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专利号: 2020112987664
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种中红外波段微腔激光器,其特征在于,包括相叠加的双微盘结构微腔,所述微腔具有中红外波段激光器外延结构;

其中,每个微盘的直径为4‑20微米;

所述中红外波段激光器外延结构包括依次设置于衬底上的过滤缓冲层、n型波导层、n型限制层、有源区、p型限制层、p型波导层和p型覆盖层;

所述过滤缓冲层包括InxGa1‑xAsySb1‑y,其中,0

所述衬底包括Si;

所述p型覆盖层包括III‑V族化合物,为GaSb层;

所述中红外波段微腔激光器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:a)在衬底上设置牺牲层和外延生长所述中红外波段激光器外延结构,以及,设置硬掩膜;

b)在硬掩膜上涂覆电子阻挡层;

c)按照预设图案对电子阻挡层进行烘烤和曝光,以使所述预设图案相对应的硬掩膜暴露;

d)对暴露的硬掩膜进行刻蚀,以使所述预设图案相对应的外延结构暴露;

e)去除残留的电子阻挡层,对本体进行刻蚀,刻蚀出第一微盘;

f)去除残留的硬掩膜,并重新沉积一层新的硬掩膜,重复上述步骤,在第一微盘周围套刻腐蚀出第二微盘,并去除残留的硬掩膜;

g)对衬底进行选择性腐蚀,形成Si支柱的微盘结构,得到中红外波段微腔激光器。

2.根据权利要求1所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,所述n型波导层、n型限制层、p型限制层、p型波导层独立地包括AlGaAsSb或AlInGaAsSb。

3.根据权利要求1所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,所述有源区包括InGaAsSb/AlGaAsSb I型量子阱、GaAsSb/GaAs II型量子阱、InAs/(In)GaSb破隙型量子阱、AlSb/InAs/GaInSb或InGaAsSb/AlGaInAsSb。

4.根据权利要求3所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,所述有源区为InGaAsSb/AlGaAsSb I型量子阱。

5.根据权利要求1‑4任一项所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,所述过滤缓冲层的厚度为0.5‑5微米。

6.根据权利要求1‑4任一项所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,所述有源区的波段为1.8‑3微米。

7.根据权利要求1‑4任一项所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,所述有源区的波段为2微米。

8.根据权利要求1‑4任一项所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,所述中红外波段激光器外延结构的生长方法,包括以下步骤:采用分子束外延方法在衬底上依次生长过滤缓冲层、n型波导层、n型限制层、有源区、p型限制层、p型波导层和p型覆盖层,得到中红外波段激光器外延结构;

外延生长参数包括以下条件中的至少一个:衬底处理温度为380‑420℃;

反应源温度:Ga为980‑1080℃、In 750‑850℃、As 360‑400℃、Sb 480‑540℃、Al 1100‑

1150℃;

生长温度为520‑600℃;

III/V束流比为5:1‑12:1。

9.根据权利要求1所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,步骤a)中,设置硬掩膜采用等离子体增强化学气相沉积法。

10.根据权利要求1所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,步骤c)中,曝光采用电子束曝光法。

11.根据权利要求1所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,步骤d)中,刻蚀采用反应离子刻蚀法。

12.根据权利要求1所述的中红外波段微腔激光器,其特征在于,步骤e)中,刻蚀采用电感耦合等离子体法。

13.一种权利要求1‑12任一项所述的中红外波段微腔激光器在非线性光学、量子光学、光子集成或物质检测中的应用。

14.一种检测器件,其特征在于,包括权利要求1‑12任一项所述的中红外波段微腔激光器。