[发明专利]一种外延结构及其光栅结构制备方法

摘要

本发明公开了一种外延结构及其光栅结构的制造方法。该外延结构包括衬底以及沿第一方向叠层设置于衬底上的波导层，其中在垂直于第一方向的第二方向上，波导层划分为量子阱混杂增强区以及量子阱混杂抑制区，其中量子阱混杂增强区和量子阱混杂抑制区在第二方向上的一定区域交替排列，以利用量子阱混杂增强区和量子阱混杂抑制区的折射率在第二方向上周期性变化形成光栅结构。通过上述方式，交替排列的量子阱混杂增强区和量子阱混杂抑制区形成光栅结构，避免采用复杂的二次外延制造工艺，降低制造成本；避免二次外延制造工艺对器件的可靠性及性能的影响；并实现对光栅周期的方便有效的调控。

主权项

1.一种外延结构，其特征在于，所述外延结构包括衬底以及沿第一方向叠层设置于所述衬底上的N型包层、第二限制层、量子阱层、第一限制层、第二P型包层、波导层和第一P型包层，其中在垂直于所述第一方向的第二方向上，所述波导层划分为量子阱混杂增强区以及量子阱混杂抑制区，其中所述量子阱混杂增强区和量子阱混杂抑制区在所述第二方向上的一定区域交替排列，以利用所述量子阱混杂增强区和量子阱混杂抑制区的折射率在所述第二方向上周期性变化形成光栅结构；其中，在进行量子阱混杂之前整体外延结构已形成，以避免二次外延，所述波导层为由至少两种不同折射率的材料交替形成的超晶格叠层结构，所述超晶格叠层结构经量子阱混杂工艺处理形成所述量子阱混杂抑制区和所述量子阱混杂增强区，其中所述量子阱混杂抑制区内的所述至少两种不同的材料的混杂程度小于所述量子阱混杂增强区内的所述至少两种不同的材料的混杂程度；其中，在所述量子阱混杂增强区中所述波导层的超晶格叠层结构中的两种不同材料被变为组分一致的一种材料；所述第一限制层的折射率与所述第二限制层的折射率相同，且所述第一限制层和第二限制层的折射率介于所述至少两种不同折射率的材料的最高折射率和最低折射率之间，所述第一限制层和第二限制层的折射率为对应层的平均折射率；所述第一限制层和所述第二限制层分别为由单一折射率材料形成的分别限制异质结结构，所述第一限制层和所述第二限制层均由Al_0.2Ga_0.8As组成，厚度分别为100nm，所述量子阱层由In_0.16GaAs组成，厚度为8nm，所述N型包层由Al_0.35Ga_0.65As组成，厚度为2000nm，所述第一P型包层和所述第二P型包层均由Al_0.35Ga_0.65As组成，厚度分别为2000nm和100nm；所述波导层由5个周期的Al_0.5Ga_0.5As/GaAs相间堆叠而成，Al_0.5Ga_0.5As薄层中的Al向GaAs薄层中迁移，GaAs薄层中的Ga向Al_0.5Ga_0.5As薄层中迁移，使两种材料在所述量子阱混杂增强区对应的所述波导层中实现混杂。