CN104701729A - 硅基激光器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硅基激光器及其制备方法，涉及半导体技术领域，能够输出足够大功率的光，常温下也能够提供足够强度的光，且工艺简单、应用广泛。包括硅基板层，所述硅基板层之上依次设有发光层及透明导电氧化物层，所述发光层包括量子点层，其中，所述量子点层在外界光照射条件下产生光波；在所述外界光照射条件下，在所述透明导电氧化物层与空气界面上产生表面等离子体共振；在所述外界光照射条件下，在所述透明导电氧化物层与所述发光层界面上产生等离子体共振。本发明适用于通信波段的硅基集成光源。

Description

硅基激光器及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种硅基激光器及其制备方法。

背景技术

随着硅光子学技术的发展，目前迫切需要能够与光波导、调制器或探测器等集成在同一个芯片上的硅基光源，以满足光通讯和光互连的需要。但是，由于硅为间接带隙半导体，电子不能直接由导带底跃迁到价带顶发出光子，而只能通过发射或吸收声子来实现间接跃迁，由于这种间接跃迁的几率很小，所以硅基光源的光发射效率很低。

因此，有必要通过对材料进行能带与结构的调控或者与其他材料有效耦合来实现硅基光源。目前，基于硅或SOI（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）的激光器受到人们的广泛关注，例如硅基拉曼激光器、稀土离子掺杂Si/SiO₂光发射器件及硅基量子点激光器等。

硅基拉曼激光器主要利用硅中受激拉曼散射效应，需要较大功率的光泵浦，因而其应用受到限制；稀土离子掺杂Si/SiO₂光发射器件主要通过掺杂铒Er³⁺等离子来增强光发射效率，但其主要通过电注入方式制备，制备方法比较困难；硅基量子点激光器中引入了量子点，通过控制量子点的参数可以调节其出射光的波长，但其发光效率依然不够高，输出功率较小，常温下不能提供足够强度的光。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种硅基激光器及其制备方法，能够输出足够大功率的光，常温下也能提供足够强度的光，且工艺简单、应用广泛。

为达到上述目的，本发明的采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种硅基激光器，包括硅基板层，所述硅基板层之上依次设有发光层及透明导电氧化物层，所述发光层包括量子点层，其中，

所述量子点层在外界光照射条件下产生光波；

在所述外界光照射条件下，在所述透明导电氧化物层与空气界面上产生表面等离子体共振；

在所述外界光照射条件下，在所述透明导电氧化物层与所述发光层界面上产生等离子体共振。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述透明导电氧化物层由不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列构成。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述阵列为圆柱体周期阵列、圆球周期阵列或正六边形柱体周期阵列。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，当所述阵列为圆柱体周期阵列时，每个圆柱体的高度为5～30纳米、直径为20～100纳米、周期为100～400纳米；

当所述阵列为圆球周期阵列时，每个圆球的直径为20～100纳米、周期为100～400纳米；

当所述阵列为正六边形柱体周期阵列时，每个正六边形柱体的高度为10～20纳米、正六边形的边长为10～50纳米、周期为200～400纳米。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，当所述阵列为圆柱体周期阵列时，每个圆柱体的高度为20纳米、直径为100纳米、周期为400纳米；

当所述阵列为圆球周期阵列时，每个圆球的直径为100纳米、周期为400纳米；

当所述阵列为正六边形柱体周期阵列时，每个正六边形柱体的高度为20纳米、正六边形的边长为50纳米、周期为400纳米。

结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述发光层还包括设在所述量子点层之上的、用于防止所述量子点层被氧化的保护层，所述保护层为硅层。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述硅基激光器包括至少两层所述发光层。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述保护层的厚度为10～50纳米。

本发明的第二方面，提供了如上述技术方案中任意一种所述的硅基激光器的制备方法，包括：

清洗硅基板层；

在所述硅基板层上生长用于在外界光照射条件下产生光波的发光层，所述发光层包括量子点层；

在所述发光层上制作透明导电氧化物层。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述在所述发光层上制作透明导电氧化物层具体包括：

在所述发光层上制作不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述在所述发光层上制作不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列具体包括：

在所述发光层上制作不连续的、材质为透明导电氧化物的圆柱体周期阵列、圆球周期阵列或正六边形柱体周期阵列。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述在所述发光层上制作透明导电氧化物阵列具体包括：

