[发明专利]量子点激光器及其制备方法

说明书

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种量子点激光器及其制备方法。本发明量子点激光器由下至上依次包括：多孔单晶硅衬底、填充层、下电极、第一超晶格波导层、有源区、第二超晶格波导层、上电极。由于单晶硅衬底与有源区存在晶格失配，使器件的制作和性能都带来不利影响，因此，本发明量子点激光器通过采用多孔单晶硅衬底，利用多孔结构将单晶硅衬底与有源区的晶格失配造成的大量位错缺陷释放掉，从而提升所得量子点激光器的性能。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种量子点激光器及其制备方法。

背景技术

半导体光电器件的工作波长与制作器件所用的半导体材料存在密切关系。随着光电器件的发展，在追求更新、更小、性能更优越的量子器件的研究中发现，仅从一个维度对载流子进行限制是不够的，需要在两个或三个维度上对载流子实现量子限制，从而构成一维量子线或量子点。

量子线/量子点激光器具有高增益、低阈值电流、高微分增益和调制频率的优点，且其谱线宽度也得到了明显改善，在被研制出来后进行了广泛的优化和应用。然而，传统的在硅衬底上集成有源区量子点材料时，由于硅和III-V族化合物之间存在着巨大的晶格失配度，使这些化合物材料在硅衬底上进行异质外延生长时，存在着可能导致产品出现大量缺陷的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子点激光器及其制备方法，旨在解决现有硅衬底与III-V族化合物之间的晶格失配度导致激光器存在大量缺陷的问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种量子点激光器，包括：

多孔单晶硅衬底；

填充层，其设置在所述多孔单晶硅衬底上；

下电极，其设置在所述填充层上；

第一超晶格波导层，其设置在所述下电极上；

有源区，其设置在所述第一超晶格波导层上；

第二超晶格波导层，其设置在所述有源区上；

上电极，其设置在所述第二超晶格波导层上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述多孔单晶硅衬底与所述填充层相邻的面设置有若干个盲孔。

作为本发明的一种优选技术方案，所述盲孔的直径为50nm-100nm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述盲孔的深度为100nm-110nm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述多孔单晶硅衬底的厚度为360μm-380μm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述填充层为砷化镓填充层。

作为本发明的一种优选技术方案，所述填充层的厚度为140nm-150nm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述有源区包括交替设置的N+1层砷化铟量子点层和N层间隔层，且N为大于等于1的整数。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述间隔层为砷化镓间隔层。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述间隔层的厚度为38nm-40nm。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述砷化铟量子点层的厚度为2.5ML-2.7ML。

作为本发明的一种优选技术方案，所述填充层和所述下电极之间还设置有缓冲层。

作为本发明的一种优选技术方案，所述缓冲层为砷化镓缓冲层。

作为本发明的一种优选技术方案，所述缓冲层的厚度为480nm-520nm。