连续激射的微腔量子级联激光器及制备方法
阅读说明：本技术 连续激射的微腔量子级联激光器及制备方法 (Microcavity quantum cascade laser for continuous lasing and preparation method thereof ) 是由 郭强强 张锦川 刘峰奇 刘俊岐 卓宁 翟慎强 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本公开提供了一种连续激射的微腔量子级联激光器及制备方法,该激光器包括：衬底；微腔,包括：下波导层、下限制层、有源层、上限制层、上波导层和半绝缘InP：Fe层；上波导层内设有一凹槽,半绝缘InP：Fe层形成于上波导层的凹槽中；正面电极；背面电极；钝化层,形成于微腔的裸露区域。本公开提供的激光器利用半绝缘InP：Fe层的高阻特性在保持模式增益不变的情况下,降低输入电流,提高电光转化效率,从而降低工作温度；并利用半绝缘InP：Fe层与上波导层折射率相近的特性以及较低的损耗,保证微腔的模式分布,从而保证微腔的品质因子；在微腔的裸露区域覆盖钝化层,限制微腔侧壁表面态热激活导致的电流泄漏。(The invention provides a microcavity quantum cascade laser for continuous lasing and a preparation method thereof, wherein the laser comprises: a substrate; a microcavity, comprising: lower waveguide layer, lower confinement layer, active layer, upper confinement layer, upper waveguide layer and semi-insulating InP: a Fe layer; be equipped with a recess in the upper waveguide layer, semi-insulating InP: the Fe layer is formed in the groove of the upper waveguide layer; a front electrode; a back electrode; and the passivation layer is formed in the exposed region of the microcavity. The laser provided by the present disclosure utilizes semi-insulating InP: the high-resistance characteristic of the Fe layer reduces the input current and improves the electro-optic conversion efficiency under the condition of keeping the mode gain unchanged, thereby reducing the working temperature; and with semi-insulating InP: the mode distribution of the microcavity is ensured by the characteristics of similar refractive indexes of the Fe layer and the upper waveguide layer and lower loss, so that the quality factor of the microcavity is ensured; the passivation layer is covered on the exposed area of the microcavity, and current leakage caused by thermal activation of the microcavity side wall surface state is limited.)
