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一种提高半导体激光器腔面质量的方法

阅读:637发布:2020-05-08

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1.一种提高半导体激光器腔面质量的方法,其特征在于,包括如下步骤:
a)将外延片放置于解理机中解理呈bar条,将解理后的的bar条放入真空镀膜机中;
b)开启真空镀膜机,使其内部抽至真空状态;
c)在真空镀膜机中使用低能大束离子流对bar条前腔面进行离子清洗;
d)开启镀膜机内的电流加热装置,将放置bar条的基板及膜料加热;
e)开启膜料盖板及膜厚检测装置对bar条前腔面镀增透膜,前腔面镀膜完成后,关闭膜料盖板及膜厚检测装置;
f)开启激光淬火装置,对激光出射度进行调整,使激光直接照射在bar条前腔面上,使bar条前腔面升温至700-1200℃并保持5-30秒;
g)开启膜料盖板及膜厚检测装置对bar条进行翻转,翻转后对bar条后腔面镀高反膜,后腔面镀膜完成后,关闭膜料盖板及膜厚检测装置;
h) 开启激光淬火装置,对激光出射角度进行调整,使激光直接照射在bar条后腔面上,使bar条前腔面升温至700-1200℃并保持5-30秒;
i)打开冷装置,使真空镀膜机的镀膜腔室降温,打开真空镀膜机放气,放气完毕后取出蒸镀好的bar条。
2.根据权利要求1所述的提高半导体激光器腔面镀膜质量的方法,其特征在于:步骤c)中的低能大束离子流的能量小于100eV。
3.根据权利要求1所述的提高半导体激光器腔面镀膜质量的方法,其特征在于:步骤c)中离子清洗的清洗时间为30秒-6分钟。
4.根据权利要求1所述的提高半导体激光器腔面镀膜质量的方法,其特征在于:步骤d)中放置bar条的基板及膜料加热温度为180-250℃。

说明书全文

一种提高半导体激光器腔面质量的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体激光器腔面镀膜技术领域,具体涉及一种提高半导体激光器腔面镀膜质量的方法。

背景技术

[0002] 半导体激光器由于体积小、重量轻、功耗低、波长范围宽等优点,在工业、军事、医学等领域得到了广泛的应用。高效率半导体激光器在国际上得到了快速发展并逐渐应用,但是国内在相当长的一段时间内,半导体激光器的效率始终没有特别大的提高,导致激光器功率没有大幅度提到,大大阻碍了我国半导体激光器发展和应用的进程。其中影响半导体激光器出光效率的关键环节在于镀膜。在半导体激光器的腔面处,光功率密度较高,缺陷密度较大,位错等缺陷将产生表面光吸收和非辐射复合,光吸收和非辐射复合会随着温度的升高而加剧,形成一个正反馈过程,从而导致光学灾变的发生。为了保护激光器的腔面,通常会对激光器腔面进行镀膜,把腔面从空气中隔离。
[0003] 半导体激光器谐振腔的解理面是激光器的重要组成部分,在高功率密度激光作用下,由于近场的不均匀、局部过热化、腐蚀等因素,腔面容易遭受损伤。这不仅会形成更多的表面态,增加表面态复合速度,而且还能造成解理面局部熔化,甚至遭受毁灭性的破坏。最有效的措施是在前后解理面上镀介质保护膜。通过腔面镀膜在激光器的前后腔面分别制备增透膜和高反射膜,高反膜的应用降低了阈值电流,而增透膜的采用提高了器件的量子效率和电光转换效率,也可以提高器件的光功率密度。腔面镀膜覆盖解理腔面,防止有源区氧化,提高可靠性和稳定性。可以改变腔面膜反射率,使得激光器在保持腔性能的基础上实现单面出光,提高激光器的输出功率和激光器的利用效率。由此,提高腔面膜的质量显得尤为重要,并有更广泛深远的意义。
[0004] 中国专利CN104377542B提到一种半导体激光器腔镜的制备方法,其技术方案使用化学和物理结合的表面改性技术,达到提高腔镜镀膜质量的目的,但是其中所使用的物理改性技术—热退火处理,是一种通用的材料改性手段,其弊端在于高温热退火时间较长,会导致半导体激光器腔体和腔面薄膜内部杂质扩散,降低了激光器的可靠性。

