一种940nm垂直腔面发射激光器外延片制造技术

本实用新型专利技术属于激光器技术领域，提出一种940nm垂直腔面发射激光器外延片，包括衬底，所述衬底上由下至上依次设置有缓冲层、光栅层、隔离层、覆盖层、下限制层、下渐变波导层、多量子阱层、上渐变波导层、上限制层、上包层和欧姆接触层，所述衬底为蓝宝石，所述缓冲层和覆盖层均为GaN，所述光栅层的材料为InGaAsP，厚度为20～30nm，所述多量子阱层包括InGaAs势阱层和AlGaAs势垒层，所述InGaAs势阱层与AlGaAs势垒层之间设置有GaAs插入层。本实用新型专利技术提供的一种940nm垂直腔面发射激光器外延片具有设计合理、结构简单、可靠性较高和激射能力较强的优点，而且利用率较高，适合大规模推广。适合大规模推广。适合大规模推广。

【技术实现步骤摘要】
一种940nm垂直腔面发射激光器外延片


[0001]本技术属于激光器
，尤其涉及一种940nm垂直腔面发射激光器外延片。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种光学谐振腔与衬底垂直，能够实现芯片表面激光出射的半导体激光器，具有尺寸小、效率高、调制贷款达、寿命长以及成本低等优点。一般地，VCSEL由分布式布拉格反射镜、量子阱有源区、间隔层、氧化限制层等组成。在VCSEL工作时，通过把载流子注入到有源区的量子阱中，便发生辐射复合跳跃产生光子，光子经过由DBR结构作为腔镜的谐振腔中振荡选择模式，进而在垂直于衬底方向上发射圆形的激光光束。外延片指的是在一块加热至适当温度的衬底基片上，所生长出来的特定单晶薄膜。940nm VCSEL的应用前景非常广阔，如能够用在VR(虚拟现实)/AR(增强现实)/MR(混合现实)的手势侦测、手势识别、动作捕捉、环境感知与建模、激光雷达、头部追踪、视觉安全系统等。
[0003]目前，大多数外延片成本较高，生长难度较高、光散射度较高，影响激光质量；其次，现有的多量子阱层基本上为势阱层和势垒层的组合，而势阱层和势垒层之间容易出现铟偏析，对电子的有效质量具有消极影响，进而影响到外延片的可靠性。

