[發明專利]大孔徑襯底出光垂直腔面發射半導體激光器

無效

• 申請號: 200910066765.4
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101510667A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 張巖;寧永強;秦莉;劉云;王立軍;李特
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明涉及半導體激光器件技術領域，尤其涉及一種大孔徑襯底出光垂直腔面發射半導體激光器。

背景技術

襯底出光的垂直腔面發射半導體激光器，由于可以對有源區等進行更有效的散熱而更加適用于制作大功率器件。在制作垂直腔面發射半導體激光器的過程中，首先刻蝕環形溝槽形成臺面，刻蝕深度至布拉格反射鏡中高鋁層處，經過濕法氧化，高鋁層臨近溝槽兩側部分形成氧化物限制區，中間未氧化的部分成為出光區并同時作為垂直腔面發射半導體激光器的電流注入區。為了獲得高的功率輸出，通常把出光孔徑做到幾百微米，大孔徑的出光窗口造成了出光孔內各點電流密度不同，特別是靠近氧化限制區的邊緣，出現較強的電流聚集效應，造成出光孔內發光不均勻，最終表現為出光孔外側光強大，出光孔靠近圓心處光強小或不發光，形成較大的遠場發散角，限制了遠場的功率密度，同時出光孔內的局部過熱會影響激光器的壽命。此外，通常將高鋁組分的氧化限制層放置在緊鄰有源區的上方，濕法氧化后，高鋁層會產生應變，會對有源區造成一定影響。由此可見，氧化限制結構會引起注入電流不均勻而不適合制作大孔徑垂直腔面發射半導體激光器。

發明內容

本發明的目的是提供一種大孔徑襯底出光垂直腔面發射半導體激光器，其制作過程簡單，在實現增大垂直腔面發射半導體激光器出光孔徑的同時，保證了注入電流強度的均勻分布。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

大孔徑襯底出光垂直腔面發射半導體激光器，包括接觸層、上反射鏡、激活區、下反射鏡、小孔徑電極、大孔徑出光窗口、絕緣薄膜、襯底電極和襯底，上反射鏡位于接觸層下面，激活區位于上反射鏡與下反射鏡之間，下反射鏡位于襯底上面，小孔徑電極位于激光器外延片的外延面上，絕緣薄膜圍繞小孔徑電極并與之相連，大孔徑出光窗口位于襯底下部中心處，襯底電極圍繞大孔徑出光窗口并與之相連。

上述的激活區可以采用超晶格、量子阱或量子點結構；激光器的激光波長，包括可見光至中紅外波段；激光器的激光材料包括銦化鎵、銦化砷、磷化銦、錫化銦、銦鎵砷、銦鋁砷、銦鈣磷、銦鎵氮、銦鑲砷氮、銦鎵砷氮錫、鋁稼砷、鋁稼銦磷、砷化鎵、錫化鋁、氮化鎵；所述的上反射鏡和下反射鏡均是通過MOCVD(金屬有機化學氣相沉積)和MBE(分子束外延)之一生長的具有高低折射率的兩種材料的多層膜型反射鏡；所述的接觸層是高摻雜GaAs。

本發明是在垂直腔面發射半導體激光器外延片的外延面制作小孔徑電極，在電極區域外圍制作高阻結構，將外延片減薄拋光后，經雙面對準工藝，在襯底面制作所需要的大孔徑出光窗口。外延片的結構可以是通常的垂直腔面發射半導體激光器外延結構，也可以是不含高鋁組分氧化限制層的垂直腔面發射半導體激光器外延結構。在電極區域外圍制作的高阻結構可以是生長絕緣薄膜，也可以是生長絕緣薄膜與質子轟擊相結合，絕緣薄膜形成的高阻區域與質子轟擊形成的高阻區域可以不相同。襯底面的大孔徑出光窗口可以是集成微透鏡或/和鍍制增透膜。

本發明的有益效果是：簡化垂直腔面發射半導體激光器的外延結構，降低外延片制作成本；整個工藝工程為平面工藝，不需刻蝕，減少了工藝步驟；同時不需側氧化工藝，減少對有源區的影響，降低制作費用。

附圖說明

圖1為本發明大孔徑襯底出光垂直腔面發射半導體激光器的結構示意圖。

圖2為本發明生長絕緣薄膜與質子轟擊相結合的大孔徑襯底出光垂直腔面發射半導體激光器的結構示意圖。

圖中：1、小孔徑電極，2、大孔徑出光窗口，3、絕緣薄膜，4、襯底電極，5、質子轟擊高阻區域，6、集成微透鏡，7、增透膜。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細地描述：