[發明專利]單模光子晶體垂直腔面發射激光器及其制備方法

無效

• 申請號: 201310034295.X
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103107482A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 渠紅偉;張冶金;張建心;劉磊;齊愛誼;王海玲;馬紹棟;石巖;鄭婉華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種單模光子晶體垂直腔面發射激光器，其特征在于，包括：

襯底；

N型電極，形成于所述襯底的背面；

N型DBR，形成于所述襯底的正面，用于形成電流注入通道；

有源區，形成于所述N型DBR的上方，用于提供光增益；

臺形P型DBR，形成于所述有源區上方，用于提供高反射率，并形成電流注入通道；

絕緣層，形成于臺形P型DBR的側面、除臺形P型DBR覆蓋面積之外的N型DBR的上方，并在臺形P型DBR上方形成第一環形結構；

P型電極，形成于所述絕緣層的上方，并在臺形P型DBR上方形成第二環形結構，該第二環形結構的半徑小于上述第一環形結構的半徑，該第二環形結構內構成激光器的出光窗口；

光子晶體，形成于所述出光窗口下方的臺形P型DBR上；以及

透明導電層，形成于P型電極和所述第二環形結構的上方。

2.根據權利要求1所述的單模光子晶體垂直腔面發射激光器，其特征在于，所述透明導電層為厚度λ/4的氧化銦錫材料。

3.根據權利要求1所述的單模光子晶體垂直腔面發射激光器，其特征在于，所述光子晶體的刻蝕深度為P型DBR厚度的50-80％。

4.根據權利要求3所述的單模光子晶體垂直腔面發射激光器，其特征在于，所述光子晶體的直徑在2-3μm左右，周期為6μm，占空比0.5。

5.根據權利要求3所述的單模光子晶體垂直腔面發射激光器，其特征在于，所述光子晶體為帶缺陷區的圓型孔狀、三角形孔或花瓣狀孔的光子晶體。

6.根據權利要求1所述的單模光子晶體垂直腔面發射激光器，其特征在于：

所述N型DBR為預設周期的調制摻雜且組分漸變的Al_0.1Ga_0.9As/Al_0.9Ga_0.1As材料交替組成；

所述P型DBR為預設周期的調制摻雜且組分漸變的Al_0.1Ga_0.9As/Al_0.9Ga_0.1As材料交替組成。

7.根據權利要求6所述的單模光子晶體垂直腔面發射激光器，其特征在于，還包括：

高鋁組分氧化限制層，為所述P型DBR中最下一層Al_0.98Ga_0.1As進行濕法氧化而形成。

8.根據權利要求1所述的單模光子晶體垂直腔面發射激光器，其特征在于，所述有源區為預設個數的GaAs量子阱、InGaAs量子阱等，其厚度為Nλ，λ為激射波長，N為整數。

9.一種單模光子晶體垂直腔面發射激光器的制備方法，用于制備權利要求1所述的單模光子晶體垂直腔面發射激光器，其特征在于，包括：

制備外延片，該外延片包括襯底、及依次制備在襯底上的N型DBR、有源區和P型DBR；

對所述外延片上的P型DBR進行刻蝕，從而形成臺形P型DBR；

在所述臺形P型DBR的上方及外側淀積絕緣層；

刻蝕所述臺形P型DBR的上方的絕緣層，形成第一環形結構；

在所述絕緣層的上方，包括所述第一環形結構的上方，沉積P型電極；

刻蝕所述第一環形結構內中心處的P型電極，形成第二環形結構，該第二環形結構的半徑小于上述第一環形結構的半徑，該第二環形結構內構成激光器的出光窗口；

在所述出光窗口內的臺形P型DBR上刻蝕光子晶體；

在所述P型電極的上方，包括所述第二環形結構的上方，沉積透明導電層；以及

刻蝕去除該單模光子晶體垂直腔面發射激光器區域外的透明導電層。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述沉積透明導電層的步驟中，所述透明導電層為厚度λ/4的氧化銦錫材料。