具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

图1示意性示出了根据本发明实施例的电泵激光器的结构示意图。，如图1所示，本公开提供了一种电泵激光器，该电泵激光器包括，下金属电极7、图形化衬底、倒脊型波导III-V族亚微米结构3、钝化层4、苯并环丁烯层5和上金属电极6。

下金属电极7，位于图形化衬底的上表面或下表面；图形化衬底，包括图形化硅层1和图形化二氧化硅层2，图形化衬底上设置至少一个连通沟槽，连通沟槽包括矩形沟槽和V型沟槽；倒脊型波导III-V族亚微米结构3，设置在连通沟槽内和连通沟槽上；钝化层4，设置在连通沟槽上的倒脊型波导III-V族亚微米结构3的两侧和图形化衬底的上表面，钝化层4的厚度为100nm-300nm；苯并环丁烯层5，设置在钝化层4的一侧；其中，苯并环丁烯层5的顶端、钝化层4的顶端和倒脊型波导III-V族亚微米结构3的顶端等高；上金属电极6，设置在倒脊型波导III-V族亚微米结构3上。

本实施例通过控制位于连通沟槽上的倒脊型波导III-V族亚微米结构3的结构尺寸，可在不对图形化衬底作额外处理的情况下，有效降低图形化衬底的泄露损耗。

图2a示意性示出了根据本发明实施例在SOI底硅层101设置V型沟槽的的图形化衬底结构示意图，图2b示意性示出了根据本发明实施例在SOI底硅层101设置V型沟槽的电泵激光器的结构示意图。如图2a和图2b所示，以图形化衬底为上表面为二氧化硅掩蔽层202的SOI衬底为例。

本实施例中，V型沟槽为V型沟硅槽，连通沟槽由在SOI底硅层101的V型沟硅槽和在SOI box层201和二氧化硅掩蔽层202的二氧化硅矩形沟槽构成，其中，二氧化硅掩蔽层202厚度为100nm-200nm，保留的部分SOI顶硅层102用于与倒脊型波导III-V族亚微米结构3进行耦合，保留的部分SOI顶硅层102被二氧化硅掩蔽层202覆盖，保证倒脊型波导III-V族亚微米结构3外延过程中的成核位点仅在V型硅沟槽上表面，下金属电级7制备在SOI底硅层101下表面。

本实施例通过V型硅沟槽在SOI底硅层101制备，V型硅沟槽与SOI box层201构成连通沟槽，外延出沟槽的III-V材料可与SO1顶硅层进行光学耦合，利于后续光电器件的单片集成。

图3a示意性示出了根据本发明实施例在SOI顶硅层102设置V型沟槽的的图形化衬底结构示意图；图3b示意性示出了根据本发明实施例在SOI顶硅层102设置V型沟槽的电泵激光器的结构示意图。如图3a和图3b所示，图形化衬底为上表面为二氧化硅介质层203的SOI衬底。连通沟槽由制备在SOI顶硅层102的V型沟槽和制备在其上表面二氧化硅介质层203的矩形沟槽构成，下金属电级7制备在SOI顶硅层102的上表面，其中，二氧化硅介质层203厚度大于1μm。

图4a示意性示出了根据本发明实施例在Si衬底103设置V型沟槽的图形化衬底结构示意图；图4b示意性示出了根据本发明实施例在Si衬底103设置V型沟槽的电泵激光器的结构示意图。如图4a和图4b所示，图形化衬底为上表面为二氧化硅介质层203的Si衬底103，连通沟槽由制备在Si衬底103的V型沟槽和制备在其上表面二氧化硅介质层203的矩形沟槽构成，下金属电级7制备在Si衬底103下表面，其中，二氧化硅介质层203厚度大于1μm。

图5a示意性示出了根据本发明实施例的在连通沟槽中外延III-V材料后的结构示意图；图5b示意性示出了根据本发明实施例的倒脊型波导III-V族亚微米结构3的结构示意图。如图5a和图5b所示，倒脊型波导III-V亚微米结构，自下而上包括：

缓冲层301，下接触层302，下波导层303，量子阱有源区304，上波导层305，上接触层306，且下波导层303底端不高于图形化二氧化硅层2顶端。以图形化衬底V型硅沟槽所在层为N型掺杂为例，倒脊型III-V族亚微米结构，自下而上包括：N型缓冲层，N型下接触层，下波导层303，量子阱有源区304，上波导层305，P型上接触层，且下波导层303最下端不高于图形化二氧化硅层2上表面。当所述图形化衬底V型硅沟槽所在层为P型掺杂时，倒脊型III-V族亚微米线外延结构，自下而上包括：P型缓冲层，P型下接触层，下波导层303，量子阱有源区304，上波导层305，N型上接触层，且下波导层303底端不高于图形化二氧化硅层2顶端。

