CN111769436B - 一种分布式反馈激光器芯片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种分布式反馈激光器芯片及其制备方法。其中激光器芯片包括衬底、位于衬底一侧的激光器结构、第一电极及第二电极；激光器结构与第二电极相邻的一侧设置有光栅图形，光栅图形包括脊形结构，脊形结构包括沿第一方向循环排布的第一区域和第二区域，第一区域的折射率大于第二区域的折射率；第二电极覆盖脊形结构，并延伸至第二区域的部分区域，与光栅图形所在膜层靠近衬底一侧的膜层接触；其中，第一方向平行于衬底所在的平面。本发明实施例的技术方案，具有调制速率高、内量子效率高、电阻低、单模特性好、应力小、成本低等优点，可大幅提升激光器的调制速率、电光转换效率、单模特性和生产良率等，非常有利于大规模生产应用。

Description

一种分布式反馈激光器芯片及其制备方法
技术领域
本发明实施例涉及半导体激光器技术，尤其涉及一种分布式反馈激光器芯片及其制备方法。
背景技术
随着高速光通信系统的发展，高传输速率已成为光纤传输系统的迫切需求，这其中高速半导体激光器芯片是核心，提高半导体激光器芯片的传输速率可以大幅提升光纤传输速率。分布式反馈(Distributed Feedback，DFB)激光器具有很好的单模特性，调制速率高，因此成为了光纤通信的常用半导体光源，受到产业界和学术界的广泛关注。
对于DFB激光器，其内部载流子的复合速率很大程度上决定了激光器的调制速率，而激光器中的载流子主要发生受激辐射复合，由于受激辐射复合速率有限，严重制约了DFB激光器的调制速率。常规DFB激光器均采用掩膜光栅，需要进行多次外延生长，制备工艺复杂，且二次外延生长界面容易产生沾污，严重影响了激光器的性能和可靠性，且制备成本很高，不利于批量生产。现有部分DFB激光器采用一次外延生长，通过微纳加工技术在激光器表面制备光栅等，由于光栅减小了电流注入面积，导致器件的串联电阻较大，热效应严重，严重影响了器件性能和可靠性。
常规DFB激光器采用高Al组分的AlGaAsP或InP光场限制层，且光场限制层较厚(约3μm)，导致激光器材料中的应力较大。而激光器芯片通常为了抑制横向多模而采用双沟结构，由于双沟的沟道很窄，因此激光器芯片中高Al组分AlGaAsP或InP光场限制层仍然较厚，激光器材料中的应力仍然较大，在外延生长结束后的激光器测试和芯片制备过程中容易裂片、碎片等，严重影响了生产良率和器件可靠性。
发明内容
本发明实施例提供一种分布式反馈激光器芯片及其制备方法，该芯片具有调制速率高、内量子效率高、电阻低、单模特性好、应力小、成本低等优点，可大幅提升激光器的调制速率、电光转换效率、单模特性和生产良率等，非常有利于大规模生产应用。
第一方面，本发明实施例提供一种分布式反馈激光器芯片，包括衬底、位于所述衬底一侧的激光器结构、第一电极以及第二电极，所述第一电极位于所述衬底背离所述激光器结构的一侧，所述第二电极位于所述激光器结构背离所述衬底的一侧；
所述激光器结构与所述第二电极相邻的一侧设置有光栅图形，所述光栅图形包括脊形结构，所述脊形结构包括沿第一方向循环排布的第一区域和第二区域，所述第一区域的折射率大于所述第二区域的折射率；
所述第二电极覆盖所述脊形结构，并延伸至所述第二区域的部分区域，与所述光栅图形所在膜层靠近所述衬底一侧的膜层接触；
其中，所述第一方向平行于所述衬底所在的平面。
可选的，所述激光器结构包括沿第二方向依次层叠的缓冲层、第一光场限制层、第一波导层、有源层、第二波导层、第二光场限制层和接触层；
所述光栅图形位于所述第二光场限制层和所述接触层；
其中，所述第二方向为所述第一电极指向所述第二电极的方向。
可选的，还包括绝缘层，位于所述第二电极与所述第二波导层之间。
可选的，所述脊形结构在第二方向的尺寸小于或等于3μm，在第三方向的尺寸大于或等于0.5μm，小于或等于100μm；
其中，所述第二方向为所述第一电极指向所述第二电极的方向，所述第三方向与所述第一方向垂直，且平行于所述衬底所在平面。
可选的，所述第一区域和所述第二区域在所述第一方向上的宽度差大于或等于0.5μm，小于或等于3μm。
可选的，所述脊形结构与所述有源层的距离大于或等于20nm，小于或等于50nm。
可选的，所述衬底的材料包括GaAs、InP、GaN、AlN、蓝宝石、SiC、Si或SOI中的至少一种。
可选的，所述第一电极和所述第二电极的材料包括Ni、Ti、Pd、Pt、Au、Al、TiN、ITO、AuGeNi和IGZO中的至少一种。