技术领域
本公开涉及红外半导体光电器件技术领域，尤其涉及连续激射的微腔量子级联激光器及制备方法。
背景技术
半导体微腔激光器具有低光学损耗和微尺寸的特点，因而是一种低阈值和窄线宽器件，其不仅适用于高密度光电子集成，而且适用于混沌动力学和非线性光学过程等基础物理研究。WGM(Whispering Gallery Mode，耳语回廊模式)谐振器是基于腔体边界的全内反射，可以通过完美的旋转对称腔获得极高的光学限制和品质因子(Q因子)。但是，在这种情况下，WGM仅能通过低效的且各向同性的倏逝波耦合输出，这导致极低的输出光功率以及各向同性的远场轮廓。为了克服该缺点并实现定向光发射，已经提出耦合腔或波导和变形腔来破坏谐振器的对称性。其中，前者需要仔细对准和极高的加工精度，后者则面临Q因子随着形变量的增加而急剧下降的问题。
在首次报道带间半导体微腔激光器之后，很快就结合中红外QCL(QuantumCascade Laser，量子级联激光器)对WGM谐振器进行了研究，并随后在太赫兹QCL上对其进行了展示。QCL作为基于导带内子带间跃迁的单极型半导体激光器，可抑制载流子传输过程中的表面复合，并且其固有的横向磁场(TM，Transverse Magnetic)极化特性可防止任何垂直于微腔的辐射损耗。相较于近红外波段，QCL具有较长的激射波长，微腔侧壁的粗糙度散射损耗将大大降低，这对于高Q因子微腔的制备极其有利。到目前为止，变形的微腔已在中红外QCL得到证明，如螺旋型微腔、蜗线型微腔和缺口椭圆型微腔。其中，缺口椭圆型QCL同时兼具高Q因子和高度的单向光发射，水平光束发散角小至6°，室温下的峰值光功率达到5mW。然而，相较于常规二极管激光器，QCL热耗散功率密度高出一个数量级，这给器件散热带来很大的困难；并且多层超晶格结构所构成的有源区纵向热导率极低，目前所报道微腔QCL的连续波(Continuous Waves，CW)最高工作温度仍然仅限于液氮可控(125K)，这一工作温度将微腔QCL系统限制在实验室环境，是其实现紧凑便携式系统绊脚石。
因此，在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中没有能够将QCL最高CW工作温度提高到室温以上的解决方法。
发明内容
有鉴于此，本公开提供了一种连续激射的微腔量子级联激光器及制备方法，以期至少部分解决上述提及的技术问题之一。
本公开的一个方面提供了一种连续激射的微腔量子级联激光器，包括：
衬底；
微腔，形成于上述衬底上，其中，上述微腔由下至上依次包括：下波导层、下限制层、有源层、上限制层、上波导层和半绝缘InP:Fe层；其中，上述上波导层内设有一凹槽；其中，上述半绝缘InP:Fe层形成于上述上波导层的上述凹槽中；其中，上述半绝缘InP:Fe层的折射率与上述上波导层的折射率相差小于1％；
正面电极，形成于上述上波导层的除上述半绝缘InP:Fe层外的裸露区域和上述半绝缘InP:Fe层上；
背面电极，形成于上述衬底的背面；
钝化层，形成于上述微腔的裸露区域。
根据本公开的实施例，上述凹槽的深度小于或等于上述上波导层的厚度。
根据本公开的实施例，上述半绝缘InP:Fe层的电阻率包括1×105Ω·cm～1×107Ω·cm。
根据本公开的实施例，上述半绝缘InP:Fe层的横截面形状与微腔的模式分布相匹配。
根据本公开的实施例，上述钝化层的材质包括二氧化硅；上述钝化层的厚度包括300nm～500nm。
根据本公开的实施例，上述上波导层包括第一上波导层、第二上波导层、第三上波导层中的至少一种；
其中，上述第一上波导层包括n型掺杂的InP层；
