刚石层30的表面和所述有源层50的表面以使所述有源层50密封在所述凹槽内；可选的，所述第二电极接触层70也为半导体材料层，示例性的，所述第二电极接触层70也可以为InP层；
[0039]第二电极层80，设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器，其特征在于，包括：热沉层；第一电极层，设置在所述热沉层之上；单晶金刚石层，设置在所述第一电极层之上；第一电极接触层和有源层，依次层叠设置在所述单晶金刚石层的凹槽内，所述凹槽的底部设置有贯穿电极，所述第一电极接触层通过所述贯穿电极与所述第一电极层导通，所述有源层的表面与所述单晶金刚石层的表面齐平；第二电极接触层，覆盖在所述单晶金刚石层的表面和所述有源层的表面以使所述有源层密封在所述凹槽内；第二电极层，设置在所述第二电极接触层之上。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述有源层为量子点材料层或量子阱材料层。3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述有源层为InGaAs/InAlAs层、GaAs/AlGaAs层或InGaAsP层。4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层均为金属材料层。5.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，所述第一电极层为金层、银层或金银叠层，所述第二电极层为金层、银层或金银叠层。6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一电极接触层和所述第二电极接触层均为半导体材料层。7.根据权利要求6所述的激光器，其特征在于，所述第一电极接触层和...

【专利技术属性】
技术研发人员：董瑞，韦宏，黄培雄，
申请(专利权)人：深圳斯玛特传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：