可选的，所述第一光场限制层、所述第一波导层、所述第二波导层、所述第二光场限制层和所述接触层的材料包括Alx1Iny1Ga1-x1-y1Asx2Py2N1-x2-y2，其中，x1、y1、x2、y2均大于或等于0，小于或等于1，0≤(x1+y1)≤1，0≤(x2+y2)≤1；和/或，
所述有源层的材料包括Alx3Iny3Ga1-x3-y3Asx4Py4N1-x4-y4量子阱或量子点，其中，x3、y3，x4和y4均大于或等于0，小于或等于1，且0≤(x3+y3)≤1，0≤(x4+y4)≤1。
可选的，所述绝缘层的材料包括SiO2、SiNx、SiON、Al2O3、AlON、SiAlON、TiO2、Ta2O5、ZrO2和多晶硅中的至少一种。
第二方面，本发明实施例还提供一种分布式反馈激光器芯片的制备方法，用于制备上述任一所述的分布式反馈激光器芯片，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底一侧形成激光器结构；
分别在所述衬底背离所述激光器结构一侧和所述激光器结构背离所述衬底一侧形成第一电极和第二电极；
其中，所述激光器结构与所述第二电极相邻的一侧设置有光栅图形，所述光栅图形包括脊形结构，所述脊形结构包括沿第一方向循环排布的第一区域和第二区域，所述第一区域的折射率大于所述第二区域的折射率；所述第二电极覆盖所述脊形结构，并延伸至所述第二区域的部分区域，与所述光栅图形所在膜层靠近所述衬底一侧的膜层接触；所述第一方向平行于所述衬底所在的平面。
可选的，所述在所述衬底一侧形成激光器结构包括：
在所述衬底一侧依次形成缓冲层、第一光场限制层、第一波导层、有源层、第二波导层、第二光场限制层和接触层；
在所述第二光场限制层和所述接触层形成光栅图形。
可选的，在所述第二光场限制层和所述接触层形成光栅图形之后，还包括：
在所述激光器结构表面形成绝缘层；
去除所述光栅图形表面及部分第二区域的绝缘层。
本发明实施例提供的分布式反馈激光器芯片，包括衬底、位于衬底一侧的激光器结构、第一电极以及第二电极，第一电极位于衬底背离激光器结构的一侧，第二电极位于激光器结构背离衬底的一侧；激光器结构与第二电极相邻的一侧设置有光栅图形，光栅图形包括脊形结构，脊形结构包括沿第一方向循环排布的第一区域和第二区域，第一区域的折射率大于第二区域的折射率；第二电极覆盖脊形结构，并延伸至第二区域的部分区域，与光栅图形所在膜层靠近衬底一侧的膜层接触；其中，第一方向平行于衬底所在的平面。通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，第二电极可以与有源区中的电子空穴对形成等离子体激元，等离子体激元不仅可以加速电子空穴对的复合速率，极大的增加激光器的调制速率，还可以抑制非辐射复合，增强激光器的内量子效率；通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，电流可以通过这部分第二电极注入到有源区，因此器件电阻较小；电流还可以从激光器结构的脊形侧壁注入到有源区，有效增加了电流的注入面积，进一步减小了电阻；通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，这部分第二电极会对激光器中的高阶模形成强吸收，因此可以大幅提升激光器的单模特性；通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，还可以有效抑制高阶模，从而提升激光器的单模特性，因此无需再采用双沟结构，脊形结构以外的p型光场限制层均可以刻蚀掉，从而可以大幅减小激光器材料中的应力。综上，本发明实施例提出的分布式反馈激光器芯片具有调制速率高、内量子效率高、电阻低、单模特性好、应力小和成本低等优点，可大幅提升激光器的调制速率、电光转换效率、单模特性和生产良率等，非常有利于大规模生产应用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种分布式反馈激光器芯片的俯视结构示意图；
图2是沿图1中剖线AA′的一种剖面结构示意图；
图3是沿图1中剖线BB′的一种剖面结构示意图；
