公开了一种表面发射激光装置。第一衬底设置在第一电极层和第一反射层之间。有源区设置在第一反射层和第二反射层之间。电流阻挡层设置在有源区上以形成孔。第一半导体层可以设置在第二电极层和第二反射层之间。第二电极层可以具有基本与孔对准的开口。电流漏斗区可以位于形成在孔和第二电极开口之间的腔内。可以配置电流漏斗区以促进腔内的传导。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体激光器，更具体地涉及一种表面发射激光器和垂直外腔面发射激光器(vertical external cavity surface emitting laser，VECSEL)。
技术介绍
参考图1A，以截面图方式说明了一种传统的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。如说明的，该VCSEL的各个层包括n-GaAs(砷化镓)衬底2、在n-DBR(分布式布喇格反射器)层4和p-DBR(分布式布喇格反射器)层8之间的有源层6、和顶导电层10。腔12垂直于上述层，其使得光束在垂直方向上发射。在所述结构中孔大约是20μm。然而，如重叠曲线14所说明，由于在有源层中的不均匀载流子分布(电流拥挤)，传统的VCSEL设计受基本横向作用方式的限制。例如，很难完成具有大于7-8μm的孔产生单模式信号的设计，这限制了传统VCSEL中的基本横向功率模式。图1B说明了在美国专利No.6,243,407中公开的洛瓦鲁可斯延伸腔表面发射激光器(Novalux Extended Cavity Surface Emitting Laser，NECSEL)的相关技术。NECSEL激光器的发射面积据说是比传统的VCSEL大数十倍，从而允许定标到大功率水平。设计更大的发射面积用来解决传统VCSEL设计的电流拥挤问题。因为衬底厚，据说能提供距有源区的足够距离，这样使得载流子可以横向扩散并由此在有源区中提供更加均匀的载流子分布。然而，为了增大具有均匀的载流子分布的孔径尺寸，NECSEL使用了非常厚的GaAs衬底20(例如＞100μm)。
技术实现思路
本专利技术的实施例解决这些及其它问题。根据一个方面，表面发射激光装置包括设置在第一电极层和第一反射层之间的第一衬底。有源区设置在第一反射层和第二反射层之间。电流阻挡层设置在有源区和第二电极层之间以形成孔。第一半导体层可以设置在第二电极层和第二反射层之间。第二电极层可以具有基本上与孔对准的开口。电流漏斗区可以位于在孔与第二电极的开口之间形成的腔中。可以配置电流漏斗区以促进经过腔的导电。根据另一方面，提供一种表面发射激光装置，包括设置在第一电极层和第一反射层之间的第一衬底；设置在第一反射层和第二反射层之间的有源区，其中电流阻挡层设置在有源区和第二电极层之间以形成孔；设置在第二电极层和第二反射层之间的第一半导体层和第二半导体层，其中第二电极层具有基本与孔对准的开口；和位于孔和第二电极的开口之间腔中的电流漏斗区，其中配置电流漏斗区以促进跨过第二反射层、第一半导体层和第二半导体层的导电。附图说明结合附图根据以下的详细说明，本专利技术的上述和其它的目的、特征和优点将会变得更加明显，其中同样的参考数字表示类似的或相同的元件，并且其中图1A是说明传统VCSEL结构的层的剖面图；图1B是说明传统NECSEL结构的层的剖面图；图2A是根据本专利技术至少一个实施例的表面发射激光器的层的剖面图；图2B说明根据本专利技术的至少一个实施例的关于图2A的表面发射激光器的载流子分布图；图3是根据本专利技术至少一个实施例的表面发射激光器的层的剖面图；图4是根据本专利技术至少一个实施例的表面发射激光器的层的剖面图；图5是根据本专利技术至少一个实施例的垂直外腔面发射激光器(VCSEL)的剖面图；图6是根据本专利技术至少一个实施例的电流阻挡层的另一位置的说明；及图7是根据本专利技术至少一个实施例的表面发射激光器的层的剖面图。具体实施例方式在以下描述和涉及到本专利技术具体实施例的相关图中公开了专利技术的方面。在没有离开专利技术范围的情况下可作出替代的实施例。另外，将不会详细描述或将省略专利技术公知的元件以免使专利技术的有关细节不明显。在这里使用词“示例”意为“当作例子、实例或说明”。这里作为“示例”描述的任何实施例并没有必要解释为比其它实施例更优选或更好。