[发明专利]基于分布式布拉格反射镜波导微腔的硅衬底GaN激光器

权利要求书

1.一种基于分布式布拉格反射镜波导微腔的硅衬底GaN激光器，其特征在于，以硅基氮化物晶片为载体，包括硅衬底层、设置在所述硅衬底层上的外延缓冲层、设置在所述外延缓冲层上的p-n结量子阱器件，设置在所述p-n结量子阱器件上的SiO₂绝缘层，设置在所述SiO₂绝缘层上的p-电极的引线电极区和n-电极的引线电极区，及分布式布拉格反射镜；所述p-n结量子阱器件包括n-GaN层、n-电极、AlGaN包裹层、InGaN波导、InGaN/GaN量子阱层、p-GaN层和p-电极；所述n-GaN层上表面是刻蚀形成的阶梯状台面，所述阶梯状台面包括下台面和上台面，所述n-电极设置在下台面上，所述AlGaN包裹层、InGaN波导层、InGaN/GaN量子阱层、InGaN波导、AlGaN包裹层、p-GaN层和p-电极从下至上依次连接设置在上台面的上方；所述分布式布拉格反射镜是直接在所述上台面的两端从所述SiO₂绝缘层分别向下刻蚀至下方的InGaN波导层获得的，所述分布式布拉格反射镜在上台面的两端对称配对分布，形成谐振微腔结构。

2.一种制备权利要求1所述的基于分布式布拉格反射镜波导微腔的硅衬底GaN激光器的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤(1)在硅基氮化物晶片背后对硅衬底层进行减薄抛光；

步骤(2)在硅基氮化物晶片上表面均匀涂上一层光刻胶，采用光刻对准技术在光刻胶层上定义出n-GaN台阶区域，所述n-GaN台阶区域包括下台面和上台面；

步骤(3)采用反应离子束刻蚀n-GaN台阶区域，得到阶梯状台面；

步骤(4)在硅基氮化物晶片上表面均匀涂上一层光刻胶，采用光刻对准技术，定义出位于p-GaN层上的p-电极窗口区域、位于n-GaN层下台面的n-电极窗口区域；

步骤(5)在所述p-电极窗口区域与n-电极窗口区域分别蒸镀Ni/Au形成欧姆接触，实现p-电极与n-电极，去除残余光刻胶后，即得到p-n结量子阱器件；

步骤(6)在硅基氮化物晶片上表面均匀生长SiO₂绝缘层，隔离正负极区域；

步骤(7)在SiO₂绝缘层上电极区域开口，并蒸镀Au作为p-电极的引线电极，同时在n-电极窗口处镀上同样厚度的电极材料，作为n-电极的引线电极；

步骤(8)采用聚焦离子束刻蚀技术，在InGaN波导两端直接进行刻蚀，加工成配对的分布式布拉格反射镜4，形成微腔结构，获得基于分布式布拉格反射镜波导微腔的硅衬底GaN激光器。

3.根据权利要求2所述的基于分布式布拉格反射镜波导微腔的硅衬底GaN激光器的方法，其特征在于，上述制备过程中，采用的硅基氮化物晶片从上至下包括p-GaN层、AlGaN包裹层、InGaN波导层、InGaN/GaN量子阱层、InGaN波导层、AlGaN包裹层、n-GaN层、缓冲层和硅衬底层。

4.根据权利要求2所述的基于分布式布拉格反射镜波导微腔的硅衬底GaN激光器的方法，其特征在于，所述步骤(7)中，所述蒸镀采用剥离工艺和温度控制在600℃的CDA退火技术实现。