[發明專利]一種倒裝垂直腔半導體激光器結構

在審

• 申請號: 201710350811.8
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN106953233A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 崔碧峰;王陽;房天嘯;郝帥
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及的是半導體光電子學技術領域，具體涉及一種具有特別結構的倒裝垂直腔半導體激光器。

背景技術

目前對于倒裝的垂直腔半導體發射激光器系統中，大部分通過氧化物限制來達到控制P面電流注入窗口大小的目的，同時需要在底面出光面進行雙面光刻以形成對應的出光窗口，并在出光窗口上制備增透膜；而且在實際應用中，對于很多特殊的實例比如3D相機等應用來說，考慮到人眼安全，垂直腔半導體發射激光器的輸出功率需要非常小，對應的出光孔徑非常小，而傳統的通過氧化物限制來達到控制電流注入的方法，在實際操作中很難將發光孔經控制的特別小，工藝難度太大。然為了解決這一難題，提出一種具有小孔徑垂直腔半導體激光器結構，光刻出適當的孔徑，直接制作ZnO透明電極，不僅代替了氧化物限制控制發光孔經，能夠實現小出光孔徑，而且ZnO透明電極既是電極又是增透膜，無需雙面光刻，工藝容易實現。現有的應用中有很多使用的是ITO透明電極，但是ITO透明電極有很多缺點，比如化學性質不穩定、熱穩定性低、有毒、材料稀有和花費昂貴等，而用ZnO來制作透明電極相對于來說就擁有很多優勢，例如電極均勻性好、電流注入均勻、熱穩定性好、結溫低、材料常見和花費低等。

發明內容

本發明克服了傳統倒裝垂直腔半導體發射激光器以氧化物限制難以制作小發光孔經的困難，同時克服了需要在底面出光面進行雙面光刻以形成對應的出光窗口，并在出光窗口上制備增透膜的困難，解決了倒裝垂直腔半導體激光器應用于3D相機等方面輸出功率大以及對人眼安全不達標等問題，所提出的一種具有特別結構的倒裝垂直腔半導體激光器。

一種具有特別結構的倒裝垂直腔半導體激光器，其特征在于：包括鍵合到襯底上的P面電極(1)、P型DBR(2)、限制層(3)、有源區(4)、限制層(5)、N型DBR(6)、出光處的ZnO透明電極(7)、SiO₂(8)和金屬電極(9)。

從底端A開始依次為垂直腔半導體激光器芯片上的P面電極(1)、P型DBR(2)、限制層(3)、有源區(4)、限制層(5)、N型DBR(6)、出光處的ZnO透明電極(7)、SiO₂(8)和金屬電極(9)。

在ZnO透明電極(7)出光處對應的端面B處無增透膜；P面電極(1)端面A和端面B相對。

N型DBR和P型DBR實現對中心波長的反射以及選擇。

本發明的優勢是：不需要在有源區內制作氧化物限制孔徑，通過ZnO透明電極實現發光孔經的控制，而且ZnO透明電極既是電極又是增透膜，無需雙面光刻，工藝容易實現。達到非常小的輸出功率。其意義不僅僅在于會有極好的應用前景和巨大的市場，帶來的節能環保效應也將推動綠色科技的發展和可持續發展戰略的實現。

附圖說明

圖1為本發明型特別結構的倒裝垂直腔半導體激光器側面結構圖實施例1；

圖1中，1 P面電極、2 P型DBR、3 限制層、4 有源區、5 限制層、6 N型DBR、7 ZnO透明電極、8 SiO₂、9 金屬電極。

圖2為本發明型特別結構的倒裝垂直腔半導體激光器側面結構圖實施例2；

圖2中，1 P面電極、2 P型DBR、11 氧化層、3 限制層、4 有源區、5 限制層、6 N型DBR、10 襯底、7 ZnO透明電極、8 SiO₂、9 金屬電極。

具體實施方式

結合附圖對本發明型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明型的范圍。

實施例1

本發明型制備垂直腔半導體激光器所需的芯片，即外延片是在N型GaAs襯底上利用低壓金屬有機物化學氣相沉積的方法生長的。垂直腔半導體激光器芯片的生長包括20.5對Al_0.9Ga_0.1As的N面DBR，Al_0.42GaAs限制層，有源區內量子阱的勢阱材料為In_0.28Ga_0.72As,阱寬為9nm，勢壘材料為GaAs_0.8P_0.2，壘寬為15nm，量子阱的個數為3個、30對Al_0.8Ga_0.2As的P面DBR，垂直腔面發射激光器芯片的SiO₂層的厚度應為出射波長的1/4，SiO₂層中間刻蝕出小于1微米的用于制作透明電極的窗口。