波长可调谐激光器的制备方法及其制备的激光器

本公开涉及半导体光电子集成器件领域领域，尤其涉及一种波长可调谐激光器的制备方法及其制备的激光器。

背景技术：

1、随着数据中心的快速发展，光纤通信系统不但对光发射芯片的调制速率提出了更高的要求，而且对发射波长覆盖的范围要求也越来越高。

2、在实现本公开发明构思的过程中，发明人发现，由于数据中心对于波长的覆盖范围要求较高，存在通过传统方法制备得到的激光器的波长覆盖范围较难满足需求的问题。

3、公开内容

4、本公开提供了一种波长可调谐激光器的制备方法及激光器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

5、根据本公开的第一个方面，提供了一种波长可调谐激光器的制备方法，包括：在衬底层上生长增益层；对上述增益层进行划分，自左向右依次得到第一光栅区、第一增益区、第一相位区、第三光栅区、第二相位区、第二增益区和第二光栅区；刻蚀去除目标区的上述增益层；其中，上述目标区包括上述第一光栅区、上述第二光栅区、上述第三光栅区、上述第一相位区和上述第二相位区；利用波导对接生长方法，在上述目标区生长无源层；在上述第一光栅区的无源层、上述第二光栅区的无源层和上述第三光栅区的无源层制作取样光栅；在上述无源层的上表面和上述增益层的上表面均生长包层和电接触层；刻蚀上述电接触层和上述包层，得到电隔离沟，并将氦离子注入上述电隔离沟；在上述电接触层的上表面制作第一电极，并在上述衬底层的下表面制作第二电极，得到目标激光器。

6、根据本公开的实施例，上述刻蚀去除目标区的上述增益层，得到刻蚀后的激光器衬底，包括：在上述增益层上生长sio2钝化层，并在上述钝化层上覆盖光刻胶作为掩模；利用缓冲氧化物腐蚀液腐蚀上述sio2钝化层，得到上述第一增益区和上述第二增益区各自对应的条形的上述掩模图形；采用干法刻蚀，去除上述目标区的上述增益层，保留上述掩膜图形覆盖的上述增益层；并在上述干法刻蚀完成后，去除上述钝化层和上述掩膜图形的掩膜，得到上述刻蚀后的激光器衬底。

7、根据本公开的实施例，在生长完上述包层和上述电接触层之后，上述方法还包括：利用光刻胶，在上述包层和上述电接触层光刻条形掩膜；利用第一腐蚀液对上述包层和上述电接触层进行腐蚀，得到腐蚀后的上述包层和腐蚀后的上述电接触层，其中，上述第一腐蚀液的配比为br2:hbr:h2o＝1:25:80；利用盐酸溶液对上述腐蚀后的上述包层和腐蚀后的上述电接触层进行腐蚀，得到倒台浅脊结构，其中，上述盐酸溶液的配比为hcl:h2o＝9:1。

8、根据本公开的实施例，上述刻蚀上述电接触层和上述包层，得到电隔离沟，包括：利用光刻胶，在电接触层上光刻得到用于刻蚀上述电隔离沟对应的掩膜，以将上述电隔离沟刻蚀在上述第一光栅区和上述第一增益区之间，上述第一增益区和上述第一相位区之间，上述第一相位区与上述第三光栅区之间，上述第三光栅区和上述第二相位区之间，上述第二相位区和上述第二增益区之间，上述第二增益区和上述第二相位区之间；利用第二腐蚀液刻蚀上述电隔离沟，其中，上述第二腐蚀液的配比为h2sio4:h2o2:h2o＝3:1:1。

9、根据本公开的实施例，在得到上述刻蚀后的激光器衬底之后，以及生长上述无源层之前，上述方法还包括：利用h2sio4和h2o2的混合溶液，对上述刻蚀后的激光器衬底进行清洗和干燥操作；利用浓硫酸溶液，使上述衬底层钝化。

10、根据本公开的第二个方面，提供了一种波长可调谐激光器，包括：位于同一衬底上、等高且自左向右依次贴合的第一光栅区、第一增益区、第一相位区、第三光栅区、第二相位区、第二增益区和第二光栅区；上述第一增益区和上述第二增益区均包括增益层；上述第一相位区、上述第二相位区、上述第一光栅区和上述第二光栅区，均包括无源层；上述第一光栅区的无源层、上述第二光栅区的无源层和上述第三光栅区的无源层，均形成有取样光栅；上述上波导层的上表面和上述无源层的上表面依次设置有上述包层、上述电接触层和上述第一电极；上述包层和上述电接触层和上述第一电极设置有电隔离沟；上述衬底层的下表面设置有第二电极。