上述第一上波导层的掺杂浓度包括1×1016cm-3～3×1016cm-3；
上述第一上波导层的厚度包括1μm～3.5μm；
其中，上述第二上波导层包括n型掺杂的浓度线性渐变InP层；
上述第二上波导层的掺杂浓度与上述第二上波导层的厚度呈线性渐变；
其中，上述第三上波导层包括n型掺杂的InP层；
上述第三上波导层的掺杂浓度包括1×1018cm-3～5×1018cm-3InP；
上述第三上波导层的厚度包括0.1μm～1μm。
根据本公开的实施例，上述有源层包括多个InGaAs/InAlAs堆叠层；其中，上述InGaAs/InAlAs堆叠层的重复周期包括20～60；其中，上述有源层的激射波长包括4μm～20μm。
根据本公开的实施例，上述衬底为InP层，掺杂浓度包括1×1017cm-3～5×1018cm-3；
上述下波导层包括n型掺杂的InP层；
上述下波导层的掺杂浓度包括1×1016cm-3～6×1016cm-3；
上述下波导层的厚度包括1μm～5μm；
上述下限制层包括n型掺杂的InGaAs层；
上述下限制层的掺杂浓度包括1×1016cm-3～6×1016cm-3；
上述下限制层的厚度包括100nm～500nm；
上述上限制层包括n型掺杂的InGaAs层；
上述上限制层的掺杂浓度包括1×1016cm-3～6×1016cm-3；
上述上限制层的厚度包括100nm～500nm。
根据本公开的实施例，上述背面电极材料为Ge/Au/Ni/Au；
上述正面电极材料为Ti/Au。
本公开的另一个方面提供了一种连续激射的微腔量子级联激光器的制备方法，包括以下步骤：
在衬底的正面自下而上依次形成下波导层、下限制层、有源层、上限制层、上波导层和图形化的第一掩膜层；
以上述第一掩膜层为掩膜刻蚀上述上波导层，形成凹槽；
在上述上波导层的凹槽中填埋半绝缘InP:Fe层；
在上述上波导层和上述半绝缘InP:Fe层上形成图形化的第二掩膜层；
以上述第二掩膜层为掩膜刻蚀上述上波导层、上述有源层、上述下限制层以及上述下波导层，刻蚀至裸露出上述下波导层，形成微腔；
在上述微腔的裸露区域形成钝化层；
刻蚀上述上波导层的除上述半绝缘InP:Fe层外的裸露区域和上述半绝缘InP:Fe层上的上述钝化层；
在上述上波导层的除上述半绝缘InP:Fe层外的裸露区域和上述半绝缘InP:Fe层上制备正面电极；
在上述衬底的背面制备背面电极。
对于上述技术方案，相比于现有技术，至少具有以下有益效果的其中之一或其中的一部分。
(1)由于在激光器的上波导层内填埋半绝缘InP:Fe，利用半绝缘InP:Fe的高阻特性，划分加电区域，因此，在保证模式增益不变的情况下，能够显著减少注入电流，提高电光转化效率，从而降低激光器产热，并且半绝缘InP:Fe具有同上波导相近的折射率，且损耗较低，能够最大限度保留原始激光器的模式分布，从而保证微腔的品质因子。
(2)由于激光器的微腔的裸露区域覆盖有钝化层，限制了微腔侧壁由于表面态热激活而产生的电流泄露。
综上所述，与相关技术相比，本公开提供的微腔量子级联激光器能够实现在室温及以上的温度连续激射的工作效果。
附图说明
通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示意性示出了根据本公开实施例的一种连续激射的微腔量子级联激光器的立体示意图；
图2示意性示出了图1中连续激射的微腔量子级联激光器的竖截面示意图；
图3示意性示出了图1中连续激射的微腔量子级联激光器的载流子分布示意图；
图4示意性示出了一种微腔量子级联激光器的二维光场分布图；
图5示意性示出了根据本公开另一实施例的一种带有半绝缘InP:Fe层的连续激射的微腔量子级联激光器的二维光场分布图；
图6示意性示出了根据本公开另一实施例的一种连续激射的微腔量子级联激光器的上限制层与有源层界面的电压分布随半绝缘InP:Fe层半径变化的示意图；
图7示意性示出了图6中连续激射的微腔量子级联激光器的工作电流和最高工作温度随半绝缘InP:Fe层半径变化的示意图；以及
