[发明专利]一种集成吸收波导的太赫兹量子级联激光器及其制作方法

权利要求书

1.一种集成吸收波导的太赫兹量子级联激光器，其特征在于，所述集成吸收波导的太赫兹量子级联激光器包括：

半绝缘GaAs衬底；

位于所述半绝缘GaAs衬底上表面的GaAs缓冲层；

位于所述GaAs缓冲层表面的n型重掺杂下接触层；

位于所述n型重掺杂下接触层表面的有源区；

位于所述有源区表面的n型重掺杂上接触层；

位于所述n型重掺杂上接触层表面且设有间隔距离L的第一、第二上电极金属层，其中，所述第一上电极金属层的宽度与所述第二上电极金属层的宽度相等，所述第二上电极金属层为退火后可形成高波导损耗的上电极金属层，退火后可形成高波导损耗的上电极金属层为Pd/Ge/Ti/Au金属层，所述Pd/Ge/Ti/Au金属层中Ge与Pd的原子比大于1，Ti层的厚度范围为10～20um，Au层的厚度大于50um；

以及位于所述n型重掺杂下接触层表面及有源区两侧的下电极金属层。

2.根据权利要求1所述的集成吸收波导的太赫兹量子级联激光器，其特征在于，所述吸收波导的太赫兹波吸收能力与其长度呈线性正比关系。

3.根据权利要求1所述的集成吸收波导的太赫兹量子级联激光器，其特征在于，所述间隔距离L的长度范围为5～30um。

4.一种如权利要求1所述的集成吸收波导的太赫兹量子级联激光器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

S1：提供一半绝缘GaAs衬底，在所述半绝缘GaAs衬底上分子束外延依次生长GaAs缓冲层、n型重掺杂下接触层、有源区以及n型重掺杂上接触层；

S2：采用光刻、电子束蒸发工艺在所述n型重掺杂上接触层表面生长第一上电极金属层，带胶剥离；

S3：采用光刻、电子束蒸发工艺在所述n型重掺杂上接触层表面生长退火后可形成高波导损耗的第二上电极金属层，带胶剥离，其中，所述第二上电极金属层与所述第一上电极金属层之间设有间隔距离L；

S4：在第一、第二上电极金属层所在表面涂覆光刻胶作为刻蚀掩蔽层，采用光刻、刻蚀工艺刻蚀所述第一、第二上电极金属层两侧直至暴露所述n型重掺杂下接触层，形成脊形波导结构，去除光刻胶刻蚀掩蔽层；

S5：进行温度大于等于340℃，时间大于等于20s的高温快速退火工艺；

S6：采用光刻、电子束蒸发工艺在所述n型重掺杂下接触层表面形成下电极金属层，带胶剥离；

S7：进行高温快速退火工艺；

S8：减薄衬底、金丝焊接、以及封装，完成器件制作。

5.根据权利要求4所述的集成吸收波导的太赫兹量子级联激光器的制作方法，其特征在于，所述间隔距离L的长度范围为5～30um。

6.根据权利要求4所述的集成吸收波导的太赫兹量子级联激光器的制作方法，其特征在于，所述S5中高温快速退火工艺的温度小于425℃，时间小于120s。

7.根据权利要求4所述的集成吸收波导的太赫兹量子级联激光器的制作方法，其特征在于，当所述S7中高温快速退火的温度大于等于340℃、且时间大于等于20s时，所述制作方法包括：

S1：提供一半绝缘GaAs衬底，在所述半绝缘GaAs衬底上分子束外延依次生长GaAs缓冲层、n型重掺杂下接触层、有源区以及n型重掺杂上接触层；

S2：采用光刻、电子束蒸发工艺在所述n型重掺杂上接触层表面生长第一上电极金属层，带胶剥离；

S3：采用光刻、电子束蒸发工艺在所述n型重掺杂上接触层表面生长退火后可形成高波导损耗的第二上电极金属层，带胶剥离，其中，所述第二上电极金属层与所述第一上电极金属层的间隔距离为L；

S4：在第一、第二上电极金属层所在表面涂覆光刻胶作为刻蚀掩蔽层，采用光刻、刻蚀工艺刻蚀所述第一、第二上电极金属层两侧直至暴露所述n型重掺杂下接触层，形成脊形波导结构，去除光刻胶刻蚀掩蔽层；

S5：采用光刻、电子束蒸发工艺在所述n型重掺杂下接触层表面形成下电极金属层，带胶剥离；

S6：进行温度大于等于340℃、且时间大于等于20s的高温快速退火工艺；

S7：减薄衬底、金丝焊接、以及封装，完成器件制作。