使用磁控溅射或脉冲激光沉积在所述发光层上生长透明导电氧化薄膜，然后用光刻胶的刻蚀技术制作周期性阵列。

结合第二方面，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述在所述硅基板层上生长用于在外界光照射条件下产生光波的发光层具体包括：

在所述硅基板层上生长在外界光照条件下产生光波的量子点层；

在所述量子点层上生长用于防止所述量子点层被氧化的保护层，所述保护层为硅层。

结合第二方面的第四种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述在所述硅基板层上生长在外界光照条件下产生光波的量子点层具体包括：

使用分子束外延方法在所述硅基板层上生长在外界光照条件下产生光波的量子点层；和/或

所述在所述量子点层上生长用于防止所述量子点层被氧化的保护层具体包括：

使用分子束外延方法在所述量子点层上生长用于防止所述量子点层被氧化的保护层。

本发明提供的硅基激光器及其制备方法，在硅基板层之上依次设有发光层及透明导电氧化物层，且发光层包括量子点层，这样，当外界光照射时量子点层会产生光波，从而使该硅基激光器发光，由于量子点具有较宽的激发谱，因而对外界光波长要求比较简单，不需要较大功率的光泵浦即可激发量子点；并且，当外界光照射时在透明导电氧化物层与空气界面上产生表面等离子体共振，从而增加硅基激光器的发光效率，且当外界光照射时在透明导电氧化物层与发光层界面上也会产生等离子体共振，不但可以增加硅基激光器的发光效率，还可以使量子点发出光的强度得到增强，从而进一步提高硅基激光器的发光强度，即本发明提供的硅基激光器中量子点层发出光波并且其光波强度被增强，且透明导电氧化物层与空气界面产生表面等离子体共振，也能产生光波，因而本发明提供的硅基激光器能够输出较大功率的光，即使常温下能提供足够强度的光，因而应用比较广泛。且该硅基激光器仅包含三层结构，结构简单，制备工艺比较简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种硅基激光器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种硅基激光器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种硅基激光器的制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种硅基激光器，包括硅基板层11，硅基板层11之上依次设有发光层13及透明导电氧化物层15，发光层13包括量子点层131，其中，量子点层131在外界光照射条件下产生光波；在外界光照射条件下，在透明导电氧化物层15与空气界面上产生表面等离子体共振；在外界光照射条件下，在透明导电氧化物层15与发光层13界面上产生等离子体共振。

本发明提供的硅基激光器，在硅基板层11之上依次设有发光层13及透明导电氧化物层15，且发光层13包括量子点层131，这样，当外界光照射时量子点层131会产生光波，从而使该硅基激光器发光，由于量子点具有较宽的激发谱，因而对外界光波长要求比较简单，不需要较大功率的光泵浦即可激发量子点；并且，当外界光照射时在透明导电氧化物层15与空气界面上产生表面等离子体共振，从而增加硅基激光器的发光效率，且当外界光照射时在透明导电氧化物层15与发光层13界面上也会产生等离子体共振，不但可以增加硅基激光器的发光效率，还可以使量子点发出光的强度得到增强，从而进一步提高硅基激光器的发光强度，即本发明提供的硅基激光器中量子点层发出光波并且其光波强度被增强，且透明导电氧化物层15与空气界面产生表面等离子体共振，也能产生光波，因而本发明提供的硅基激光器能够输出较大功率的光，即使常温下能提供足够强度的光，因而应用比较广泛。且该硅基激光器仅包含三层结构，结构简单，制备工艺比较简单。

需要说明的是，本发明提供的硅基激光器中，透明导电氧化物层可以如图1所示是由不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列构成，当然也可以是由连续的、材质为透明导电氧化物的薄膜构成，本发明对此不作限定；具体地，该透明导电氧化物可以为铟锡氧化物ITO、铝掺杂的氧化锌AZO、氧化锌镓GZO或氧化铟锌IZO中的至少一种，只要为透明的金属氧化物即可，本发明对此不作限定。

本发明实施例中，当透明导电氧化物层是由不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列构成时，该阵列可以为圆柱体周期阵列，即由多个圆柱体周期排列而形成的结构，这样可以增大透明导电氧化物与空气的接触面积，从而增加激发表面等离子共振的有效界面；每个圆柱体的高度可以为5～30纳米、直径可以为20～100纳米、周期为100～400纳米，优选地，每个圆柱体的高度可以为15～25纳米、直径可以为80～100纳米、周期为300～400纳米，进一步优选地，每个圆柱体的高度可以为20纳米、直径可以为100纳米、周期为400纳米；所谓周期，即阵列的排列，对于圆柱体周期阵列，也就是指两个相邻的圆柱体之间的距离。