图8示意性示出了根据本公开另一实施例的连续激射的微腔量子级联激光器的制备方法的流程图。
上述附图中，附图标记含义具体如下：
1、衬底；2、下波导层；3、下限制层；4、有源层；5、上限制层；6、上波导层；7、钝化层；8、半绝缘InP:Fe层；9、正面电极；10、背面电极；11、微腔。
具体实施方式
对于中红外微腔QCL，限制激光器性能的主要因素有两个方面，一是有源层是由InGaAs/InAlAs量子阱垒交替生长的多层超晶格结构，一般超过30个重复周期，厚度超过2μm，纵向导热性能极差，热积累严重；二是极高的工作电压以及极低的电光转化效率，导致连续工作时激光器产热严重。本公开一方面基于WGM分布特性，在微腔QCL上波导层内部特定区域挖孔并填埋半绝缘InP:Fe，利用半绝缘InP:Fe的高阻特性，严格划分加电区域，在保证模式增益不变的情况下，显著减少注入电流，从而降低激光器产热；半绝缘InP:Fe具有同上波导相近的折射率以及较低的损耗，能够最大限度保留原始激光器的场分布，从而保证微腔的品质因子；另一方面采用二氧化硅作为钝化层，限制由于表面态热激活而导致的腔体侧壁电流泄漏，最终实现微腔量子级联激光器在室温及以下的温度连续激射。
下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本公开，而非对本公开的限定，实施例中记载的各个特征可进行组合，形成多个可选方案。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分而非全部结构。
本公开提供了一种连续激射的微腔量子级联激光器，可以包括：
衬底；
微腔，形成于衬底上，其中，微腔由下至上依次包括：下波导层、下限制层、有源层、上限制层、上波导层和半绝缘InP:Fe层；其中，上波导层内设有一凹槽；其中，半绝缘InP:Fe层形成于上波导层的凹槽中；其中，半绝缘InP:Fe层的折射率与上波导层的折射率相差小于1％；
正面电极，形成于上波导层的除半绝缘InP:Fe层外的裸露区域和半绝缘InP:Fe层上；
背面电极，形成于衬底的背面；
钝化层，形成于微腔的裸露区域。
根据本公开的实施例，组成微腔的各层的横截面形状和尺寸相同。
根据本公开的实施例，一方面，由于在激光器的上波导层内填埋半绝缘InP:Fe，利用半绝缘InP:Fe的高阻特性，划分加电区域，因此，在保证模式增益不变的情况下，能够显著减少注入电流，提高电光转化效率，从而降低激光器产热，并且半绝缘InP:Fe具有同上波导相近的折射率，且损耗较低，能够最大限度保留原始激光器的模式分布，从而保证微腔的品质因子；另一方面，由于激光器的微腔的裸露区域覆盖有钝化层，限制了微腔侧壁由于表面态热激活而产生的电流泄露。
根据本公开的实施例，与相关技术相比，本公开提供的微腔量子级联激光器能够实现在室温及以上的温度连续激射的工作效果。
根据本公开的实施例，凹槽的深度小于或等于上述上波导层的厚度。
根据本公开的实施例，凹槽深度过小，会使形成于凹槽中的半绝缘InP:Fe层的厚度过小，导致半绝缘InP:Fe层限制电流的效果较低，从而导致激光器电流过大而导致激光器发热严重。
根据本公开的实施例，凹槽深度超过上波导层，由于半绝缘InP:Fe层折射率与有源区相差较大，会导致模式损耗严重增大。
根据本公开的实施例，凹槽的深度适宜与上波导层的厚度相同，即半绝缘InP:Fe层能够与上限制层直接接触，此时在保证模式损耗不变的情况下，达到最佳电流限制效果，降低激光器产生的热量。
根据本公开的实施例，半绝缘InP:Fe层和上波导层的折射率相差小于1％，能够降低损耗，并降低半绝缘InP:Fe层对微腔的影响，从而能够保证模式增益不变的情况下，保证微腔的品质因子不受半绝缘InP:Fe层的影响。
根据本公开的实施例，半绝缘InP:Fe层的电阻率可以包括1×105Ω·cm～1×107Ω·cm。
