[发明专利]柔性电泵浦ZnO纳米线激光器阵列结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性电泵浦ZnO纳米线激光器阵列结构及其制备方法。所述激光器阵列结构包括：柔性基底；结合在柔性基底上的GaN层；设置在GaN层上的底电极；外延生长于所述GaN层上的ZnO纳米线阵列，所述ZnO纳米线阵列包括多根竖立设置的ZnO纳米线，其中相邻ZnO纳米线的间隙内填充有保护材料；覆盖在ZnO纳米线阵列上的电介质层；以及，设置在电介质层上的、作为顶电极的金属层；其中，每一ZnO纳米线分别与一顶电极及一底电极配合形成一个纳米激光器单元。本发明提供的激光器阵列结构具有阵列规模大、高密度阵列化工作、可控性好等特点，且制备工艺简单，在可穿戴电子皮肤及柔性传感器等领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种激光器，具体涉及一种柔性电泵浦ZnO纳米线激光器阵列结构及其制备方法，属于半导体技术领域。

背景技术

随着人工智能技术的飞速发展，电子皮肤及可穿戴电子产品的研究炙手可热，同时电子元器件也向着柔性、微型化、高集成度等方向发展。柔性电子器件因其良好的弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸等特性，在电子皮肤、人机界面交互、智能机器人等应用领域发挥至关重要的作用，因而电子器件柔性化的研究目前已经成为交叉学科中的研究热点之一。近年来，研究人员对于将纳米尺度激光器应用于芯片光子器件和超灵敏传感器越来越关注。但是，目前已报道的半导体纳米激光器多使用自上而下刻蚀的方法制备微纳米尺度的光学微腔，刻蚀过程中的高能量与高温过程不适用于柔性衬底，所以无法通过这些方法制备柔性纳米激光器。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有高分辨率的柔性电泵浦纳米激光器阵列的结构及制备方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种柔性电泵浦ZnO纳米线激光器阵列结构，其包括：

柔性基底；

结合在柔性基底上的GaN层；

设置在GaN层上的底电极；

外延生长于所述GaN层上的ZnO纳米线阵列，所述ZnO纳米线阵列包括多根竖立设置的ZnO纳米线，其中相邻ZnO纳米线的间隙内填充有保护材料，所述保护材料的折射率低于ZnO，以使ZnO纳米线与保护材料的界面处形成全反射面；

覆盖在ZnO纳米线阵列上的电介质层；以及

设置在电介质层上的、作为顶电极的金属层；

其中，每一ZnO纳米线分别与一顶电极及一底电极配合形成一个纳米激光器单元。

在一些实施方式中，所述ZnO纳米线为规则的六棱柱形，并且所述ZnO纳米线的顶端面、底端面均光滑平整。

本发明实施例还提供了一种柔性电泵浦ZnO纳米线激光器阵列结构的制备方法，其包括：

在柔性基底上设置GaN层；

在所述GaN层上设置底电极；

在所述GaN层上设置图形化掩模层，并利用所述图形化掩模层在GaN层上生长形成ZnO纳米线阵列；

在所述ZnO纳米线阵列内填充保护材料，所述保护材料的折射率低于ZnO，以使ZnO纳米线与保护材料的界面处形成全反射面；

在所述ZnO纳米线阵列上设置电介质层；以及

在所述电介质层上设置作为顶电极的金属层，且使每一ZnO纳米线分别与一顶电极及一底电极配合形成一个纳米激光器单元。

本发明实施例还提供所述柔性电泵浦ZnO纳米线激光器阵列结构的用途，例如在制备电子皮肤、可穿戴器件等产品中的用途。

与现有技术相比，本发明以上实施例提供的技术方案至少具有下列优点：