可选地，当透明导电氧化物层是由不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列构成时，该阵列也可以为圆球周期阵列，即由多个圆球周期排列而形成的结构，每个圆球的直径可以为20～100纳米、周期为100～400纳米，优选地，每个圆球的直径可以为80～100纳米、周期为300～400纳米，进一步优选地，每个圆球的直径可以为100纳米、周期为400纳米。

当然，当透明导电氧化物层是由不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列构成时，该阵列还可以为正六边形柱体周期阵列，即由多个正六边形柱体周期排列而形成的结构，每个正六边形柱体的高度可以为10～20纳米、正六边形的边长可以为10～50纳米、周期为200～400纳米，优选地，每个正六边形柱体的高度可以为15～20纳米、正六边形的边长可以为40～50纳米、周期为300～400纳米，进一步优选地，每个正六边形柱体的高度可以为20纳米、正六边形的边长可以为50纳米、周期为400纳米。

如图2所述，本发明实施例提供的硅基激光器中，发光层13还可以包括设在量子点层131之上的、用于防止量子点层131被氧化的保护层133，该保护层133可以为硅层、碳化硅层、氮化硅层等，只要能起到防止量子点层131与空气接触从而防止量子点层131被氧化即可，本发明对保护层133的具体材料及具体晶型结构不作限定；保护层133的厚度设置为尽可能薄，以防止保护层133阻碍外界光照射到量子点层131上，同时防止量子点层131产生的光波穿过该保护层133时产生能量损失，以免影响硅基激光器的发光效率，可选地，该保护层的厚度可以为10～50纳米，优选地，可以为10～20纳米，进一步优选地，可以为15纳米。

需要说明的是，本发明实施例提供的硅基激光器中，可以如图1和图2所示，只包含一层发光层13，也可以包括至少两层发光层13，且每层量子点层131之上都设有保护层133，这样，硅基激光器中由于设有多层量子点层131，当外界光照射时，大量量子点被激发从而产生大量光波，可以有效地提高硅基激光器的发光效率。

具体地，本发明实施例中，量子点层131主要由量子点组成，该量子点可以为锗量子点、硒化镉量子点、硫化镉量子点或碲化镉量子点中的至少一种，且该量子点三个维度的尺寸可以为几纳米到几百纳米范围内的任何值，可选地，该量子点三个维度的尺寸都小于100纳米，优选地，该量子点三个维度的尺寸都小于50纳米，进一步优选地，该量子点三个维度的尺寸都小于20纳米；硅基板层11可以为单晶硅衬底、多晶硅衬底或非晶硅衬底，当为单晶硅衬底时，该单晶硅衬底可以为（100）、（111）或（110）取向，总之，只要能在衬底上生长量子点层即可，本发明对此不作限定。

相应地，如图3所示，本发明还提供了一种硅基激光器的制备方法，可以制备出本发明实施例提供的任何一种硅基激光器，该制备方法包括：

S1、清洗硅基板层；

S2、在硅基板层上生长用于在外界光照射条件下产生光波的发光层，该发光层包括量子点层；

S3、在发光层上制作透明导电氧化物层。

本发明实施例提供的硅基激光器的制备方法，工艺简单，成本低廉，便于操作实现。

具体地，S3步骤的在发光层上制作透明导电氧化物层具体可以包括：

在发光层上制作不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列。

具体地，上述在发光层上制作不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列具体可以包括：

在发光层上制作不连续的、材质为透明导电氧化物的圆柱体周期阵列、圆球周期阵列或正六边形柱体周期阵列。

可选地，上述在发光层上制作透明导电氧化物阵列具体可以包括：

使用磁控溅射或脉冲激光沉积（Pulsed Laser Deposition，PLD）在发光层上生长透明导电氧化薄膜，然后用光刻胶的刻蚀技术制作周期性阵列。

使用磁控溅射或脉冲激光沉积在发光层上生长透明导电氧化薄膜，能够有效的控制透明导电氧化薄膜的厚度，使用光刻胶的刻蚀技术制作周期性阵列，可以有效地控制周期性阵列的各个参数，比如阵列中各个柱体的直径、以及阵列周期等，因而，本发明制作透明导电氧化物阵列过程中，可以有效的控制该周期性阵列的各个参数，从而得到发光效果最佳的硅基激光器。具体地，由于磁控溅射、脉冲激光沉积及光刻胶的刻蚀技术为现有技术，且为非常成熟的工艺，因而本发明对具体制作过程不再详细赘述。

