本发明专利技术涉及半导体面发射激光器及其制备方法和应用，有源层采用应变五量子阱，下分布式布拉格反射镜DBR层采用二元N型AlAs/GaAs对，上分布式布拉格反射镜DBR层仍采用常规三元N型Al0.92Ga0.08As/Al0.12Ga0.88As的DBR，有源层下面几对采用类似结构，顶部利用高导热层AlN层，台面两侧和台上设置覆盖铜层，氧化孔尺寸约18μm，利用bcb层降低器件的电容，制备方法通过改进工艺步骤，提高面发射激光器的整体散热水平；有效解决较大功率面发射激光器散热问题，把面发射激光器功率提高一个量级，使面发射激光器在材料特性上改善，提高工作寿命和工作可靠性，实现1-3km内自由空间通信。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体发光器件及其制备方法
，涉及一种半导体面发射激光器及其制备方法，尤其涉及一种适用于空间自由通信的半导体面发射激光器及其制备方法和应用。
技术介绍
在光纤传输技术的研究与应用中，由于短波长面发射激光器具有较小的阈值电流、较小的发散角和圆形光斑，其可以实现短距离内高速调制，并且具有节能环保等特点，受到越来越多的重视和发展。目前，对面发射激光器的研究主要集中在面向光通信应用的毫瓦级小功率器件的高速化技术上，包括近年来以爆炸式增长的850nm的短距离光纤高速互联技术，其主流调制频率都以达到IOGHz为主，几个典型的国际光通信公司都已经有批量的相应产品上市，其面发射氧化孔的直径尺寸一般在8-12 u m左右，其功率基本上都在3-6mW的范围以内，且其多适用于300米以内的多模光纤通信中，针对的一般都是短距离光纤传输数据通信市场。对于光纤中短距离传输来说，面发射激光器的工作功率可以在3mW以下，此较小功率的激光器的散热问题也可以较好的得到控制，即便是在较小功率的情况下，其有源层附近的温度一般都超过130°C。目前市面上的常规850nm面发射芯片用于空间通信时候，必须把工作电流加的很大，几乎接近饱和电流，此时有源层的温度甚至会超过170-180°C，这样便严重降低了器件的寿命和可靠性。而在距离为l_3km的空间自由通信来说，面发射激光器的工作功率达到10_30mW是非常有必要的，此时，如果采用常规的方法来提高功率的话，则功率增大一个量级就需要相应地把氧化孔放大到ISym以上，但是这样就会增加台面的尺寸和器件的电容值，从而导致器件的散热问题更加严重，最终极大地影响器件的可靠性，因此，必须全面地重新优化整个器件的材料、结构和工艺，以此来满足行业技术的要求。现有的光纤通信用的面发射激光器一般都是通过采用GaAs/AlGaAs (砷化镓/砷化铝镓)三量子阱作为有源区，其上反射镜和下反射镜各采用22对和35对的X/4的高Al(铝)成分的AlGaAs和低Al成分的AlGaAs的DBR (分布式布拉格反射镜)对，其中，均采用三元DBR对确实可以有效降低DBR的电阻，其在小功率情况下可以有效地提高器件的寿命，但是对于较大功率的面发射激光器的散热却会产生严重的不利影响，这是因为三元化合物的散热性能与二元化合物的散热性能相比要低三倍左右。申请号为200510016967.X，申请公开号为CN1719673A，名称为“一种带凸凹反射镜的垂直外腔面发射半导体激光器”的中国专利技术专利申请公开了一种包括散热片、增透膜层，以及微通道散热片的垂直外腔面发射半导体激光器，其虽然可以利用上述元件及其相应结构，在一定程度上解决高功率半导体激光器的散热问题，但是因为其散热效果和有效寿命时间会较大程度地受到上述元件的性能指标和结构技术水平的限制，从而使得整体器件的寿命和稳定性受到影响，并且其还存在整体器件结构复杂，制备工艺繁琐的缺陷。申请号为201110072769.0，申请公布号为CN102694341A，名称为“一种刻蚀散热增强型垂直腔面发射激光器”的中国专利技术专利申请公开了一种在衬底的中央采用刻蚀方法去掉相应衬底，从而形成衬底沟槽的垂直腔面发射激光器，其虽然可以通过在已经制作了下电机的衬底沟槽中填充高导热焊料来较好地解决高功率半导体激光器的散热问题，但是因为其散热效果从很大程度上受到沟槽刻蚀技术水平以及高导热焊料填充技术水平，乃至高导热焊料其本身的性能指标的影响，从而导致整体器件的寿命和稳定性也受到相应的影响，同时其也存在增大整体器件结构复杂程度、增加器件制备工艺难度，以及增加器件制备成本的缺陷。