类型b：学术综述报告
作者与发表信息
本文由徐礼彬（湖北工业大学材料与化学工程学院、武汉敏芯半导体股份有限公司）与赵西坡（同单位）合作撰写，发表于《广东化工》2025年第8期，标题为《半导体激光器腔面薄膜制备及其可靠性研究进展》。
主题与背景
该综述系统总结了半导体激光器腔面薄膜（cavity facet coatings）的制备技术、可靠性优化策略及其对器件性能的影响机制。腔面薄膜作为激光谐振腔的关键界面介质，直接决定器件的输出功率、转换效率及寿命，是半导体激光技术发展的核心瓶颈之一。文章聚焦高功率、长寿命激光器的需求，梳理了磁控溅射、离子辅助沉积、原子层沉积（Atomic Layer Deposition, ALD）等镀膜技术的应用现状，并探讨了材料体系与工艺协同优化对光学损伤阈值、斜率效率及器件可靠性的提升作用。
主要观点与论据
腔面薄膜的光学特性优化
- 增透膜（Anti-Reflective Coating, AR coating）与高反膜（High-Reflective Coating, HR coating）的设计：通过多层膜结构（如SiO₂/Si、Al₂O₃/Ti/Au等）调控光波相位差，增透膜反射率可降至0.2%（如张煜俊团队设计的Al₂O₃/Ta₂O₅双层膜），高反膜反射率可达99.9%（如韩旭团队以TiO₂/SiO₂为材料的膜系）。
- 材料选择的影响：Al₂O₃因晶格匹配性与稳定性成为主流缓冲层材料（如Forget团队在9 μm激光器中采用Al₂O₃/Au膜系），而Y₂O₃因更高折射率在特定波长下表现更优（如Ma团队发现Y₂O₃膜的抗激光损伤阈值较Al₂O₃提升6.6倍）。
镀膜工艺的进展
- 磁控溅射与离子辅助沉积：侯晓秋团队采用磁控溅射制备的SiO₂/Si多层高反膜反射率达97.83%，离子辅助沉积可增强膜层附着力（Culver团队证明其薄膜吸收率降低30%）。
- 原子层沉积技术：Bayramli团队通过ALD在LED侧壁沉积Al₂O₃钝化层，使器件光输出功率提升19%，漏电流降低50%，凸显其在精密镀膜中的优势。
可靠性提升策略
- 应力匹配设计：秦宪超对比三种高反膜结构（Al₂O₃/[Si/SiO₂]₂、Al₂O₃/[Ge/SiO₂]₂、Al₂O₃/Au/Al₂O₃），发现Al₂O₃作为连接层可缓解Au与基底的应力失配，使反射率稳定在98.65%。
- 钝化层技术：赵广宇在GaAs表面沉积ZnSe钝化层，使腔面膜抗激光损伤能力提升29%；Webb团队证明Al₂O₃钝化可显著抑制GaAs激光器的腐蚀失效。
性能提升案例
- 输出功率与效率：魏林团队在DFB激光器中采用Al₂O₃/Au/Al₂O₃高反膜，斜率效率提升44%；朱立岩通过优化Si/SiO₂膜系，使器件效率从49.8%提升至89.76%。
- 温度稳定性：刘峰奇在4.6 μm激光器中镀制Al₂O₃/Ti/Au膜，室温连续输出功率达77 mW，阈值电流密度低至1.45 kA/cm²。
论文价值与意义
本文为高功率半导体激光器的膜层设计提供了系统性技术参考：
1. 科学价值：揭示了材料-工艺协同优化对光学性能与可靠性的调控机制，如多层膜设计降低热应力、钝化层抑制缺陷扩散。
2. 应用价值：指导了国产化激光器开发，例如Al₂O₃基膜系在通信波段（1.3–1.5 μm）与中红外波段（4–12 μm）的适配性方案。
3. 未来方向：指出超低损耗材料（如氮化物）、宽光谱兼容膜系及精密镀膜工艺（如ALD原位监控）是突破长寿命器件的关键。
亮点总结
- 多技术对比：横向分析电子束蒸发、磁控溅射等6类镀膜工艺的优劣。
- 跨波段案例：涵盖近红外至中红外激光器（808 nm–12 μm）的膜系设计。
- 可靠性关联：首次将膜层应力匹配与灾难性光学损伤（Catastrophic Optical Damage, COD）阈值建立量化关联（如李晓雪证明H4膜系的损伤斑直径仅28.4 μm，远优于Ta₂O₅）。