一种垂直腔面发射激光器及其制备方法技术

一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，涉及半导体技术领域，包括衬底、以及依次层叠设置于衬底上的N型布拉格反射镜层、量子阱层和P型布拉格反射镜层，P型布拉格反射镜层包括依次层叠设置的具有电流限制孔的复合式氧化层和子布拉格反射镜层，复合式氧化层包括至少一个混合式氧化层，混合式氧化层包括至少一组交替设置的第一AlGaAs层和第二AlGaAs层，子布拉格反射镜层包括至少一组交替设置的第三AlGaAs层和第四AlGaAs层，第一AlGaAs层中Al的含量和第三AlGaAs层中Al的含量相等，第一AlGaAs层中Al的含量、第四AlGaAs层中Al的含量和第二AlGaAs层中Al的含量依次增大。该垂直腔面发射激光器及其制备方法能够解决现有技术中共振腔的长度随氧化层层数的增多而增大的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直腔面发射激光器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种垂直腔面发射激光器及其制备方法。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器(Vertical
‑
Cavity Surface
‑
Emitting Laser，简称VCSEL)，又可以称为垂直共振腔面射型激光，其激光垂直于顶面射出，与一般用切开的独立芯片制程，激光由边缘射出的边射型激光有所不同。
[0003]现有技术中的垂直腔面发射激光器，通常包括依次层叠设置于衬底上的N型布拉格反射镜、量子阱、氧化层和P型布拉格反射镜，当氧化层为多层时，N型布拉格反射镜和P型布拉格反射镜之间的距离(即共振腔的长度)会随之增大，影响雷射纵模之间的模距、以及光局限因子与阈值条件，同时，还容易形成多模态的雷射输出频谱。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，能够解决现有技术中共振腔的长度随氧化层层数的增多而增大的问题。
[0005]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0006]本专利技术实施例的一方面，提供一种垂直腔面发射激光器，包括衬底、以及依次层叠设置于所述衬底上的N型布拉格反射镜层、量子阱层和P型布拉格反射镜层，所述P型布拉格反射镜层包括依次层叠设置的具有电流限制孔的复合式氧化层和子布拉格反射镜层，所述复合式氧化层包括至少一个混合式氧化层，所述混合式氧化层包括至少一组交替设置的第一AlGaAs层和第二AlGaAs层，所述子布拉格反射镜层包括至少一组交替设置的第三AlGaAs层和第四AlGaAs层，所述第一AlGaAs层中Al的含量和所述第三AlGaAs层中Al的含量相等，所述第一AlGaAs层中Al的含量、所述第四AlGaAs层中Al的含量和所述第二AlGaAs层中Al的含量依次增大。
[0007]作为一种可实施的方式，所述混合式氧化层包括多组交替设置的第一AlGaAs层和第二AlGaAs层，每组所述第二AlGaAs层均设置有子电流限制孔，多组所述第二AlGaAs层的子电流限制孔沿层叠方向正对应以形成所述电流限制孔，多组所述第二AlGaAs层的子电流限制孔的孔径相等。
[0008]作为一种可实施的方式，所述复合式氧化层包括多个混合式氧化层，每个所述混合式氧化层均设置有子电流限制孔，多个所述混合式氧化层的子电流限制孔沿层叠方向正对应以形成所述电流限制孔，多个所述混合式氧化层的子电流限制孔的孔径沿所述P型布拉格反射镜层至所述量子阱层的方向逐渐减小。
[0009]作为一种可实施的方式，所述第四AlGaAs层的数量大于所述第二AlGaAs层的数量。
[0010]作为一种可实施的方式，所述N型布拉格反射镜层与所述量子阱层之间设置有第
一缓冲层，所述量子阱层与所述P型布拉格反射镜层之间设置有第二缓冲层。
[0011]作为一种可实施的方式，所述子布拉格反射镜层背离所述复合式氧化层的一侧设置有接触层，所述N型布拉格反射镜层和所述量子阱层形成台阶结构。
[0012]作为一种可实施的方式，所述接触层背离所述子布拉格反射镜层的一侧设置有第一电极，所述N型布拉格反射镜层靠近所述量子阱层的台面上设置有第二电极。
[0013]作为一种可实施的方式，所述第一电极为环状电极，所述电流限制孔与所述环状电极形成的光窗在层叠方向上正对应。
[0014]作为一种可实施的方式，所述第一电极为P型电极，所述第二电极为N型电极。
[0015]本专利技术实施例的另一方面，提供一种垂直腔面发射激光器的制备方法，包括：在衬底上依次形成N型布拉格反射镜层和量子阱层；在所述量子阱层上形成复合式氧化层，其中，所述复合式氧化层包括至少一个混合式氧化层，所述混合式氧化层包括至少一组交替设置的第一AlGaAs层和第二AlGaAs层；在所述复合式氧化层上形成子布拉格反射层，其中，所述子布拉格反射层包括至少一组交替设置的第三AlGaAs层和第四AlGaAs层，所述第一AlGaAs层中Al的含量和所述第三AlGaAs层中Al的含量相等，所述第一AlGaAs层中Al的含量、所述第四AlGaAs层中Al的含量和所述第二AlGaAs层中Al的含量依次增大；对所述复合式氧化层进行侧向氧化以使所述复合式氧化层形成电流限制孔。