总体来说，现有的一些半导体面发射激光器在距离为l_3km的空间自由通信中，多存在高功率工作情况下其散热问题难以较为理想的解决的缺陷，从而存在整体器件的寿命较短、稳定性较差、整体器件结构较为复杂、器件制备工艺较为复杂且难度较大，以及器件加工成本较高的缺陷，难以满足空间自由通信实际应用的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种半导体面发射激光器，以解决光纤传输应用中面发射激光器的散热问题，尤其是解决在距离为l_3km的空间自由通信中，高功率工作情况下面发射激光器的散热问题，同时也使得面发射激光器在材料特性上得到改善，提高其工作寿命和工作可靠性，以满足空间自由通信实际应用的需求。为实现上述目的，本专利技术提供一种半导体面发射激光器，包括顺次连接的衬底层、缓冲层、下分布式布拉格反射镜DBR层、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层、有源层、氧化的电流限制层和上分布式布拉格反射镜DBR层；所述缓冲层上设有N型电极，所述上分布式布拉格反射镜DBR层上设有P型电极；所述氧化的电流限制层上设有出光孔；所述下分布式布拉格反射镜DBR层采用二元N型AlAs/GaAs对。如上所述的半导体面发射激光器，优选的是，所述有源层采用整个厚度为一个入的长度的应变的 A10.37Ga0.63As (6nm) /In0.1Ga0.9As (4nm)五量子阱。在上述任一方案中优选的是，所述缓冲层、下分布式布拉格反射镜DBR层、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层、有源层、电流限制层和上分布式布拉格反射镜DBR层的上面及侧面设有三层导热兼钝化的AlN (氮化铝)层。在上述任一方案中优选的是，所述N型电极和P型电极的上面和侧面，以及P型台和N型台的上面和侧面均设有厚度为2-3 的覆盖铜层；所述下分布式布拉格反射镜DBR层其设置的连接N型电极的覆盖铜层与连接P型电极的覆盖铜层之间间隔有距离。更优选的是，所述出光孔的直径为14-lSym;所述覆盖铜层的内环与出光孔圆周间的距离小于3iim。在上述任意方案中，优选的是，所述整个器件上涂有bcb层，并生长氧化硅层做平面化处理；所述bcb层和氧化硅层上设有淀积金属做Pad层分别和N型电极和P型电极相连接。在上述任意方案中，优选的是，所述下分布式布拉格反射镜DBR层的二元N型AlAs/GaAs对的数量为三十对；所述下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层为三元N型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR，所述上分布式布拉格反射镜DBR层为三元P型A10.92Ga0.08As/ A10.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR ;所述衬底层为半绝缘GaAs衬底层；所述缓冲层为掺Si的N型GaAs缓冲层；所述P型电极为P电极的TiPtAu (常规金属栅)；所述氧化的电流限制层为AlOx氧化的电流限制层；所述N型电极为N型缓冲层所设的AuGeNi (合金)电极。本专利技术的另一个目的在于，提供一种半导体面发射激光器的制备方法，由此方法制备出的半导体面发射激光器，其能够解决光纤传输应用中面发射激光器的散热问题，尤其是解决在距离为l_3km的空间自由通信中，高功率工作情况下面发射激光器的散热问题，同时也使得面发射激光器在材料特性上得到改善，提高其工作寿命和工作可靠性，而且此方法本身也具有工艺简单，步骤合理，其成品性能良好，能够满足实际情况的需要的特点。如上所述的半导体面发射激光器的制备方法，包括以下步骤: 第一步，在上分布式布拉格反射镜DBR层刻蚀P型台，刻蚀有源层，刻蚀范围限制在下分布式布拉格本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体面发射激光器，其特征在于：包括顺次连接的衬底层（1）、缓冲层（2）、下分布式布拉格反射镜DBR层（6）、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层（7）、有源层（9）、氧化的电流限制层（10）和上分布式布拉格反射镜DBR层（8）；所述缓冲层（2）上设有N型电极（4），所述上分布式布拉格反射镜DBR层（8）上设有P型电极（12）；所述氧化的电流限制层（10）上设有出光孔（11）；所述下分布式布拉格反射镜DBR层（6）采用二元N型AlAs/GaAs对。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤宝，余向红，岳爱文，王任凡，
申请(专利权)人：武汉电信器件有限公司，
类型：发明
国别省市：
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