一种垂直腔面发射激光器及其制作方法技术

本申请公开了一种垂直腔面发射激光器，包括由下至上依次层叠的第一电极、衬底、第一反射镜层、量子点层、第一限制层、过渡层、掺杂层、第二限制层、第二反射镜层、浮雕层、第二电极，所述过渡层和所述掺杂层中分布有质子植入区，所述浮雕层包括刻蚀区和未刻蚀区，且垂直腔面发射激光器的中心线与所述浮雕层的交点位于所述刻蚀区内或所述未刻蚀区内。通过引入非共轴的浮雕层的偏移量来实现VCSEL阵列单元不同模式激射，实现长波长VCSEL的波长可调，制作工艺简单，同时解决了目前的表面浮雕技术在设计和制备过程中都需要表面浮雕中心和VCSEL台面中心严格对准的问题。本申请还提供一种具有上述优点的垂直腔面发射激光器制作方法。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直腔面发射激光器及其制作方法
本申请涉及半导体激光
，特别是涉及一种垂直腔面发射激光器及其制作方法。
技术介绍
垂直腔面发射激光器(Vertical-CavitySurface-EmittingLaser，简称VCSEL)具有阈值低、耦合效率高、调制速率高、稳定性好等优点，1550nm的长波长VCSEL在远距离高速率的光互连系统、光并行处理、高速数据通讯等方面广泛应用。随着人们对信息量需求和信息传输速度的增长，以及在气体检测方面的需求，要求VCSEL具备波长可调功能。目前为了实现长波长VCSEL的波长可调功能，采用的方法有外腔调谐、电热调谐、静电力调谐等，其主要的原理都是改变构成长波长激光器谐振空气隙腔的厚度来实现激射波长的可调谐，构成空气隙谐振腔需要制备悬空的可动高反镜MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)结构，这个结构大大增加了可调谐长波长垂直腔面发射激光器制备难度。由于长波长VCSEL由于材料系形成的折射率差小、热导率小、不能形成氧化限制层对光场和电流进行有效的限制，也有研究人员提出基于量子阱结构的晶圆键合长波长VCSEL方案和和掩埋隧道结长波长VCSEL方案。晶圆键合技术是把VCSEL的上/下布拉格反射器、量子阱有源区等激光器结构单元通过键合的方式组成一个完整的VCSEL激光器。该技术难度大，对设备要求较高，操作难度高；通过掩埋隧道结实现光场和电流限制需要难度系数极大的二次外延技术。因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，使垂直腔面发射激光器具有波长调谐功能，同时降低制作难度。为解决上述技术问题，本申请提供一种垂直腔面发射激光器，包括由下至上依次层叠的第一电极、衬底、第一反射镜层、量子点层、第一限制层、过渡层、掺杂层、第二限制层、第二反射镜层、浮雕层、第二电极，所述过渡层和所述掺杂层中分布有质子植入区，所述浮雕层包括刻蚀区和未刻蚀区，且垂直腔面发射激光器的中心线与所述浮雕层的交点位于所述刻蚀区内或所述未刻蚀区内。可选的，所述浮雕层为接触层。可选的，所述浮雕层包括由下至上层叠的接触层和光学介质层，且所述光学介质层包括所述刻蚀区和所述未刻蚀区。可选的，所述光学介质层为二氧化硅层、二氧化钛层、氮化硅层、氧化铝层中的任一种。可选的，所述刻蚀区深度为所述未刻蚀区深度的四分之一的奇数倍。可选的，所述掺杂层包括由下至上层叠的重型p掺杂层和重型n掺杂层。本申请还提供一种垂直腔面发射激光器制作方法，包括：在衬底的上表面依次外延叠加生长第一反射镜层、量子点层、第一限制层、过渡层、掺杂层、第二限制层、第二反射镜层；在所述第二反射镜层的上表面形成浮雕层，所述浮雕层包括刻蚀区和未刻蚀区，且垂直腔面发射激光器的中心线与所述浮雕层的交点位于所述刻蚀区内或所述未刻蚀区内；在所述第一反射镜层未与所述量子点层接触的区域、所述浮雕层的上表面生长植入阻挡层，并使用高能质子轰击所述第二反射镜层未覆盖所述植入阻挡层的区域，以在所述过渡层和所述掺杂层中形成质子植入区；去除所述植入阻挡层；在所述浮雕层的上表面制作第二电极；研磨和抛光所述衬底，并在抛光后衬底的下表面制作第一电极。可选的，所述在所述第二反射镜层的上表面形成浮雕层，所述浮雕层包括刻蚀区和未刻蚀区包括：所述在所述第二反射镜层的上表面生长接触层；在所述接触层的上表面生长第一掩膜层，并利用光刻技术使所述接触层形成所述刻蚀区和所述未刻蚀区。可选的，所述在所述第二反射镜层的上表面形成浮雕层，所述浮雕层包括刻蚀区和未刻蚀区包括：所述在所述第二反射镜层的上表面生长接触层；所述在所述接触层的上表面生长光学介质层；在所述光学介质层的上表面生长第二掩膜层，并利用光刻技术使所述光学介质层形成所述刻蚀区和所述未刻蚀区。可选的，所述在抛光后衬底的下表面制作第一电极包括：利用磁控溅射法在所述抛光后衬底的下表面制作所述第一电极。本申请所提供的一种垂直腔面发射激光器，包括由下至上依次层叠的第一电极、衬底、第一反射镜层、量子点层、第一限制层、过渡层、掺杂层、第二限制层、第二反射镜层、浮雕层、第二电极，所述过渡层和所述掺杂层中分布有质子植入区，所述浮雕层包括刻蚀区和未刻蚀区，且垂直腔面发射激光器的中心线与所述浮雕层的交点位于所述刻蚀区内或所述未刻蚀区内。可见，本申请中的垂直腔面发射激光器采用量子点层作为增益媒介，利用质子植入区实现垂直腔面发射激光器的注入电流限制和量子点层内部光场限制，包括刻蚀区和未刻蚀区的浮雕层由非共轴浮雕技术制得，制作工艺简单，并且垂直腔面发射激光器的中心线与浮雕层的交点位于刻蚀区内或未刻蚀区内，即浮雕层在垂直腔面发射激光器的表面形成一个与由量子点层、第一限制层、过渡层、掺杂层、第二限制层、第二反射镜层形成的组合台面处于非共轴的高损耗和低损耗区域，实现高、低损耗区域下对应着的由量子点层构成的有源区模式阈值增益的巨大差异，进而实现长波长垂直腔面发射激光器模式选择作用，而激光器每个模式自身伴随着特定输出的波长，所以只需要在垂直腔面发射激光器表面引进不同偏移量，即非共轴浮雕层中心与中心线的偏差，就可以实现输出不同波长，使垂直腔面发射激光器实现可调谐功能。此外，本申请还提供一种具有上述优点的垂直腔面发射激光器制作方法。附图说明为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种垂直腔面发射激光器的结构示意图；图2为本申请实施例所提供的一种垂直腔面发射激光器的俯视示意图；图3为第二电极和浮雕层一种俯视结构示意图；图4为第二电极和浮雕层另一种俯视结构示意图；图5为本申请实施例所提供的另一种垂直腔面发射激光器的结构示意图；图6为本申请实施例所提供的一种垂直腔面发射激光器制作方法的流程图；图7为制备质子植入区时的工艺图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分所述，目前为了实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括由下至上依次层叠的第一电极、衬底、第一反射镜层、量子点层、第一限制层、过渡层、掺杂层、第二限制层、第二反射镜层、浮雕层、第二电极，所述过渡层和所述掺杂层中分布有质子植入区，所述浮雕层包括刻蚀区和未刻蚀区，且垂直腔面发射激光器的中心线与所述浮雕层的交点位于所述刻蚀区内或所述未刻蚀区内。/n