具体地，S2步骤的在硅基板层上生长用于在外界光照射条件下产生光波的发光层具体可以包括：

S21、在硅基板层上生长在外界光照条件下产生光波的量子点层；

S22、在量子点层上生长用于防止量子点层被氧化的保护层，该保护层为硅层。

具体地，上述在硅基板层上生长在外界光照条件下产生光波的量子点层具体可以包括：

使用分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，MBE）方法在硅基板层上生长在外界光照条件下产生光波的量子点层；和/或

上述在量子点层上生长用于防止量子点层被氧化的保护层具体可以包括：

使用分子束外延方法在量子点层上生长用于防止量子点层被氧化的保护层；

具体地，分子束外延方法中，可以采用先层状后岛状（Stranski-Krastanov，SK）生长模式，也可以采用图形化衬底生长方式。

使用分子束外延方法制备量子点层和保护层，操作简单，且制备过程中可以有效地控制量子点层和保护层的厚度，因而可以有效地控制量子点的尺寸，从而提高硅基激光器的发光效率。

需要说明的是，本发明实施例中提供的硅基激光器及其制备方法，主要在于将透明导电氧化物材料用于表面等离子体增强发光，大大增强了量子点层发出的光波强度，但本发明不限于此，在本发明的其他实施例中，可以将透明导电氧化物材料用于表面等离子体增强发光的原理，扩展到其他领域，并以与本发明构思相同或等同的方式实施，比如，使用透明导电氧化物制备的纳米球来增强荧光发光，可以应用在生物分子中，以增强生物分子的探测灵敏度，总之，只要其构思为：将透明导电氧化物材料用于表面等离子体增强发光即在本发明保护的范围内。

为了进一步详细描述本发明提供的硅基激光器及其制备方法，下面通过具体实施例进行说明。

实施例一

本发明实施例提供的硅基激光器，包括单晶硅基板、单晶硅基板之上依次设有十层发光层以及一层透明导电氧化物的圆柱体周期阵列，其中，发光层包括锗量子点层和位于该锗量子点层之上的、用于防止该量子点层被氧化的硅保护层；具体地，锗量子点层中的锗量子点尺寸都小于50纳米，保护层厚度为15纳米，圆柱体周期阵列参数为高度20纳米，直径100纳米，周期为400纳米。

当波长为1550纳米的外界光源照射时，锗量子点层中的锗量子点被激发出波长约为1550纳米的近红外光；透明导电氧化物透明且具有良好的金属特性，其介电常数能够与硅及空气很好的匹配，因而当波长为1550纳米的外界光源照射时，在圆柱体周期阵列与空气的界面上将产生表面等离子体共振，增强局域电场，使得硅基激光器向外发射的光波功率增强；并且在圆柱体周期阵列与硅保护层的界面上也产生等离子体共振，增强附近的电场，这不仅可以增加硅基激光器向外发射的光波功率，且由于锗量子点层距离该界面仅十几纳米，因而还可以使锗量子点层发出光的强度得到增强，从而进一步提高了硅基激光器向外发射光波的发光强度。

本发明将透明导电氧化物材料用于表面等离子体增强发光，大大增强了锗量子点发出的波长约为1550纳米光波，因而本发明提供的硅基激光器可以用于通信波段，是未来解决硅基集成光源的重要手段。

需要说明的是，透明导电氧化物可以包括铟锡氧化物ITO、铝掺杂的氧化锌AZO、氧化锌镓GZO或氧化铟锌IZO中的一种或多种，本发明实施例中，透明导电氧化物的组分比较容易调节，因此，可以通过调节透明导电氧化物包含的具体物质及其比例以得到性能最优的透明导电氧化物增强的硅基激光器。

本发明实施例包含多层锗量子点层，因而可以有效提高被激发出光波的效率。透明导电氧化物以圆柱体周期阵列结构设置，可以有效增加透明导电氧化物与空气的接触面积，从而有利于增加表面等离子体共振以提高发光效率。

相应地，本发明实施例的硅基激光器的制备方法如下：

1、清洗单晶硅基板，该步骤具体包括：

1）分别使用丙酮、异丙醇依次超声清洗该单晶硅基板，每次超声清洗5～10分钟，以去除单晶硅基板上的有机物；

2）用去离子水超声清洗5～10分钟，以去除单晶硅基板上的颗粒型灰尘；

3）将双氧水、氨水和去离子水以1:1:5的比例充分混合配制成混合溶液，煮沸，将单晶硅基板放入该混合溶液中清洗5～10分钟，然后用去离子水清洗，以将单晶硅基板表面的金属氧化为金属氧化物，并在单晶硅基板表面形成一层薄薄的二氧化硅层；

