[发明专利]基于GeSn/SiGeSn材料的应变多量子阱激光器及其制作方法

摘要

本发明公开了一种基于GeSn/SiGeSn材料的应变多量子阱激光器及其制作方法，势垒层采用GeSiSn材料；势阱层采用GeSn材料。赝衬底(Ge)、缓冲层(GeSn)、有源区(GeSn/GeSiSn)在衬底(Si)上依次由下至上竖直分布，且Si3N4张应力薄膜包裹在赝衬底、缓冲层及有源区的周围。本发明激光器的制作方法包括(1)采用低温固源分子束外延生长工艺生长GeSn及GeSiSn材料，(2)采用标准激光器制作工艺加工器件。本发明通过多量子阱结构和外加Si3N4应力薄膜引入的张应变，不仅使激光器的激光波长发生了红移，而且明显提高了激光器的光增益并极大的降低了阈值。

主权项

一种基于GeSn/SiGeSn材料的应变多量子阱激光器，包括：衬底(1)、赝衬底(2)、缓冲层(3)、有源区(4)、应力薄膜(5)以及金属电极(6)；所述的赝衬底(2)、缓冲层(3)、有源区(4)在衬底(1)上依次由下至上竖直分布，且Si3N4应力薄膜(5)包裹在赝衬底(2)、缓冲层(3)、有源区(4)的周围；其特征在于：所述赝衬底(2)采用N+掺杂的Ⅳ族材料Ge；缓冲层(3)采用通式为Ge1‑xSnx的IV族复合材料；有源区(4)采用通式为Ge1‑y‑zSiySnz和Ge1‑xSnxIV族复合材料，在GeSn/SiGeSn界面处形成晶格匹配的I型量子阱结构；这里的量子阱个数为20；其中，x表示GeSn中Sn的组份，Sn组份的取值范围为0＜x＜0.1；y表示SiGeSn中Si的组份，z表示SiGeSn中的Sn组分，这里采用的组分为：Ge0.695Si0.161Sn0.144。