【技术特征摘要】
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括由下至上依次层叠的第一电极、衬底、第一反射镜层、量子点层、第一限制层、过渡层、掺杂层、第二限制层、第二反射镜层、浮雕层、第二电极，所述过渡层和所述掺杂层中分布有质子植入区，所述浮雕层包括刻蚀区和未刻蚀区，且垂直腔面发射激光器的中心线与所述浮雕层的交点位于所述刻蚀区内或所述未刻蚀区内。


2.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述浮雕层为接触层。


3.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述浮雕层包括由下至上层叠的接触层和光学介质层，且所述光学介质层包括所述刻蚀区和所述未刻蚀区。


4.如权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述光学介质层为二氧化硅层、二氧化钛层、氮化硅层、氧化铝层中的任一种。


5.如权利要求1至4任一项所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述刻蚀区深度为所述未刻蚀区深度的四分之一的奇数倍。


6.如权利要求5所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述掺杂层包括由下至上层叠的重型p掺杂层和重型n掺杂层。


7.一种垂直腔面发射激光器制作方法，其特征在于，包括：
在衬底的上表面依次外延叠加生长第一反射镜层、量子点层、第一限制层、过渡层、掺杂层、第二限制层、第二反射镜层；
在所述第二反射镜层的上表面形成浮雕层，所述浮雕层包括刻蚀区和未刻蚀区，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：张星，
申请(专利权)人：长春中科长光时空光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22