图4是沿图1中剖线AA′的另一种剖面结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种分布式反馈激光器芯片的制备方法的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的一种形成激光器结构各膜层后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1所示为本发明实施例提供的一种分布式反馈激光器芯片的俯视结构示意图，图2所示为沿图1中剖线AA′的一种剖面结构示意图，图3所示为沿图1中剖线BB′的一种剖面结构示意图。参考图1～图3，本实施例提供的分布式反馈激光器芯片包括衬底10、位于衬底10一侧的激光器结构20、第一电极30以及第二电极40，第一电极30位于衬底10背离激光器结构20的一侧，第二电极40位于激光器结构20背离衬底10的一侧；激光器结构20与第二电极相邻的一侧设置有光栅图形210，光栅图形210包括脊形结构211，脊形结构211包括沿第一方向x循环排布的第一区域212和第二区域213，第一区域212的折射率大于第二区域213的折射率；第二电极40覆盖脊形结构211，并延伸至第二区域213的部分区域(参考图3)，与光栅图形210所在膜层靠近衬底一侧的膜层接触；其中，第一方向x平行于衬底10所在的平面。
其中，衬底10用于承载激光器结构20，可选的，衬底的材料包括GaAs、InP、GaN、AlN、蓝宝石、SiC、Si或SOI(Silicon-On-Insulator)中的至少一种，具体实施时可以根据实际需求灵活选择，本发明实施例对此不作限定。本实施例中，第一电极30为n型电极，第二电极40为p型电极，其中第一电极30和第二电极40是材料可以为金属、合金、金属氧化物等，可选的，第一电极30和第二电极40的材料包括Ni、Ti、Pd、Pt、Au、Al、TiN、ITO、AuGeNi和IGZO中的至少一种，具体实施时可以根据实际需求灵活选择，第二电极40优选为Ni、Ti、Au。激光器结构20包括产生激光的半导体结构，例如光场限制层、波导层、有源层等。
本实施例中，通过设置循环排布的第一区域212和第二区域212，在激光器结构20的表面形成DFB光栅，以第二电极40为金属为例，通过在第二区域212的部分区域直接沉积金属，与现有技术相比，本实施例提供的分布式反馈激光器芯片具有以下优点：
(1)调制速率高、内量子效率高。沉积在第二区域的金属会与有源区中的载流子形成表面等离子体激元(参考图3)，使得有源区中的电子空穴对通过等离子体激元复合，理论研究表明此举可以将有源区中的载流子复合速率提升2个数量级以上，激光器的调制速率可以达到1000GHz以上。不仅如此，由于等离子体激元大幅减小了激光器中的载流子寿命，载流子发生的非辐射复合会得到有效抑制，因此可以显著提升激光器的内量子效率，从而提升器件性能和可靠性。
(2)电阻低。通过在脊形结构两侧的部分光栅区(第二区域)直接沉积金属，电流可以通过这层金属注入到有源区，而无需通过电阻率较大且厚度较厚的p型光场限制层(图3中未示出)，因此器件电阻较小。此外，在具体实施时，脊形结构的侧壁也直接沉积金属，电流还可以从激光器的脊形结构侧壁注入到有源区，有效增加了电流的注入面积，进一步减小了电阻。因此本发明实施例提出的激光器芯片具有电阻低等优点，可以大幅降低激光器的工作电压，有效降低工作结温，显著提升器件性能和可靠性。
(3)单模特性好。通过在激光器脊形结构两侧的部分光栅区直接沉积金属，由于基模分布在脊形下方较小的区域，与这些金属的重叠较少，因此这些金属对基模的影响很小。而高阶模分布范围较大，与金属的重叠较多，使得金属对高阶模的吸收系数很大，从而极大地增加了高阶模的光损耗，使得高阶模的激射阈值很高，因此本发明提出的激光器结构单模特性很好。
(4)应力小。通过在脊形结构两侧的部分光栅区直接沉积金属，这些金属可以有效抑制高阶模，从而提升激光器的单模特性，因此本发明提出的激光器结构无需再采用双沟结构，脊形结构以外的p型光场限制层均可以刻蚀掉，从而可以大幅减小激光器材料中的应力，有效解决激光器测试和芯片制备过程的裂片、碎片等问题，显著提高生产良率和器件可靠性。
本实施例的技术方案，通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，第二电极可以与有源区中的电子空穴对形成等离子体激元，等离子体激元不仅可以加速电子空穴对的复合速率，极大的增加激光器的调制速率，还可以抑制非辐射复合，增强激光器的内量子效率；通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，电流可以通过这部分第二电极注入到有源区，因此器件电阻较小；电流还可以从激光器结构的脊形侧壁注入到有源区，有效增加了电流的注入面积，进一步减小了电阻；通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，这部分第二电极会对激光器中的高阶模形成强吸收，因此可以大幅提升激光器的单模特性；通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，还可以有效抑制高阶模，从而提升激光器的单模特性，因此无需再采用双沟结构，脊形结构以外的p型光场限制层均可以刻蚀掉，从而可以大幅减小激光器材料中的应力。