[发明专利]安装有完整扩散阻挡层的半导体激光器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年8月17日提交的题为“Semiconductor Laser Mounting With Intact Diffusion Barrier Layer”的序号为No.13/212,085的美国专利申请的优先权，其全文通过引用被并入本文。本申请还涉及2011年2月14日提交的共同公开和共同拥有的题为“Spectrometer with Validation Cell”的美国专利申请号13/026,921，还涉及2011年2月14日提交的且题为“Validation and Correction of Spectrometer Performance Using a Validation Cell.”的共同公开和共同拥有的美国专利申请号13/027,000。本段标识的每个申请的公开其全文通过引用被并入本文。

技术领域

本文描述的主题涉及一种半导体激光器的频率稳定，具体是涉及一种用于这种激光器的安装技术。

背景技术

基于可调激光器的痕量气体分析仪，例如，可调二极管激光器吸收光谱仪（TDLAS）可以采用窄线宽（例如，约单一频率）激光光源，该光源被调节跨越用于气体样品体积的每个测量的目标分析物的痕量气体的吸收频率范围。理想地，这种分析仪中的激光光源，在恒定的激光注入电流和工作温度下连续激光扫描的开始和结束频率中没有展现出材料变化。此外，作为激光注入电流的函数的，激光器的频率调谐速率的长期稳定性，在扫描范围内上，以及在延长服务期重复扫描上，也是令人满意的。

然而，根据操作波长，目前可用的可调激光源（例如，二极管激光器和半导体激光器）可以典型地展现出每天几皮米（千兆赫的数量级）的数量级到每天几分之一皮米的波长漂移。典型的痕量气体吸收带线宽在某些情况下可以是几分之一纳米到微米的数量级。因此，随着时间的推移，激光光源输出强度的漂移或其它变化，尤其是在有一个或多个吸收光谱可能与目标分析物的吸收特征干扰的本底化合物的气体中，会引入痕量气体分析物的标识和量化的临界误差。

发明内容

在一个方面中，一种方法包括：将半导体激光器芯片的第一接触表面形成为目标表面粗糙度，该目标表面粗糙度选择为具有比要施加到第一接触表面的阻挡层（例如，扩散阻挡层）的阻挡层厚度充分小的最大峰-谷高度。阻挡层，其包括非金属导电化合物，然后以阻挡层厚度被施加到第一接触表面。利用焊料组合物将半导体激光器芯片焊接到承载底座（carrier mounting）。该焊接包括通过将焊料组合物加热到比一阈值温度低的温度而熔化该焊料组合物，在所述阈值温度，发生阻挡层溶解到焊料组合物中。

在相关方面中，一种制造的物品包括形成为目标表面粗糙度的半导体激光器芯片的第一接触表面。该目标表面粗糙度包括比阻挡层厚度充分小的最大峰-谷高度。制造的物品还包括具有施加到第一接触表面的阻挡层厚度的阻挡层和利用焊料组合物将半导体激光器芯片焊接到其上的承载底座。阻挡层包括非金属导电化合物。半导体激光器芯片沿着第一接触表面通过焊接工艺焊接到承载底座，该焊接工艺包括通过将焊料组合物加热到比一阈值温度低的温度，熔化该焊料组合物，在所述阈值温度，发生阻挡层溶解到焊料组合物中。

在一些变形中，一个或多个下面的特征可以以任意可行的组合可选地包含。在焊接工艺之后，该阻挡层保持连续，使得焊料组合物和半导体激光器芯片的材料之间不发生直接接触，和/或使得不存在以下直接路径，通过其半导体激光器芯片、焊料组合物和承载底座中任一个的组分可以扩散通过阻挡层。而且在焊接之后，焊料组合物的特征在于基本上暂时稳定的电导率和热导率。在一些例子中，用于焊接工艺的焊料组合物可以被提供为基本未被氧化的焊料预型。在其它例子中，例如通过蒸发、溅射等，在散热片或其它承载底座上沉积焊料组合物，可以形成基本未被氧化的焊料组合物。另外或者可选地，焊接工艺可进一步包括在非氧化性或可选地在还原性气氛下执行该焊料组合物的熔化。