[發明專利]一種垂直腔面發射激光器及其制備方法

在審

• 申請號: 201910896404.6
• 申請日: 2019-09-19
• 公開（公告）號: CN110600994A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 楊錦瀧;王曉平;丁懷義;潘楠;熊謙
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/187
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 張雪嬌

本申請公開了一種垂直腔面發射激光器及其制備方法，其中，所述垂直腔面發射激光器的制備方法通過磁控濺射法分別在第一襯底和第二襯底上形成第一DBR層和第二DBR層，通過旋涂在所述第二DBR層上形成發光層，避免了通過外延生長制備DBR層和發光層需要考慮膜層之間的晶格匹配的問題，使得用于制備第一DBR層和第二DBR層的材料無需受到晶格匹配的限制，有利于增加構成第一DBR層和第二DBR層中兩種介質層之間的折射率差，使得第一DBR層和第二DBR層只需要較少的膜層即可具有高反射率，降低了器件的制備工序，從而降低了器件的制備周期、制備成本，提高了器件的制備效率。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，更具體地說，涉及一種垂直腔面發射激光器及其制備方法。

背景技術

激光器是光通信系統中的核心部件，隨著光電子技術的不斷發展，人們對激光器也提出了越來越高的要求，低功耗、小型化、集成化也成為了激光器發展的方向之一，這使得微腔激光器越來越受到人們的關注。他可以滿足人們將激光器集成到芯片的要求，所以近年來微腔激光的市場迅速擴大。

激光器的結構包括泵浦源、諧振腔和增益介質。常見的泵浦方式有電泵浦、光泵浦很化學泵浦等等。微腔激光器按諧振腔的形式不同又可分為回音壁式微腔激光器、隨機激光器和垂直腔面發射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)等。

回音壁激光器的諧振腔為圓盤狀的，其厚度小于激射波長的半波長，光在腔體內沿著圓盤邊緣傳播，有如聲音在回音腔傳播，所以稱之為回音壁，回音壁激光器閾值較低，但腔內的光不便于耦合出來。可以通過光纖接觸諧振腔邊緣將激光耦合出來，也有在圓盤邊緣人為的引入一個缺陷，從缺陷處將激光耦合出來。

隨機激光器是有強散射隨機介質構成，其物理機理可以理解為光的安德森局域化，即光由于散射局域在一定的區域，光在這個區域閉環傳播，達到了諧振腔的效果。由于局域區域是隨機的，所以無法嚴格控制激射波長。但其結構簡單，容易制備，在某些情況下具有一定的優勢。

VCSEL，是一種以砷化鎵半導體材料制備的激光器。VCSEL有別于發光二極管(Light Emitting Diode，LED)和激光二極管(Laser diode，LD)等其他光源，VCSEL具有體積小、圓形輸出光斑、單縱模輸出、閾值電流小、價格低廉、易集成為大面積陣列等優點，廣泛應用于光通信、光互連、光存儲等領域。

VCSEL的結構包括襯底、和在襯底上通過外延生長的方式依次生長的下DBR(Distributed Bragg Reflection，分布式布拉格反射鏡)層、發光層和上DBR層，下DBR層和上DBR層構成諧振腔，諧振腔腔長在波長量級，這使得我們很容易通過VCSEL得到單模激光。而且由于光是垂直上DBR層表面直接發射的，有利于耦合。

但由于晶格匹配等問題，使得現有技術中的VCSEL的制備周期較長，制備成本較高，制備效率低下。

發明內容

為解決上述技術問題，本申請提供了一種垂直腔面發射激光器及其制備方法，以解決現有技術中VCSEL制備周期長、制備成本高和制備效率低下的問題。

為實現上述技術目的，本申請實施例提供了如下技術方案：

一種垂直腔面發射激光器的制備方法，所述垂直腔面發射激光器的制備方法包括：

以磁控濺射法在第一襯底上制備第一DBR層，以磁控濺射法在第二襯底上制備第二DBR層；

獲取發光材料量子點；

利用所述發光材料量子點，在所述第二DBR層上形成發光層；

將所述第一DBR層與所述發光層粘合，并將所述第一DBR層與所述第二DBR層的四周固定。