[发明专利]一种DFB激光器的外延结构及其制备方法

权利要求书

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；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。

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。

4.根据权利要求1至3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。

5.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。

6.一种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。