[发明专利]一种面发射太赫兹量子级联激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种面发射太赫兹量子级联激光器，包括一衬底以及位于该衬底上方的键合金属层，其特征在于，所述键合金属层的上方设置有引线区以及位于所述引线区之间的天线阵列，所述天线阵列为周期性脊条阵列，所述周期性脊条阵列包括若干个周期单元，每个周期单元中包含两个间隔设置且宽度不同的脊条。

2.根据权利要求1所述的面发射太赫兹量子级联激光器，其特征在于，所述引线区包括从下至上依次设置的第一有源区、绝缘层以及第一顶部金属电极。

3.根据权利要求2所述的面发射太赫兹量子级联激光器，其特征在于，所述脊条包括从下至上设置的第二有源区和第二顶部金属电极。

4.根据权利要求3所述的面发射太赫兹量子级联激光器，其特征在于，所述第一有源区和所述第二有源区采用超晶格材料。

5.根据权利要求1所述的面发射太赫兹量子级联激光器，其特征在于，所述每个周期单元中的两个脊条的宽度差范围在0μm-0.8μm之间。

6.根据权利要求1所述的面发射太赫兹量子级联激光器，其特征在于，所述脊条的宽度范围在3-30μm之间。

7.根据权利要求6所述的面发射太赫兹量子级联激光器，其特征在于，所述面发射太赫兹量子级联激光器的频率工作范围在1THz-10THz之间。

8.一种面发射太赫兹量子级联激光器的制备方法，其特征在于，包括：

步骤S1，制备具有键合金属层和有源区层的衬底；

步骤S2，在所述具有键合金属层和有源区层的衬底上制作引线区图形和天线阵列图形，所述天线阵列图形位于所述引线区图形之间，并由周期性长条结构构成，其中，所述周期性长条结构包括若干个周期单元，每个周期单元中包含两个间隔设置且宽度不同的长条；

步骤S3，在所述引线区图形和所述天线阵列图形的表面生长金属，剥离后形成顶部金属电极；

步骤S4，以所述顶部金属电极的图形作为掩膜，对未被金属覆盖区域的有源区层进行刻蚀，露出键合金属层；

步骤S5，对所述衬底进行减薄，并在减薄后的衬底上生长金属。

9.根据权利要求8所述的面发射太赫兹量子级联激光器的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S11，制备具有第一金属层的第一衬底，包括：提供第一基底，在第一基底表面外延生长腐蚀阻挡层，在腐蚀阻挡层上外延生长上接触层，在上接触层上外延生长有源区层，在有源区层外延生长下接触层，然后在下接触层上形成第一金属层；

步骤S12，制备具有第二金属层的第二衬底，包括：提供第二基底，在第二基底表面形成第二金属层；

步骤S13，将所述第一衬底的第一金属层与所述第二衬底的第二金属层相对，并将第一和第二金属层键合在一起，形成键合金属层；

步骤S14，对所述第一基底进行抛光，直到离所述腐蚀阻挡层预设距离，采用湿法腐蚀或干法刻蚀法腐蚀到所述腐蚀阻挡层，再用酸溶液去除所述腐蚀阻挡层，然后用湿法腐蚀或干法刻蚀法减薄所述上接触层至预设厚度。

10.根据权利要求9所述的面发射太赫兹量子级联激光器的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S21，在所述有源区层的表面生长一层绝缘层，在所述绝缘层表面制作出引线区图形；

步骤S22，采用带有氟离子的溶液对所述绝缘层中除非电注入区域之外的区域进行腐蚀，露出有源区层；

步骤S23，在露出的有源区层表面制作出天线阵列图形。