本文所述的构成qcl材料的所有层，包括有源区和波导，都是通过低压MOCVD进行的。该系统设计包括一个淋浴喷头气体注入装置，位于靠近晶圆的位置，从而大限度地减少“死亡”体积，并允许层之间的瞬态气体切换时间非常短。该系统还配备了Epison超声波气体浓度监测系统，这对控制金属有机源的输出气体流量至关重要。这种原位反馈回路会自动修改流速，从而调整生长速度和成分，以补偿因环境变化而产生的波动。
量子级联激光器-长波红外（λ>6 μm）的材料与制造封装
MOCVD特别适合生长非常厚的层，通常包括在QCL结构中，需要很长的生长时间。为了得到非常尖锐的多量子阱界面，对衬底温度、界面切换机制、生长速率、V/III比等生长参数进行了迭代生长条件优化。虽然还没有完全解释，界面粗糙度肯定在QCL性能的定义中起作用。模拟和实测X射线衍射曲线对比如图1所示。测量是在用于MWIR QCL设计的InGaAs/InAlAs多层材料上进行的，生长应变分别为~ 1%的拉伸/压缩应变平衡。总的来说，需要在完整的结构中实现少量的残余应变，并且x射线图中的卫星峰需要窄才能认为材料质量好。仿真曲线与实验曲线吻合较好控制生长参数。用极化子C-V测试来监测结构中的掺杂情况。采用高分辨率扫描电子显微镜（SEM）和诺玛斯基显微镜（Nomarski microscope）技术对生长的晶圆表面质量进行了检测。
图1
该激光器采用埋置异质结构波导制备，用于高功率RT操作。激光条纹宽度一般在4 ~ 10 μm之间，空腔长度一般在3 ~ 5mm之间。在MOCVD生长完成后，通过化学刻蚀定义脊状波导，并在激光波导侧面重新生长绝缘Fe:InP。极化子C-V和霍尔测试已被用来确保Fe:InP是一个良好的电绝缘体。横向再生的目的是双重的：它允许激光模式的光学限制在横向方向，并有助于优化散热，通过改善在活跃区域产生的热量的横向传输，并通过平面化设备的顶面，从而允许向下安装激光器。通过电子束蒸发沉积顶部和底部触点金属，随后在顶部触点上电解镀一层厚金层，从而完成了器件的制造。这些器件被切成小块，铟被焊接到铜支架上，以获得非常佳的散热效果。设备温度由安装在设备本身附近的温度传感器监测。图2(A)显示了安装的器件和完整波导的面。
图2
在分布式反馈（DFB）激光器的情况下，MOCVD生长在包括InP缓冲层和InGaAs牺牲光栅层的有源核心完成后被中断。电子束光刻是为了直接在InGaAs牺牲层的顶部跟踪光栅图案，然后蚀刻以获得单模工作所需的波导有效折射率的周期调制。包层和顶层生长在图案核心材料的顶部，特别小心，以便在光栅层顶部再生的末端获得一个平坦的表面。随后的器件制造过程如下对于法布里-珀罗埋地异质结构器件。在图2(b)中可以看到z终DFB制造器件沿着波导腔切割的SEM图像，其中活性材料顶部的薄光斑表明存在InGaAs牺牲层。在侧裂波导中，这代表了通过电子束图案化和蚀刻InGaAs层获得的周期性结构。当需要时，通过介质沉积在先前隔离的激光切面上的金属涂层进行电子束蒸发来完成HR涂层。金属涂层的优点是对所有波长的背面辐射都具有高反射性，但缺点是由于焊接材料和背面金属化之间发生电接触，降低了外延侧向下安装设备的成品率。
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