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专利号: 2018106204513
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种制作基于金属微腔的半导体激光器的方法,其特征在于,制作出的基于金属微腔的半导体激光器包括第一硅衬底、金属反射镜以及依次设置于所述硅衬底上的环氧树脂层、金属膜、金属层、绝缘介质层、有源层;所述金属反射镜的一端穿过所述有源层及绝缘介质层与所述金属膜抵接,所述金属反射镜的另一端暴露于空气中,所述金属层和金属反射镜组成一金属腔,作为半导体激光器的光学谐振腔;

包括如下步骤:

步骤1,首先取两片单晶硅衬底,分别记为所述第一硅衬底和第二硅衬底,进行超声清洗,在洗净干燥后的第二硅衬底上旋涂一层300~600nm厚的PMMA膜,干燥备用;

步骤2,利用微操作系统将所述有源层转移到所述PMMA膜远离所述第二硅衬底的那一面上,并使所述有源层与所述PMMA膜紧密贴合;

步骤3,用磁控溅射或电子束蒸发或脉冲激光沉积方法在所述有源层远离所述PMMA膜的那一面上蒸镀一层绝缘介质层,后再蒸镀一层金属层;

步骤4,利用微纳米加工技术在第二硅衬底、PMMA膜、有源层、绝缘介质层、金属层组成的多层结构上刻蚀出一刻蚀腔,其刻蚀深度等于金属层、绝缘介质层、有源层和PMMA膜的总厚度;

步骤5,利用磁控溅射镀膜机在所述刻蚀腔沉积一层厚度大于所述刻蚀深度的金属膜,使所述刻蚀腔完全抵接所述金属膜,从而形一成金属反射镜;

步骤6,用环氧树脂将清洗干燥后的第一硅衬底粘在所述金属膜上;

步骤7,待所述环氧树脂固化后,用一个干净的刀片将所述第二硅衬底以及所述第二硅衬底上的PMMA膜与有源层剥离开,并用丙酮清洗残留在有源层上的PMMA膜,这样就形成了金属微腔半导体激光器。

2.根据权利要求1所述的一种制作基于金属微腔的半导体激光器的方法,其特征在于,所述绝缘介质层具体为二氟化镁、三氧化二铝、二氧化硅、氟化锂其中之一构成;所述绝缘介质层的厚度为5~100nm。

3.根据权利要求1所述的一种制作基于金属微腔的半导体激光器的方法,其特征在于,所述有源层具体为半导体纳米片或半导体纳米线。

4.根据权利要求3所述的一种制作基于金属微腔的半导体激光器的方法,其特征在于,所述半导体纳米片或半导体纳米线具体由硒化镉、硫化镉、氧化锌、砷化镓、铟镓氮和铟镓砷磷中的一种制成。

5.根据权利要求1所述的一种制作基于金属微腔的半导体激光器的方法,其特征在于,所述金属层厚度范围为50~200nm,所述金属层具体由金属材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种制作基于金属微腔的半导体激光器的方法,其特征在于,所述金属腔的形状具体为平行平面腔、凹凸腔、平凹腔、圆形腔、长方形腔、正多边形腔其中之一。

7.根据权利要求1所述的一种制作基于金属微腔的半导体激光器的方法,其特征在于,所述金属反射镜的高度大于所述绝缘介质层和有源层的厚度之和,且金属反射镜暴露在空气中的高度等于所述PMMA膜的厚度。

8.根据权利要求7所述的一种制作基于金属微腔的半导体激光器的方法,其特征在于,所述金属腔为光学谐振腔,且所述金属腔的高度等于所述绝缘介质层、有源层和PMMA膜的厚度之和,通过增加PMMA膜的厚度增加所述金属反射镜的高度。