CN115189226A - Si-GaN悬空波导单模激光器及制备方法、电调控系统及方法 - Google Patents

Si-GaN悬空波导单模激光器及制备方法、电调控系统及方法 Download PDF

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CN115189226A CN202210782463.2A CN202210782463A CN115189226A CN 115189226 A CN115189226 A CN 115189226A CN 202210782463 A CN202210782463 A CN 202210782463A CN 115189226 A CN115189226 A CN 115189226A
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Abstract

本发明公开了一种Si‑GaN悬空波导单模激光器及制备方法、电调控系统及方法，激光器以硅基氮化物晶片为载体，从下至上依次设置的硅衬底层、氮化铝层、N型氮化镓层，量子井层，P型氮化镓层和设置在氮化镓层上表面的电极。悬臂梁和两侧电极支架构成器件主体，电极结构则采用悬臂梁配合电极正下方支撑体的结构。本发明在硅衬底上的氮化物材料上，利用光刻蚀工艺和ICP刻蚀工艺，实现两侧引脚支持结构的上下分层，以达到控制电流导通的目的，并用蒸镀方法制备Au电极结构。本发明在光激发条件下通过光谱仪对出射激光进行光谱分析协同电源对电流的调节引入焦耳热构成负反馈机制，实现对出射激光的模式的调控。

Description

Si-GaN悬空波导单模激光器及制备方法、电调控系统及方法
技术领域
本发明属于激光技术领域，涉及Si-GaN悬空波导单模激光器及制备方法、电调控系统及方法。
背景技术
GaN基半导体激光器自诞生以来，由于其具有光电转换效率高、覆盖波长范围广、使用寿命长、可直接调制等优势，在各个领域都有着广泛的应用。相对于传统谐振腔来说，光学微腔的光子与腔内原子发生量子相互作用，使得原子的自发辐射概率大大增强，可以明显降低微腔的振荡阈值。光刻、反应离子刻蚀等微加工技术的发展为设计和制备GaN光学微腔提供了可能。基于GaN微腔的光电子器件，如激光器、探测器等备受人们的关注。但是目前的激光器件均为多模，在微腔结构固定后其工作模式相对固定，这降低了GaN紫外激光器在实际应用中的可操作性。减少微腔尺寸，设计耦合腔是当前为实现光谱调控而采取的部分手段，但仍无法实现对激光器的实时调控。本专利中则利用光热效应对激光器出射光进行实时调控，通过负反馈机制以实现可电调控的单模激光器的制备。针对于悬空GaN微盘激光，由于悬空的结构使得电极的引入具有一定的困难，本专利中设计了配合悬臂梁匹配电极引脚支架的结构，同时结合GaN特性构建了独特的电极引脚以控制电流的导通。
如何利用光热效应及负反馈机制电调控GaN激光器的出射激光特性，实现更好的性能是本发明要解决的问题。
发明内容
技术问题：本发明提供在Si-GaN悬空微盘中引入悬臂梁电极结构的方法，配合光谱仪对出射激光进行光谱分析协同电源对电流的调节构成负反馈机制实现激光微盘的电光调控。是一种工艺性好，调控机制稳定的制备上述单模激光器的方法。
技术方案：本发明的一种Si-GaN悬空波导单模激光器，包括第一引脚电极、第二引脚电极、悬臂梁电极和硅衬底，所述第一引脚电极通过第一支撑结构设于硅衬底上，所述第二引脚电极通过第二支撑结构设于硅衬底上，所述第一支撑结构和第二支撑结构之间设有悬臂梁，所述悬臂梁电极设于所述悬梁上，所述悬臂梁电极连接所述第二引脚电极。
