PCSEL有三种常见的加工方式。
第一种方式是晶片键合,如下左图。其制作过程是:先在一个晶片上外延好N型包层和有源区层等外延层;然后在另一个晶片上外延好P型包层、光子晶体层,和刻蚀好光子晶体结构;最后,通过晶片键合方式将两个晶片键合在一起。不过,晶片键合过程会在键合界面上产生许多缺陷,导致激射光的严重吸收和费米能级钉扎导致的电学性能恶化,目前基本不采用该方式。
第二种方式是二次外延,如下中图。其制作过程是:先在晶片上外延好N型包层、有源区层和光子晶体层,并在光子晶体层上刻蚀好光子晶体结构;然后,清洗好晶片表面,在光子晶体层上再次外延生长P型包层和欧姆接触层等。这是目前主流的加工方式,其难点是保留气孔的二次外延,要么没有外延设备,要么有设备但二次外延技术不成熟。
第三种方式是表面刻蚀,如下右图。制作过程是:先在晶片上外延好N型包层、有源区层、P型包层和欧姆接触层等整个完成的激光器外延结构;然后,从表面的欧姆接触层直接刻蚀光子晶体层,一直刻蚀到有源区附近。目前,有一些相关的文献,其难点是当采用薄P型包层光损耗大,当采用厚P型包层需要气孔深刻蚀。
出光方向由加工的电极决定,并不受限于下图中标记的形式。
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光子晶体
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