综上，本发明实施例提出的分布式反馈激光器芯片具有调制速率高、内量子效率高、电阻低、单模特性好、应力小和成本低等优点，可大幅提升激光器的调制速率、电光转换效率、单模特性和生产良率等，非常有利于大规模生产应用。
在上述技术方案的基础上，图4所示为沿图1中剖线AA′的另一种剖面结构示意图。参考图4，可选的，激光器结构20包括沿第二方向z依次层叠的缓冲层21、第一光场限制层22、第一波导层23、有源层24、第二波导层25、第二光场限制层26和接触层27；光栅图形210位于第二光场限制层26和接触层27；其中，第二方向z为第一电极30指向第二电极40的方向。
可选的，第一光场限制层22、第一波导层23、第二波导层25、第二光场限制层26和接触层27的材料包括Alx1Iny1Ga1-x1-y1Asx2Py2N1-x2-y2，其中，x1、y1、x2、y2均大于或等于0，小于或等于1，0≤(x1+y1)≤1，0≤(x2+y2)≤1；和/或，有源层24的材料包括Alx3Iny3Ga1-x3- y3Asx4Py4N1-x4-y4量子阱或量子点，其中，x3、y3，x4和y4均大于或等于0，小于或等于1，且0≤(x3+y3)≤1，0≤(x4+y4)≤1，具体实施时可以根据实际需求灵活选择，本发明实施例对此不作限定。
示例性的，在某一实施例中，衬底10采用n型磷化铟n-InP材料，激光器结构20包括1.4μm的n-InP缓冲层21，1μm的n-InP第一光场限制层22，100nm的InAlGaAs第一波导层23，5对周期为15nm的AlGaInAs应变多量子阱有源层24，100nm的InAlGaAs第二波导层25，1.8μm的p-InP第二光场限制层26和200nm的p-InGaAs接触层27。
继续参考图4，可选的，激光器结构20还包括绝缘层28，位于第二电极40与第二波导层25之间。可选的，绝缘层的材料包括SiO2、SiNx、SiON、Al2O3、AlON、SiAlON、TiO2、Ta2O5、ZrO2和多晶硅中的至少一种，具体实施时可以根据实际情况选择，本发明实施例对此不作限定。
可选的，脊形结构在第二方向的尺寸小于或等于3μm，在第三方向的尺寸大于或等于0.5μm，小于或等于100μm；其中，第二方向为第一电极指向第二电极的方向，第三方向与第一方向垂直，且平行于衬底所在平面。通过设置脊形结构在第二方向尺寸小于或等于3μm，即脊形结构的厚度小于或等于3μm，可以避免第二光场限制层过厚，避免激光器芯片内部应力过大。脊形结构宽度根据具体光波长及模式在0.5μm～100μm设置，本发明实施例对此不作限定。
可选的，第一区域和第二区域在第一方向上的宽度差大于或等于0.5μm，小于或等于3μm。可选的，脊形结构与有源层的距离大于或等于20nm，小于或等于50nm。
图5为本发明实施例提供的一种分布式反馈激光器芯片的制备方法的流程示意图，本实施例提供的制备方法用于制备上述实施例提供的任意一种分布式反馈激光器芯片，该制备方法包括：
步骤S110、提供一衬底；
其中，衬底的材料包括GaAs、InP、GaN、AlN、蓝宝石、SiC、Si或SOI中的至少一种，具体实施时可以根据实际需求灵活选择，本发明实施例对此不作限定。
步骤S120、在衬底一侧形成激光器结构。
其中，在衬底一侧形成激光器结构可以利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)工艺形成，MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。MOCVD是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-V主族、Ⅱ-Ⅵ副族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。
可选的，在衬底一侧形成激光器结构包括：
在衬底一侧依次形成缓冲层、第一光场限制层、第一波导层、有源层、第二波导层、第二光场限制层和接触层。
在第二光场限制层和接触层形成光栅图形。