进一步地，所述第一支撑结构包括：第一引脚支撑N型氮化镓层和第一硅柱；所述第一硅柱设于所述硅衬底上，所述第一引脚支撑N型氮化镓层设于所述第一硅柱上，所述第一引脚电极设于所述第一引脚支撑N型氮化镓层上；
所述第二支撑结构包括：第二引脚支撑P型氮化镓层、第二引脚支撑量子井层、第二引脚支撑N型氮化镓层和第二硅柱；所述第二硅柱设于所述硅衬底上，所述第二引脚支撑N型氮化镓层设于第二硅柱上，所述第二引脚支撑量子井层设于所述第二引脚支撑N型氮化镓层上，所述第二引脚支撑P型氮化镓层设于所述第二引脚支撑量子井层上，所述第二引脚电极设于所述第二引脚支撑P型氮化镓层上；
所述悬臂梁包括：悬臂梁支撑P型氮化镓层和悬臂梁N型氮化镓层；所述悬臂梁N型氮化镓层一端连接所述第一引脚支撑N型氮化镓层，另一端连接所述第二引脚支撑N型氮化镓层，所述悬臂梁支撑P型氮化镓层设于所述悬臂梁N型氮化镓层上，所述悬臂梁支撑P型氮化镓层连接所述第二引脚支撑P型氮化镓层，所述悬臂梁电极设于所述悬臂梁支撑P型氮化镓层上，所述悬臂梁电极连接所述第二引脚电极。
进一步地，还包括氮化铝层，所述氮化铝层设于所述悬臂梁N型氮化镓层底部。
相应地，一种Si-GaN悬空波导单模激光器的制备方法，该方法包括以下步骤：
第一步：在硅基氮化镓晶片的氮化镓上表面旋涂光刻胶，在旋涂的光刻胶层上定义孔洞结构的图形；
第二步：向下刻蚀氮化物层直至硅衬底层的上表面后继续向下刻蚀，图形复制到硅上，从而将第一步中定义出的图形转移至硅基氮化物晶片的氮化镓层中，得到悬臂梁连接的两个圆盘结构，刻蚀出第一引脚支撑，第二引脚支撑，悬臂梁支撑对应的图形；
第三步：在第二步制备的衬底表面旋涂光刻胶，在旋涂的光刻胶层上定义出有第二引脚支撑，悬臂梁支撑对应的图形，向下刻蚀至第一引脚支撑及与第一引脚支撑连接悬臂梁支撑上的N型氮化镓层表面；得到第一引脚支撑、悬臂梁支撑、第二引脚支撑构成的阶梯状图形；
第四步：在第三步制备的衬底表面整体图形的外围旋涂光刻胶，然后在第一引脚支撑，第二引脚支撑及未被刻蚀至N型氮化镓层表面的悬臂梁支撑上表面分别定义出第一电极以及第二电极。
第五步：在第一电极区表面、悬臂梁及第二电极区表面蒸镀电极；获得第一电极区电极、悬臂梁电极和第二电极区电极。
第六步：使硅衬底层中形成分别支撑第一电极和第二电极引脚的硅锥体。
进一步地，所述硅锥体采用氢氟酸与稀硝酸的混合液湿法刻硅，直至硅衬底层底部。
相应地，一种Si-GaN悬空波导单模激光器的电调控系统，包括光谱仪、处理器、光泵浦和电源，还包括上述的一种Si-GaN悬空波导单模激光器。
相应地，一种Si-GaN悬空波导单模激光器的电调控方法，采用光谱仪对出射激光进行光谱分析协同电源对电流的调节构成负反馈机制的电调控手段；在光泵浦的光激发下，悬臂梁电极出射受激激光，光谱仪对出射激光进行光谱分析，并通过处理器向电源发出指令执行命令，电源分别连接第一引脚电极和第二引脚电极，电源在调整电流大小后通过处理器向光谱仪发出执行完毕通知，光谱仪再次对出射激光进行光谱分析，持续循环直至出射激光光谱稳定于指定范围。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用悬臂梁辅助电极引脚的Si-GaN悬空波导单模激光器的技术，相较于传统结构，悬臂梁的引入可以解决器件悬空后电极制备中的搭桥技术带来的困难。侧面的电极引脚结构能有效提升器件后期驱动的方便性，提升器件的实用性。另一方面，本发明引入光谱仪对出射激光进行光谱分析协同电源对电流的调节构成负反馈机制的电调控手段，对激光器出射激光进行实时调控以提升单模激光器的可靠性。此外，同时，为了控制第一电极与第二电极的电流导通，本发明设计了由第一引脚支撑、悬臂梁支撑、第二引脚支撑构成的阶梯状图形，以保证激光器电调控的有效性。
附图说明
图1为本发明实施例中Si-GaN悬空波导单模激光器电调控系统的示意图；
