一种极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片及激光器制造技术

本申请实施例提供了一种极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片及激光器，其中，该极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片包括：衬底、依次形成于所述衬底上的N型层、发光层、P型层和P型电极层，形成于所述衬底背面的N型电极层；所述P型层包括依次形成于所述发光层上的多个反射层，多个所述反射层中的每个反射层均包括导电区域和绝缘区域，且多个反射层中的所述导电区域的面积自下至上逐渐增大，使得所述P型层形成截面呈倒梯形的导电区域；所述P型电极层包括与所述导电区域对应的出光孔；所述出光孔内设置有凸透镜。本申请实施例减小了垂直腔面发射激光器芯片中出射光线的发散角。

A Vertical Cavity Surface Emission Laser Chip and Laser with Minimal Divergence Angle

The embodiment of the present application provides a vertical cavity surface emitting laser chip and a laser with a minimum divergence angle, in which the vertical cavity surface emitting laser chip with a minimum divergence angle comprises a substrate, a N-type layer formed on the substrate in turn, a light emitting layer, a P-type layer and a P-type electrode layer formed on the back of the substrate, and the P-type layer comprises a N-type electrode layer formed on the back of the substrate in turn. A plurality of reflecting layers on the luminous layer, each reflecting layer in the plurality of reflecting layers includes a conductive area and an insulating area, and the area of the conductive area in the plurality of reflecting layers gradually increases from bottom to top, so that the P-type layer forms an inverted trapezoidal conductive area with a cross-section; the P-type electrode layer includes an outgoing aperture corresponding to the conductive area; and the outgoing aperture is provided with an outgoing aperture. Convex lens. The embodiment of the application reduces the divergence angle of the emitted light in the vertical cavity surface emitting laser chip.