发明内容

[0005] 本发明为了克服以上技术的不足,提供了一种改善膜层的应、提高致密性,有效提升膜层的质量,进而提高激光器的功率、效率和寿命的提高半导体激光器腔面镀膜质量的方法。
[0006] 本发明克服其技术问题所采用的技术方案是:一种提高半导体激光器腔面镀膜质量的方法,包括如下步骤:
a)将外延片放置于解理机中解理呈bar条,将解理后的的bar条放入真空镀膜机中;
b)开启真空镀膜机,使其内部抽至真空状态;
c)在真空镀膜机中使用低能大束离子流对bar条前腔面进行离子清洗;
d)开启镀膜机内的电流加热装置,将放置bar条的基板及膜料加热;
e)开启膜料盖板及膜厚检测装置对bar条前腔面镀增透膜,前腔面镀膜完成后,关闭膜料盖板及膜厚检测装置;
f)开启激光淬火装置,对激光出射度进行调整,使激光直接照射在bar条前腔面上,使bar条前腔面升温至700-1200℃并保持5-30秒;
g)开启膜料盖板及膜厚检测装置对bar条进行翻转,翻转后对bar条后腔面镀高反膜,后腔面镀膜完成后,关闭膜料盖板及膜厚检测装置;
h) 开启激光淬火装置,对激光出射角度进行调整,使激光直接照射在bar条后腔面上,使bar条前腔面升温至700-1200℃并保持5-30秒;
i)打开冷装置,使真空镀膜机的镀膜腔室降温,打开真空镀膜机放气,放气完毕后取出蒸镀好的bar条。
[0007] 优选的,步骤c)中的低能大束离子流的能量小于100eV。
[0008] 优选的,步骤c)中离子清洗的清洗时间为30秒-6分钟。
[0009] 优选的,步骤d)中放置bar条的基板及膜料加热温度为180-250℃。
[0010] 本发明的有益效果是:通过激光淬火装置对bar条的前腔面和后腔面进行淬火,使膜层内部原子结构重新排列组合,得到致密的、应力小的高质量薄膜。在镀膜机内部直接进行激光淬火处理,工艺方法简单易操作,就可以得到致密性高、应力小的高质量薄膜。在镀膜机内部直接进行激光淬火处理,工艺方法简单易操作,就可以得到致密性高、应力小的高质量薄膜。激光淬火的方式可以使材料材料表面迅速升温和降温,提高注入杂质的激活率与迁移率的同时不对腔面膜造成损伤,激光光束的发散角很小,具有很好的指向性,能够对激光器腔面精确的进行局部淬火。同时激光淬火具有加热速度快、热影响较小的优点,达到减小应力的目的。

具体实施方式

[0011] 下面对本发明做进一步说明。
[0012] 一种提高半导体激光器腔面镀膜质量的方法,包括如下步骤:a)将外延片放置于解理机中解理呈bar条,解理后的bar条装入镀膜专用夹具,将解理后的的bar条放入真空镀膜机中;
b)开启真空镀膜机,使其内部抽至真空状态;
c)在真空镀膜机中使用低能大束离子流对bar条前腔面进行离子清洗;
d)开启镀膜机内的电流加热装置,将放置bar条的基板及膜料加热;
e)开启膜料盖板及膜厚检测装置对bar条前腔面镀增透膜,前腔面镀膜完成后,关闭膜料盖板及膜厚检测装置;
f)开启激光淬火装置,对激光出射角度进行调整,使激光直接照射在bar条前腔面上,使bar条前腔面升温至700-1200℃并保持5-30秒;
g)开启膜料盖板及膜厚检测装置对bar条进行翻转,翻转后对bar条后腔面镀高反膜,后腔面镀膜完成后,关闭膜料盖板及膜厚检测装置;
h) 开启激光淬火装置,对激光出射角度进行调整,使激光直接照射在bar条后腔面上,使bar条前腔面升温至700-1200℃并保持5-30秒;
i)打开水冷装置,使真空镀膜机的镀膜腔室降温,打开真空镀膜机放气阀,放气完毕后取出蒸镀好的bar条。
[0013] 在镀膜过程中,膜料是通过高温蒸发形成气相原子的状态凝聚在bar条表面,在不断的沉积过程中会造成凝结不均匀,产生大量的空穴或者堆积,导致膜层不够致密或者应力大,针对这一问题,本发明通过激光淬火装置对bar条的前腔面和后腔面进行淬火,使膜层内部原子结构重新排列组合,得到致密的、应力小的高质量薄膜。咋爱镀膜机内部直接进行激光淬火处理,艺方法简单易操作,就可以得到致密性高、应力小的高质量薄膜。激光淬火的方式可以使材料材料表面迅速升温和降温,提高注入杂质的激活率与迁移率的同时不对腔面膜造成损伤,激光光束的发散角很小,具有很好的指向性,能够对激光器腔面精确的进行局部淬火。同时激光淬火具有加热速度快、热影响较小的优点,达到减小应力的目的。
[0014] 实施例1:步骤c)中的低能大束离子流的能量小于100eV。
[0015] 实施例2:步骤c)中离子清洗的清洗时间为30秒-6分钟。
[0016] 实施例3:步骤d)中放置bar条的基板及膜料加热温度为180-250℃。
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