图2为本发明实施例中Si-GaN悬空波导单模激光器的主视示意图；
图3为本发明实施例中Si-GaN悬空波导单模激光器的俯视示意图；
图4为本发明实施例中Si-GaN悬空波导单模激光器单模调控的光谱示意图；
图5为本发明实施例中制备Si-GaN悬空波导单模激光器的制备方法流程示意图。
附图标记：1-第一引脚电极；2-第二引脚电极；3-悬臂梁电极；4-第二引脚支撑P型氮化镓层；5-第二引脚支撑量子井层；6-第二引脚支撑N型氮化镓层；7-悬臂梁支撑P型氮化镓层；8-悬臂梁N型氮化镓层；9-第一引脚支撑N型氮化镓层；10-氮化铝层；11-第一硅柱；12-第二硅柱；13-硅衬底；14-光谱仪；15-处理器；16-光泵浦；17-电源。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。
如图1-3所示，本发明的一种Si-GaN悬空波导单模激光器，包括第一引脚电极1、第二引脚电极2、悬臂梁电极3和硅衬底13，所述第一引脚电极1通过第一支撑结构设于硅衬底13上，所述第二引脚电极2通过第二支撑结构设于硅衬底13上，所述第一支撑结构和第二支撑结构之间设有悬臂梁，所述悬臂梁电极3设于所述悬梁上，所述悬臂梁电极3连接所述第二引脚电极2；
其中，所述第一支撑结构包括：第一引脚支撑N型氮化镓层9和第一硅柱11；所述第一硅柱11设于所述硅衬底13上，所述第一引脚支撑N型氮化镓层9设于所述第一硅柱11上，所述第一引脚电极1设于所述第一引脚支撑N型氮化镓层9上；
所述第二支撑结构包括：第二引脚支撑P型氮化镓层4、第二引脚支撑量子井层5、第二引脚支撑N型氮化镓层6和第二硅柱12；所述第二硅柱12设于所述硅衬底13上，所述第二引脚支撑N型氮化镓层6设于第二硅柱12上，所述第二引脚支撑量子井层5设于所述第二引脚支撑N型氮化镓层6上，所述第二引脚支撑P型氮化镓层4设于所述第二引脚支撑量子井层5上，所述第二引脚电极2设于所述第二引脚支撑P型氮化镓层4上；
所述悬臂梁包括：悬臂梁支撑P型氮化镓层7和悬臂梁N型氮化镓层8；所述悬臂梁N型氮化镓层8一端连接所述第一引脚支撑N型氮化镓层9，另一端连接所述第二引脚支撑N型氮化镓层6，所述悬臂梁支撑P型氮化镓层7设于所述悬臂梁N型氮化镓层8上，所述悬臂梁支撑P型氮化镓层7连接所述第二引脚支撑P型氮化镓层4，所述悬臂梁电极3设于所述悬臂梁支撑P型氮化镓层7上，所述悬臂梁电极3连接所述第二引脚电极2。
为有效隔绝氮化镓与硅衬底之间的电学接触，本发明在氮化镓层下置氮化铝材料，以提升器件后期的电调控效果，具体为氮化铝层10，所述氮化铝层10设于所述悬臂梁N型氮化镓层8底部。
如图5所示，本发明一种Si-GaN悬空波导单模激光器的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在硅基氮化镓晶片的氮化镓上表面旋涂光刻胶，使用光学光刻技术在旋涂的光刻胶层上定义孔洞结构的图形，定义出有第一引脚支撑，第二引脚支撑，悬臂梁支撑对应的图形；
第二步：采用ICP刻蚀技术向下刻蚀氮化物层直至硅衬底层的上表面后继续向下刻蚀，图形复制到硅上，从而将第一步中定义出的图形转移至硅基氮化物晶片的氮化镓层中，得到悬臂梁连接的两个圆盘结构，刻蚀出第一引脚支撑，第二引脚支撑，悬臂梁支撑对应的图形。
第三步：在第二步制备的衬底表面旋涂光刻胶，使用光学光刻技术在旋涂的光刻胶层上定义孔洞结构的图形，定义出有第二引脚支撑，悬臂梁支撑对应的图形，并保证与第一引脚支撑紧靠的小部分悬臂梁支撑上的图形不被定义。用ICP刻蚀技术向下刻蚀至第一引脚支撑及与第一引脚支撑紧靠的小部分悬臂梁支撑上的N型氮化镓层表面。第一引脚支撑、悬臂梁支撑、第二引脚支撑构成图形呈阶梯状。