【技术实现步骤摘要】
一种极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片及激光器
本申请涉及半导体
，具体而言，涉及一种极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片及激光器。
技术介绍
VCSEL，全名为垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser)，以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED(发光二极管)和LD(LaserDiode，激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用与光通信、光互连、光存储等领域。VCSEL芯片中包括电流限制层，比如氧化层，氧化层上的氧化孔对电流起到限制作用，氧化孔的大小直接影响VCSEL芯片中出射光线的发散角大小，为了尽可能的缩小VCSEL芯片的发散角，需要尽可能的制备小的氧化孔，但是目前制备孔径很小的氧化孔工艺繁琐，较难控制。综上，目前VCSEL芯片中出射光线的发散角较大，不易于应用。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片及激光器，以减小目前垂直腔面发射激光器芯片中出射光线的发散角。第一方面，本申请实施例提供了一种极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片，包括：衬底、依次形成于所述衬底上的N型层、发光层、P型层和P型电极层，形成于所述衬底背面的N型电极层；所述P型层包括依次形成于所述发光层上的多个反射层，多个所述反射层中的每个反射层均包括导电区域和绝缘区域，且多个反射层中的所述导电区域的面积自下至上逐渐增大，使得所述P型层形成截面呈倒梯形的导电区域；所述P型电极层包括与所述导电区域对应的出光孔；所述出光孔内设置有凸透镜。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述P型电极层包括形成于所述P型层上的欧姆接触层和形成于所述欧姆接触层上的P电极。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述P型层的多层反射层构成分布式布拉格反射镜结构。结合第一方面的第二种可能的实施防方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述P型分布式布拉格反射镜结构包括多层交替的砷化铝层和砷化铝镓层。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述N型层的多层反射层构成N型分布式布拉格反射镜结构。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，所述N型分布式布拉格反射镜结构包括多层交替的砷化铝层和砷化铝镓层。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，多个所述反射层的导电区域均为圆形区域，各个所述圆形区域的中心与所述出光孔的中心重合。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，所述发光层上表面中心到所述凸透镜中心的距离等于所述凸透镜的焦距。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，所述出光孔的面积大于所述P型层中最底层的反射层中的导电区域的面积，且小于P型层中最上层的反射层中的导电区域的面积。第二方面，本申请实施例提供了一种激光器，包括第一方面至第一方面的第八种可能的实施方式中的任一极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片。与现有技术中相比，本申请实施例提供的极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片，包括：衬底、依次形成于所述衬底上的N型层、发光层、P型层和P型电极层，形成于所述衬底背面的N型电极层；所述P型层包括依次形成于所述发光层上的多个反射层，多个所述反射层中的每个反射层均包括导电区域和绝缘区域，且多个反射层中的所述导电区域的面积自下至上逐渐增大，使得所述P型层形成截面呈倒梯形的导电区域；所述P型电极层包括与所述导电区域对应的出光孔；所述出光孔内设置有凸透镜。可见，本申请实施例中的极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片中的P型层通过截面呈倒梯形的导电区域对电流进行限制以及对发光层出射的光进行初步汇聚，当由截面呈倒梯形的导电区域发出的光经过P型电极层的出光孔内设置的凸透镜后，进行进一步汇聚，从而减小目前垂直腔面发射激光器芯片中出射光线的发散角。为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1示出了本申请实施例所提供的一种极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片的结构示意图；图2示出了本申请实施例所提供的极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片对应的制备过程结构图之一；图3示出了本申请实施例所提供的极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片对应的制备过程结构图之二；图4示出了本申请实施例所提供的极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片对应的制备过程结构图之三；图5示出了本申请实施例所提供的极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片对应的制备过程结构图之四。图标：11-衬底；12-N型层；13-发光层；14-P型层；15-P型电极层；16-N型电极层；17-凸透镜；141-截面呈倒梯形的导电区域；151-出光孔；152-欧姆接触层；153-P电极层。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请实施例提供了一种极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片，如图1所示，包括：衬底11、依次形成于衬底11上的N型层12、发光层13、P型层14和P型电极层15，形成于衬底背面的N型电极层16。P型层14包括依次形成于发光层13上的多个反射层，多个反射层中的每个反射层均包括导电区域和绝缘区域，且多个反射层中的导电区域的面积自下至上逐渐增大，使得P型层14形成截面呈倒梯形的导电区域141。P型层的中各个反射层形成的导电区域，在空间上形成类圆锥体。P型电极层15包括与导电区域对应的出光孔151；出光孔151内设置有凸透镜17。为了对输入到芯片中的电流进行降压，P型电极层15包括形成于P型层14上的欧姆接触层152和形成于欧姆接触层上的P电极层153，优选地，本申请中的欧姆接触层包括砷化镓层，欧姆接触层的优选厚度为10nm。P电极层和N型电极层的材料为导电性良好的金属材料，比如铜、银和金等。可选地，衬底可以为砷化镓衬底。可选地，本申请实施例中的发光层为AlxGa1-xAs/InxGaAs/AlxGa1-xAs量子阱结构，其中x为In的含量，根据波长进行调整。具体地，P型层中的多层反射层构成P-DBR结构，即P型分布式布拉格反射镜，其结构包括多层交替的砷化铝和砷化铝镓，较佳地，本申请实施例中P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片，其特征在于，包括：衬底、依次形成于所述衬底上的N型层、发光层、P型层和P型电极层，形成于所述衬底背面的N型电极层；所述P型层包括依次形成于所述发光层上的多个反射层，多个所述反射层中的每个反射层均包括导电区域和绝缘区域，且多个反射层中的所述导电区域的面积自下至上逐渐增大，使得所述P型层形成截面呈倒梯形的导电区域；所述P型电极层包括与所述导电区域对应的出光孔；所述出光孔内设置有凸透镜。

【技术特征摘要】
1.一种极小发散角的垂直腔面发射激光器芯片，其特征在于，包括：衬底、依次形成于所述衬底上的N型层、发光层、P型层和P型电极层，形成于所述衬底背面的N型电极层；所述P型层包括依次形成于所述发光层上的多个反射层，多个所述反射层中的每个反射层均包括导电区域和绝缘区域，且多个反射层中的所述导电区域的面积自下至上逐渐增大，使得所述P型层形成截面呈倒梯形的导电区域；所述P型电极层包括与所述导电区域对应的出光孔；所述出光孔内设置有凸透镜。2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述P型电极层包括形成于所述P型层上的欧姆接触层和形成于所述欧姆接触层上的P电极。3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述P型层的多层反射层构成P型分布式布拉格反射镜结构。4.根据权利要求3所述的芯片，其特征在于，所述P型分布式布拉格反射镜结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭钰仁，贾钊，许晏铭，洪来荣，陈为民，陈进顺，翁妹芝，张坤铭，朱鸿根，
申请(专利权)人：厦门乾照半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35