半导体激光器腔面增透膜AlN薄膜的制备.PDF

第32卷摇 第12期 发摇 光摇 学摇 报 Vol郾32 No郾12 2011年12月 CHINESEJOURNAL OF LUMINESCENCE Dec. ,2011 文章编号:1000鄄7032(2011)12鄄1292鄄05 半导体激光器腔面增透膜AlN薄膜的制备 周摇 路,王云华,贾宝山, 白端元,张斯钰,乔忠良,高摇 欣,薄报学* (长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室,吉林 长春摇 130022) 摘要:提出了一种新的半导体激光器增透膜———AlN膜,并用matlab软件模拟分析了不同腔面反射率对激 光器输出功率的影响,得到激光器最大输出功率时前后腔面的反射率的最佳值。 采用反应磁控溅射技术,利 用高纯铝靶(99.999%)和N +Ar 的混合气体在K9 玻璃基片上沉积了AlN薄膜。 利用Filmetrics 系统对薄 2 膜进行光学性能测试,分析了不同工艺参数对薄膜沉积速率和折射率的影响。 将最优条件下制得的AlN单 层增透膜用于半导体激光器上,光学灾变损伤阈值和器件输出功率都得到了很大的提高。 关摇 键摇 词:增透膜;折射率;溅射;灾变性光学损伤 中图分类号:TN248.4摇 摇 摇 PACS:42.60. -v 摇 摇 摇 PACC:4260摇 摇 摇 文献标识码:A DOI:10.3788/ fgx1292 多优点,采用AlN薄膜做为激光器增透膜有望阻 1摇 引摇 摇 言 止半导体激光器腔面的氧化,提高薄膜的激光损 808 nm 波长AlGaAs/ GaAs半导体激光器腔 [4] 伤阈值和器件的输出功率。 陈堂胜等 在AlN/ 面在激光器运转过程中需承受极高的激光功率密 GaAs界面的AES 和XPS研究中报道 AlN/ GaAs 度,而且有源区含Al,长时间运转极易氧化,从而 界面只发现了O—Al键,没有发现O—Ga和O— [1鄄3] 导致灾变性光学损伤(COD) 的发生。 高质量 As键,界面O元素是与Al元素结合的,有较好的 腔面光学薄膜不仅能提高半导体激光器的斜率效 界面稳定性,因此,AlN 薄膜有望对 GaAs激光器 率、防止腔面氧化和保护腔面,更重要的是可以提 起到较好的钝化作用。 高半导体激光器的可靠性、防止腔面光学灾变的 本文采用反应磁控溅射技术,利用高纯 Al 产生。 在半导体激光器的腔面膜中,AR 膜容易 (99.999%)靶材和高纯 N 在 K9 玻璃片上镀制 2 损坏,端面与膜的热效应是AR膜损伤阈值低的 AlN薄膜,使用Filmetrics系统测试薄膜的光学性 主要原因。 以往经常采用SiO (n =1.46)、Al O 能(主要是折射率和厚度)。 最后,将优化条件后 2 2 3 (n=1.62)材料镀制增透膜,但是 SiO 材料的热 制得的AlN薄膜用于实际器件上,研究AlN薄膜 2 导率很低,虽然Al O 的热导率较高,但这两种材 对器件输出特性的影响。 2 3 料都含氧,含氧的光学薄膜可能会使半导体激光