[发明专利]超辐射发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于有源半导体发光器件技术领域，尤其涉及一种超辐射发光二极管。

背景技术

超辐射发光二极管是一种自发将辐射光放大的器件，其光电特性介于激光器与发光二极管之间，兼具激光器的高输出功率及发光二极管的宽光谱特性等优点，在光纤陀螺、光学相干层析成像技术以及光纤通信等领域有着广泛的应用。

传统的超辐射发光二极管的有源区一般为体材料或压应变多量子阱，其TE模式（te mode）的输出功率一般远大于TM模式（tm mode），为了保证光的线偏振方向不变，需要在光纤传感等应用中使用保偏光纤或其它偏振控制器件来调节，增加了使用成本。

此外，由于大的光谱纹波会产生二次相干峰，影响光纤陀螺仪的精度，因此一般要求超辐射发光二级管具有较小的纹波系数。

获得较低光谱纹波的方法一般有在背光面制作吸收区、增益区采用倾斜条形结构、在出光端面镀增透膜等方式，但这些方法均对端面镀膜工艺要求较高，工艺实现难度较大，且不易获得较高的光输出功率。

而在超辐射发光管的波导结构设计上，通常采用脊型波导结构，其优点是工艺简单，可靠性好，但是在材料生长方向上较大的远场发散角使得光纤耦合功率损耗较大，出纤功率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种偏振灵敏度低、纹波系数小、高功率及宽光谱的超辐射发光二极管结构。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超辐射发光二极管的制作方法，包括：

步骤一，采用外延生长技术，在衬底上依次形成缓冲层、下限制层、有源区、上限制层和第一p型包覆层，构成一次外延片；

步骤二，继续采用外延生长技术，在一次外延片表面依次生长出第二p型包覆层和n型包覆层，构成二次外延片；

步骤三，继续采用外延生长技术，在二次外延片表面继续生成覆盖层和接触层，构成三次外延片；

步骤四，依次采用光刻、刻蚀、磨片和溅射工艺将三次外延片制作成超辐射发光二极管芯片，并对所述芯片的出光端面镀增透膜。

进一步地，在步骤一和步骤二之间，采用等离子体增强化学气相沉积法，在所述第一p型包覆层表面生长出掩膜层；

采用光刻及刻蚀技术，在所述掩膜层上制作掩膜图形，形成吸收区，隔离区、直波导区和倾斜条形波导区并采用反应离子刻蚀技术及化学腐蚀方法对一次外延片进行蚀刻，蚀刻深度为1500纳米。

进一步地，在步骤二完成后，去除掩膜层。

本发明还提供一种超辐射发光二极管，包括有衬底，在衬底上依次设置有缓冲层、下限制层、有源区、上限制层、包覆层、覆盖层和接触层，所述超辐射发光二极管的两端分别为背光端和出光端，所述背光端设置有吸收区， 所述出光面设置有弯曲波导结构。

进一步地，所述有源区为应变多量子阱层，所述应变多量子阱层包含五层量子阱和六层垒层，所述量子阱为张应变量子阱，应变范围为-0.1%至-0.6%，每层厚度为10纳米，所述垒层无应变，每层厚度为10纳米。

进一步地，所述衬底为N型磷化铟InP衬底；

所述缓冲层为铟磷InP缓冲层，厚度为500纳米；

所述下限制层为铟镓砷磷InGaAsP下限制层，厚度为100纳米；

所述上限制层为InGaAsP上限制层，厚度为100纳米；

所述覆盖层为p型InP覆盖层，厚度为1500纳米；

所述接触层为InGaAs欧姆接触层，厚度为200纳米；

所述吸收区为矩形，长度为50至300微米，所述宽度为1.2至250微米。

进一步地，所述包覆层包括有依次设置的第一p型包覆层、第二p型包覆层、n型包覆层。

进一步地，所述第一p型包覆层为p型磷化铟InP层，厚度为250纳米；

所述第二p型包覆层也为p型InP层，厚度为700纳米；

所述n型包覆层为n型InP层，厚度为800纳米。

进一步地，弯曲波导结构由直波导区、弯曲波导区和倾斜条形波导区依次组成。

进一步地，所述直波导区长度为50~500微米，弯曲波导区长度为50~200微米，倾斜条形波导区与出光端面的夹角为80~85度。

本发明的显著特点在于：

1、采用均匀多量子阱作为超辐射发光二极管的有源区，以获得近高斯线形的光谱形状，其中使用张应变材料为量子阱层，以实现较低的偏振灵敏度；