示例性的，图6所示为本发明实施例提供的一种形成激光器结构各膜层后的结构示意图。参考图6，在某一实施例中，以n-InP为衬底，利用MOCVD设备，在n-InP衬底上依次形成1.4μm的n-InP缓冲层21，1μm的n-InP第一光场限制层22，100nm的InAlGaAs第一波导层23，5对周期为15nm的AlGaInAs应变多量子阱有源层24，100nm的InAlGaAs第二波导层25，1.8μm的p-InP第二光场限制层26和200nm的p-InGaAs接触层27，形成外延片。
在第二光场限制层和接触层形成光栅图形包括：
清洗外延片，在外延片表面沉积300nm的SiO2介质膜进行涂胶和前烘等，利用电子束曝光或全息曝光技术制备DFB光栅图形和脊形结构；利用光刻胶做掩膜，采用基于氟基气体的反应离子束刻蚀RIE将光刻胶形成的光栅图形和脊形结构转移到300nm的SiO2介质膜中；采用氯气和三氯化硼作为刻蚀气体的电感耦合等离子(ICP)刻蚀机刻蚀，或硫酸双氧水和水的混合溶液进行湿法腐蚀，制备激光器芯片的脊形光栅图形；采用缓冲氢氟酸溶液湿法腐蚀以去除SiO2介质膜。
可选的，在第二光场限制层和接触层形成光栅图形之后，还包括：
在激光器结构表面形成绝缘层；
去除光栅图形表面及部分第二区域的绝缘层。
示例性的，上述过程可以为：在外延片表面沉积200nm的SiO2介质膜，作为绝缘层；采用光刻和湿法腐蚀技术，去除光栅图形表面的SiO2介质膜。
步骤S130、分别在衬底背离激光器结构一侧和激光器结构背离衬底一侧形成第一电极和第二电极。
其中，第一电极为n型电极，第二电极为p型电极，第一电极和第二电极的材料包括Ni、Ti、Pd、Pt、Au、Al、TiN、ITO、AuGeNi和IGZO中的至少一种，具体实施时可以根据实际需求灵活选择。
示例性的，上述过程可以为：采用光刻和显影技术，暴露出部分第二区域，以制备第二电极(p型欧姆接触电极)，可选的，p型欧姆接触电极上方还包括加厚电极，以利于导线焊接等操作；沉积p型欧姆接触金属和加厚电极，使得整个脊形区沉积金属，包括脊形区上方、侧壁和下方的部分光栅区(参考图3)，图中脊形的上方、侧壁和下方的部分光栅区均与p型欧姆接触电极接触；对外延片进行减薄、研磨和抛光等，随后在背面制备第一电极(n型欧姆接触电极；最后，进行划片、解理、镀膜和裂片，形成激光器管芯。
本实施例的技术方案，通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，第二电极可以与有源区中的电子空穴对形成等离子体激元，等离子体激元不仅可以加速电子空穴对的复合速率，极大的增加激光器的调制速率，还可以抑制非辐射复合，增强激光器的内量子效率；通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，电流可以通过这部分第二电极注入到有源区，因此器件电阻较小；电流还可以从激光器结构的脊形侧壁注入到有源区，有效增加了电流的注入面积，进一步减小了电阻；通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，这部分第二电极会对激光器中的高阶模形成强吸收，因此可以大幅提升激光器的单模特性；通过在激光器结构的表面形成DFB光栅图形，同时在DFB光栅图形脊形结构的部分第二区域直接沉积第二电极，还可以有效抑制高阶模，从而提升激光器的单模特性，因此无需再采用双沟结构，脊形结构以外的p型光场限制层均可以刻蚀掉，从而可以大幅减小激光器材料中的应力。综上，本发明实施例提出的分布式反馈激光器芯片具有调制速率高、内量子效率高、电阻低、单模特性好、应力小和成本低等优点，可大幅提升激光器的调制速率、电光转换效率、单模特性和生产良率等，非常有利于大规模生产应用。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (13)

1.一种分布式反馈激光器芯片，其特征在于，包括衬底、位于所述衬底一侧的激光器结构、第一电极以及第二电极，所述第一电极位于所述衬底背离所述激光器结构的一侧，所述第二电极位于所述激光器结构背离所述衬底的一侧；
所述激光器结构与所述第二电极相邻的一侧的膜层设置有光栅图形，所述光栅图形包括脊形结构，所述脊形结构包括沿第一方向循环排布的第一区域和第二区域，所述第二区域包括位于所述膜层相对两个侧面的凹槽，且所述凹槽贯穿所述脊形结构所在的膜层，所述第一区域的折射率大于所述第二区域的折射率；
所述第二电极覆盖所述脊形结构，并延伸至所述第二区域的凹槽，与所述光栅图形所在膜层靠近所述衬底一侧的膜层接触；
