[发明专利]一种SiC基InP光子集成模块及其制备方法

说明书

本申请提供一种SiC基InP光子集成模块的制备方法，包括以下步骤：获取单晶SiC衬底层；在单晶SiC衬底层上制备Fe掺杂的InP薄膜层，形成异质衬底；在异质衬底上采用异质外延生长方法依次层叠制备波导层和有源层；对有源层进行光栅刻蚀并在有源层上制备电极接触层；对波导层、有源层和电极接触层进行刻蚀，制备分布式反馈激光器，并制备放大器和调制器中的任意一种；采用选区外延方法在Fe掺杂的InP薄膜层上依次制备波导接触层和探测器结构；对探测器结构进行刻蚀，制备探测器。本申请实施例提供的SiC基InP光子集成模块的制备方法中，将InP与SiC基衬底结合，制备了低热阻，低失配的SiC基InP光子集成模块。

技术领域

本申请涉及光子集成技术领域，特别涉及一种SiC基InP光子集成模块及其制备方法。

背景技术

随着信息通信的快速发展，数据量呈现爆发式增长，光子通信由于其大的带宽、高的传输速度而备受青睐。在过去的几十年中，从长途光纤通信，到现在的短程数据中心光互联，以及采用光互联代替铜互联，光子集成技术正快速发展。

InP基光子集成平台是目前成熟的全光子集成平台，能够实现各种无源、有源光子器件的集成，包括激光器、调制器、探测器等。然而InP光子集成平台采用的是InP作为波导，此波导的核层和包覆层的折射率差太小，对光的限制较弱，而Si与SiO2间具有较大的折射率差，这就造成InP基光子集成芯片的尺寸要远大于硅光芯片。如果将InP光子集成与SiO2/Si衬底结合，即在InP/SiO2/Si异质衬底上实现InP光子集成，可以实现高限光波导，降低光子芯片的尺寸。然而，由于SiO2层具有极低的热导率，导致制备的器件工作时温度极易升高，限制了器件的输出功率及密度，尤其是激光器。并且InP与Si之间存在大的热失配，器件制备过程中的高温会引入大的热应力，会降低器件的性能和寿命。

发明内容

本申请要解决是目前光子集成器件的制备过程复杂且不易控制，低的热导率限制器件的输出功率及密度的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例公开了一种SiC基InP光子集成模块的制备方法，包括以下步骤：

获取单晶SiC衬底层；

在单晶SiC衬底层上制备Fe掺杂的InP薄膜层，形成异质衬底；

在异质衬底上采用异质外延生长方法依次层叠制备波导层和有源层；

对有源层进行光栅刻蚀并在有源层上制备电极接触层；

对波导层、有源层和电极接触层进行刻蚀，制备分布式反馈激光器，并制备放大器和调制器中的任意一种，其中，分布式反馈激光器与所述放大器或所述调制器共用相同的所述有源层；

采用选区外延方法在Fe掺杂的InP薄膜层上依次制备波导接触层和探测器结构；

对探测器结构进行刻蚀，制备探测器。

进一步地，在单晶SiC衬底层上制备Fe掺杂的InP薄膜层，具体包括：

将单晶SiC衬底层与Fe掺杂的InP层键合连接；

通过离子束剥离技术或腐蚀减薄技术在单晶SiC衬底层上制备Fe掺杂的InP薄膜层。

进一步地，Fe掺杂的InP薄膜层的厚度为100nm-1um。

进一步地，异质外延生长方法包括分子束外延生长方法或化学气相外延生长方法。

进一步地，波导层包括单波导层、双波导层或量子阱混合波导层。

进一步地，有源层包括势垒层。

进一步地，光栅刻蚀的方法包括干法刻蚀方法或湿法刻蚀方法。