专利名称：量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及太赫兹量子级联激光器技术领域，尤其是一种通过电阻测量来保证在腐蚀方向具有变化掺杂浓度的太赫兹量子级联激光器脊形腐蚀程度的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，以及利用该装置进行检测的方法。
背景技术：
太赫兹量子级联激光器是2002年诞生的半导体子带间太赫兹辐射源，它利用由于量子限制效应所形成的导带内的子带间的电子跃迁来实现太赫兹光辐射，并依靠多级串联来增强光功率。其辐射频率决定于量子阱的厚度，并可以通过量子工程实现人工剪裁。由于太赫兹量子级联激光器本身所具有的独特的物理内涵以及其与成熟的半导体技术相结合的制作工艺使其在短短的几年内得到迅速发展，并有望成为理想的太赫兹光源。
太赫兹量子级联激光器激射波长在远红外范围，如何在增益区实现有效的光学限制面临着两个问题，一是随着波长的增加传统介电波导所需要的厚度会大大增加，二是波导包层和波导核区的自由载流子吸收增强。目前，解决太赫兹量子级联激光器光学波导问题主要采取以下几种方式(I)利用金属接触层与高掺杂的衬底形成双表面等离子体波导结构；(2)利用金属接触层与半绝缘(SI)衬底上面生长的薄的高掺杂层形成半绝缘-等离子体波导结构；(3)金属-金属波导结构。其中，半绝缘-等离子体波导结构与双等离子体波导结构相比减小了自由载流子的吸收，同时又避免了金属-金属波导结构复杂的衬底去除和基片键合工艺。因此半绝缘-等离子体波导结构成为太赫兹量子级联激光器研究中最具吸引力的波导结构。由于半绝缘-等离子体波导结构特点，器件的两个接触电极必须做在同一侧面。通常利用光刻和湿法腐蚀工艺在脊形结构两侧腐蚀出深沟，分别在脊形台面和沟底表面做电极。难点是沟的深度要恰好腐蚀到有源区下面的等离子体层，而这一离子体层的厚度一般< 800nm。为了保证腐蚀深度通常选取了 H2SO4 H2O2 H2O系快速腐蚀液和H3PO4 H2O2 H2O系慢速腐蚀液配合使用，根据实验前摸清的腐蚀速度首先使用快速腐蚀液腐蚀到接近所需深度，然后改用慢速腐蚀液慢慢腐蚀到所需深度。在使用慢腐蚀液慢慢腐蚀的过程中要不断检测已腐蚀的深度。因此，在腐蚀过程中需要一种简单而有效的检测装置来保证腐蚀进程。本发明基于简单的脊形两侧沟面的电阻测量来保证已腐蚀的深度。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明的目的在于提供一种保证具有不同掺杂平面的半导体多层结构腐蚀进程的简单而有效的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置及其方法。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，该装置包括一支撑板I ;一欧姆表2 ;两条连接导线3，该两条连接导线3分别连接在欧姆表2的两个接口 ；四个固定孔4，该四个固定孔4开在在支撑板I上，并排成一行；两个固定支架5，该两个固定支架通过四个固定孔4固定在支撑板I上；两个探针6，该两个探针6通过尾部的螺旋孔分别固定在两个固定铜支架5上。上述方案中,所述支撑板I采用有机玻璃材料。所述固定支架5采用3mm铜丝材料。所述探针6采用细钨丝材料。上述方案中，所述探针6带有直径20 iim的针尖7。所述探针6的针尖7采用电化学腐蚀法得到。所述探针6的针尖7的电化学腐蚀采用稀NaOH水溶液，或者采用日常交流电通过变压器将电压降低后加在要腐蚀的探针和另一片铜电极上。上述方案中，所述探针6尾部形成螺旋孔固定于固定支架5上。所述两个探针6通过所述两条连接导线3与所述欧姆表2的两个接口连接。为达到上述目的，本发明还提供了一种量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测的方 法，该方法是利用通过连接导线分别连接于欧姆表两极的两个探针来测量太赫兹量子级联激光器脊形两侧沟面电阻，在所述太赫兹量子级联激光器脊形两侧沟面电阻突然变小时，就腐蚀到了需要的深度，进而确定腐蚀深度。(三)有益效果本发明提供的这种量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置及其方法，具有制作简单，成本低，灵敏度高的优点，所述支撑板I采用有机玻璃材料可用手锯和手电钻加工，所述探针6采用细钨丝材料在酒精灯火焰上加入后迅速缠绕在铁棍上形成螺旋状，所述探针6的针尖7的电化学腐蚀采用稀NaOH水溶液，并采用日常交流电通过变压器将电压降低后加在要腐蚀的探针和另一片铜电极上，可加速腐蚀而形成针尖形状。此方法所需材料都是简单易得的。能够有效保证测量具有不同掺杂平面的半导体多层结构腐蚀程度。