其中，所述第一方向平行于所述衬底所在的平面。
2.根据权利要求1所述的分布式反馈激光器芯片，其特征在于，所述激光器结构包括沿第二方向依次层叠的缓冲层、第一光场限制层、第一波导层、有源层、第二波导层、第二光场限制层和接触层；
所述光栅图形位于所述第二光场限制层和所述接触层；
其中，所述第二方向为所述第一电极指向所述第二电极的方向。
3.根据权利要求2所述的分布式反馈激光器芯片，其特征在于，还包括绝缘层，位于所述第二电极与所述第二波导层之间。
4.根据权利要求1所述的分布式反馈激光器芯片，其特征在于，所述脊形结构在第二方向的尺寸小于或等于3μm，在第三方向的尺寸大于或等于0.5μm，小于或等于100μm；
其中，所述第二方向为所述第一电极指向所述第二电极的方向，所述第三方向与所述第一方向垂直，且平行于所述衬底所在平面。
5.根据权利要求1所述的分布式反馈激光器芯片，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域在所述第一方向上的宽度差大于或等于0.5μm，小于或等于3μm。
6.根据权利要求2所述的分布式反馈激光器芯片，其特征在于，所述脊形结构与所述有源层的距离大于或等于20nm，小于或等于50nm。
7.根据权利要求1所述的分布式反馈激光器芯片，其特征在于，所述衬底的材料包括GaAs、InP、GaN、AlN、蓝宝石、SiC、Si或SOI中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的分布式反馈激光器芯片，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的材料包括Ni、Ti、Pd、Pt、Au、Al、TiN、ITO、AuGeNi和IGZO中的至少一种。
9.根据权利要求2所述的分布式反馈激光器芯片，其特征在于，所述第一光场限制层、所述第一波导层、所述第二波导层、所述第二光场限制层和所述接触层的材料包括Alx1Iny1Ga1-x1-y1Asx2Py2N1-x2-y2，其中，x1、y1、x2、y2均大于或等于0，小于或等于1，0≤(x1+y1)≤1，0≤(x2+y2)≤1；和/或，
所述有源层的材料包括Alx3Iny3Ga1-x3-y3Asx4Py4N1-x4-y4量子阱或量子点，其中，x3、y3，x4和y4均大于或等于0，小于或等于1，且0≤(x3+y3)≤1，0≤(x4+y4)≤1。
10.根据权利要求3所述的分布式反馈激光器芯片，其特征在于，所述绝缘层的材料包括SiO2、SiNx、SiON、Al2O3、AlON、SiAlON、TiO2、Ta2O5、ZrO2和多晶硅中的至少一种。
11.一种分布式反馈激光器芯片的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1~10任一所述的分布式反馈激光器芯片，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底一侧形成激光器结构；
分别在所述衬底背离所述激光器结构一侧和所述激光器结构背离所述衬底一侧形成第一电极和第二电极；
其中，所述激光器结构与所述第二电极相邻的一侧的膜层设置有光栅图形，所述光栅图形包括脊形结构，所述脊形结构包括沿第一方向循环排布的第一区域和第二区域，所述第二区域包括位于所述膜层相对两个侧面的凹槽，且所述凹槽贯穿所述脊形结构所在的膜层，所述第一区域的折射率大于所述第二区域的折射率；所述第二电极覆盖所述脊形结构，并延伸至所述第二区域的凹槽，与所述光栅图形所在膜层靠近所述衬底一侧的膜层接触；所述第一方向平行于所述衬底所在的平面。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底一侧形成激光器结构包括：
在所述衬底一侧依次形成缓冲层、第一光场限制层、第一波导层、有源层、第二波导层、第二光场限制层和接触层；
在所述第二光场限制层和所述接触层形成光栅图形。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，在所述第二光场限制层和所述接触层形成光栅图形之后，还包括：
在所述激光器结构表面形成绝缘层；
去除所述光栅图形的部分表面的绝缘层及部分第二区域的绝缘层；
其中，所述光栅图形的部分表面包括所述光栅图形背离所述激光器结构一侧的表面及部分所述第一区域的侧壁。
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