11、根据本公开的实施例，上述第一光栅区、上述第二光栅区、上述第三光栅区、上述第一相位区和上述第二相位区的带隙波长，均比上述第一增益区或上述第二增益区的波长短90-200nm。

12、根据本公开的实施例，上述增益层自下而上依次包括：下波导层、多量子阱有源层和上波导层；上述下波导层的带隙波长的范围包括1200-1300nm；上述上波导层的带隙波长的范围包括1200-1300nm。

13、根据本公开的实施例，上述多量子阱有源层的可选材料包括ingaasp或ingaalas；上述下波导层的可选材料包括ingaasp；上述第一光栅区、上述第二光栅区、上述三光栅区、上述第一相位区和上述第二相位区的可选材料包括ingaasp或ingaalas。

14、根据本公开的实施例，上述包层的材料包括p型zn掺杂inp，上述包层的厚度范围包括1500-1800nm；上述电接触层的可选材料包括ingaas，上述电接触层的厚度范围包括200-300nm。

15、根据本公开的提供的波长可调谐激光器的制备方法及其制备的激光器，通过在衬底层上生长增益层，再刻蚀去除目标区的增益层，利用波导对接生长方法，在目标区生长无源层，然后在第一光栅区的无源层、第二光栅区的无源层和第三光栅区的无源层制作取样光栅，使第一光栅区、第一增益区、第一相位区和第三光栅区组合为一个激光器，以及使第二光栅区、第二增益区、第二相位区和第三光栅区也可组合为一个激光器，实现了上述两个激光器的集成，再生长包层和电接触层，并制作电隔离沟、第一电极和第二电极，可以得到目标激光器，由于所制备的目标激光器的左右两部分共用一个光栅区，因此，通过激光器左右两端出光，可以实现波长调谐范围翻倍的效果，使激光器的波长调谐范围可以满足需求。并且由于共用第三光栅区减少了施加在激光器的电流，因此，降低了所制备的激光器的功耗。

技术实现思路

技术特征：

1.一种波长可调谐激光器的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述刻蚀去除目标区的所述增益层，得到刻蚀后的激光器衬底，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在生长完所述包层和所述电接触层之后，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述刻蚀所述电接触层和所述包层，得到电隔离沟，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其中，在得到所述刻蚀后的激光器衬底之后，以及生长所述无源层之前，所述方法还包括：

6.一种波长可调谐激光器，包括：位于同一衬底上、等高且自左向右依次贴合的第一光栅区、第一增益区、第一相位区、第三光栅区、第二相位区、第二增益区和第二光栅区；

7.根据权利要求6所述的激光器，其中，所述第一光栅区、所述第二光栅区、所述第三光栅区、所述第一相位区和所述第二相位区的带隙波长，均比所述第一增益区或所述第二增益区的波长短90-200nm。

8.根据权利要求6所述的激光器，其中，所述增益层自下而上依次包括：下波导层、多量子阱有源层和上波导层；

9.根据权利要求8所述的激光器，其中，所述多量子阱有源层的可选材料包括ingaasp或ingaalas；

10.根据权利要求6所述的激光器，其中，所述包层的材料包括p型zn掺杂inp，所述包层的厚度范围包括1500-1800nm；

技术总结
本公开提供了一种波长可调谐激光器的制备方法及其制备的激光器，该方法包括：在衬底层上生长增益层；对增益层进行划分，自左向右依次得到第一光栅区、第一增益区、第一相位区、第三光栅区、第二相位区、第二增益区和第二光栅区；刻蚀去除目标区的增益层；利用波导对接生长方法，在目标区生长无源层；在第一光栅区的无源层、第二光栅区的无源层和第三光栅区的无源层制作取样光栅；在无源层的上表面和增益层的上表面均生长包层和电接触层；刻蚀电接触层和包层，得到电隔离沟，并将氦离子注入电隔离沟；在电接触层的上表面制作第一电极，并在衬底层的下表面制作第二电极，得到目标激光器。

技术研发人员：周代兵,安欣,贺卫利,梁松,赵玲娟,王圩
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11