[發明專利]介質薄膜電流限制型垂直腔面發射激光器及其制作方法

有效

• 申請號: 201410035556.4
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103872580A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 張星;寧永強;張建偉;張建;秦莉;王立軍
• 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;H01S5/10
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

1.介質薄膜電流限制型垂直腔面發射激光器，其特征在于，包括：

襯底層（6），所述襯底層（6）為GaAs結構；

依次生長在所述襯底層（6）上端的N型DBR層（5）和有源層（4），所述有源層（4）和N型DBR層（5）構成圓柱形臺面；

制作在所述由有源層（4）和N型DBR層（5）構成的圓柱形臺面上端和襯底層（6）上端的介質薄膜電流限制層（3），所述有源層（4）上端的介質薄膜電流限制層（3）開有電流限制窗口，通過所述電流限制窗口暴露出所述有源層（4），所述介質薄膜電流限制層（3）由折射率低于2.0、熱導率高于50Wm^-1K^-1的低折射率、高熱導率材質材料構成；

生長在有源層（4）和介質薄膜電流限制層（3）的上端的P型DBR層（2）；

生長在P型DBR層（2）上端的P面電極（1）和制作在襯底層（6）下表面的N面電極（7），所述N面電極（7）設置有出光窗口，所述出光窗口和電流限制窗口相同，并精確對準。

2.根據權利要求1所述的介質薄膜電流限制型垂直腔面發射激光器，其特征在于，所述電流限制窗口形狀為單個圓形、多個圓形、多邊形或柵條結構。

3.根據權利要求1所述的介質薄膜電流限制型垂直腔面發射激光器，其特征在于，所述介質薄膜電流限制層（3）為AlN、Si₃N₄、BeO或SiC；所述P型DBR層（2）和N型DBR層（5）均為GaAs/AlAs結構；所述有源層（4）為InGaAs/GaAsP、GaAs/AlGaAs、InGaAs/GaAs或AlGaN/InGaN周期性多量子阱結構；所述P面電極（1）為Ti/Au或Ti/Pt/Au結構，N面電極（7）為Au/Ge/Ni、AuGeNi/Au、Au/Ge或Pt/Au/Ge結構。

4.介質薄膜電流限制型垂直腔面發射激光器制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：采用有機溶劑結合等離子體設備清洗處理襯底層（6），去除襯底層（6）表面顆粒和有機物沾污；

步驟二：在步驟一中獲得的清洗后的襯底層（6）上依次外延生長N型DBR層（5）和有源層（4）；

步驟三：將步驟二中獲得的N型DBR層（5）和有源層（4）刻蝕成圓柱形臺面，刻蝕深度直至襯底層（6）上端，暴露出襯底層（6）上表面；

步驟四：在N型DBR層（5）及有源層（4）組成的圓柱形臺面的上表面、側表面以及步驟三中暴露出的襯底層（6）的上表面生長介質薄膜電流限制層（3）；

步驟五：將覆蓋在圓柱形臺面上表面的介質薄膜電流限制層（3）刻蝕出電流限制窗口，刻蝕深度直至有源層（4）上端，暴露出有源層（4）上表面；

步驟六：在介質薄膜電流限制層（3）的上表面及步驟五中暴露出的有源層（4）的上表面二次外延生長P型DBR層（2）；

步驟七：分別在P型DBR層（2）的上表面和襯底層（6）的下表面制作P面電極（1）和N面電極（7），在N面電極（7）上制作出光窗口，出光窗口的形狀與步驟五得到的電流限制窗口相同，并精確對準。

5.根據權利要求4所述的介質薄膜電流限制型垂直腔面發射激光器制作方法，其特征在于，步驟三種所述的將步驟二中或得的N型DBR層（5）和有源層（4）刻蝕成圓柱形臺面采用半導體干法刻蝕工藝或半導體濕法刻蝕工藝。

6.根據權利要求4所述的介質薄膜電流限制型垂直腔面發射激光器制作方法，其特征在于，步驟五中所述的電流限制窗口為單個圓形、多個圓形、多邊形或柵條結構。

7.根據權利要求4所述的介質薄膜電流限制型垂直腔面發射激光器制作方法，其特征在于，所述介質薄膜電流限制層（3）為AlN、Si₃N₄、BeO或SiC；所述P型DBR層（2）和N型DBR層（5）均為GaAs/AlAs結構；所述有源層（4）為InGaAs/GaAsP、GaAs/AlGaAs、InGaAs/GaAs或AlGaN/InGaN周期性多量子阱結構；所述P面電極（1）為Ti/Au或Ti/Pt/Au結構，N面電極（7）為Au/Ge/Ni、AuGeNi/Au、Au/Ge或Pt/Au/Ge結構。

8.根據權利要求4所述的介質薄膜電流限制型垂直腔面發射激光器制作方法，其特征在于，所述N面電極（7）上的出光窗口采用Lift-off制作工藝形成。