[发明专利]可降低阈值电流的巴条类半导体激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种可降低阈值电流的巴条类半导体激光器，其特征在于，包括第一电极、第二电极、设于第一电极及第二电极之间且从第一电极朝向第二电极方向依次设置的衬底、第一限制层、第一波导层、有源层、第二波导层、第二限制层、欧姆接触层和绝缘层，所述欧姆接触层设有与第二限制层接触的X射线自支撑闪耀透射光栅层，所述衬底上接触面设有梯形台，梯形台横向平行于衬底的解理面，梯形台纵向垂直于衬底的解理面，且解理面是半导体激光器的腔面。

2.根据权利要求1所述可降低阈值电流的巴条类半导体激光器，其特征在于，所述梯形台的横向截面与纵向截面均为等腰梯形，下底角为30-60度；梯形台的下底面横向长度为5-100μm，纵向长度为300-1500μm，梯形台的高度为0.2-0.5μm。

3.根据权利要求1所述可降低阈值电流的巴条类半导体激光器，其特征在于，所述梯形台在衬底上排布的横向周期为200-500μm，纵向周期为350-1550μm。

4.根据权利要求1所述可降低阈值电流的巴条类半导体激光器，其特征在于，所述第一电极为N型电极，第一限制层为N型限制层，所述第二电极为P型电极，第二限制层为P型限制层。

5.根据权利要求1所述可降低阈值电流的巴条类半导体激光器，其特征在于，所述第一波导层与第二波导层的折射率低于有源层的折射率。

6.根据权利要求1所述可降低阈值电流的巴条类半导体激光器，其特征在于，所述第一波导层与第二波导层的带隙高于有源层的带隙。

7.根据权利要求1所述可降低阈值电流的巴条类半导体激光器，其特征在于，所述有源层为量子阱有源层。

8.根据权利要求1所述可降低阈值电流的巴条类半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在衬底上依次外延制备N型限制层、N型波导层、有源层、P型波导层、P型限制层和欧姆接触层；

步骤二、在欧姆接触层的中部刻蚀至出P型限制层，以形成光栅凹槽；

步骤三、根据光栅凹槽尺寸制备X射线金透射光栅；

步骤四、将X射线金透射光栅安装入光栅凹槽；

步骤五、在欧姆接触层上方生长一层绝缘层；

步骤六、利用光刻的方法在绝缘层上形成条状电流注入区，电流注入区大小及位置与衬底的梯形台上表面一致；

步骤七、在绝缘层上表面溅射第二电极，在衬底下表面蒸镀第一电极，并进行合金；

步骤八、以衬底的梯形台的纵向排布周期作为管芯腔长，解理成巴条，进行腔面镀膜；

步骤九、以衬底的梯形台的横向排布周期作为管芯周期，解理成管芯，形成半导体激光器。

9.根据权利要求8所述可降低阈值电流的巴条类半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述X射线金透射光栅的制备方法包括如下步骤：

S1、以SOI硅片为基底，在基底的上表面依次镀金膜和铬膜，在基底下表面镀氮化硅膜，以形成基片；

S2、在基片上表面及下表面分别涂覆光刻胶，利用紫外光刻在基片上表面制作支撑结构光刻胶掩模，在基片下表面制作光栅外框光刻胶掩模；

S3、分别去除基片上表面及下表面非掩模区域的氮化硅膜和铬膜；

S4、去除基片上表面及下表面的光刻胶；

S5、在基片上表面依次涂覆减反膜和光刻胶；

S6、全息光刻制作光刻胶光栅掩模，光栅掩模的延伸方向垂直于光栅支撑结构的延伸方向；

S7、通过反应离子刻蚀将光刻胶光栅掩模图案转移到减反膜中；

S8、通过离子束刻蚀将光刻胶光栅掩模图案转移到金膜中；

S9、清除基片上表面残余的光刻胶、减反膜和铬膜，并在下表面涂覆保护胶；

S10、将基片放入由氢氟酸与氧化剂组成的刻蚀液中进行金属催化刻蚀；

S11、把基片放在镀金电解液中，在上表面电镀沉积金；

S12、去除基片下表面保护胶，在基片上表面涂覆保护胶；

S13、刻蚀掉底层非掩模区域单晶硅；

S14、去除上表面的保护胶；

S15、刻蚀掉顶层单晶硅；

S16、去除氮化硅及窗口内中间SiO₂层，清洗干燥，得到X射线金透射光栅。