本文所述的構成qcl材料的所有層，包括有源區和波導，都是通過低壓MOCVD進行的。該係統設計包括一個(ge) 淋浴噴頭氣體(ti) 注入裝置，位於(yu) 靠近晶圓的位置，從(cong) 而大限度地減少“死亡”體(ti) 積，並允許層之間的瞬態氣體(ti) 切換時間非常短。該係統還配備了Epison超聲波氣體(ti) 濃度監測係統，這對控製金屬有機源的輸出氣體(ti) 流量至關(guan) 重要。這種原位反饋回路會(hui) 自動修改流速，從(cong) 而調整生長速度和成分，以補償(chang) 因環境變化而產(chan) 生的波動。
量子級聯激光器-長波紅外（λ>6 μm）的材料與(yu) 製造封裝
MOCVD特別適合生長非常厚的層，通常包括在QCL結構中，需要很長的生長時間。為(wei) 了得到非常尖銳的多量子阱界麵，對襯底溫度、界麵切換機製、生長速率、V/III比等生長參數進行了迭代生長條件優(you) 化。雖然還沒有完全解釋，界麵粗糙度肯定在QCL性能的定義(yi) 中起作用。模擬和實測X射線衍射曲線對比如圖1所示。測量是在用於(yu) MWIR QCL設計的InGaAs/InAlAs多層材料上進行的，生長應變分別為(wei) ~ 1%的拉伸/壓縮應變平衡。總的來說，需要在完整的結構中實現少量的殘餘(yu) 應變，並且x射線圖中的衛星峰需要窄才能認為(wei) 材料質量好。仿真曲線與(yu) 實驗曲線吻合較好控製生長參數。用極化子C-V測試來監測結構中的摻雜情況。采用高分辨率掃描電子顯微鏡（SEM）和諾瑪斯基顯微鏡（Nomarski microscope）技術對生長的晶圓表麵質量進行了檢測。
圖1
該激光器采用埋置異質結構波導製備，用於(yu) 高功率RT操作。激光條紋寬度一般在4 ~ 10 μm之間，空腔長度一般在3 ~ 5mm之間。在MOCVD生長完成後，通過化學刻蝕定義(yi) 脊狀波導，並在激光波導側(ce) 麵重新生長絕緣Fe:InP。極化子C-V和霍爾測試已被用來確保Fe:InP是一個(ge) 良好的電絕緣體(ti) 。橫向再生的目的是雙重的：它允許激光模式的光學限製在橫向方向，並有助於(yu) 優(you) 化散熱，通過改善在活躍區域產(chan) 生的熱量的橫向傳(chuan) 輸，並通過平麵化設備的頂麵，從(cong) 而允許向下安裝激光器。通過電子束蒸發沉積頂部和底部觸點金屬，隨後在頂部觸點上電解鍍一層厚金層，從(cong) 而完成了器件的製造。這些器件被切成小塊，銦被焊接到銅支架上，以獲得非常佳的散熱效果。設備溫度由安裝在設備本身附近的溫度傳(chuan) 感器監測。圖2(A)顯示了安裝的器件和完整波導的麵。
圖2
在分布式反饋（DFB）激光器的情況下，MOCVD生長在包括InP緩衝(chong) 層和InGaAs犧牲光柵層的有源核心完成後被中斷。電子束光刻是為(wei) 了直接在InGaAs犧牲層的頂部跟蹤光柵圖案，然後蝕刻以獲得單模工作所需的波導有效折射率的周期調製。包層和頂層生長在圖案核心材料的頂部，特別小心，以便在光柵層頂部再生的末端獲得一個(ge) 平坦的表麵。隨後的器件製造過程如下對於(yu) 法布裏-珀羅埋地異質結構器件。在圖2(b)中可以看到z終DFB製造器件沿著波導腔切割的SEM圖像，其中活性材料頂部的薄光斑表明存在InGaAs犧牲層。在側(ce) 裂波導中，這代表了通過電子束圖案化和蝕刻InGaAs層獲得的周期性結構。當需要時，通過介質沉積在先前隔離的激光切麵上的金屬塗層進行電子束蒸發來完成HR塗層。金屬塗層的優(you) 點是對所有波長的背麵輻射都具有高反射性，但缺點是由於(yu) 焊接材料和背麵金屬化之間發生電接觸，降低了外延側(ce) 向下安裝設備的成品率。
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