技术实现思路

[0004]本技术针对上述的外延片所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、可靠性较强且利用率较高的一种940nm垂直腔面发射激光器外延片。
[0005]为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为，本技术提供的一种940nm垂直腔面发射激光器外延片，包括衬底，所述衬底上由下至上依次设置有缓冲层、光栅层、隔离层、覆盖层、下限制层、下渐变波导层、多量子阱层、上渐变波导层、上限制层、上包层和欧姆接触层，所述衬底为蓝宝石，所述缓冲层和覆盖层均为GaN，所述光栅层的材料为InGaAsP，厚度为20～30nm，所述多量子阱层包括InGaAs势阱层和AlGaAs势垒层，所述InGaAs势阱层与AlGaAs势垒层之间设置有GaAs插入层。
[0006]作为优选，所述InGaAs势阱层为6nm的In
0.15
Ga
0.85
As，所述AlGaAs势垒层为8nm的Al
0.3
Ga
0.7
As，所述GaAs插入层的厚度为6nm。
[0007]作为优选，所述下渐变波导层和上渐变波导层均为InALGaAs且厚度分别为20～35nm。
[0008]与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于：
[0009]1、本技术提供的一种940nm垂直腔面发射激光器外延片，以蓝宝石为衬底生长GaN，具有易获得以及成本低的优点；而InGaAsP的光栅层具有易刻蚀和完整性型较高的优点；利用GaAs插入层不仅可以有效改变基态与第一激发态的子带间跃迁，还可以改变电子的声子散射和有效质量，而且GaAs材料不包含随机分布的杂质原子，带隙较小，不易被氧
化，降低了有源区中载流子散射的可能性。本技术提供的一种940nm垂直腔面发射激光器外延片具有设计合理、结构简单、可靠性较高和激射能力较强的优点，而且利用率较高，适合大规模推广。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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。
[0011]图1为实施例提供的一种940nm垂直腔面发射激光器外延片的结构示意图；
[0012]以上各图中，1、衬底；2、缓冲层；3、光栅层；4、隔离层；5、覆盖层；6、下限制层；7、下渐变波导层；8、多量子阱层；9、上渐变波导层；10、上限制层；11、上包层；12、欧姆接触层。
具体实施方式
[0013]为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本技术做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
[0014]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
[0015]实施例，如图1所示，本技术提供的一种940nm垂直腔面发射激光器外延片，包括衬底1，所述衬底1上由下至上依次设置有缓冲层2、光栅层3、隔离层4、覆盖层5、下限制层6、下渐变波导层7、多量子阱层8、上渐变波导层9、上限制层10、上包层11和欧姆接触层12，衬底1为蓝宝石，缓冲层2和覆盖层5均为GaN，所述光栅层3的材料为InGaAsP，厚度为20～30nm，所述多量子阱层8包括InGaAs势阱层和AlGaAs势垒层，所述InGaAs势阱层与AlGaAs势垒层之间设置有GaAs插入层。其中，下限制层6和上限制层10分别限制以其为外层的内层结构的抗氧化性；下渐变波导层7和上渐变波导层9可以保证有源区具有合理折射率和散射率，并且能够以较薄的厚度和较小的光场损耗来提高本产品的可靠性；欧姆接触层12不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的改变，令相应组件在操作时，大部分的电压降在活动区而不在接触面，以满足激光器的性能指标要求。GaN基材料也称为III族氮化物材料(包括InN、GaN、AlN、InGaN、AlGaN等，其禁带宽度范围为0.7
‑
6.2eV)，其光谱覆盖了近红外到深紫外波段。
[0016]进一步地，全GaN衬底本身价格较为昂贵，而以蓝宝石为衬底1在其C面生长GaN，具有易获得以及成本低的优点；而InGaAsP的光栅层3具有易刻蚀的优点，在加上缓冲层2的缓冲以及隔离层4的隔离作用能够令光栅层3具有较高的完整性型。GaAs插入层不仅可以有效改变基态与第一激发态的子带间跃迁，还可以改变电子的声子散射和有效质量，而且GaAs材料不包含随机分布的杂质原子，带隙较小，不易被氧化，降低了有源区中载流子散射的可能性。本技术提供的一种940nm垂直腔面发射激光器外延片具有设计合理、结构简单、
可靠性较高和激射能力较强的优点，而且利用率较高。
[0017]为了减少载流子散射并增加光学增益，本技术提供的InGaAs势阱层为6nm的In
0.15
Ga
0.85
As，所述AlGaAs势垒层为8nm的Al
0.3
Ga
0.7
As，所述GaAs插入层的厚度为6nm。势阱层中的In组分和势阱层厚度对激射波长均具有较大的影响，而6nm的In
0.15
Ga
0.85
As能够令增益波长向长波长方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种940nm垂直腔面发射激光器外延片，包括衬底，其特征在于，所述衬底上由下至上依次设置有缓冲层、光栅层、隔离层、覆盖层、下限制层、下渐变波导层、多量子阱层、上渐变波导层、上限制层、上包层和欧姆接触层，所述衬底为蓝宝石，所述缓冲层和覆盖层均为GaN，所述光栅层的材料为InGaAsP，厚度为20～30nm，所述多量子阱层包括InGaAs势阱层和AlGaAs势垒层，所述InGaAs势阱层与AlGaAs势垒层之间设置有GaAs插入层。2.根据权利要求1所述的一种940n...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩莲泉，吴东岳，
申请(专利权)人：太平洋聊城光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：