[发明专利]一种量子级联激光器芯片及其制备方法

说明书

本公开实施例提供了一种量子级联激光器芯片及制备方法。该量子级联激光器芯片包括：衬底；双沟脊结构，双沟脊结构设置于衬底上；第一电极，第一电极设置于双沟脊结构的目标表面上；两个半绝缘填充层，两个半绝缘填充层分别设置于双沟脊结构的两个侧面开设的凹槽中，形成针对半绝缘填充层的半绝缘掩埋结构；两个辅助脊结构，每个辅助脊结构设置于衬底上，两个辅助脊结构分别设置于双沟脊结构的相对两侧；以及两个第二电极，两个第二电极分别设置于两个辅助脊结构上，第一电极的目标表面与第二电极的目标表面之间的高度差小于或等于第一距离阈值。该量子级联激光器芯片能在提高响应速率的同时改善散热。

技术领域

本发明涉及红外光电器件技术领域，尤其涉及一种量子级联激光器芯片及其制备方法。

背景技术

量子级联激光器(Quantum Cascade Laser，QCL)是一种能够发射光谱在中红外和远红外波段激光的半导体激光器。针对发光波长位于3～5μm或8～14μm大气窗口内的红外量子级联激光器，其具有体积小、功耗低、波长可调谐、设计灵活性大和响应速率高等优点。并且，由于其发光波长较长，受大气颗粒物的散射较弱，因此，在空间通信和气体检测等方面具有独特的优势。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题，量子级联激光器的响应速率和散热之间存在矛盾。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供了一种量子级联激光器芯片及其制备方法。

本公开实施例的一个方面提供了一种量子级联激光器芯片，包括：

衬底；

双沟脊结构，所述双沟脊结构设置于所述衬底上；

第一电极，所述第一电极设置于所述双沟脊结构的目标表面上；

两个半绝缘填充层，所述两个半绝缘填充层分别设置于所述双沟脊结构的两个侧面开设的凹槽中，形成针对所述半绝缘填充层的半绝缘掩埋结构；

两个辅助脊结构，每个所述辅助脊结构设置于所述衬底上，所述两个辅助脊结构分别设置于所述双沟脊结构的相对两侧；以及

两个第二电极，所述两个第二电极分别设置于所述两个辅助脊结构上，所述第一电极的目标表面与所述第二电极的目标表面之间的高度差小于或等于第一距离阈值。

根据本公开的实施例，所述双沟脊结构包括由下至上设置的第一波导层、有源区层、限制层和第二波导层，所述第一波导层设置于所述衬底上。

根据本公开的实施例，还包括：两个二次双沟结构，每个所述二次双沟结构是所述双沟脊结构与对应所述辅助脊结构之间的间隔区域，每个所述二次双沟结构的底部嵌入所述衬底，所述两个二次双沟结构对称设置于所述双沟脊结构的两侧。

根据本公开的实施例，所述二次双沟结构的顶部的开口的宽度大于或等于所述二次双沟结构的底部的宽度，其中，所述二次双沟结构的顶部是所述第二波导层的目标表面所在的平面。

根据本公开的实施例，所述二次双沟结构的顶部与所述二次双沟结构的底部之间的距离大于或等于第二距离阈值。

根据本公开的实施例，所述辅助脊结构的目标侧面为斜面，所述斜面的顶部与所述衬底的中垂线所在的竖直平面的距离大于所述斜面的底部与所述竖直平面的距离，所述辅助脊结构的目标侧面是靠近所述双沟脊结构的侧面。

根据本公开的实施例，所述第一电极的宽度大于所述双沟脊结构的目标表面的宽度且小于所述双沟脊结构的目标表面的宽度与所述两个半绝缘填充层的目标表面的宽度之和；

所述第二电极延伸至所述衬底的目标表面。