一种光电复合材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种光电复合材料及其制备方法 (Photoelectric composite material and preparation method thereof ) 是由 李赟 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种光电复合材料及其制备方法,包括耐高温保护层和衬底基材,所述耐高温保护层安装在衬底基材的上端,所述耐高温保护层的上端设置有下欧姆接触层,所述下欧姆接触层的上端设置有下限制层,通过在传统的光电复合材料与衬底基材之间增加有新型的奶高端保护层,因为该光电复合材料主体为激光材料,而激光材料与衬底基材之间增加耐高温保护层能够在激光材料制作完成并正常使用时对衬底基材和激光材料都能够起到保护作用,耐高温保护层则具有优异的耐高温性能,在受到高温影响下该耐高温保护层能够保护激光材料与衬底基材之间不会产生分离的情况发生,从而能够增加整个激光材料在安装到衬底基材上后的使用寿命和使用稳定性。(The invention discloses a photoelectric composite material and a preparation method thereof, the photoelectric composite material comprises a high-temperature-resistant protective layer and a substrate base material, the high-temperature-resistant protective layer is arranged at the upper end of the substrate base material, a lower ohmic contact layer is arranged at the upper end of the high-temperature-resistant protective layer, a novel milk-high-end protective layer is added between the traditional photoelectric composite material and the substrate base material, because the main body of the photoelectric composite material is a laser material and the high-temperature-resistant protective layer added between the laser material and the substrate base material can play a role in protecting the substrate base material and the laser material when the laser material is manufactured and normally used, the high-temperature-resistant protective layer has excellent high-temperature resistance, and can protect the laser material and the substrate base material from being separated under the influence of high temperature, thereby being capable of increasing the service life and the service stability of the whole laser material after being arranged on the substrate base material.)
技术领域
本发明属于光电复合材料相关技术领域，具体涉及一种光电复合材料及其制备方法。
背景技术
光电材料是指用于制造各种光电设备（主要包括各种主、被动光电传感器光信息处理和存储装置及光通信等）的材料，主要包括红外材料、激光材料、光纤材料、非线性光学材料等，下面主要介绍一下红外材料、激光材料及其在军事领域的应用，而激光材料把各种泵浦（电、光、射线）能量转换成激光的材料，激光材料主要是凝聚态物质，以固体激光物质为主，固体激光材料分为两类，一类是以电激励为主的半导体激光材料，一般采用异质结构，由半导体薄膜组成，用外延方法和气相沉积方法制得，另一类是通过分立发光中心吸收光泵能量后转换成激光输出的发光材料，这类材料以固体电介质为基质，分为晶体和非晶态玻璃两种。
现有的光电复合材料技术存在以下问题：现有的光电复合材料特别时激光材料在制成后并使用时，需要把多种材料复合制成的激光材料制作到单晶硅的衬底基材上，而激光材料通过单晶硅衬底基材安装好并使用后，激光设备在工作时会发出较高热能，而激光材料和衬底基材均会受到激光设备工作时产生的高温影响，在受到高温影响下激光材料与衬底基材之间会容易产生分离的情况发生，从而会影响到安装在激光设备上的激光材料的使用稳定性和使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光电复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的激光材料通过单晶硅衬底基材安装好并使用后，激光设备在工作时会发出较高热能，而激光材料和衬底基材均会受到激光设备工作时产生的高温影响，在受到高温影响下激光材料与衬底基材之间会容易产生分离的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光电复合材料，包括耐高温保护层和衬底基材，所述耐高温保护层安装在衬底基材的上端，所述耐高温保护层的上端设置有下欧姆接触层，所述下欧姆接触层的上端设置有下限制层，所述下限制层的上端设置有下波导层，所述下波导层的上端设置有量子点层，所述量子点层的上端设置有盖层，所述盖层的上端设置有隔离层，所述隔离层的上端设置有上波导层，所述上波导层的上端设置有上限制层，所述上限制层的上端设置有上欧姆接触层。
一种光电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