第四步：在第三步制备的衬底表面，第一引脚支撑、悬臂梁支撑与第一引脚支撑连接的阶梯状部分、悬臂梁支撑与第二引脚支撑的整体图形的外围旋涂光刻胶，然后采用光学光刻技术在第一引脚支撑，第二引脚支撑及未被刻蚀至N型氮化镓层表面的悬臂梁支撑上表面分别定义左电极区的第一引脚电极，悬臂梁电极和右电极区的第二引脚电极。
第五步：采用电子束蒸镀技术，在左电极区表面、悬臂梁及右电极区表面蒸镀电极。最后去除残留的光刻胶，获得左电极区的第一引脚电极、悬臂梁电极和右电极区的第二引脚电极。
第六步：采用氢氟酸与稀硝酸的混合液湿法刻硅，直至硅衬底层底部，使硅衬底层中形成支撑圆形电极引脚的硅锥体。
第七步：
本发明利用先进的微纳加工技术，设计并制备硅基氮化物的悬臂梁以及两侧的电极引脚结构。
本发明利用氢氟酸与稀硝酸的混合液湿法刻硅技术形成的锥状支撑结构，是一种结构良好的硅椎体支撑的单模激光器结构，其采用的湿法刻蚀工艺是在镀上电极之后对其进行短时间悬空，降低了对电极的损耗。
如图1、4所示，一种Si-GaN悬空波导单模激光器的电调控系统，包括光谱仪14、处理器15、光泵浦16和电源17，还包括上所述的一种Si-GaN悬空波导单模激光器；
其电调控方法为：采用光谱仪14对出射激光进行光谱分析协同电源17对电流的调节构成负反馈机制的电调控手段；在光泵浦16的光激发下，悬臂梁电极3出射受激激光，光谱仪14对出射激光进行光谱分析，并通过处理器15向电源17发出指令执行命令，电源17分别连接第一引脚电极1和第二引脚电极2，电源17在调整电流大小后通过处理器15向光谱仪14发出执行完毕通知，光谱仪14再次对出射激光进行光谱分析，持续循环直至出射激光光谱稳定于指定范围。
通过将激光器置于引入负反馈机制的系统中，借助光谱仪14与电源17的协同工作，实现激光器模式的控制。
实施例1
以硅基氮化物PN结晶片为载体，从下至上依次设置的硅衬底层、氮化铝层、N型氮化镓层，量子井层，P型氮化镓层和设置在氮化镓层上表面的电极。第一第二两侧采用微盘电极引脚支架连接中间的工作区。该微盘晶片的硅衬底层通过湿法蚀刻硅技术，内部是镂空的，仅保留了侧壁和底面锥形柱体支撑部分，形成了一个位于氮化镓层下方的悬空腔。该微盘设置了两个从氮化镓层向下至少刻穿氮化镓层、氮化铝层直至空腔的悬臂梁，两个电极引脚盘分别连接到N型氮化镓层和P型氮化镓层，通过悬臂梁与器件相连。其中N型氮化镓层比P型氮化镓层低190-210纳米，中间悬臂梁长度60-80微米，宽度8-10微米，用于调控微腔的激光特性，保证单模输出。硅层和氮化镓层之间设置氮化铝层，厚度为100-110纳米。通过光泵浦给器件输入信号，调控悬臂梁的宽度，实现370-390 纳米范围内的单模激光。通过电源和两引脚电极给悬臂梁结构供电，利用焦耳热实现光泵浦激光热调控，最终实现激光模式调控。结合光谱仪的光谱分析结果和处理器的预设输出波长，采用2分法给出热调控电源的增减关系，反馈给电源，增减电流，重复比对光谱仪的分析结果和处理器检测出的波长，反馈给电源，重复该操作，稳定激光模式到预定波长。
实施例2
以硅基氮化物PN结晶片为载体，从下至上依次设置的硅衬底层、氮化铝层、N型氮化镓层，量子井层，P型氮化镓层和设置在氮化镓层上表面的电极。第一第二两侧采用微盘电极引脚支架连接中间的工作区。该微盘晶片的硅衬底层通过湿法蚀刻硅技术，内部是镂空的，仅保留了侧壁和底面锥形柱体支撑部分，形成了一个位于氮化镓层下方的悬空腔。该微盘设置了两个从氮化镓层向下至少刻穿氮化镓层、氮化铝层直至空腔的悬臂梁，两个电极引脚盘分别连接到N型氮化镓层和P型氮化镓层，通过悬臂梁与器件相连。其中N型氮化镓层比P型氮化镓层低170-190纳米，中间悬臂梁长度80-100微米，宽度8-10微米，用于调控微腔的激光特性，保证单模输出。硅层和氮化镓层之间设置氮化铝层，厚度为100-110纳米。通过光泵浦给器件输入信号，调控悬臂梁的宽度，实现370-390 纳米范围内的单模激光。通过电源和两引脚电极给悬臂梁结构供电，利用焦耳热实现光泵浦激光热调控，最终实现激光模式调控。结合光谱仪的光谱分析结果和处理器的预设输出波长，采用2分法给出热调控电源的增减关系，反馈给电源，增减电流，重复比对光谱仪的分析结果和处理器检测出的波长，反馈给电源，重复该操作，稳定激光模式到预定波长。