根据本公开的实施例，利用半绝缘InP:Fe的高阻特性，划分加电区域，在保证模式增益不变的情况下，能够显著减少注入电流，从而降低激光器产热；若半绝缘InP:Fe层电阻率过小，则达不到限制输入电流的作用，从而导致激光器容易发热。综合考虑，半绝缘InP:Fe层的电阻率适宜为1×105Ω·cm～1×107Ω·cm。
根据本公开的实施例，半绝缘InP:Fe层的横截面形状可以是多边形、圆形、椭圆形中的其中之一。
根据本公开的实施例，所述半绝缘InP:Fe层的横截面形状与微腔的模式分布相匹配。例如，当半绝缘InP:Fe层的横截面形状为椭圆形时，微腔的工作模式同样为椭圆形的耳语回廊模式，且该工作模式能够基于全内反射沿微腔与半绝缘InP:Fe层间的间隙进行传输。
根据本公开的实施例，半绝缘InP:Fe层的横截面形状与微腔的横截面形状可以根据工作状态的不同而进行相应的改变，例如可以同为圆形，也可以同为矩形；还可以是不同的形状，例如半绝缘InP:Fe层的横截面形状为圆形，微腔的横截面形状为正方形。在此不再赘述。
根据本公开的实施例，半绝缘InP:Fe材料本身具有较好的导热性能，从而使激光器不会产生大量的热。
根据本公开的实施例，由于半绝缘InP:Fe层与上波导层的折射率相近，所以能够降低激光器的损耗，并能够最大限度保留激光器的原始场分布，从而保证微腔的品质因子。
根据本公开的实施例，钝化层的材料可以包括二氧化硅；钝化层的厚度可以包括300nm～500nm。
根据本公开的实施例，钝化层的材质适宜为二氧化硅，厚度可以是300nm、350nm、400nm；其中，钝化层的厚度适宜为450nm。
根据本公开的实施例，若钝化层的厚度较薄，则限制微腔侧壁电流泄露的作用较低，进而导致电光转化效率较低，并最终导致激光器在较高电压下工作时会产生较多的热量；若钝化层的厚度过大，则会降低激光器的散热能力。
根据本公开的实施例，上波导层可以包括第一上波导层、第二上波导层、第三上波导层中的至少一种；
其中，第一上波导层可以包括n型掺杂的InP层；
第一上波导层的掺杂浓度可以包括1×1016cm-3～3×1016cm-3；
第一上波导层的厚度可以包括1μm～5μm；
其中，第二上波导层可以包括n型掺杂的浓度线性渐变InP层；
第二上波导层的掺杂浓度与第二上波导层的厚度呈线性渐变；
其中，第三上波导层可以包括n型掺杂的InP层；
第三上波导层的掺杂浓度可以包括3×1018cm-3～5×1018cm-3InP；
第三上波导层的厚度可以包括0.1μm～1μm。
根据本公开的实施例，第一上波导层为n型低掺杂的InP层，第三上波导层为n型高掺杂的InP层。
根据本公开的实施例，有源层可以包括多个InGaAs/InAlAs堆叠层；其中，InGaAs/InAlAs堆叠层的重复周期可以包括20～60；其中，有源层的激射波长可以包括4μm～20μm。
根据本公开的实施例，衬底为InP层，掺杂浓度可以包括1×1017cm-3～5×1018cm-3；
下波导层可以包括n型掺杂的InP层；
下波导层的掺杂浓度可以包括1×1016cm-3～6×1016cm-3；
下波导层的厚度可以包括1μm～5μm；
下限制层可以包括n型掺杂的InGaAs层；
下限制层的掺杂浓度可以包括1×1016cm-3～6×1016cm-3；
下限制层的厚度可以包括100nm～500nm；
上限制层可以包括n型掺杂的InGaAs层；
上限制层的掺杂浓度可以包括1×1016cm-3～6×1016cm-3；
上限制层的厚度可以包括100nm～500nm。
根据本公开的实施例，背面电极材料可以为Ge/Au/Ni/Au；
正面电极材料可以为Ti/Au。
根据本公开的实施例，正面电极上同时覆盖在上波导层的除半绝缘InP:Fe层外的裸露区域和半绝缘InP:Fe层上，能够保证电流沿着上波导层输入到微腔内，从而保证激光器的正常工作。
本公开还提供了一种连续激射的微腔量子级联激光器的制备方法，可以包括如下步骤：
