[實(shí)用新型]一種電流導(dǎo)引型VCSEL

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821030368.2
• 申請(qǐng)日: 2018-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN208272356U
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 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

一種電流導(dǎo)引型VCSEL，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。所述的VCSEL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、一次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR、質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)、二次外延p型AlGaAs/AlAs的DBR、p型GaAs歐姆接觸層、n面電極和p面電極。所述的質(zhì)子注入柵格結(jié)構(gòu)包含3?5對(duì)DBR厚度，既能提供有效的電流和增益限制，又能很好的控制質(zhì)子注入深度；質(zhì)子注入柵格寬度由中心向兩邊遞減，整體光增益分布與單橫模高斯分布相匹配，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地單橫模激射。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及電流導(dǎo)引型VCSEL的制備方法。

背景技術(shù)

垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)以其功耗低、易于二維集成、圓形光斑易與光纖耦合、在片測(cè)試節(jié)省成本等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于3D感測(cè)、激光打印、光通信和光存儲(chǔ)等領(lǐng)域。VCSEL一般包括柱狀的諧振器結(jié)構(gòu)，其中緩沖層、下DBR、下限制層、量子阱發(fā)光層、上限制層、上DBR和歐姆接觸層。為了降低閾值電流，采用氧化或質(zhì)子注入形成電流限制結(jié)構(gòu)。在接觸層和襯底被面分別制作電極，電流從電極注入到量子阱發(fā)光區(qū)，由于電子-空穴復(fù)合在量子阱中發(fā)光，經(jīng)上、下DBR反射，從諧振器結(jié)構(gòu)的頂部發(fā)射激光。在激光輻射區(qū)域中，基橫模振蕩主要產(chǎn)生在中心區(qū)域中，而高階橫模振蕩主要產(chǎn)生在周邊區(qū)域。一般單橫模VCSEL主要是氧化限制型VCSEL，然而VCSEL氧化使器件的可靠性下降。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí)用新型目的在于提出一種電流導(dǎo)引型VCSEL，實(shí)現(xiàn)高功率單橫模激光輸出。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種電流導(dǎo)引型VCSEL，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。

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)。

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，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，摻雜濃度為1E18-3E18cm^-3；

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，既能提供有效的電流和增益限制，又能很好的控制質(zhì)子注入深度；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。

上述方案中，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，摻雜濃度為2E18cm^-3；

本實(shí)用新型還提供了上述一種電流導(dǎo)引型VCSEL的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：