一种具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有多个氧化层垂直腔面发射激光器，包括：从下至上依次设置N面电极、衬底、N型DBR、有源区、至少两个氧化层、P型DBR和P面电极，每个所述氧化层氧化末端均为光滑凹形曲面，每个所述光滑凹形曲面都位于一个光滑凹形曲面上。本实用新型专利技术通过末端位于同一光滑凹形曲面上的至少两个氧化层结构，有效增大载流子路径控制区域；同时，通过多层复合结构将氧化层之间大面积的突出区域，分割成若干个小的突出区域。因而避免了载流子大量聚集，进而减少因载流子大量聚集造成的横向扩散几率，进而减少载流子在垂直方向（垂直氧化层方向）上流动的阻力，提升载流子注入率，提高了具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器的发光效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器


[0001]本技术涉及垂直腔面发射激光器领域，特别涉及一种具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器（VCSEL）具有体积小、光斑为圆形、响应频带宽、易于实现二维阵列集成等优越的性能，在光纤通信系统、陀螺仪、原子钟等领域具有重要应用。
[0003]氧化限制型垂直腔面发射激光器，是通过氧化层对电流和光场进行限制，实现极低阈值电流/电压和较高功率转换效率。为了提升垂直腔面发射激光器性能，如减少器件的电容、改变激光发散角、提高激光发射效率等，采用多个氧化层对电流和光场进行限制。如图1所示，一种具有多个氧化层垂直腔面发射激光器，垂直方向上从下至上依次为：N面电极11、衬底12、N型DBR13、有源区14、第一氧化层15、第二氧化层16、第三氧化层17、P型DBR18和P面电极19。其中，第一氧化层15的氧化面积15a大于第二氧化层16的氧化面积16a，第二氧化层16的氧化面积16a与第三氧化层17的氧化面积17a相同。
[0004]该多个氧化层结构的垂直腔面发射激光器，虽然起到减少电容和提高激光发射效率目的。然而，在第一氧化层15和第二氧化层16之间A区域，即在垂直方向上，第一氧化层15的氧化面积15a多出第二氧化层16氧化面积16a的多出面积（图1中A区域），称之为：突出区域A，会聚集大量的载流子，当载流子达到一定浓度时，会产生横向扩散（平行氧化层方向），阻碍载流子在垂直方向（垂直氧化层方向）流动，从而减少了载流子注入率，降低了具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器发光效率。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术不足，本技术提供一种具多个氧化层垂直腔面发射激光器，可有效增大载流子路径控制区域，并减少了载流子横向扩散几率，因而提高载流子的注入率，进而提高了具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器的发光效率。
[0006]本技术具体采用以下技术方案：
[0007]一种具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器，包括：在垂直方向上从下至上依次设置的N面电极、衬底、N型DBR、有源区、至少两个氧化层、P型DBR和P面电极，其特征在于：在垂直方向上，至少两个所述氧化层的氧化面积从下至上依次减小，其中，距离所述有源层最近的所述氧化层的氧化面积最大；每个所述氧化层氧化末端均为光滑凹形曲面，每个所述光滑凹形曲面都位于一个光滑凹形曲面上。
[0008]作为其中一个优选方案，所述光滑凹形曲面为弧形面或抛物面。
[0009]进一步优选地，所述弧形面的圆心角为0~90度。
[0010]进一步优选地，所述氧化层包括至少两层不同Al组分的Al
x
Ga1‑
x
As外延层。
[0011]进一步优选地，每个所述Al
x
Ga1‑
x
As外延层厚度相同。
[0012]进一步优选地，所述Al的组分x的值从下至上依次减小，靠近所述有源层的所述
Al
x
Ga1‑
x
As外延层的Al的组分x值最大。
[0013]相比现有技术，本技术技术方案具有以下有益效果：
[0014]本技术通过末端位于同一光滑凹形曲面上的至少两个氧化层结构，增大载流子路径控制区域，使更多的载流子进入路径控制区域，并通过逐渐增加氧化面积的氧化层，使载流子更加集中地注入有源层；同时，通过多层外延层的复合结构将氧化层之间大面积的突出区域，分割成若干个小的突出区域，因而避免了载流子大量聚集，进而减少因载流子大量聚集造成的横向扩散几率，进而减少载流子在垂直方向（垂直氧化层方向）上流动的阻力，更进一步提升载流子注入率，提高了具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器的发光效率。
附图说明
[0015]图1为现有的一种具多个氧化层的垂直腔面发射激光器的剖面结构示意图。
[0016]图2为本技术实施例1提供的一种具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器的剖面结构示意图。
[0017]图3为本技术实施例2提供的一种具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器的剖面结构示意图。
[0018]
技术介绍
中的附图标记含义如下：
[0019]11、N面电极；12、衬底；13、N型DBR；14、有源区；15、第一氧化层；16、第二氧化层；17、第三氧化层；18、P型DBR；19、P面电极；15a、第一氧化层氧化面积；15b、第一氧化层未被氧化面积；16a、第二氧化层氧化面积；16b、第二氧化层未被氧化面积；17a、第三氧化层氧化面积；17、第三氧化层未被氧化面积；A、突出区域。
[0020]本申请实施例1中的附图标记含义如下：
[0021]21、N面电极；22、衬底；23、N型DBR；24、有源区；25、第一氧化层；26、第二氧化层；27、P型DBR；28、P面电极；29、弧形面；25a、第一氧化层氧化面积；25b、第一氧化层未被氧化面积；26a、第二氧化层氧化面积；26b、第二氧化层未被氧化面积；251、第一氧化层的第一Al
x
Ga1‑
x
As外延层；252、第一氧化层的第二Al
x
Ga1‑
x
As外延层；253、第一氧化层的第三Al
x
Ga1‑
x
As外延层；261、第二氧化层的第一Al
x
Ga1‑
x
As外延层；262、第二氧化层的第二Al
x
Ga1‑
x
As外延层；263、第二氧化层的第三Al
x
Ga1‑
x
As外延层。
[0022]本申请实施例2中的附图标记含义如下：
[0023]31、N面电极；32、衬底；33、N型DBR；34、有源区；35、第一氧化层；36、第二氧化层；37、P型DBR；38、P面电极；39、抛物面；35a、第一氧化层氧化面积；35b、第一氧化层未被氧化面积；36a、第二氧化层氧化面积；36b、第二氧化层未被氧化面积；351、第一氧化层的第一Al
x
Ga1‑
x
As外延层；352、第一氧化层的第二Al
x
Ga1‑
x
As外延层；353、第一氧化层的第三Al
x
Ga1‑
x
As外延层；361、第二氧化层的第一Al
x
Ga1‑
x
As外延层；362、第二氧化层的第二Al
x
Ga1‑
x
As外延层；363、第二氧化层的第三Al
x
Ga1‑
x
As外延层。
具体实施方式
[0024]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器，包括：在垂直方向上从下至上依次设置的N面电极、衬底、N型DBR、有源区、至少两个氧化层、P型DBR和P面电极，其特征在于：在垂直方向上，至少两个所述氧化层的氧化面积从下至上依次减小，其中，距离有源层最近的所述氧化层的氧化面积最大；每个所述氧化层氧化末端均为光滑凹形曲面，每个所述光滑凹形曲面都位于一个光滑凹形曲面上。2.根据权利要求1所述一种具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器，所述光滑凹形曲面为弧形面或抛物面。3.根据权利要求2所述一种具有多个氧化层的垂直腔面发射激光器，所述弧形面的圆心角为0~90度。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王延靖，佟存柱，
申请(专利权)人：吉光半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：