本申請(qǐng)屬于激光器，具體涉及一種邊發(fā)射激光芯片及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、在光通信、激光加工等眾多領(lǐng)域中，高性能的激光芯片一直是關(guān)鍵組件。隨著科技的不斷發(fā)展，對(duì)激光芯片的性能要求日益提高，如更高的功率輸出、更好的穩(wěn)定性和更低的能耗等。

2、傳統(tǒng)的邊發(fā)射激光芯片在結(jié)構(gòu)和性能上存在一定的局限性，易出現(xiàn)端面cod(catastrophic?optical?damage，災(zāi)變性光學(xué)損傷)現(xiàn)象，這極大地影響了激光芯片的可靠性和使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本申請(qǐng)要解決的技術(shù)問題在于提供一種邊發(fā)射激光芯片及其制作方法，能夠降低芯片有源區(qū)溫度，提高芯片高溫飽和輸出功率，避免芯片熱失效和cod現(xiàn)象的發(fā)生。

2、為了解決上述問題，本申請(qǐng)的一方面，提供了一種邊發(fā)射激光芯片，包括參考電極，所述參考電極的一側(cè)依次設(shè)置有n型注入層、有源區(qū)和p型注入層，所述p型注入層內(nèi)設(shè)置有至少兩個(gè)電隔離區(qū)，至少兩個(gè)所述電隔離區(qū)之間形成有第一通道，且至少兩個(gè)所述電隔離區(qū)背離所述第一通道的兩側(cè)分別形成有第二通道；

3、所述p型注入層背離所述有源區(qū)的一側(cè)設(shè)置有正向電極和至少兩個(gè)反向電極，所述正向電極位于至少兩個(gè)所述反向電極之間；

4、所述正向電極相較于所述參考電極具有正電位，當(dāng)所述正向電極加載正向電壓時(shí)，空穴通過所述第一通道注入所述有源區(qū)的量子阱，電子也注入所述量子阱；

5、至少兩個(gè)所述反向電極相較于所述參考電極具有負(fù)電位，當(dāng)至少兩個(gè)所述反向電極加載反向電壓時(shí)，所述量子阱一側(cè)的所述空穴通過所述第二通道流入所述正向電極，所述量子阱另一側(cè)的所述電子流入所述參考電極。

6、可選的，所述有源區(qū)包括光增益層，所述光增益層為ingaasp層，所述光增益層的厚度為6nm～8nm，所述光增益層的對(duì)稱中心與所述正向電極的對(duì)稱中心重合。

7、可選的，在豎直方向上，所述光增益層的兩側(cè)分別設(shè)置有非摻雜波導(dǎo)層；在水平方向上，所述光增益層的兩側(cè)分別設(shè)置有n型摻雜波導(dǎo)層。

8、可選的，所述光增益層在所述n型注入層上的正投影與至少兩個(gè)所述電隔離區(qū)在所述n型注入層上的正投影相離或至少部分重合。

9、可選的，所述電隔離區(qū)貫穿所述p型注入層。

10、可選的，所述電隔離區(qū)未貫穿所述p型注入層，所述電隔離區(qū)與所述有源區(qū)的間隔距離為100nm～400nm。

11、可選的，所述電隔離區(qū)為開設(shè)在所述p型注入層上的凹槽。

12、可選的，所述凹槽內(nèi)填充有電隔離n型材料，所述電隔離n型材料為inp。

13、本申請(qǐng)的另一方面，提供了一種邊發(fā)射激光芯片的制作方法，包括：

14、在襯底的一側(cè)生長(zhǎng)n型注入層；

15、在所述n型注入層背離所述襯底的一側(cè)生長(zhǎng)有源區(qū)；

16、在所述有源區(qū)背離所述n型注入層的一側(cè)生長(zhǎng)p型注入層；

17、去除所述p型注入層的部分材料，以形成至少兩個(gè)凹槽；

18、在至少兩個(gè)所述凹槽內(nèi)生長(zhǎng)電隔離n型材料，以形成至少兩個(gè)電隔離區(qū)；

19、在所述p型注入層背離所述有源區(qū)的一側(cè)，且相對(duì)于所述有源區(qū)的量子阱的位置處制作正向電極，并在所述正向電極水平方向的兩側(cè)間隔一定距離分別制作反向電極；