为进一步说明本发明的内容及特点，以下结合幅图对本发明作一详细地描述，其中图I是本发明的一种示例性半绝缘-离子体波导结构太赫兹量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置的立体图，同时示出了一种测量实施例；图2示出了一种半绝缘-离子体波导结构太赫兹量子级联激光器结构的截面图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明提供的这种量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，包括一支撑板I ;一欧姆表2 ;两条连接导线3，该两条连接导线3分别连接在欧姆表2的两个接口；四个固定孔4，该四个固定孔4开在在支撑板I上，并排成一行；两个固定支架5，该两个固定支架通过四个固定孔4固定在支撑板I上；两个探针6，该两个探针6通过尾部的螺旋孔分别固定在两个固定铜支架5上。其中，支撑板I采用有机玻璃材料，固定支架5采用3mm铜丝材料，探针6采用细钨丝材料，探针6带有直径20 y m的针尖7，该针尖7采用电化学腐蚀法得到，该电化学腐蚀采用稀NaOH水溶液，或者采用日常交流电通过变压器将电压降低后加在要腐蚀的探针和另一片铜电极上。探针6尾部形成螺旋孔固定于固定支架5上，两个探针6通过两条连接导线3与欧姆表2的两个接口连接。本发明提供的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测的方法，是利用通过连接导线分别连接于欧姆表两极的两个探针来测量太赫兹量子级联激光器脊形两侧沟面电阻，在所述太赫兹量子级联激光器脊形两侧沟面电阻突然变小时，就腐蚀到了需要的深度，进而确定腐蚀深度。图I示出了本发明的示例性立体结构图，图2示出了一种半绝缘-离子体波导结构太赫兹量子级联激光器结构的截面图。在示例情况下，采用大约3mm厚的有机玻璃板作支撑板1，利用手电钻在支撑板I上开四个直径约3mm固定孔4 ，四个固定孔4排成一行。利用直径3mm的铜丝5穿过探针6尾端的螺旋孔，将探针6固定于固定孔4上。探针6 —端的针尖7在NaOH溶液中通过电化学腐蚀得到。两个探针6通过连接导线3分别连接欧姆表2的两个接口。测量过程中两个探针的针尖分别接触腐蚀过的器件10的脊形9两侧的沟道表面8。与上次腐蚀后测量相比电阻出现突然降低就表明已腐蚀到高掺杂的等离子层，即图2中的8的沟道部分，11为腐蚀完成后做的欧姆接触金属层。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，其特征在于，该装置包括 一支撑板(I); 一欧姆表⑵； 两条连接导线(3)，该两条连接导线(3)分别连接在欧姆表(2)的两个接口 ； 四个固定孔(4)，该四个固定孔(4)开在在支撑板(I)上，并排成一行； 两个固定支架(5)，该两个固定支架通过四个固定孔(4)固定在支撑板(I)上； 两个探针￠)，该两个探针(6)通过尾部的螺旋孔分别固定在两个固定铜支架(5)上。
2.根据权利要求I所述的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，其特征在于，所述支撑板(I)采用有机玻璃材料。
3.根据权利要求I所述的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，其特征在于，所述固定支架(5)采用3mm铜丝材料。
4.根据权利要求I所述的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，其特征在于，所述探针(6)采用细钨丝材料。
5.根据权利要求I所述的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，其特征在于，所述探针(6)带有直径20 ii m的针尖(7)。
6.根据权利要求5所述的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，其特征在于，所述探针￠)的针尖(7)采用电化学腐蚀法得到。
7.根据权利要求6所述的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，其特征在于，所述探针(6)的针尖(7)的电化学腐蚀采用稀NaOH水溶液，或者采用日常交流电通过变压器将电压降低后加在要腐蚀的探针和另一片铜电极上。
8.根据权利要求I所述的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，其特征在于，所述探针(6)尾部形成螺旋孔固定于固定支架(5)上。
9.根据权利要求I所述的量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置，其特征在于，所述两个探针(6)通过所述两条连接导线(3)与所述欧姆表(2)的两个接口连接。
10.一种量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测的方法，应用于权利要求I至9中任一项所述的装置，其特征在于，该方法是利用通过连接导线分别连接于欧姆表两极的两个探针来测量太赫兹量子级联激光器脊形两侧沟面电阻，在所述太赫兹量子级联激光器脊形两侧沟面电阻突然变小时，就腐蚀到了需要的深度，进而确定腐蚀深度。
全文摘要
本发明公开了一种量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置及方法，该装置包括一支撑板(1)；一欧姆表(2)；两条连接导线(3)，该两条连接导线(3)分别连接在欧姆表(2)的两个接口；四个固定孔(4)，该四个固定孔(4)开在在支撑板(1)上，并排成一行；两个固定支架(5)，该两个固定支架通过四个固定孔(4)固定在支撑板(1)上；两个探针(6)，该两个探针(6)通过尾部的螺旋孔分别固定在两个固定铜支架(5)上。本发明提供的这种量子级联激光器脊形腐蚀辅助检测装置及其方法，具有制作简单，成本低，灵敏度高的优点，能够有效保证具有不同掺杂平面的半导体多层结构腐蚀程度。
文档编号G01B7/26GK102735157SQ20121021181
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者刘俊岐, 刘峰奇, 张锦川, 梁平, 王利军, 胡颖 申请人:中国科学院半导体研究所