[发明专利]一种防混光的半导体激光器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种防混光的半导体激光器及其制备方法，半导体激光器包括基板，所述半导体激光器还包括设于基板上的金属层、填充于相邻金属之间的硅氧化合物、依次设于金属层及填充硅氧化合物形成的结构层上的ALD膜层、绝缘介质层、PMMA层和有源层，所述半导体激光器内形成有贯穿ALD膜层、绝缘介质层及PMMA层的环形孔腔，所述环形孔腔内设有反射膜层。本发明环形孔腔内的银膜作为激光器的光学谐振腔，由于银膜层反射率很高，当光线扩散时，由于银的存在会将光线反射回去，从而控制光线不往相邻外部空间扩散而导致混光、发光不均、亮度低等现象。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种防混光的半导体激光器及其制备方法。

背景技术

半导体激光器具有效率高、体积小、重量轻、寿命长、制作简单、成本低等特点；其在激光打印、激光测距、激光雷达、光纤通信、红外照明、大气监视和化学光谱等方面获得了广泛的应用。早期，半导体激光器通常采用光子晶体微腔或在有源层两端镀上多层高反介质膜形成的介质腔作为光学谐振腔。2007年，A.V.Mas lov和C.Z.Ning的理论研究结果表明金属腔比介质腔对电磁波模式的局域能力更强，因此他们认为在半导体纳米线上包覆一层金属膜可以减小纳米线激光器的尺寸。另外，金属反射镜所占的体积比多层高反介质膜和光子晶体反射镜所占的体积更小，也有利于半导体激光器尺寸的减小。因此，基于金属微腔的半导体激光器成为了近年来的研究热点。

目前在半导体材料上制作金属腔的最简单的方法是在半导体材料表面覆盖一层金属膜，从而形成金属反射镜。金属反射镜和半导体材料表面上的金属膜共同组成了金属腔，作为激光器的光学谐振腔。这种制作方法虽然简单，但是金属反射镜的高度受限于半导体材料的厚度，导致金属腔的损耗较大，使得激光器的振荡阈值较高。

再者，由于光从各个角度发出，光线会扩散，从而导致混光、发光不均、亮度低等影响效果的现象发生。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种防混光的半导体激光器及其制备方法，目的是防止混光、提高亮度，还可以降低激光的振荡阈值。

基于上述目的，本发明提供了一种防混光的半导体激光器，包括基板，所述半导体激光器还包括设于基板上的金属层、填充于相邻金属之间的硅氧化合物、依次设于金属层及填充硅氧化合物形成的结构层上的ALD膜层、绝缘介质层、PMMA层和有源层，所述半导体激光器内形成有贯穿ALD膜层、绝缘介质层及PMMA层的环形孔腔，所述环形孔腔内设有反射膜层。

所述反射层是采用磁控溅射形成银膜层。

所述绝缘介质层为二氟化镁、三氧化二铝、二氧化硅或氟化锂，绝缘介质层的厚度为5-100nm。

所述有源层为半导体纳米片或半导体纳米线。

所述半导体纳米片或半导体纳米线由硒化镉、硫化镉、氧化锌、砷化镓、铟镓氮和铟镓砷磷中的一种制成；所述半导体纳米片或半导体纳米线的厚度为50-300nm。

所述金属层的厚度为50-200nm，金属层采用金属材料制成。

所述基板为硅衬底。

所述防混光的半导体激光器的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、在基板上制备金属层；

步骤二、在金属层的间隙空间填充硅氧化合物；

步骤三、在金属层及填充硅氧化合物形成的结构层上制备ALD膜层；

步骤四、在ALD膜层上蒸镀绝缘介质层；

步骤五、在绝缘介质层上喷墨打印PMMA层；

步骤六、在PMMA层上涂胶，之后经曝光、显影、从PMMA层依次向下刻蚀至ALD膜层为止而形成环形孔腔；