[发明专利]单根ZnO微米带F-P模式紫外激光二极管的制备方法

说明书

本发明公开了单根ZnO微米带F‑P模式紫外激光二极管的制备方法。步骤：清洗石英衬底、玻璃衬底和p‑GaN衬底；在p‑GaN衬底一侧制备Ni/Au合金电极；将p‑GaN衬底与石英衬底紧密贴合，并在石英衬底上制备垫片，保证垫片与p‑GaN衬底紧密贴合和平齐；将n‑ZnO:Ga微米带移置到玻璃衬底上，保证微米带与玻璃衬底贴合，并在微米带两端按压铟电极；在微米带上定向溅射Ag纳米准粒子薄膜；在微米带两端的铟电极上施加电压，Ag纳米准粒子薄膜转化成AgNPs，得到AgNPs@n‑ZnO:Ga微米带复合结构；将微米带复合结构移置于p‑GaN衬底，得到异质结二极管。本发明实现了高品质的F‑P模式紫外激光。

技术领域

本发明属于半导体光电子器件领域，特别涉及了一种紫外激光二极管的制备方法。

背景技术

ZnO材料作为直接带隙、宽禁带半导体材料，结晶质量高，拥有光学谐振腔，被广泛应用于发光二极管、传感器和探测器。1997年国外首次在氧化锌材料中实现了光泵浦激发产生紫外激光。2001年，国外利用氧化锌纳米线实现了光泵浦Fabry-Perot(F-P)模式的激光。2008年，国内外利用氧化锌微米线、纳米线实现了低阈值、高品质的光泵浦WGM模式的激光。2011年国外报道利用氧化锌纳米线二极管产生了电泵浦F-P模式的激光。同年，东南大学徐春祥课题组利用ZnO微米线与氮化镓异质结实现了电泵浦WGM模式紫外激光辐射。但是，这两种电泵浦激光辐射的品质因子较低。2018年本申请发明人所在课体组利用n-ZnO:Ga微米带实现了电泵浦F-P模式紫外激光，但是阈值相对较高。基于以上的研究背景，设计更高品质因子的ZnO微腔结构，实现低阈值、高品质的电泵浦ZnO紫外激光，这对推广ZnO在紫外激光器方面的应用具有重要的作用。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了单根ZnO微米带F-P模式紫外激光二极管的制备方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

单根ZnO微米带F-P模式紫外激光二极管的制备方法，包括以下步骤：

(1)对石英衬底、玻璃衬底和p-GaN衬底实施超声清洗，保证其干净整洁；

(2)在p-GaN衬底的一侧制备Ni/Au合金电极，作为二极管的阳极；

(3)将p-GaN衬底与石英衬底紧密贴合，并在石英衬底上制备垫片，保证垫片与p-GaN衬底紧密贴合和平齐；

(4)将一根n-ZnO:Ga微米带移置到前述玻璃衬底上，保证n-ZnO:Ga微米带一个面与玻璃衬底贴合，并在n-ZnO:Ga微米带两端按压铟电极；

(5)在前述n-ZnO:Ga微米带上定向溅射Ag纳米准粒子薄膜；

(6)在步骤(5)中得到的Ag纳米准粒子薄膜包覆的n-ZnO:Ga微米带两端的铟电极上施加电压，直至看到n-ZnO:Ga微米带发光，在发光中心处，Ag纳米准粒子薄膜转化成孤立的AgNPs，得到AgNPs@n-ZnO:Ga微米带复合结构；

(7)对于AgNPs@n-ZnO:Ga微米带复合结构，去除其铟电极后移置步骤(3)得到的结构上，保证AgNPs@n-ZnO:Ga微米带复合结构的一端在垫片上，另一端在p-GaN衬底上，保证AgNPs@n-ZnO:Ga微米带复合结构不接触p-GaN衬底的Ni/Au合金电极；其中，在位于垫片上的AgNPs@n-ZnO:Ga微米带复合结构的一端按压铟电极，作为二极管的阴极。

进一步地，在步骤(1)中，所述超声清洗的方法如下：

将待清洗的样品分别放入三氯乙烯溶液、丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水中，利用超声清洗机进行超声清洗；然后把样品放入烘箱中烘干，再用氮气吹干。