在衬底的正面自下而上依次形成下波导层、下限制层、有源层、上限制层、上波导层和图形化的第一掩膜层；
以第一掩膜层为掩膜刻蚀上波导层，形成凹槽；
在上波导层的凹槽中填埋半绝缘InP:Fe层；
在凹槽型的上波导层和半绝缘InP:Fe层上形成图形化的第二掩膜层；
以第二掩膜层为掩膜刻蚀具有凹槽的上波导层、有源层、下限制层以及下波导层，刻蚀至裸露出下波导层，形成微腔；
在微腔的裸露区域形成钝化层；
刻蚀上波导层的除半绝缘InP:Fe层外的裸露区域和半绝缘InP:Fe层上的钝化层；
在上波导层的除半绝缘InP:Fe层外的裸露区域和半绝缘InP:Fe层上制备正面电极；
在衬底的背面制备背面电极。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
实施例1
图1示意性示出了根据本公开实施例的连续激射的微腔量子级联激光器的立体示意图；图2示意性示出了图1中连续激射的微腔量子级联激光器的竖截面示意图。
如图1和图2所示，连续激射的微腔量子级联激光器自下而上依次为背面电极10，衬底1，下波导层2，下限制层3，有源层4，上限制层5，上波导层6，半绝缘InP:Fe层8，正面电极9，钝化层7。其中，下波导层2，下限制层3，有源层4，上限制层5，上波导层6，半绝缘InP:Fe层8共同构成微腔11。
如图1和图2所示，微腔11的横截面形状与正面电极9的形状均为圆形，且微腔11的半径为80μm，半绝缘InP:Fe层8也为圆形，且半径为70μm；正面电极9同时覆盖在上波导层6的除半绝缘InP:Fe层8外的裸露区域和半绝缘InP:Fe层8上。
根据本公开的实施例，背面电极的材料适宜为Ge/Au/Ni/Au，正面电极的材料适宜为Ti/Au。
根据本公开的实施例，衬底的材料适宜为InP，掺杂浓度适宜为2×1017cm-3。
根据本公开的实施例，下波导层的材料适宜为n型InP，掺杂浓度适宜为4×1016cm-3，厚度适宜为4μm。
根据本公开的实施例，下限制层的材料适宜为n型掺杂的InGaAs，掺杂浓度适宜为6×1016cm-3，厚度适宜为200nm。
根据本公开的实施例，有源层可以由30个重复周期的InGaAs/InAlAs堆叠层堆叠而成。
根据本公开的实施例，上限制层的材料适宜为n型掺杂的InGaAs，掺杂浓度适宜为4×1016cm-3，厚度适宜为300nm。
根据本公开的实施例，上波导层的材料适宜为n型掺杂的InP，第一上波导层厚度适宜为3.5μm，厚掺杂浓度适宜为3×1016cm-3；第二上波导层的厚度适宜为0.2μm掺杂浓度与其厚度呈线性渐变趋势；第三上波导层的厚度适宜为0.3μm，掺杂浓度适宜为5×1018cm-3。
根据本公开的实施例，上波导层中间的凹槽深度适宜为4μm，即凹槽底部裸露出上限制层。
根据本公开的实施例，半绝缘InP:Fe层的电阻率越大限制电流的效果越好，本公开中半绝缘InP:Fe层的电阻率适宜为1×106Ω·cm，其厚度适宜为4μm，即半绝缘InP:Fe层与上限制层直接接触，横截面形状适宜为圆形，半绝缘InP:Fe层的半径适宜为70μm。
根据本公开的实施例，钝化层的材料适宜为二氧化硅，其厚度适宜为450nm。
图3示意性示出了图1中连续激射的微腔量子级联激光器的载流子分布示意图。
如图1和3所示，在10V电压的工作状态下，由于半绝缘InP:Fe层8的高阻特性，载流子被限制在仅通过上波导层6的除半绝缘InP:Fe层外的区域向下传输，说明半绝缘InP:Fe层具有显著的分压效果，达到了限制电流的作用；并且由于在微腔11的裸露区域覆盖钝化层的作用，限制了电流从微腔11侧壁泄露，提高了电光转化效率。
图4示意性示出了一种微腔量子级联激光器的二维光场分布图。
如图4所示，微腔11的俯视图的形状为一带有缺口的椭圆环形，耳语回廊模式基于全内反射沿微腔边缘传输，Q因子＞105。
图5示意性示出了根据本公开另一实施例的一种带有半绝缘InP:Fe层的连续激射的微腔量子级联激光器的二维光场分布图。
