一种半导体激光器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体激光器的制备方法，包括：提供初始半导体激光器，所述初始半导体激光器具有前腔面；对所述前腔面进行氩等离子体处理；进行所述氩等离子体处理之后，对所述前腔面进行氮等离子处理；进行所述氮等离子处理之后，采用溅射工艺在所述前腔面形成氮化硼膜。所述半导体激光器的制备方法有效的抑制半导体激光器的光学灾变损伤、提高工艺效率，降低工艺操作难度和降低。降低工艺操作难度和降低。降低工艺操作难度和降低。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种半导体激光器的制备方法。

技术介绍

[0002]GaAs基边发射大功率半导体激光器具有广泛的应用场景，在激光打印、光纤通信、材料加工、手术医疗和泵浦源等领域都有应用。目前，商用GaAs激光器已经可以在900nm～1000nm保证20W～30W的单管输出功率。
[0003]限制GaAs半导体激光器功率发展的主要因素是光学灾变损伤(COD)，半导体激光器的腔面处的过高温度是引发光学灾变损伤的直接原因，而造成温度累积的重要原因就是，半导体激光器在解理成巴条后形成FP腔面，此时材料的晶相排布被破坏，形成悬挂键，此时会很快吸附空气中的杂质或者跟氧气反应从而达到稳定状态，在这种情况下，腔面存在较大的本征缺陷，从而形成表面态/界面态，表面态与界面态作为非辐射复合中心使得电子空穴对在腔面处发生非辐射复合导致腔面温度升高，腔面温度上升又导致腔面附近带隙收缩加剧了腔面的光吸收，形成了正向反馈，当腔面处热量积累至有源区材料熔点时便会损坏腔面，发生光学灾变损伤。
[0004]当前，现有技术中半导体激光器的无法兼顾抑制半导体激光器的光学灾变损伤的同时提高工艺效率，降低工艺操作难度和降低。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种半导体激光器的制备方法，以解决现有技术中无法兼顾抑制半导体激光器的光学灾变损伤的同时提高工艺效率，降低工艺操作难度和降低的问题。
[0006]本专利技术提供一种半导体激光器的制备方法，包括：提供初始半导体激光器，所述初始半导体激光器具有前腔面；对所述前腔面进行氩等离子体处理；进行所述氩等离子体处理之后，对所述前腔面进行氮等离子处理；进行所述氮等离子处理之后，采用溅射工艺在所述前腔面形成氮化硼膜。
[0007]可选的，所述氩等离子体处理的时间为所述氮等离子处理的时间的40％～60％。
[0008]可选的，所述氩等离子体处理的时间为50秒～70秒；所述氮等离子处理的时间为110秒～130秒。
[0009]可选的，所述氩等离子体处理的射频功率小于所述氮等离子处理的射频功率。
[0010]可选的，所述氩等离子体处理的射频功率为140W～160W；所述氮等离子处理的射频功率为240W～260W。
[0011]可选的，所述氩等离子体处理采用的氩气源的流量小于所述氮等离子处理的氮气源的流量。
[0012]可选的，所述氩等离子体处理采用的氩气源的流量为110sccm～130sccm；所述氮等离子处理采用的氮气源的流量为140sccm～160sccm。
[0013]可选的，所述氮化硼膜的厚度为50nm～200nm。
[0014]可选的，所述溅射工艺的工艺参数包括：采用的气体为氩气与氮气的混合气体，靶材采用氮化硼材料，腔室气压为6E－3帕～8E－3帕，溅射功率为380瓦～420瓦，温度为198摄氏度～210摄氏度。
[0015]可选的，还包括：在所述氮化硼膜表面形成增透膜；所述初始半导体激光器具有与所述前腔面相对设置的后腔面；所述半导体激光器的制备方法还包括：在所述后腔面形成反射膜。
[0016]本专利技术提供的技术方案，具有如下效果：