实施例3
以硅基氮化物PN结晶片为载体，从下至上依次设置的硅衬底层、氮化铝层、N型氮化镓层，量子井层，P型氮化镓层和设置在氮化镓层上表面的电极。第一第二两侧采用微盘电极引脚支架连接中间的工作区。该微盘晶片的硅衬底层通过湿法蚀刻硅技术，内部是镂空的，仅保留了侧壁和底面锥形柱体支撑部分，形成了一个位于氮化镓层下方的悬空腔。该微盘设置了两个从氮化镓层向下至少刻穿氮化镓层、氮化铝层直至空腔的悬臂梁，两个电极引脚盘分别连接到N型氮化镓层和P型氮化镓层，通过悬臂梁与器件相连。其中N型氮化镓层比P型氮化镓层低180-200纳米，中间悬臂梁长度60-80微米，宽度8-10微米，用于调控微腔的激光特性，保证单模输出。硅层和氮化镓层之间设置氮化铝层，厚度为110-120纳米。通过光泵浦给器件输入信号，调控悬臂梁的宽度，实现370-390 纳米范围内的单模激光。通过电源和两引脚电极给悬臂梁结构供电，利用焦耳热实现光泵浦激光热调控，最终实现激光模式调控。结合光谱仪的光谱分析结果和处理器的预设输出波长，采用2分法给出热调控电源的增减关系，反馈给电源，增减电流，重复比对光谱仪的分析结果和处理器检测出的波长，反馈给电源，重复该操作，稳定激光模式到预定波长。
实施例4
以硅基氮化物PN结晶片为载体，从下至上依次设置的硅衬底层、氮化铝层、N型氮化镓层，量子井层，P型氮化镓层和设置在氮化镓层上表面的电极。第一第二两侧采用微盘电极引脚支架连接中间的工作区。该微盘晶片的硅衬底层通过湿法蚀刻硅技术，内部是镂空的，仅保留了侧壁和底面锥形柱体支撑部分，形成了一个位于氮化镓层下方的悬空腔。该微盘设置了两个从氮化镓层向下至少刻穿氮化镓层、氮化铝层直至空腔的悬臂梁，两个电极引脚盘分别连接到N型氮化镓层和P型氮化镓层，通过悬臂梁与器件相连。其中N型氮化镓层比P型氮化镓层低140-160纳米，中间悬臂梁长度60-80微米，宽度8-10微米，用于调控微腔的激光特性，保证单模输出。硅层和氮化镓层之间设置氮化铝层，厚度为80-100纳米。通过光泵浦给器件输入信号，调控悬臂梁的宽度，实现370-390 纳米范围内的单模激光。通过电源和两引脚电极给悬臂梁结构供电，利用焦耳热实现光泵浦激光热调控，最终实现激光模式调控。结合光谱仪的光谱分析结果和处理器的预设输出波长，采用2分法给出热调控电源的增减关系，反馈给电源，增减电流，重复比对光谱仪的分析结果和处理器检测出的波长，反馈给电源，重复该操作，稳定激光模式到预定波长。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。且在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种Si-GaN悬空波导单模激光器，其特征在于，包括第一引脚电极（1）、第二引脚电极（2）、悬臂梁电极（3）和硅衬底（13），所述第一引脚电极（1）通过第一支撑结构设于硅衬底（13）上，所述第二引脚电极（2）通过第二支撑结构设于硅衬底（13）上，所述第一支撑结构和第二支撑结构之间设有悬臂梁，所述悬臂梁电极（3）设于所述悬梁上，所述悬臂梁电极（3）连接所述第二引脚电极（2）。
2.根据权利要求1所述的一种Si-GaN悬空波导单模激光器，其特征在于，
