[发明专利]一种太赫兹量子级联激光器增益谱测量器件及其制作方法

权利要求书

1.一种太赫兹量子级联激光器增益谱测量器件，其特征在于，所述增益谱测量器件包括：

半绝缘GaAs衬底；

位于所述半绝缘GaAs衬底上表面的GaAs缓冲层；

位于所述GaAs缓冲层表面的n型重掺杂下接触层；

位于所述n型重掺杂下接触层表面的有源区；

位于所述有源区表面的n型重掺杂上接触层；

位于所述n型重掺杂上接触层表面且各自分隔的第一、第二、第三上电极金属层，所述第一上电极金属层与所述第二上电极金属层之间设有凹至GaAs缓冲层的深隔离槽，所述第三上电极金属层为退火后可形成高波导损耗的上电极金属层；其中，所述第一、第二、第三上电极金属层的宽度相等；退火后可形成高波导损耗的上电极金属层为Pd/Ge/Ti/Au金属层，所述Pd/Ge/Ti/Au金属层中Ge与Pd的原子比大于1，Ti层的厚度范围为10～20um，Au层的厚度大于50um；

以及位于所述n型重掺杂下接触层表面及有源区两侧的下电极金属层。

2.根据权利要求1所述的太赫兹量子级联激光器增益谱测量器件，其特征在于，所述有源区为束缚态到连续态跃迁结构、共振声子结构、啁啾晶格结构中的一种。

3.一种太赫兹量子级联激光器增益谱测量器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

S1：提供一半绝缘GaAs衬底，在所述半绝缘GaAs衬底上分子束外延依次生长GaAs缓冲层、n型重掺杂下接触层、有源区以及n型重掺杂上接触层；

S2：采用光刻、电子束蒸发工艺在所述n型重掺杂上接触层表面分别生长各自分隔的第一、第二、第三上电极金属层，带胶剥离，其中，所述第三上电极金属层为退火后可形成高波导损耗的上电极金属层；其中，所述第一、第二、第三上电极金属层的宽度相等；退火后可形成高波导损耗的上电极金属层为Pd/Ge/Ti/Au金属层，所述Pd/Ge/Ti/Au金属层中Ge与Pd的原子比大于1，Ti层的厚度范围为10～20um，Au层的厚度大于50um；

S3：在所述第一、第二、第三上电极金属层所在表面涂覆光刻胶作为刻蚀掩蔽层，采用光刻、刻蚀工艺刻蚀所述第一、第二、第三上电极金属层两侧直至暴露所述n型重掺杂下接触层，形成脊形波导结构，去除光刻胶刻蚀掩蔽层；

S4：进行温度大于等于340℃，时间大于等于20s的高温快速退火工艺；

S5：采用光刻、电子束蒸发工艺在所述n型重掺杂下接触层表面形成下电极金属层，带胶剥离；

S6：采用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，对所述第一、第二上电极金属层的间隙进行刻蚀，直至进入GaAs缓冲层，形成深隔离槽；

S7：进行高温快速退火工艺；

S8：减薄衬底、金丝焊接、以及封装，完成器件制作。

4.根据权利要求3所述的太赫兹量子级联激光器增益谱测量器件的制作方法，其特征在于，所述S4中高温快速退火工艺的温度小于425℃，时间小于120s。

5.根据权利要求3所述的太赫兹量子级联激光器增益谱测量器件的制作方法，其特征在于，当所述S7中高温快速退火工艺的温度大于等于340℃，且时间大于等于20s时，所述制作方法包括：

S1：提供一半绝缘GaAs衬底，在所述半绝缘GaAs衬底上分子束外延依次生长GaAs缓冲层、n型重掺杂下接触层、有源区以及n型重掺杂上接触层；

S2：采用光刻、电子束蒸发工艺在所述n型重掺杂上接触层表面分别生长第一、第二、第三上电极金属层，带胶剥离，其中，所述第三上电极金属层为退火后可形成高波导损耗的上电极金属层；

S3：在所述第一、第二、第三上电极金属层所在表面涂覆光刻胶作为刻蚀掩蔽层，采用光刻、刻蚀工艺刻蚀所述第一、第二、第三上电极金属层两侧直至暴露所述n型重掺杂下接触层，形成脊形波导结构，去除光刻胶刻蚀掩蔽层；

S4：采用光刻、电子束蒸发工艺在所述n型重掺杂下接触层表面形成下电极金属层，带胶剥离；

S5：采用光刻胶作为刻蚀掩蔽层，对所述第一、第二上电极金属层的间隙进行刻蚀，直至进入GaAs缓冲层，形成深隔离槽；

S6：进行高温快速退火工艺；

S7：减薄衬底、金丝焊接、以及封装，完成器件制作。