4）用200ml去离子水和1ml氟化氢（HF）酸溶液配成稀HF酸溶液，将单晶硅基板放入该稀HF酸溶液中，以去除表面的金属氧化物和二氧化硅层，然后用去离子水清洗，以去除杂质；

5）将双氧水与浓硫酸以1:3的比例充分混合配制成混合溶液，煮沸，将单晶硅基板放入该混合溶液中浸泡10分钟，然后用去离子水清洗，以去除单晶硅基板表面的金属氧化物及有机物，并在单晶硅基板表面生成一层薄薄的二氧化硅层；

6）用200ml去离子水和1ml氟化氢（HF）酸溶液配成稀HF酸溶液，将单晶硅基板放入该稀HF酸溶液中，以去除表面二氧化硅层，然后用去离子水清洗，以去除杂质；

7）重复步骤5）、6）若干次。

2、在单晶硅基板上生长发光层，该步骤具体包括：

1）在单晶硅基板上生长锗量子点层，具体为：

使用分子束外延方法中的先层状后岛状生长模式，在分子束外延设备中在在单晶硅基板上生长锗量子点层，具体过程可以为：将分子束外延设备的真空室抽至超真空，将清洗好的单晶硅基板放置在样品台上，然后加热锗束源炉至1200～1260℃，使锗蒸发为气体，锗气体分子在单晶硅基板上生长一层锗量子点；具体地，锗束可以为高纯锗。最佳生长参数为：单晶硅基板21温度为450℃，锗束源温度为1200℃左右，生长时间为10分钟左右。

2）在锗量子点层上生长硅保护层，具体为：

使用分子束外延方法中的先层状后岛状生长模式，在分子束外延设备中在生长后的锗量子点层上生长硅保护层，即硅保护层的生长与锗量子点层使用相同的方法相同的设备，只需将锗束源更换为硅束源，并调整生长参数即可生长出硅保护层，最佳生长参数为：单晶硅基板温度为小于等于300℃，生长厚度为10～50纳米。具体地，通过控制生长时间可以控制硅保护层的生长厚度。

3）重复步骤2）、3）十次，以生长出十层发光层，从而提高硅基激光器的发光效率。

3、在发光层上制作透明导电氧化物的圆柱体周期阵列，具体为：使用聚焦离子束或纳米压印技术制作透明导电氧化物的圆柱体周期阵列。该圆柱体周期阵列参数为：高度20纳米，直径100纳米，周期为400纳米。

本发明实施例提供的硅基激光器及其制备方法，工艺简单，价格低廉，便于实现；锗量子点层和硅保护层的厚度、锗量子点的尺寸、锗量子点层和硅保护层重复次数等参数可以随意调节，从而得到理想发光效果的硅基激光器；透明导电氧化物以圆柱体周期阵列结构设置，制备过程中各个参数可以随意调节，圆柱体周期阵列大大增大了透明导电氧化物与空气的界面面积，从而增加了表面等离子体共振以提高发光效率；锗量子点发出的光波波长约为1550纳米，可以用于通信波段。

实施例二

与实施例一不同的是，实施例一中透明导电氧化物设置为圆柱体周期阵列，而本发明实施例提供的硅基激光器中，透明导电氧化物设置为圆球周期阵列，该圆球周期阵列的具体参数为：直径100纳米，周期为400纳米。

相应地，本发明实施例的硅基激光器制备方法中，透明导电氧化物的圆球周期阵列的制备步骤与实施例一种提供的透明导电氧化物的圆柱体周期阵列的制备步骤也不同，该步骤具体为：

在发光层上制作透明导电氧化物的圆球周期阵列，具体为：使用光刻胶的刻蚀法制作透明导电氧化物的圆球周期阵列。该圆球周期阵列参数为：直径100纳米，周期为400纳米。

实施例三

与实施例一不同的是，实施例一中透明导电氧化物设置为圆柱体周期阵列，而本发明实施例提供的硅基激光器中，透明导电氧化物设置为正六边形柱体周期阵列，该正六边形柱体周期阵列的具体参数为：高20纳米，正六边形边长50纳米，周期为400纳米。