一、在下欧姆接触层上端制作下限制层时，在700℃～720℃下利用MOCVD方法生长1300nm-1800nm厚的n型Si掺杂AIGaAs，掺杂浓度为10^17-10^18cm-3，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝2.6×10-5mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min，硅烷4.3×10-7mol/min～4.4×10-6mol/min。
二、在下限制层上端制作下波导层时，在600℃～720℃下利用MOCVD方法生长80nm～100nm厚的非故意掺杂AlGaAs，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝8.7×10-6mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min。
三、在下波导层上端制作量子点层时，在480℃～500℃下利用MOCVD方法生长非故意掺杂的InAs量子点层，生长时间55s，V/III比为5～15，生长源流量为：三甲基铟8.6×10-7mol/min，砷烷4.9×10-6mol/min。
四、在量子点层上端制作盖层时，在480℃～500℃下利用MOCVD方法生长6～10nm非故意掺杂的GaAs盖层，V/III比为50～100，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，砷烷2.7×10-3mol/min。
五、在盖层上端制作隔离层时，在580℃～600℃下利用MOCVD方法生长25～40nm p掺杂的GaAs，掺杂形式为调制掺杂，在距离InAs量子点层25nm处掺入Be，掺杂浓度为5×1017cm-3，V/III比为50～100，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，砷烷2.7×10-3mol/min。
六、在隔离层上端制作上波导层时，在600℃～700℃下利用MOCVD方法生长80nm～100nm厚的非故意掺杂AlGaAs，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝8.7×10-6mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min。
七、在上波导层上端制作上限制层时，在700℃～720℃下利用MOCVD方法生长1300nm～1500nm厚的p型掺杂AlGaAs，掺杂浓度为1017～1018cm-3，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝2.6×10-5mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min，二乙基锌9.2×10-7mol/min～9.2×10-6mol/min。
八、在上限制层上端制作上欧姆接触层时，在550℃～700℃下利用MOCVD方法生长150nm～300nm厚的p型重掺杂GaAs，掺杂浓度为1019～1020cm-3，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，砷烷2.7×10-3mol/min，二乙基锌3.7×10-6mol/min。
与现有技术相比，本发明提供了一种光电复合材料及其制备方法，具备以下有益效果：
本发明通过在传统的光电复合材料与衬底基材之间增加有新型的奶高端保护层，因为该光电复合材料主体为激光材料，而激光材料与衬底基材之间增加耐高温保护层能够在激光材料制作完成并正常使用时对衬底基材和激光材料都能够起到保护作用，因为激光材料在运用与激光相关设备时，激光材料和衬底基材均会受到激光设备工作时产生的高温影响，而耐高温保护层则具有优异的耐高温性能，在受到高温影响下该耐高温保护层能够保护激光材料与衬底基材之间不会产生分离的情况发生，从而能够增加整个激光材料在安装到衬底基材上后的使用寿命和使用稳定性，且耐高温保护层主要是由超耐热层、超微细纳米周期层、附着强度强化层共同构成，而超耐热层具有优异的耐热性，而超微细纳米周期层能够增加整个耐高温保护层的自身强度，附着强度强化层能够增加与衬底基材和激光材料之间的连接强度，在受到高温因素影响下，超耐热层则能够起到耐热耐高温效果，从而保证整个耐高温保护层在对激光材料和衬底基材起到耐高温效果的同时又可通过附着强度强化层的强化连接作用而避免激光材料与衬底基材之间产生分层的情况出现，从而能够增加整个光电复合材料的整体使用稳定性和使用寿命。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明提出的一种光电复合材料及其制备方法结构示意图；
图中：1、上欧姆接触层；2、上限制层；3、上波导层；4、隔离层；5、盖层；6、量子点层；7、下波导层；8、下限制层；9、下欧姆接触层；10、耐高温保护层；11、衬底基材。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种光电复合材料，包括耐高温保护层10和衬底基材11，耐高温保护层10安装在衬底基材11的上端，耐高温保护层10的上端设置有下欧姆接触层9，下欧姆接触层9的上端设置有下限制层8，下限制层8的上端设置有下波导层7，下波导层7的上端设置有量子点层6，量子点层6的上端设置有盖层5，盖层5的上端设置有隔离层4，隔离层4的上端设置有上波导层3，上波导层3的上端设置有上限制层2，上限制层2的上端设置有上欧姆接触层1，光电复合材料的制备方法步骤为：一、在下欧姆接触层9上端制作下限制层8时，在700℃～720℃下利用MOCVD方法生长1300nm-1800nm厚的n型Si掺杂AIGaAs，掺杂浓度为10^17-10^18cm-3，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝2.6×10-5mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min，硅烷4.3×10-7mol/min～4.4×10-6mol/min，二、在下限制层8上端制作下波导层7时，在600℃～720℃下利用MOCVD方法生长80nm～100nm厚的非故意掺杂AlGaAs，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝8.7×10-6mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min，三、在下波导层7上端制作量子点层6时，在480℃～500℃下利用MOCVD方法生长非故意掺杂的InAs量子点层6，生长时间55s，V/III比为5～15，生长源流量为：三甲基铟8.6×10-7mol/min，砷烷4.9×10-6mol/min，四、在量子点层6上端制作盖层5时，在480℃～500℃下利用MOCVD方法生长6～10nm非故意掺杂的GaAs盖层5，V/III比为50～100，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，砷烷2.7×10-3mol/min，五、在盖层5上端制作隔离层4时，在580℃～600℃下利用MOCVD方法生长25～40nm