同样地，术语“专利技术实施例”并不需要专利技术的所有实施例包括所讨论的特征、优点或工作方式。转到附图，图2A说明专利技术的至少一个示范性的实施例。如截面图中所示，可以在p-DBR层208上生长未掺杂或n掺杂的砷化镓(n-GaAs)层210和p-GaAs层212。可以改变p-DBR层的反射率(例如在从大约30％至90％的范围内)。p-n-p结构可以防止载流子穿过未掺杂或n掺杂GaAs，但是基本上不削弱在有源区206中产生的光。使用锌(Zn)扩散或注入技术，可以朝向垂直腔的中心形成漏斗状电流经过区220。本领域的技术人员将会理解在垂直腔中可以形成多于一个区，并且可以使用多个一致或变化尺寸的区以进一步调整或优化载流子分布。通过比较图1A和2A可以看出，基本子结构类似于传统的VCSEL结构。因此，不提供层和操作的详细解释。如图2A中所述，上述的p-n-p结构位于传统的VCSEL结构之上。特别地，n-GaAs衬底202、n-DBR层204、有源区206、绝缘体(例如氧化物)层207和p-DBR层208形成了基本结构。未掺杂或n掺杂(n-GaAs)层210和p-GaAs层212位于p-DBR层208上面，其形成通常阻止层间载流子传导的p-n-p结构。然而，跨过p-n-p结构形成的电流漏斗区220促进腔中的载流子传导(例如，如箭头218所示)。如所述的，电流漏斗区220通常与由顶电极214和孔216形成的腔对准。参考图2B，说明了图2A的实施例的载流子分布。载流子分布由经过电流漏斗区和有源区的二步扩散而确定。例如，说明了经过电流漏斗区(例如锌扩散)的载流子分布250和经过有源区的载流子分布260。当与图1A的传统的载流子分布14比较时，可以在有源区得到均匀的载流子分布260。均匀的有源区尺寸可以通过顶GaAs层、未掺杂或n掺杂GaAs层、p-DBR层的厚度和漏斗的尺寸来控制。例如，漏斗的更窄宽度提高在有源区的均匀载流子分布。为增大在有源区的均匀载流子分布尺寸，优选漏斗的宽度较宽。然而在这种情况下，增加了p-DBR层的厚度。P-DBR层厚度可以通过多种技术增加，例如利用3/4λ层代替1/4λ层和/或在DBR的顶部上插入p-GaAs虚拟层。图2A的实施例通常可以认为是空穴载流子布局。Zn被用作受主掺杂剂以形成电流漏斗区；然而，本领域的技术人员可以理解能够使用其它类型的受主掺杂剂。相反，在图3中说明的实施例是电子载流子布局，并且具有n-p-n结构以及使用施主型掺杂剂(例如硅)。而且，本领域技术人员会理解偏压将与空穴载流子布局相反(例如顶电极是接地电极)。参考图3，举例说明了专利技术的另一实施例。如上讨论，这个布局可以称作电子载流子布局，并且通常具有与图2A中说明的实施例相反的掺杂剂类型。因此，基本结构由p-GaAs衬底302、p-DBR层304、有源区306、绝缘体(例如氧化物)层307和n-DBR层408形成。p-GaAs层310和n-GaAs层312位于n-DBR层308之上，其形成通常阻止层间载流子传导的n-p-n结构。在腔中跨过n-p-n结构形成的电流漏斗区320是硅(Si)扩散区。如所述，电流漏斗区320通常与由顶电极314和孔316形成的腔对准。一般地，图3的电子载流子布局与图2A的空穴载流子布局相比在有源区具有更平坦的载流子分布。参考图4，说明本专利技术的另一可选择的实施例。这个布局也可以指电子载流子布局并且通常具有施主掺杂剂类型。然而基本结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种表面发射激光装置，包括： 设置在第一电极层和第一反射层之间的第一衬底； 设置在所述第一反射层和第二反射层之间的有源区，其中电流阻挡层设置在所述有源区和第二电极层之间以形成孔； 设置在所述第二电极层和所述第二反射层之间的第一半导体层，其中所述第二电极层具有基本与所述孔对准的开口；及 在位于所述孔和所述第二电极的开口之间的腔中的电流漏斗区，其中配置电流漏斗区以促进腔内的传导。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：金泽，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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