[发明专利]光子晶体微腔硅基激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种光子晶体微腔硅基激光器，其特征在于，包括：

硅基衬底（1）；

III-V族亚微米线（3）；

啁啾一维光子晶体（4）；

其中，所述III-V族亚微米线（3）叠加在所述硅基衬底（1）上并部分嵌入所述硅基衬底（1），所述啁啾一维光子晶体（4）制备在所述III-V族亚微米线（3）中形成光子晶体微腔（8）；

上金属电极（6）和下金属电极（7）；

其中，所述上金属电极（6）与所述III-V族亚微米线（3）相叠加，且不完全覆盖所述III-V族亚微米线（3）；所述下金属电极（7）与所述硅基衬底（1）相叠加，且不与所述III-V族亚微米线（3）接触。

2.根据权利要求1所述的光子晶体微腔硅基激光器，其特征在于，所述硅基衬底（1）包括：

依次叠加的SOI底硅（101），SOI box层（102）和SOI顶硅（103）。

3.根据权利要求1所述的光子晶体微腔硅基激光器，其特征在于，所述啁啾一维光子晶体（4）包括：

反射区域（A）和/或渐变区域（B）；

其中，所述反射区域（A）包含介质孔的半径和孔间距为常数，所述渐变区域（B）包含介质孔的半径和/或孔间距向靠近所述光子晶体微腔（8）的方向以渐变形式逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的光子晶体微腔硅基激光器，其特征在于，所述渐变区域（B）包含的介质孔半径或者孔间距的渐变方式包括线性变化、抛物线型变化或正弦变化中的任意一种。

5.一种光子晶体微腔硅基激光器制备方法，其特征在于，包括：

在硅基衬底（1）上沉积二氧化硅介质层（2），刻蚀所述二氧化硅介质层（2）及部分所述硅基衬底（1），形成至少一个连通沟槽；

在所述至少一个连通沟槽中生长III-V族亚微米线（3）；

抛光所述III-V族亚微米线（3）；

保留抛光后的其中一个所述III-V族亚微米线（3），并刻蚀保留的所述III-V族亚微米线（3），制备啁啾一维光子晶体（4）形成光子晶体微腔（8）；

腐蚀去除所述二氧化硅介质层（2）及部分所述硅基衬底（1）；

在所述硅基衬底（1）上旋涂BCB层（5）；

刻蚀所述BCB层（5）至所述III-V族亚微米线（3）中的上接触层，刻蚀不与所述III-V族亚微米线（3）接触的所述BCB层（5）至部分保留的所述硅基衬底（1）；

在所述上接触层和所述部分保留的所述硅基衬底（1）上光刻定义电极窗口，在所述电极窗口中溅射金属，带胶剥离，完成上金属电极（6）和下金属电极（7）的制备。

6.根据权利要求5所述的光子晶体微腔硅基激光器制备方法，其特征在于，所述刻蚀所述二氧化硅介质层（2）及部分所述硅基衬底（1），形成至少一个连通沟槽包括：

刻蚀所述二氧化硅介质层（2）形成至少一个矩形沟槽；

腐蚀所述至少一个矩形沟槽下方的所述硅基衬底（1）形成至少一个V形沟槽，所述V形沟槽与所述矩形沟槽连通形成所述至少一个连通沟槽。

7.根据权利要求5所述的光子晶体微腔硅基激光器制备方法，其特征在于，所述抛光所述III-V族亚微米线（3）包括：

保留部分所述III-V族亚微米线（3）中的上接触层，抛光所述上接触层至所述上接触层的表面粗糙度小于0.5 nm。