如图5所示，微腔11的俯视图的形状为一带有缺口的椭圆环形，其中，在填埋半绝缘InP:Fe层8的作用下，耳语回廊模式基于全内反射沿微腔11的间隙传输，Q因子约为105。
根据本公开的实施例，半绝缘InP:Fe层8的横截面形状及尺寸与微腔的耳语回廊模式相匹配，能够保证模式增益基本不变，从而保证激光器的整体性能基本不变。
图6示意性示出了另一实施例的连续激射的微腔量子级联激光器的上限制层与有源层界面的电压分布随半绝缘InP:Fe层半径变化的示意图；以及图7示意性示出了图6中的连续激射的微腔量子级联激光器的工作电流和最高工作温度随半绝缘InP:Fe层半径变化的示意图。
如图6所示，描述了横截面形状为圆形半绝缘InP:Fe层的半径尺寸对微腔的横截面形状为圆形的激光器的上限制层与有源层相接触的界面处的电压的影响。其中，图6中的横坐标示意，0μm代表界面的中心位置，-80μm或80μm代表的是距离界面中心位置最远处的界面的边缘位置。当输入电压为10V，且微腔的横截面半径尺寸为80μm时，上限制层与有源层相接触的界面处的电压，距离界面中心越近上限制层与有源层相接触的界面处的电压越大，且随着半绝缘InP:Fe层半径的不断增加，该界面处的电压也越来越高。当在半绝缘InP:Fe层的半径达到70μm时，此时半绝缘InP:Fe层的外边缘与微腔的外边缘之间的距离为10μm，位于中心位置的界面处的电压接近9V，说明半绝缘InP:Fe层的分压效果十分显著。
如图7所示，随着半绝缘InP:Fe层半径的不断增加，注入该激光器的电流不断减小，温度也逐渐降低。当半绝缘InP:Fe层半径达到70μm时电流低于400mA，激光器最高工作温度低于390K。随半绝缘InP:Fe层半径增大，最高工作温度差值超过80K。最终实现在保证激光器模式增益不变的情况下，显著减少注入电流，从而降低激光器产生较多的热量。
实施例2
图8示意性示出了根据本公开另一实施例的连续激射的微腔量子级联激光器的制备方法的流程图。
如图8所示，连续激射的微腔量子级联激光器的制备方法的步骤可以包括：
步骤S701：在衬底的正面自下而上依次形成下波导层、下限制层、有源层、上限制层、上波导层。
根据本公开的实施例，在上波导层上形成第一二氧化硅层，然后在该第一二氧化硅层上通过光刻掩膜技术形成图形化的第一光刻胶，之后以该图形化的第一光刻胶为掩膜刻蚀第一二氧化硅层，去除图形化的第一光刻胶，最终在上波导层上形成图形化的第一掩膜层。
步骤S702：在上波导层中形成凹槽。
根据本公开的实施例，以图形化的第一掩膜层为掩膜腐蚀上波导层至裸露出上限制层，形成凹槽。并去除第一掩膜层。
步骤S703：在上波导层的凹槽中生长半绝缘InP:Fe层。
根据本公开的实施例，在上波导层的凹槽中生长半绝缘InP:Fe层，直至半绝缘InP:Fe层厚度与上波导层的高度相差±0.5μm，最终在凹槽中形成半绝缘InP:Fe层。
步骤S704：在具有凹槽的上波导层和半绝缘InP:Fe层上形成图形化的第二掩膜层；以第二掩膜层为掩膜刻蚀具有凹槽的上波导层、有源层、下限制层以及下波导层，刻蚀至超过下限制层，形成微腔。
根据本公开的实施例，在上波导层和半绝缘InP:Fe层上形成第二二氧化硅层，并在该第二二氧化硅层上行形成图形化的第二光刻胶，以该图形化的第二光刻胶为掩膜刻蚀该第二二氧化硅层，形成图形化的第二掩膜层，之后以该第二掩膜层为掩膜自上而下依次刻蚀上波导层、有源层、下限制层以及下波导层，刻蚀至超过下限制层，去除第二掩膜层，形成微腔。
步骤S705：在微腔的裸露区域形成钝化层；
步骤S706：通过光刻掩膜技术除去微腔顶部的钝化层，然后在上波导层的除半绝缘InP:Fe层外的裸露区域和半绝缘InP:Fe层上采用带胶剥离技术制备正面电极；将衬底减薄，抛光，并在衬底的背面蒸发背面电极，最终完成连续激射的微腔量子级联激光器的制备。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。