[发明专利]一种异质结激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种异质结激光器，其特征在于，用双层堆垛类黑磷烯的不同堆垛结构实现HD型异质结半导体激光器，该异质结半导体激光器的结构自下而上包括：下电极（1）、衬底（2）、下包覆层（3）、有源层（4）、上包覆层（5）和上电极（6）；有源层为一个横向异质结，横向异质结由双层AD型GeS堆垛和双层旋转AB型GeS堆垛构成；双层AD型GeS堆垛和双层旋转AB型GeS堆垛都为稳定的堆垛结构；双层AD型GeS堆垛的第二层相当于相对第一层沿b方向移动了半个周期，双层旋转AB型GeS堆垛的结构的第二层相对于第一层进行了180°的旋转，然后沿着a方向移动了半个周期。

2.根据权利要求1所述的异质结激光器，其特征在于，所述的异质结激光器中，上包覆层（5）为p型双层AD型GeS堆垛，下包覆层（3）为n型双层AD型GeS堆垛，都为AD堆垛结构，上包覆层和下包覆层的厚度为10-20nm。

3.根据权利要求1所述的异质结激光器，其特征在于，双层AD型GeS堆垛和双层旋转AB型GeS堆垛通过探针剥离的方法将初始结构进行错位得到。

4.根据权利要求1所述的异质结激光器，其特征在于，所采用的异质结为Ⅰ型异质结结构，所谓Ⅰ型异质结通常定义为该异质结的能带结构表现为：窄带材料的导带底和价带顶都位于宽带材料的禁带中，ΔEc和ΔEv的符号相反；因此本结构就定义为双层AD型GeS堆垛的导带底CBM在双层旋转AB型GeS堆垛的CBM之上，而价带顶VBM则在双层旋转AB型GeS堆垛的VBM之下；ΔEc为窄带与宽带导带底能量差，Δev为窄带与宽带价带顶能量差。

5.一种权利要求1~4任一所述的异质结激光器的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

a.衬底的制备：HF浸泡刻蚀，真空沉积得到Si衬底；

b.GeS薄膜制备：液相反应制备GeS薄膜，将得到的GeS薄膜附着在步骤a得到的衬底上；

c.特殊GeS堆垛的制备：

1）将上述得到的GeS膜，在电子显微镜下，通过探针剥离的方法，剥离得到合适的层数的GeS；

2）将1）中得到的GeS进行通过扩散、注入参杂工艺进行n型参杂，然后在电子显微镜下，使用探针进行剥离，移动层与层间的相对距离或进行层间的旋转变换，得到所要求的双层AD型GeS堆垛和双层旋转AB型GeS堆垛，最后再将二者通过层间的范德瓦尔斯力相互结合形成横向异质结；

3）使用2）中的参杂方法对结构进行p型参杂得到p型GeS上包覆层；

4）最后通过表面蒸镀金属的方法，在上、下层分别蒸镀一层金属层，作为上、下电极。

6.如权利要求4所述的异质结激光器的制备方法，其特征在于，步骤a.衬底的制备具体为：采用n-Si（111）片为衬底，用HF浸泡Si片去除表面的二氧化硅，然后使用丙醇、乙醇、去离子水对Si片进行多次清洗出去硅片表面异物，用氮气将Si片吹干，放入真空石英管中进行沉积处理；将石英管加热到300℃，维持10-15min，去除硅片表面的水汽。

7.如权利要求4所述的异质结激光器的制备方法，其特征在于，GeS薄膜制备的具体方法为：将计量比的锗氯化二噁烷络合物、硫脲、油酰胺OLA分别在空气中轻微的磁力搅拌；将搅拌后的液体混合物超声处理，除去油胺中的空气；随后连接到Schlenk线，抽真空，除去水分和氧气；在磁力搅拌下通氮气进行惰性气体保护；将处理过后的液体混合物加热，随着温度的升高，液体逐渐变成了黄色透明溶液，反应混合物在氮气流中回流反应，反应结束将溶液冷却至室温，沉淀离心分离，洗涤，将得到的薄膜附着在Si衬底上，真空干燥备用。