20、減薄所述襯底制作參考電極。

21、可選的，在所述n型注入層背離所述襯底的一側(cè)生長(zhǎng)有源區(qū)的步驟，包括：

22、在所述n型注入層背離所述襯底的一側(cè)依次生長(zhǎng)非摻雜波導(dǎo)層、光增益層和非摻雜波導(dǎo)層；

23、去除第一區(qū)域的所述非摻雜波導(dǎo)層、所述光增益層和所述非摻雜波導(dǎo)層；

24、在所述第一區(qū)域生長(zhǎng)n型摻雜波導(dǎo)層；

25、其中，所述第一區(qū)域?yàn)樗稣螂姌O在所述有源區(qū)的投影范圍外的至少部分區(qū)域。

26、有益效果

27、本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種邊發(fā)射激光芯片及其制作方法，邊發(fā)射激光芯片工作時(shí)，正向電極加載正向電壓，促使空穴和電子注入有源區(qū)的量子阱。此時(shí)，量子阱雖產(chǎn)生增益，但部分能量會(huì)以熱輻射形式損耗，進(jìn)而導(dǎo)致溫度上升。然而，當(dāng)反向電極加載反向電壓后，量子阱一側(cè)的空穴會(huì)反向流入正向電極，另一側(cè)的電子則反向流入?yún)⒖茧姌O，同時(shí)將熱量帶至正向電極和參考電極。由此，熱量便從量子阱附近區(qū)域快速傳遞至邊發(fā)射激光芯片表面，從而降低了量子阱附近的溫度。并且，通過控制反向電極的偏壓大小，能夠靈活調(diào)節(jié)量子阱的溫度，使得邊發(fā)射激光芯片即便在高溫大電流的工作條件下，也能有效地控制量子阱溫度，確保其穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)量子阱溫度的精準(zhǔn)調(diào)控，能讓邊發(fā)射激光芯片在高溫環(huán)境下獲得較大的高溫飽和輸出功率。此外，控制端面處量子阱的溫度，還可以提升cod(災(zāi)變性光學(xué)損傷)的電流閾值和功率閾值，顯著降低端面災(zāi)變性光學(xué)損傷的發(fā)生概率，極大地改善邊發(fā)射激光芯片的可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命。再者，該邊發(fā)射激光芯片獨(dú)特的電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及載流子注入和流出機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)量子阱中載流子和溫度的精確調(diào)控，避免因溫度過高或載流子積累等問題引發(fā)的性能波動(dòng)，從而增強(qiáng)了邊發(fā)射激光芯片在不同工作條件下的性能穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種邊發(fā)射激光芯片，其特征在于，包括參考電極(1)，所述參考電極(1)的一側(cè)依次設(shè)置有n型注入層(2)、有源區(qū)(3)和p型注入層(4)，所述p型注入層(4)內(nèi)設(shè)置有至少兩個(gè)電隔離區(qū)(5)，至少兩個(gè)所述電隔離區(qū)(5)之間形成有第一通道，且至少兩個(gè)所述電隔離區(qū)(5)背離所述第一通道的兩側(cè)分別形成有第二通道；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊發(fā)射激光芯片，其特征在于，所述有源區(qū)(3)包括光增益層(31)，所述光增益層(31)為ingaasp層，所述光增益層(31)的厚度為6nm～8nm，所述光增益層(31)的對(duì)稱中心與所述正向電極(6)的對(duì)稱中心重合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的邊發(fā)射激光芯片，其特征在于，在豎直方向上，所述光增益層(31)的兩側(cè)分別設(shè)置有非摻雜波導(dǎo)層(32)；在水平方向上，所述光增益層(31)的兩側(cè)分別設(shè)置有n型摻雜波導(dǎo)層(33)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的邊發(fā)射激光芯片，其特征在于，所述光增益層(31)在所述n型注入層(2)上的正投影與至少兩個(gè)所述電隔離區(qū)(5)在所述n型注入層(2)上的正投影相離或至少部分重合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊發(fā)射激光芯片，其特征在于，所述電隔離區(qū)(5)貫穿所述p型注入層(4)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊發(fā)射激光芯片，其特征在于，所述電隔離區(qū)(5)未貫穿所述p型注入層(4)，所述電隔離區(qū)(5)與所述有源區(qū)(3)的間隔距離為100nm～400nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊發(fā)射激光芯片，其特征在于，所述電隔離區(qū)(5)為開設(shè)在所述p型注入層(4)上的凹槽。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的邊發(fā)射激光芯片，其特征在于，所述凹槽內(nèi)填充有電隔離n型材料，所述電隔離n型材料為inp。

9.一種邊發(fā)射激光芯片的制作方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的邊發(fā)射激光芯片的制作方法，其特征在于，在所述n型注入層(2)背離所述襯底(8)的一側(cè)生長(zhǎng)有源區(qū)(3)的步驟，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N邊發(fā)射激光芯片及其制作方法，包括參考電極以及參考電極上方依次設(shè)置的N型注入層、有源區(qū)和P型注入層，P型注入層內(nèi)設(shè)置有至少兩個(gè)電隔離區(qū)，至少兩個(gè)電隔離區(qū)之間形成有第一通道，且至少兩個(gè)電隔離區(qū)背離第一通道的兩側(cè)分別形成有第二通道；P型注入層背離有源區(qū)的一側(cè)設(shè)置有正向電極和至少兩個(gè)反向電極，正向電極位于至少兩個(gè)反向電極之間；正向電極相較于參考電極具有正電位，當(dāng)正向電極加載正向電壓時(shí)，空穴通過第一通道注入有源區(qū)的量子阱，電子也注入量子阱；至少兩個(gè)反向電極相較于參考電極具有負(fù)電位，當(dāng)至少兩個(gè)反向電極加載反向電壓時(shí)，量子阱一側(cè)的空穴通過第二通道流入正向電極，量子阱另一側(cè)的電子流入?yún)⒖茧姌O。

技術(shù)研發(fā)人員：魏思航,周江昊,劉巍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢敏芯半導(dǎo)體股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9