[發(fā)明專利]一種電流導(dǎo)引型VCSEL及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810673115.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN108539577A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智勇;周廣正;李穎;蘭天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/183
• 分類號(hào): H01S5/183;H01S5/187;H01S5/323;H01S5/343
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

1.一種電流導(dǎo)引型VCSEL，其特征在于，自下而上依次包括一導(dǎo)電GaAs襯底、n型GaAs緩沖層、n型AlGaAs/AlAs的DBR、AlGaAs下限制層、多量子阱發(fā)光區(qū)、AlGaAs上限制層；在AlGaAs上限制層為一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR和質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)交叉間隔排列組合；在一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR和質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)交叉間隔排列組合上依次為二次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR、p型GaAs歐姆接觸層；在導(dǎo)電GaAs襯底的背面設(shè)有n面電極，在p型GaAs歐姆接觸層上設(shè)有p面電極。

2.按照權(quán)利要求1所述的一種電流導(dǎo)引型VCSEL，其特征在于，一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR和質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)交叉間隔排列組合方案中，一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR：DBR是由3-5對(duì)λ₀/4光學(xué)厚度的Al_0.12Ga_0.88As/AlAs構(gòu)成。

3.按照權(quán)利要求2所述的一種電流導(dǎo)引型VCSEL，其特征在于，DBR的摻雜濃度為1E18-3E18cm^-3。

4.按照權(quán)利要求1所述的一種電流導(dǎo)引型VCSEL，其特征在于，一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR和質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，上述一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR和質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)交叉間隔排列組合方案中，中心為一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR圓，向外依次為質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)圓環(huán)和一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR圓環(huán)交叉間隔排列，且最外環(huán)為質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)。

5.按照權(quán)利要求1所述的一種電流導(dǎo)引型VCSEL，其特征在于，一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR和質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)交叉間隔排列組合方案中的質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)，質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)包含3-5對(duì)DBR厚度。

6.按照權(quán)利要求1所述的一種電流導(dǎo)引型VCSEL，其特征在于，一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR和質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)交叉間隔排列組合方案中的質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)，多個(gè)質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)的排列，質(zhì)子注入柵格寬度由中心向兩邊逐漸遞減。

7.按照權(quán)利要求1所述的一種電流導(dǎo)引型VCSEL，其特征在于，二次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR，DBR是由16-18對(duì)λ₀/4光學(xué)厚度的Al_0.12Ga_0.88As/AlAs構(gòu)成。

8.按照權(quán)利要求7所述的一種電流導(dǎo)引型VCSEL，其特征在于，二次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR，摻雜濃度為2E18cm^-3。

9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種電流導(dǎo)引型VCSEL的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)選取一GaAs導(dǎo)電襯底，放入紅光MOCVD中，通入AsH₃去除表面的水和氧化物等。自下而上依次生長n型GaAs緩沖層、n型AlGaAs/AlAs的DBR、AlGaAs下限制層、多量子阱發(fā)光區(qū)、AlGaAs上限制層、一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR；

(2)在步驟(1)所得外延片上采用PECVD方法沉積厚度為1-2μm的SiO₂薄膜；經(jīng)光刻和刻蝕制作出一排柵格結(jié)構(gòu)，柵格寬度由中心向兩邊遞減；余下的沒有刻蝕的SiO₂部分作為質(zhì)子注入掩膜；

(3)利用H⁺質(zhì)子注入外延片，注入計(jì)量為1E15cm^-2，注入能量為30-60keV，注入的質(zhì)子峰值濃度的位置距離表面為1-3對(duì)DBR；

(4)刻蝕SiO₂掩膜，清洗外延片；放入MOCVD中依次生長二次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR和p型GaAs歐姆接觸層；

(5)在頂部制作p面電極，將襯底減薄至100μm，在襯底背面制作n面電極。