相应地，本发明实施例的硅基激光器制备方法中，透明导电氧化物的正六边形柱体周期阵列的制备步骤与实施例一种提供的透明导电氧化物的圆柱体周期阵列的制备步骤也不同，该步骤具体为：

在发光层上制作透明导电氧化物的正六边形柱体周期阵列，具体为：使用聚焦离子束或纳米压印技术制作透明导电氧化物的正六边形柱体周期阵列。该正六边形柱体周期阵列参数为：高度20纳米，正六边形边长50纳米，周期为400纳米。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种硅基激光器，其特征在于，包括硅基板层，所述硅基板层之上依次设有发光层及透明导电氧化物层，所述发光层包括量子点层，其中，

所述量子点层在外界光照射条件下产生光波；

在所述外界光照射条件下，在所述透明导电氧化物层与空气界面上产生表面等离子体共振；

在所述外界光照射条件下，在所述透明导电氧化物层与所述发光层界面上产生等离子体共振。

2.根据权利要求1所述的硅基激光器，其特征在于，所述透明导电氧化物层由不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列构成。

3.根据权利要求2所述的硅基激光器，其特征在于，所述阵列为圆柱体周期阵列、圆球周期阵列或正六边形柱体周期阵列。

4.根据权利要求3所述的硅基激光器，其特征在于，

当所述阵列为圆柱体周期阵列时，每个圆柱体的高度为5～30纳米、直径为20～100纳米、周期为100～400纳米；

当所述阵列为圆球周期阵列时，每个圆球的直径为20～100纳米、周期为100～400纳米；

当所述阵列为正六边形柱体周期阵列时，每个正六边形柱体的高度为10～20纳米、正六边形的边长为10～50纳米、周期为200～400纳米。

5.根据权利要求4所述的硅基激光器，其特征在于，

当所述阵列为圆柱体周期阵列时，每个圆柱体的高度为20纳米、直径为100纳米、周期为400纳米；

当所述阵列为圆球周期阵列时，每个圆球的直径为100纳米、周期为400纳米；

当所述阵列为正六边形柱体周期阵列时，每个正六边形柱体的高度为20纳米、正六边形的边长为50纳米、周期为400纳米。

6.根据权利要求1所述的硅基激光器，其特征在于，所述发光层还包括设在所述量子点层之上的、用于防止所述量子点层被氧化的保护层，所述保护层为硅层。

7.根据权利要求6所述的硅基激光器，其特征在于，所述硅基激光器包括至少两层所述发光层。

8.根据权利要求7所述的硅基激光器，其特征在于，所述保护层的厚度为10～50纳米。

9.一种如权利要求1～8任意一项所述的硅基激光器的制备方法，其特征在于，包括：

清洗硅基板层；

在所述硅基板层上生长用于在外界光照射条件下产生光波的发光层，所述发光层包括量子点层；

在所述发光层上制作透明导电氧化物层。

10.根据权利要求9所述的硅基激光器的制备方法，其特征在于，所述在所述发光层上制作透明导电氧化物层具体包括：

在所述发光层上制作不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列。

11.根据权利要求10所述的硅基激光器的制备方法，其特征在于，所述在所述发光层上制作不连续的、材质为透明导电氧化物的阵列具体包括：

在所述发光层上制作不连续的、材质为透明导电氧化物的圆柱体周期阵列、圆球周期阵列或正六边形柱体周期阵列。

12.根据权利要求10所述的硅基激光器的制备方法，其特征在于，所述在所述发光层上制作透明导电氧化物阵列具体包括：

使用磁控溅射或脉冲激光沉积在所述发光层上生长透明导电氧化薄膜，然后用光刻胶的刻蚀技术制作周期性阵列。

13.根据权利要求9所述的硅基激光器的制备方法，其特征在于，所述在所述硅基板层上生长用于在外界光照射条件下产生光波的发光层具体包括：

在所述硅基板层上生长在外界光照条件下产生光波的量子点层；

在所述量子点层上生长用于防止所述量子点层被氧化的保护层，所述保护层为硅层。

14.根据权利要求13所述的硅基激光器的制备方法，其特征在于，所述在所述硅基板层上生长在外界光照条件下产生光波的量子点层具体包括：

使用分子束外延方法在所述硅基板层上生长在外界光照条件下产生光波的量子点层；和/或

所述在所述量子点层上生长用于防止所述量子点层被氧化的保护层具体包括：

使用分子束外延方法在所述量子点层上生长用于防止所述量子点层被氧化的保护层。