[0017]本专利技术技术方案提供的半导体激光器的制备方法，氩等离子体处理和氩等离子体处理用于清除前腔面附着的杂质及形成的氧化物。对所述前腔面进行氩等离子体处理，氩离子体积比较大，氩离子质量较大，对前腔面的清洗质量较高，所以氩等离子体处理较快清除前腔面表面的部分杂质和氧化物，提高了效率。由于氩等离子体处理处理之后前腔面还剩余部分杂质和氧化物，因此即使氩等离子体的能量较高，氩等离子体处理处理也不会对前腔面造成损伤，避免氩等离子体处理而影响后续的氮化硼膜的质量。进行所述氩等离子体处理之后，对所述前腔面进行氮等离子处理，氮离子的体积较小，氮离子的质量较小，所以氮等离子的能量较小，所以氮等离子处理对前腔面的损伤较小，从而获得洁净且损伤较小的前腔面。结合氩等离子体处理和氮等离子处理，能提高处理速率且对前腔面的损伤降低。洁净且损伤较小的前腔面为形成氮化硼膜提供较好的表面，使得氮化硼膜的生长质量提高。氮化硼膜的尽快宽度较宽，这样氮化硼膜能有效的抑制光吸收，且氮化硼膜的质量较高，氮化硼膜中的缺陷较少，避免在氮化硼膜中形成缺陷能级，这样有效的抑制半导体激光器的光学灾变损伤。由于采用溅射工艺形成氮化硼膜，这样使得工艺操作难度降低且成本降低。综上，本专利技术技术方案提供的半导体激光器的制备方法有效的抑制半导体激光器的光学灾变损伤、提高工艺效率，降低工艺操作难度和降低。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术一实施例的半导体激光器的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0020]为了提高半导体激光器的出光效率，让光在半导体激光器形成的法布里－珀罗谐振腔(F－P腔)有更高的谐振效率，一般会在F－P腔的前腔面沉积一层增透膜，在后腔面沉积一层高反膜，但是此类膜材一般是Al2O3、SiO2、Ti3O5等氧化物，在半导体激光器长期工作中，高反膜/增透膜中的氧原子会和腔面发生氧化作用，从而降低半导体激光器性能，情况加剧后导致半导体激光器发生光学灾变损伤。
[0021]一种抑制半导体激光器的光学灾变损伤的方法为：半导体激光器在超真空或者惰性气体中完成解理，然后在解理出的腔面上进行镀膜。然而，该方法涉及到的真空解理镀膜
设备操作复杂价格高昂，不利用半导体激光器大规模生产。
[0022]另一种抑制半导体激光器的光学灾变损伤的方法为：在半导体激光器解理后，采用含硫化合物和解理出的腔面反应以去除腔面上的氧化层和杂质，从而形成一种含硫化合物的钝化层，之后，在含硫化合物的钝化层表面采用分子束外延(MBE)技术生长一层ZnSe保护层，再使用退火的方式改善膜的厚度和稳定性。然而，该方法步骤复杂，含硫化合物的酸碱度难以调配，在含硫化合物和解理出的腔面反应的过程中存在浓度变化难以保证不同批次的半导体激光器的腔面的钝化层的均一性，且该技术中涉及到的分子束外延设备维护使用较高，从而难以大规模推广制备高质量的钝化层。
[0023]又一种抑制半导体激光器的光学灾变损伤的方法为：采用分子束外延技术使得腔面处的材料禁带宽度增加，对应发射波长的腔面形成透明区，抑制腔面的光吸收，该方法使用的分子束外延技术处理时间长，设备操作难度大，且二次外延会污染分子束外延腔体导致维护成本高。
[0024]综上，如何有效的抑制半导体激光器的光学灾变损伤、提高工艺效率，降低工艺操作难度和降低是亟需解决的问题。
[0025]在此基础上，本专利技术实施例提供一种半导体激光器的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括：提供初始半导体激光器，所述初始半导体激光器具有前腔面；对所述前腔面进行氩等离子体处理；进行所述氩等离子体处理之后，对所述前腔面进行氮等离子处理；进行所述氮等离子处理之后，采用溅射工艺在所述前腔面形成氮化硼膜。2.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氩等离子体处理的时间为所述氮等离子处理的时间的40％～60％。3.根据权利要求2所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氩等离子体处理的时间为50秒～70秒；所述氮等离子处理的时间为110秒～130秒。4.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氩等离子体处理的射频功率小于所述氮等离子处理的射频功率。5.根据权利要求4所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氩等离子体处理的射频功率为140W～160W；所述氮等离子处理的射频功率为240W～260W。6.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟远，成磊，崔鹏鹏，陈宇星，梅石磊，
申请(专利权)人：晋城市光机电产业协调服务中心晋城市光机电产业研究院，
类型：发明
国别省市：