p掺杂的GaAs，掺杂形式为调制掺杂，在距离InAs量子点层25nm处掺入Be，掺杂浓度为5×1017cm-3，V/III比为50～100，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，砷烷2.7×10-3mol/min，六、在隔离层4上端制作上波导层3时，在600℃～700℃下利用MOCVD方法生长80nm～100nm厚的非故意掺杂AlGaAs，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝8.7×10-6mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min，七、在上波导层3上端制作上限制层2时，在700℃～720℃下利用MOCVD方法生长1300nm～1500nm厚的p型掺杂AlGaAs，掺杂浓度为1017～1018cm-3，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝2.6×10-5mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min，二乙基锌9.2×10-7mol/min～9.2×10-6mol/min，八、在上限制层2上端制作上欧姆接触层1时，在550℃～700℃下利用MOCVD方法生长150nm～300nm厚的p型重掺杂GaAs，掺杂浓度为1019～1020cm-3，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，砷烷2.7×10-3mol/min，二乙基锌3.7×10-6mol/min，且耐高温保护层10主要是由超耐热层、超微细纳米周期层、附着强度强化层共同构成，而超耐热层具有优异的耐热性，而超微细纳米周期层能够增加整个耐高温保护层10的自身强度，附着强度强化层能够增加与衬底基材11和激光材料之间的连接强度，在受到高温因素影响下，超耐热层则能够起到耐热耐高温效果，从而保证整个耐高温保护层10在对激光材料和衬底基材11起到耐高温效果的同时又可通过附着强度强化层的强化连接作用而避免激光材料与衬底基材11之间产生分层的情况出现。
本发明的工作原理及使用流程：在制备该光电复合材料以及把该光电复合材料复合到衬底基材11上时，首先需要对该光电复合材料即激光材料自下而上一层一层进行制作，制作时，首先在下欧姆接触层9上端制作下限制层8，在700℃～720℃下利用MOCVD方法生长1300nm-1800nm厚的n型Si掺杂AIGaAs，掺杂浓度为10^17-10^18cm-3，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝2.6×10-5mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min，硅烷4.3×10-7mol/min～4.4×10-6mol/min，然后在下限制层8上端制作下波导层7时，在600℃～720℃下利用MOCVD方法生长80nm～100nm厚的非故意掺杂AlGaAs，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝8.7×10-6mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min，然后在下波导层7上端制作量子点层6时，在480℃～500℃下利用MOCVD方法生长非故意掺杂的InAs量子点层6，生长时间55s，V/III比为5～15，生长源流量为：三甲基铟8.6×10-7mol/min，砷烷4.9×10-6mol/min，然后在量子点层6上端制作盖层5时，在480℃～500℃下利用MOCVD方法生长6～10nm非故意掺杂的GaAs盖层5，V/III比为50～100，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，砷烷2.7×10-3mol/min，然后在盖层5上端制作隔离层4时，在580℃～600℃下利用MOCVD方法生长25～40nm p掺杂的GaAs，掺杂形式为调制掺杂，在距离InAs量子点层25nm处掺入Be，掺杂浓度为5×1017cm-3，V/III比为50～100，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，砷烷2.7×10-3mol/min，然后在隔离层4上端制作上波导层3时，在600℃～700℃下利用MOCVD方法生长80nm～100nm厚的非故意掺杂AlGaAs，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝8.7×10-6mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min，然后在上波导层3上端制作上限制层2时，在700℃～720℃下利用MOCVD方法生长1300nm～1500nm厚的p型掺杂AlGaAs，掺杂浓度为1017～1018cm-3，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，三甲基铝2.6×10-5mol/min，砷烷6.7×10-3mol/min，二乙基锌9.2×10-7mol/min～9.2×10-6mol/min，然后在上限制层2上端制作上欧姆接触层1时，在550℃～700℃下利用MOCVD方法生长150nm～300nm厚的p型重掺杂GaAs，掺杂浓度为1019～1020cm-3，生长源流量为：三甲基镓4.0×10-5mol/min，砷烷2.7×10-3mol/min，二乙基锌3.7×10-6mol/min，最后再把制作好的激光材料通过耐高温保护层10制作到衬底基材11的上端即可正常使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种GaAs基大功率激光器及其制备方法