一种DFB激光器的外延结构及其制备方法与流程

文档序号:11137336阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种DFB激光器的外延结构,包括InP衬底,在InP衬底上自下而上依次设置有缓冲层、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层、第二缓冲层、腐蚀阻挡层、包层和光栅层;在光栅层上面设置有二次外延层,其特征在于:所述二次外延层自下而上包括光栅包层、势垒渐变层和欧姆接触层,所述光栅包层自下而上包括光栅覆盖层和过渡层,所述光栅覆盖层厚度大于光栅层厚度。

2.根据权利要求1所述的一种DFB激光器的外延结构,其特征在于:所述光栅覆盖层厚度比光栅层厚度大2nm-6nm。

3.根据权利要求1所述的一种DFB激光器的外延结构,其特征在于:所述光栅覆盖层的平均生长速度为0.002 nm/s-0.003 nm/s,所述光栅覆盖层的生长温度为530-570°C;所述过渡层的平均生长速度为0.15 nm/s-0.55 nm/s,所述过渡层的生长温度为650-690°C。

4.根据权利要求1所述的一种DFB激光器的外延结构,其特征在于:所述光栅层的厚度为40 nm;光栅层中光栅周期为210 nm;所述光栅覆盖层的厚度为42.3 nm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种DFB激光器的外延结构,其特征在于:所述缓冲层为InP层;所述下限制层为AlInAs层;所述下波导层为AlGaInAs层;所述有源层为AlGaInAs层;所述上波导层为AlGaInAs层;所述上限制层为AlInAs层;所述第二缓冲层为InP层,所述腐蚀阻挡层为波长1100nm 的InGaAsP层;所述包层为InP层,所述光栅层为波长1100nm的 InGaAsP层;所述光栅覆盖层为InP层,所述过渡层为InP层;所述势垒渐变层为InGaAsP层;所述欧姆接触层为InGaAs层。

6.根据权利要求1所述的一种DFB激光器的外延结构,其特征在于:所述势垒渐变层自下而上包括第一势垒渐变层和第二势垒渐变层,第一势垒渐变层由波长为1300nm的InGaAsP层构成,所述第二势垒渐变层由波长为1500nm的InGaAsP层构成。

7.一种DFB激光器外延结构的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤一、选用InP作为衬底,把InP衬底放入到MOCVD 系统反应室中,以H2为载气,通入相应反应源气体,在InP衬底上面依次生长InP缓冲层、AlInAs下限制层、AlGaInAs下波导层、AlGaInAs有源层、AlGaInAs上波导层、AlInAs上限制层、InP第二缓冲层、InGaAsP腐蚀阻挡层、InP包层和InGaAsP光栅制作层;

步骤二、取出步骤一生长完成的半成品外延片,在半成品外延片上采用全息光刻或电子束光刻的方式在InGaAsP光栅制作层上形成光栅层;

步骤三、把步骤二制作完光栅层的半成品外延片清洗后再放入MOCVD 系统反应室,给反应室通入流量为850sccm -950 sccm 的PH3气体以保护半成品外延片,让反应室升温至530℃-570℃,然后在t1=1秒-8秒内往反应室通入流量为8 sccm -15 sccm的TMIn反应源气体在光栅层上面生长InP光栅覆盖层的形核层,接着在t2=2秒-5秒内关闭进入反应室的TMIn反应源气体,给已生长InP光栅覆盖层的形核层中的原子迁移提供时间,稳定已生长InP光栅覆盖层的形核层,再接着在t3=12秒-24秒内往反应室通入流量为8 sccm -15 sccm的TMIn反应源气体在已生长的InP光栅覆盖层的形核层上继续生长InP光栅覆盖层的基体层,再接着在t4=2秒-5秒内关闭进入反应室的TMIn反应源气体,稳定后面生长InP光栅覆盖层的基体层,如此以t1+t2+t3+t3= t5作为一个生长周期循环生长InP光栅覆盖层至InP光栅覆盖层的总厚度大于光栅层厚度2nm-6nm后停止InP光栅覆盖层的生长;

步骤四、让反应室的温度升高至650℃-690℃,保持PH3气体通入反应室的流量为850sccm -950 sccm ,然后往反应室通入流量为600sccm -800sccm的TMIn反应源气体,在已生长完成的InP光栅覆盖层上生长InP过渡层,InP过渡层生长至设定厚度后停止生长;

步骤五、保持反应室温度为650-690℃,以H2为载气,通入相应反应源气体,在生长完成的InP过渡层上依次生长InGaAsP势垒渐变层和InGaAs欧姆接触层。

8.根据权利要求7所述的一种DFB激光器外延结构的制备方法,其特征在于:所述步骤三中,通入反应室PH3气体的流量为900 sccm,反应室升温至550℃,通入反应室TMIn反应源气体的流量为10 sccm,在往反应室通入TMIn反应源气体的同时还以双稀释管路通入流量为0.36sccm的DeZn掺杂剂气体,t1为2秒,t2为2秒,t3为15秒,t4为2秒,InP光栅覆盖层的平均生长速度为0.00228 nm/s;

所述步骤四中,让反应室的温度升高至670℃,通入反应室TMIn反应源气体的流量为720 sccm,在往反应室通入TMIn反应源气体的同时还以双稀释管路通入流量为37.5sccm的DeZn掺杂剂气体,所述InP过渡层的平均生长速度为0.2 nm/s;

所述步骤五中,反应室的温度保持为670℃。

9.根据权利要求7所述的一种DFB激光器外延结构的制备方法,其特征在于:所述步骤三中,在往反应室通入TMIn反应源气体的同时还以双稀释管路通入流量为0.25-0.50sccm的DeZn掺杂剂气体;

所述步骤四中,在往反应室通入TMIn反应源气体的同时还以双稀释管路通入流量为30-50sccm的DeZn掺杂剂气体。

10.根据权利要求7所述的一种DFB激光器外延结构的制备方法,其特征在于:所述步骤五中,InGaAsP势垒渐变层的生长为先生长波长为1300nm的InGaAsP势垒渐变层,后生长波长为1500nm的InGaAsP势垒渐变层。

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