[发明专利]太赫兹半导体激光器、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种太赫兹半导体激光器，包括：

一第一金属层，作为半导体激光器底部的压焊金属层和散热通道；

一支撑衬底，其设置在第一金属层上，起支撑作用；

一第一高掺层，其设置在支撑衬底上，作为激光器的下波导光限制层；

一有源区，其生长于第一高掺层上；

一第二高掺层，其位于有源区上；所述有源区、第二高掺层被制作成第一多脊区、矩形腔区和第二多脊区，三者构成谐振腔，用于激光模式的选择和放大并改善输出光束质量；

多个电隔离沟，其设置在第一多脊区、第二多脊区各自的每个脊条与矩形腔区的连接处，用于隔离第一多脊区、第二多脊区各自与矩形腔区之间的电注入；

一欧姆接触层，用于实现第二金属层与第一高掺层、第二高掺层之间的欧姆接触；

一电隔离层，其设置在第一多脊区、第二多脊区各自表面的非电注入区和正负电极间隔区的第一高掺层上，用于隔离正电极区与负电极区的电注入；以及

一第二金属层，其包括设置在谐振腔上的负极金属层和设置在欧姆接触层上的正极金属层，负极金属层作为负电极，正极金属层作为正电极。

2.根据权利要求1所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，

所述支撑衬底为半绝缘材料；

所述支撑衬底采用的材料包括GaAs。

3.根据权利要求1所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，

所述第一高掺层采用的材料包括N⁺型GaAs；

所述第一高掺层的掺杂浓度为2-4×10¹⁸cm^-3，厚度0.5-0.8um。

4.根据权利要求3所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，

所述第一高掺层的掺杂浓度为3×10¹⁸cm^-3。

5.根据权利要求1所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，

所述有源区为耦合多量子阱结构；

所述耦合多量子阱结构采用的材料包括GaAs/Al_0.16Ga_0.84As；

所述第二高掺层采用的材料包括N⁺型GaAs；

所述第二高掺层的掺杂浓度为4-6×10¹⁸cm^-3，厚度为0.1-0.2um。

6.根据权利要求5所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，

所述第二高掺层的掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3。

7.根据权利要求1所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，

所述第一多脊区包括多个平行设置的脊条；

所述第二多脊区，其包含多个平行设置的脊条；

所述矩形腔区设置在第一多脊区、第二多脊区之间；

所述第一多脊区与第二多脊区相对于矩形腔区呈插指型排布；

所述第一多脊区与第二多脊区的脊条周期相同、脊条个数、脊条长度、脊条宽度、脊条高度均相同；

所述第一多脊区的出光腔面设置在远离矩形腔区的一端；

所述第二多脊区的出光腔面设置在远离矩形腔区的一端；

所述第一多脊区与第二多脊区的每个脊条上均设有用于实现第二金属层与第二高掺层之间欧姆接触的两个欧姆接触条，两个欧姆接触条分别设置在脊条的两侧。

8.根据权利要求7所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，

所述欧姆接触条的宽度为5-10um。

9.根据权利要求1所述的太赫兹半导体激光器，其特征在于，

所述第一多脊区和/或第二多脊区的脊条阵列满足W＝σΛ，其中，Λ为阵列周期，W为脊宽，σ为脊宽在排列周期中的占空比，σ1；

矩形腔区的长度为NΛ+δ，其中，N为脊条阵列中的周期数，δ＝(1-σ)Λ。