一种半导体激光器的制备方法与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种半导体激光器的制备方法。

背景技术：

1、gaas基边发射大功率半导体激光器具有广泛的应用场景，在激光打印、光纤通信、材料加工、手术医疗和泵浦源等领域都有应用。目前，商用gaas激光器已经可以在900nm～1000nm保证20w～30w的单管输出功率。

2、限制gaas半导体激光器功率发展的主要因素是光学灾变损伤(cod)，半导体激光器的腔面处的过高温度是引发光学灾变损伤的直接原因，而造成温度累积的重要原因就是，半导体激光器在解理成巴条后形成fp腔面，此时材料的晶相排布被破坏，形成悬挂键，此时会很快吸附空气中的杂质或者跟氧气反应从而达到稳定状态，在这种情况下，腔面存在较大的本征缺陷，从而形成表面态/界面态，表面态与界面态作为非辐射复合中心使得电子空穴对在腔面处发生非辐射复合导致腔面温度升高，腔面温度上升又导致腔面附近带隙收缩加剧了腔面的光吸收，形成了正向反馈，当腔面处热量积累至有源区材料熔点时便会损坏腔面，发生光学灾变损伤。

3、当前，现有技术中半导体激光器的无法兼顾抑制半导体激光器的光学灾变损伤的同时提高工艺效率，降低工艺操作难度和降低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种半导体激光器的制备方法，以解决现有技术中无法兼顾抑制半导体激光器的光学灾变损伤的同时提高工艺效率，降低工艺操作难度和降低的问题。

2、本发明提供一种半导体激光器的制备方法，包括：提供初始半导体激光器，所述初始半导体激光器具有前腔面；对所述前腔面进行氩等离子体处理；进行所述氩等离子体处理之后，对所述前腔面进行氮等离子处理；进行所述氮等离子处理之后，采用溅射工艺在所述前腔面形成氮化硼膜。

3、可选的，所述氩等离子体处理的时间为所述氮等离子处理的时间的40％～60％。

4、可选的，所述氩等离子体处理的时间为50秒～70秒；所述氮等离子处理的时间为110秒～130秒。

5、可选的，所述氩等离子体处理的射频功率小于所述氮等离子处理的射频功率。

6、可选的，所述氩等离子体处理的射频功率为140w～160w；所述氮等离子处理的射频功率为240w～260w。

7、可选的，所述氩等离子体处理采用的氩气源的流量小于所述氮等离子处理的氮气源的流量。

8、可选的，所述氩等离子体处理采用的氩气源的流量为110sccm～130sccm；所述氮等离子处理采用的氮气源的流量为140sccm～160sccm。

9、可选的，所述氮化硼膜的厚度为50nm～200nm。

10、可选的，所述溅射工艺的工艺参数包括：采用的气体为氩气与氮气的混合气体，靶材采用氮化硼材料，腔室气压为6e－3帕～8e－3帕，溅射功率为380瓦～420瓦，温度为198摄氏度～210摄氏度。

11、可选的，还包括：在所述氮化硼膜表面形成增透膜；所述初始半导体激光器具有与所述前腔面相对设置的后腔面；所述半导体激光器的制备方法还包括：在所述后腔面形成反射膜。

12、本发明提供的技术方案，具有如下效果：

13、本发明技术方案提供的半导体激光器的制备方法，氩等离子体处理和氩等离子体处理用于清除前腔面附着的杂质及形成的氧化物。对所述前腔面进行氩等离子体处理，氩离子体积比较大，氩离子质量较大，对前腔面的清洗质量较高，所以氩等离子体处理较快清除前腔面表面的部分杂质和氧化物，提高了效率。由于氩等离子体处理处理之后前腔面还剩余部分杂质和氧化物，因此即使氩等离子体的能量较高，氩等离子体处理处理也不会对前腔面造成损伤，避免氩等离子体处理而影响后续的氮化硼膜的质量。进行所述氩等离子体处理之后，对所述前腔面进行氮等离子处理，氮离子的体积较小，氮离子的质量较小，所以氮等离子的能量较小，所以氮等离子处理对前腔面的损伤较小，从而获得洁净且损伤较小的前腔面。结合氩等离子体处理和氮等离子处理，能提高处理速率且对前腔面的损伤降低。洁净且损伤较小的前腔面为形成氮化硼膜提供较好的表面，使得氮化硼膜的生长质量提高。氮化硼膜的尽快宽度较宽，这样氮化硼膜能有效的抑制光吸收，且氮化硼膜的质量较高，氮化硼膜中的缺陷较少，避免在氮化硼膜中形成缺陷能级，这样有效的抑制半导体激光器的光学灾变损伤。由于采用溅射工艺形成氮化硼膜，这样使得工艺操作难度降低且成本降低。综上，本发明技术方案提供的半导体激光器的制备方法有效的抑制半导体激光器的光学灾变损伤、提高工艺效率，降低工艺操作难度和降低。

技术特征：

1.一种半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氩等离子体处理的时间为所述氮等离子处理的时间的40％～60％。

3.根据权利要求2所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氩等离子体处理的时间为50秒～70秒；所述氮等离子处理的时间为110秒～130秒。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氩等离子体处理的射频功率小于所述氮等离子处理的射频功率。

5.根据权利要求4所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氩等离子体处理的射频功率为140w～160w；所述氮等离子处理的射频功率为240w～260w。

6.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氩等离子体处理采用的氩气源的流量小于所述氮等离子处理的氮气源的流量。

7.根据权利要求6所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氩等离子体处理采用的氩气源的流量为110sccm～130sccm；所述氮等离子处理采用的氮气源的流量为140sccm～160sccm。

8.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氮化硼膜的厚度为50nm～200nm。

9.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述溅射工艺的工艺参数包括：采用的气体为氩气与氮气的混合气体，靶材采用氮化硼材料，腔室气压为6e－3帕～8e－3帕，溅射功率为380瓦～420瓦，温度为198摄氏度～210摄氏度。

10.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，还包括：在所述氮化硼膜表面形成增透膜；

技术总结
本发明公开了一种半导体激光器的制备方法，包括：提供初始半导体激光器，所述初始半导体激光器具有前腔面；对所述前腔面进行氩等离子体处理；进行所述氩等离子体处理之后，对所述前腔面进行氮等离子处理；进行所述氮等离子处理之后，采用溅射工艺在所述前腔面形成氮化硼膜。所述半导体激光器的制备方法有效的抑制半导体激光器的光学灾变损伤、提高工艺效率，降低工艺操作难度和降低。

技术研发人员：王伟远,成磊,崔鹏鹏,陈宇星,梅石磊
受保护的技术使用者：晋城市光机电产业协调服务中心（晋城市光机电产业研究院）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13