作为一种可选实施例，倒脊型波导III-V亚微米结构上表面为平坦的{001}晶面，可通过学机械抛光、控制外延温度或外延过程中加入催化剂中任意一种方式制备。

本实施例公开的电泵激光器，倒脊型波导III-V亚微米结构上表面为平坦的{001}晶面，可以有效解决上电极覆盖引起的金属吸收损耗问题。

图6示意性示出了根据本发明实施例的电泵激光器制备方法流程图。如图6所示，一种电泵激光器的制备方法包括：

步骤100：制备图形化衬底和连通沟槽；

步骤200：在连通沟槽上外延倒脊型波导III-V族亚微米结构3；

步骤300：在倒脊型波导III-V族亚微米结构3的两侧和图形化衬底的上表面沉积钝化层4，其中钝化层4为二氧化硅钝化层；

步骤400：在二氧化硅钝化层上旋涂苯并环丁烯层5，固化并刻蚀苯并环丁烯层5，以使苯并环丁烯层5的顶端低于所述倒脊型波导III-V亚微米结构的顶端；

步骤500：制备倒脊型波导III-V亚微米结构的上表面，倒脊型波导III-V亚微米结构的上表面为{001}晶面；

最终苯并环丁烯层5的顶端、钝化层4的顶端和倒脊型波导III-V族亚微米结构3的顶端等高；

步骤600：在倒脊型波导III-V亚微米结构上制备上金属电极6；

步骤700：在图形化衬底的上表面或下表面制备下金属电极7；

最后形成光学谐振腔发挥激光器的作用。

以V型沟槽制备在SOI底硅层101，底硅层N型掺杂为例，具体制备流程如下：

制备图形化衬底，刻蚀SOI顶硅层102，沉积二氧化硅掩蔽层202，刻蚀二氧化硅掩蔽层202和SOI box层201制备二氧化硅矩形沟槽，腐蚀SOI底硅层101制备V型沟槽；

在连通沟槽中外延倒脊型波导III-V族亚微米结构3，(如图5a所示)，倒脊型III-V族亚微米结构3，自下而上包括：N型缓冲层，N型下接触层，下波导层303，量子阱有源区304，上波导层305，P型上接触层；

在倒脊型波导III-V族亚微米结构3的两侧和图形化衬底的上表面沉积二氧化硅钝化层；

在二氧化硅钝化层上旋涂苯并环丁烯层5，固化并刻蚀，使得苯并环丁烯层5的顶端低于倒脊型波导III-V亚微米结构3的顶端；

化学机械抛光倒脊型波导III-V亚微结构3和二氧化硅钝化层，制备{001}晶面；

在倒脊型波导III-V亚微米结构上制备上金属电极6(如图7所示)；

在SOI底硅层101下表面制备下金属电极7(如图2a所示)。

以V型沟槽制备在Si衬底103，且Si衬底103为P型掺杂为例，具体制备流程如下：

制备图形化衬底，在Si衬底103上表面沉积二氧化硅介质层203，刻蚀Si衬底103上表面二氧化硅介质层203来制备二氧化硅矩形沟槽，刻蚀Si衬底103制备V型沟槽；

在连通沟槽中外延倒脊型波导III-V族亚微米结构3(如图5a所示)，倒脊型波导III-V族亚微米结构，自下而上包括：P型缓冲层，P型下接触层，下波导层303，量子阱有源区304，上波导层305，N型上接触层；

在倒脊型波导III-V族亚微米结构3的两侧和图形化衬底的上表面沉积二氧化硅钝化层，其中氧化硅钝化层的顶端高于下波导层303底端避免电流泄露；

在二氧化硅钝化层上旋涂苯并环丁烯层5，固化并刻蚀，使得苯并环丁烯层5的顶端低于倒脊型波导III-V亚微米结构3的顶端；

化学机械抛光所述倒脊型波导III-V族亚微米结构3和二氧化硅介质层203，制备{001}晶面；

在倒脊型波导III-V亚微米结构上制备上金属电极6，(如图7所示)。

在Si衬底103下表面制备下金属电极7。

需要说明的是，本发明的实施例中电泵激光器的制备方法部分与本发明的电泵激光器部分是相对应的，电泵激光器的制备方法部分的描述具体参考电泵激光器部分，在此不再赘述。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。