[0016]本专利技术实施例的有益效果包括：
[0017]该垂直腔面发射激光器包括衬底、以及依次层叠设置于衬底上的N型布拉格反射镜层、量子阱层和P型布拉格反射镜层，P型布拉格反射镜层包括依次层叠设置的具有电流限制孔的复合式氧化层和子布拉格反射镜层，复合式氧化层包括至少一个混合式氧化层，混合式氧化层包括至少一组交替设置的第一AlGaAs层和第二AlGaAs层，子布拉格反射镜层包括至少一组交替设置的第三AlGaAs层和第四AlGaAs层，第一AlGaAs层中Al的含量和第三AlGaAs层中Al的含量相等，第一AlGaAs层中Al的含量、第四AlGaAs层中Al的含量和第二AlGaAs层中Al的含量依次增大。将原本的P型布拉格反射镜层中背离量子阱层一侧的至少一组的第四AlGaAs层保持不变，以使至少一组的第四AlGaAs层配合对应的第三AlGaAs层组成子布拉格反射镜层，同时，将原本的P型布拉格反射镜层中靠近量子阱层一侧的至少一组的第四AlGaAs层替换为第二AlGaAs层，以使至少一组的第二AlGaAs层配合对应的第一AlGaAs层组成混合式氧化层，即增大了原本的P型布拉格反射镜层中靠近量子阱层一侧的至少一组的高Al层中Al的含量，替换后的第二AlGaAs层相较于原本的第四AlGaAs层，更容易在侧向氧化中被氧化形成电流限制孔，以通过电流限制孔对电流的流向起到引导和限制的作用，可以使得电流在流经复合式氧化层时被局限在电流限制孔内，能够使得较高的腔内电流密度注入到量子阱层，从而获得较高的内部量子效率，进而实现单模输出，即复合式氧化层具有传统氧化层的能够实现单模输出的功能，并且，无论复合式氧化层包括几个混合式氧化层，每个混合式氧化层又包括几组第一AlGaAs层和第二AlGaAs层，均不会对共振腔的长度造成影响，此外，还可以通过去除原本设置在量子阱和P型布拉格反射镜之间的传统氧化层，进一步地减小共振腔的长度，从而避免影响雷射纵模之间的模距、以及光局限因子与阈值条件，保障单模输出。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的某些实施例，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。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的垂直腔面发射激光器的结构示意图之一；
[0020]图2为本专利技术第一实施例提供的复合式氧化层的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术第二实施例提供的复合式氧化层的结构示意图；
[0022]图4为本专利技术第三实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括衬底、以及依次层叠设置于所述衬底上的N型布拉格反射镜层、量子阱层和P型布拉格反射镜层，所述P型布拉格反射镜层包括依次层叠设置的具有电流限制孔的复合式氧化层和子布拉格反射镜层，所述复合式氧化层包括至少一个混合式氧化层，所述混合式氧化层包括至少一组交替设置的第一AlGaAs层和第二AlGaAs层，所述子布拉格反射镜层包括至少一组交替设置的第三AlGaAs层和第四AlGaAs层，所述第一AlGaAs层中Al的含量和所述第三AlGaAs层中Al的含量相等，所述第一AlGaAs层中Al的含量、所述第四AlGaAs层中Al的含量和所述第二AlGaAs层中Al的含量依次增大。2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述混合式氧化层包括多组交替设置的第一AlGaAs层和第二AlGaAs层，每组所述第二AlGaAs层均设置有子电流限制孔，多组所述第二AlGaAs层的子电流限制孔沿层叠方向正对应以形成所述电流限制孔，多组所述第二AlGaAs层的子电流限制孔的孔径相等。3.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述复合式氧化层包括多个混合式氧化层，每个所述混合式氧化层均设置有子电流限制孔，多个所述混合式氧化层的子电流限制孔沿层叠方向正对应以形成所述电流限制孔，多个所述混合式氧化层的子电流限制孔的孔径沿所述P型布拉格反射镜层至所述量子阱层的方向逐渐减小。4.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第四AlGaAs层的数量大于所述第二AlGaAs层的数量。5.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘德烈，李承远，李佳勋，
申请(专利权)人：深圳市德明利光电有限公司，
类型：发明
国别省市：