一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构制造技术

本发明专利技术公开一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构，包括光导器件和铜柱；光导器件正反两面均与铜柱粘合，且两铜柱位置对应；光导器件正面上方还设置有透镜组；透镜组限定于光导器件正面上方的铜柱内；透镜组包括涡旋相位片和凸透镜；涡旋相位片和凸透镜平行设置，且涡旋相位片设置于凸透镜正上方。本发明专利技术通过在SiC光导器件的封装结构中引入涡旋相位片和凸透镜的组合，实现倾斜入射的圆环光，解决了异面光导器件中量子效率和光吸收率低下的问题；提升了光导器件对入射光的有效吸收比率，增强光导器件对外界光激发的响应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构
本专利技术涉及光导器件
，特别是涉及一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构。
技术介绍
光导器件在大功率领域和超快电子技术等领域的应用引起了人们极大的兴趣，未来前景可期。碳化硅(SiC)更是由于其高临界电场、高电子饱和速度、高热导率和热稳定性等优点成为很有前途的光导器件材料。但目前阻碍SiC光导器件实际应用最大的难点，是其极低的量子效率，导致需要较大的激光功率才能激发光导器件产生足够的载流子和足够的输出，而高功率激光器需要额外的体积和更大的配套电源设施，使得光导器件的应用系统过于复杂和昂贵。光导器件的量子效率主要分为光吸收率和光激发率两部分，光吸收率决定了器件对外界激光能量的有效吸收能力，而光激发率则决定了吸收的光能量对器件内部载流子的有效激活能力。因此，通过合适的工艺或封装结构，有效改善光导器件的量子效率，能显著降低对相应光源和配套系统的需求，有利于推动光导器件的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现提升光导器件对入射光的有效吸收比率，增强光导器件对外界光激发的响应能力。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构，包括光导器件和铜柱；所述光导器件正反两面均与所述铜柱粘合，且两所述铜柱位置对应；所述光导器件正面上方还设置有透镜组；所述透镜组限定于所述光导器件正面上方的所述铜柱内；r>所述透镜组包括涡旋相位片和凸透镜；所述涡旋相位片和凸透镜平行设置，且所述涡旋相位片设置于凸透镜正上方。优选的，通过封装结构和光路的设计，改变入射光进入光导器件的方式，增强入射光在光导器件内部的光程，有效提高光导器件光吸收率。优选的，涡旋相位片使平行光波前沿传播方向上的轴螺旋前进，这种旋转导致光束在光轴处相互抵消，投影到一个平面上看起来像中心暗孔的光环，其是一种具有螺旋相位结构和轨道角动量的特殊光场。所述光导器件包括光导器板、反射电极、接触电极和减反增透膜；所述光导器板正反面均设置有所述接触电极；所述接触电极为圆环状结构，两所述铜柱分别与两所述接触电极粘接固定；所述光导器板正面沉积有所述减反增透膜；所述光导器板背面蒸镀有所述反射电极；所述反射电极和减反增透膜均限定于所述接触电极内。所述铜柱与接触电极的粘接介质为银浆，且采用高温烘烤的方式固化；所述铜柱高度为6cm-10cm，横截面呈圆环形，内径5mm-7mm，外径6mm-8mm，内外径差1mm。所述高温烘烤的温度为140℃-170℃，时间为3小时-3.5个小时。所述光导器板为4H-SiC，所述4H-SiC材料内掺杂有钒；所述钒的有效掺杂浓度为10^16cm-3-10^17cm-3，所述光导器板厚度为800-1500μm，所述光导器板尺寸为12mm×12mm。所述反射电极为金属电极，其金属为Ag，厚度为100nm-200nm，直径为5mm-7mm。所述接触电极金属组成为Ni/Au，厚度为100nm-300nm，内径为5mm-7mm，外径为6mm-8mm，内外径差1mm。所述减反增透膜厚度为300nm-700nm，呈圆形，直径为5mm-7mm。所述涡旋相位片距所述减反增透膜表面3cm-5cm，呈圆形，直径为5mm-7mm；所述凸透镜，距所述减反增透膜表面1cm-2cm，直径为5mm-7mm。本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术通过在SiC光导器件的封装结构中引入涡旋相位片和凸透镜的组合，实现倾斜入射的圆环光，解决了异面光导器件中量子效率和光吸收率低下的问题；提升了光导器件对入射光的有效吸收比率，增强光导器件对外界光激发的响应能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中结构示意图；图2为本专利技术中光导器件的俯视图；图3为本专利技术中经过涡旋相位片之后的截面光强强度分布图。