所述第一支撑结构包括：第一引脚支撑N型氮化镓层（9）和第一硅柱（11）；所述第一硅柱（11）设于所述硅衬底（13）上，所述第一引脚支撑N型氮化镓层（9）设于所述第一硅柱（11）上，所述第一引脚电极（1）设于所述第一引脚支撑N型氮化镓层（9）上；
所述第二支撑结构包括：第二引脚支撑P型氮化镓层（4）、第二引脚支撑量子井层（5）、第二引脚支撑N型氮化镓层（6）和第二硅柱（12）；所述第二硅柱（12）设于所述硅衬底（13）上，所述第二引脚支撑N型氮化镓层（6）设于第二硅柱（12）上，所述第二引脚支撑量子井层（5）设于所述第二引脚支撑N型氮化镓层（6）上，所述第二引脚支撑P型氮化镓层（4）设于所述第二引脚支撑量子井层（5）上，所述第二引脚电极（2）设于所述第二引脚支撑P型氮化镓层（4）上；
所述悬臂梁包括：悬臂梁支撑P型氮化镓层（7）和悬臂梁N型氮化镓层（8）；所述悬臂梁N型氮化镓层（8）一端连接所述第一引脚支撑N型氮化镓层（9），另一端连接所述第二引脚支撑N型氮化镓层（6），所述悬臂梁支撑P型氮化镓层（7）设于所述悬臂梁N型氮化镓层（8）上，所述悬臂梁支撑P型氮化镓层（7）连接所述第二引脚支撑P型氮化镓层（4），所述悬臂梁电极（3）设于所述悬臂梁支撑P型氮化镓层（7）上，所述悬臂梁电极（3）连接所述第二引脚电极（2）。
3.根据权利要求2所述的一种Si-GaN悬空波导单模激光器，其特征在于，还包括氮化铝层（10），所述氮化铝层（10）设于所述悬臂梁N型氮化镓层（8）底部。
4.一种Si-GaN悬空波导单模激光器的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步：在硅基氮化镓晶片的氮化镓上表面旋涂光刻胶，在旋涂的光刻胶层上定义孔洞结构的图形；
第二步：向下刻蚀氮化物层直至硅衬底层的上表面后继续向下刻蚀，图形复制到硅上，从而将第一步中定义出的图形转移至硅基氮化物晶片的氮化镓层中，得到悬臂梁连接的两个圆盘结构，刻蚀出第一引脚支撑，第二引脚支撑，悬臂梁支撑对应的图形；
第三步：在第二步制备的衬底表面旋涂光刻胶，在旋涂的光刻胶层上定义出有第二引脚支撑，悬臂梁支撑对应的图形，向下刻蚀至第一引脚支撑及与第一引脚支撑连接悬臂梁支撑上的N型氮化镓层表面；得到第一引脚支撑、悬臂梁支撑、第二引脚支撑构成的阶梯状图形；
第四步：在第三步制备的衬底表面整体图形的外围旋涂光刻胶，然后在第一引脚支撑，第二引脚支撑及未被刻蚀至N型氮化镓层表面的悬臂梁支撑上表面分别定义出第一电极以及第二电极；
第五步：在第一电极区表面、悬臂梁及第二电极区表面蒸镀电极；获得第一电极区电极、悬臂梁电极和第二电极区电极；
第六步：使硅衬底层中形成分别支撑第一电极和第二电极引脚的硅锥体。
5.根据权利要求4所述的一种Si-GaN悬空波导单模激光器的制备方法，其特征在于，所述硅锥体采用氢氟酸与稀硝酸的混合液湿法刻硅，直至硅衬底层底部。
6.一种Si-GaN悬空波导单模激光器的电调控系统，其特征在于，包括光谱仪（14）、处理器（15）、光泵浦（16）和电源（17），还包括如权利要求1-3任一所述的一种Si-GaN悬空波导单模激光器。
7.一种Si-GaN悬空波导单模激光器的电调控方法，其特征在于，采用光谱仪（14）对出射激光进行光谱分析协同电源（17）对电流的调节构成负反馈机制的电调控手段；在光泵浦（16）的光激发下，悬臂梁电极（3）出射受激激光，光谱仪（14）对出射激光进行光谱分析，并通过处理器（15）向电源（17）发出指令执行命令，电源（17）分别连接第一引脚电极（1）和第二引脚电极（2），电源（17）在调整电流大小后通过处理器（15）向光谱仪（14）发出执行完毕通知，光谱仪（14）再次对出射激光进行光谱分析，持续循环直至出射激光光谱稳定于指定范围。
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