[發明專利]一種用于VCSEL陣列激光器的外延結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201710857549.6
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107437723A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 單智發
• 申請（專利權）人: 蘇州全磊光電有限公司
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙)32251
• 代理人: 劉計成

1.一種用于VCSEL陣列激光器的外延結構，包括GaAs襯底（00），在GaAs襯底（00)上依次沉積有GaAs 緩沖層（01）、N型DBR層（02）、有源層（03）、氧化限制層（04）、P型DBR層（05）和歐姆接觸層（06），其特征在于：所述 N型DBR層（02）由AlGaAs/GaAs系DBR 層（21）與(Al)GaAs/(Al)GaInP系DBR層（ 22）兩部分組成，所述(Al)GaAs/(Al)GaInP系DBR層（ 22）靠近所述有源層（03）。

2.根據權利要求1所述的用于VCSEL陣列激光器的外延結構，其特征在于：所述AlGaAs/GaAs系DBR 層（21）包括由低Al組分Al_0.15Ga_0.85As向高Al組分Al_0.90Ga_0.10As過渡的第一漸變過渡層、Al_0.90Ga_0.10As低折射率層、由高Al組分Al_0.90Ga_0.10As向低Al組分Al_0.15Ga_0.85As過渡的第二漸變過渡層、Al_0.15Ga_0.85As高折射率層。

3.根據權利要求2所述的用于VCSEL陣列激光器的外延結構，其特征在于：所述AlGaAs/GaAs系DBR 層（21）的對數為21組，每組AlGaAs/GaAs系DBR 層（21）厚度為141nm，所述第一漸變過渡層的厚度為20nm，所述低折射率層的厚度為53.5nm，所述第二漸變過渡層的厚度為20nm，所述高折射率層的厚度為47.5nm。

4.根據權利要求2所述的用于VCSEL陣列激光器的外延結構，其特征在于：所述AlGaAs/GaAs系DBR 層（21）的對數為21組，每組AlGaAs/GaAs系DBR 層（21）厚度為127.5nm，所述第一漸變過渡層的厚度為20nm，所述低折射率層的厚度為46.3nm，所述第二漸變過渡層的厚度為20nm，所述高折射率層的厚度為41.2nm。

5.一種VCSEL陣列激光器的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟：

1）以電導率為2-8x10¹⁸cm^-2的N型GaAs作為生長襯底（00），把生長襯底放入到MOCVD 系統中生長，反應室壓力為50mbar，生長溫度為720℃，以H₂為載氣，三甲基銦（TMIn）、三甲基鎵（TMGa）、三甲基鋁（TMAl）、二乙基鋅（DeZn）、硅烷（SiH4）、砷烷（AsH₃）和磷烷（PH₃）為反應源氣體，依次生長Si摻雜的GaAs緩沖層（01），Si摻雜的Al_0.15Ga_0.85As/Al_0.90Ga_0.10As DBR層（21），(Al)GaAs/(Al)GaInP DBR層（22），InGaAs/AlGaAs形成的MQW有源層（03）,Zn摻雜的Al_0.98Ga_0.02As氧化限制層（04）、Zn摻雜Al_0.15Ga_0.85As/Al_0.90Ga_0.10As的P型 DBR層（05），Zn摻雜的GaAs歐姆接觸層（06），形成VCSEL陣列激光器外延層；

2）外延層生長完成后，利用光刻、刻蝕和蒸鍍工藝制程來制作VCSEL陣列。

6.根據權利要求5所述的VCSEL陣列激光器的制備方法，其特征在于：GaAs襯底具有7-15度的偏向角。

7.根據權利要求5所述的VCSEL陣列激光器的制備方法，其特征在于：在刻蝕VCSEL臺面時，采用溫法刻蝕工藝，首先，在外延片表面采用光刻膠形成臺面的圖形，然后以H2SO4/H2O2/H2O為刻蝕液，比例為5：1：1進行刻蝕，臺面刻蝕完成后，采用氧化工藝使氧化限制層氧化，形成20-24nm直徑的出光孔，然后在表面Cap層上蒸鍍正面電極，并將GaAs襯底減薄，在減薄的GaAs襯底背面蒸鍍背面電極，即完成VCSEL激光器陣列的制作。