其中，1-光导器板，2-反射电极，3-接触电极，4-减反增透膜，5-涡旋相位片，6-凸透镜，7-铜柱。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术提供一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构，包括光导器件和铜柱7；光导器件正反两面均与铜柱7粘合，且两铜柱7位置对应；光导器件正面上方还设置有透镜组；透镜组限定于光导器件正面上方的铜柱7内；透镜组包括涡旋相位片5和凸透镜6；涡旋相位片5和凸透镜6平行设置，且涡旋相位片5设置于凸透镜6正上方。光导器件包括光导器板1、反射电极2、接触电极3和减反增透膜4；光导器板1正反面均设置有接触电极3；接触电极3为圆环状结构，两铜柱7分别与两接触电极3粘接固定；光导器板1正面沉积有减反增透膜4；光导器板1背面蒸镀有反射电极2；反射电极2和减反增透膜4均限定于接触电极3内。铜柱7与接触电极3的粘接介质为银浆，且采用高温烘烤的方式固化；铜柱7高度为6cm-10cm，横截面呈圆环形，内径5mm-7mm，外径6mm-8mm，内外径差1mm。高温烘烤的温度为140℃-170℃，时间为3小时-3.5个小时。光导器板1为4H-SiC，4H-SiC材料内掺杂有钒；钒的有效掺杂浓度为10^16cm-3-10^17cm-3，光导器板1厚度为800-1500μm，光导器板1尺寸为12mm×12mm。反射电极2为金属电极，其金属为Ag，反射电极4厚度为100nm-200nm，直径为5mm-7mm。接触电极3金属组成为Ni/Au，厚度为100nm-300nm，内径为5mm-7mm，外径为6mm-8mm，内外径差1mm。减反增透膜4厚度为300nm-700nm，呈圆形，直径为5mm-7mm。涡旋相位片5距减反增透膜4表面3cm-5cm，呈圆形，直径为5mm-7mm；凸透镜6，距减反增透膜4表面1cm-2cm，直径为5mm-7mm。本专利技术的具体实施过程为：涡旋相位片5可将入射的平行光矫正为圆环光，通过凸透镜6进行发散，入射到光导器板1中。在本专利技术的一个实施例中，铜柱7固定在光导器件的具体步骤为：采用银浆涂抹在光导器件正反接触电极3表面，将铜柱7和接触电极3相粘连，并挤压固定，放入烘箱中150℃以上烘烤3小时，取出并待其自然冷却。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构，其特征在于，包括：光导器件和铜柱(7)；所述光导器件正反两面均与所述铜柱(7)粘合，且两所述铜柱(7)位置对应；所述光导器件正面上方还设置有透镜组；所述透镜组限定于所述光导器件正面上方的所述铜柱(7)内；/n所述透镜组包括涡旋相位片(5)和凸透镜(6)；所述涡旋相位片(5)和凸透镜(6)平行设置，且所述涡旋相位片(5)设置于凸透镜(6)正上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构，其特征在于，包括：光导器件和铜柱(7)；所述光导器件正反两面均与所述铜柱(7)粘合，且两所述铜柱(7)位置对应；所述光导器件正面上方还设置有透镜组；所述透镜组限定于所述光导器件正面上方的所述铜柱(7)内；
所述透镜组包括涡旋相位片(5)和凸透镜(6)；所述涡旋相位片(5)和凸透镜(6)平行设置，且所述涡旋相位片(5)设置于凸透镜(6)正上方。


2.根据权利要求1所述的一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构，其特征在于：所述光导器件包括光导器板(1)、反射电极(2)、接触电极(3)和减反增透膜(4)；所述光导器板(1)正反面均设置有所述接触电极(3)；所述接触电极(3)为圆环状结构，两所述铜柱(7)分别与两所述接触电极(3)粘接固定；所述光导器板(1)正面沉积有所述减反增透膜(4)；所述光导器板(1)背面蒸镀有所述反射电极(2)；所述反射电极(2)和减反增透膜(4)均限定于所述接触电极(3)内。


3.根据权利要求2所述的一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构，其特征在于：所述铜柱(7)与接触电极(3)的粘接介质为银浆，且采用高温烘烤的方式固化；所述铜柱(7)高度为6cm-10cm，横截面呈圆环形，内径5mm-7mm，外径6mm-8mm，内外径差1mm。


4.根据权利要求3所述的一种改善SiC光导器件量子效率的封装结构，其特征在于：所述高温烘烤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈谦，王朗宁，易木俣，荀涛，张军，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43