[發明專利]一種長波長垂直腔面發射激光器及其制備方法

在審

• 申請號: 201911275025.1
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110932092A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 張星
• 申請（專利權）人: 長春中科長光時空光電技術有限公司
• 主分類號: H01S5/125
• 分類號: H01S5/125;H01S5/187
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王云曉

本發明公開了一種長波長垂直腔面發射激光器，在有源層背向n型襯底一側表面設置有環形本征層，在環形本征層內側設置有p型重摻雜層以及位于p型重摻雜層背向n型襯底一側表面的n型重摻雜層以構成掩埋隧道結結構。通過p型重摻雜層和n型重摻雜層形成隧穿導通區，并且由于環形本征層的電導率極低，使得電流只會從環形本征層中心通過隧穿導通區通過，通過控制環形本征層中心的圖形，可以形成有效的電流限制；同時通過對環形本征層厚度的控制，可以實現在環形本征層覆蓋區域的光限制，從而使得長波長垂直腔面發射激光器中電流以及光線更加集中，以提高長波長垂直腔面發射激光器的性能。本發明還提供了一種制備方法，同樣具有上述有益效果。

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，特別是涉及一種長波長垂直腔面發射激光器以及一種長波長垂直腔面發射激光器的制備方法。

背景技術

長波長垂直腔面發射激光器(VCSEL)可以從表面發射1.3-1.8um波段激光，相比于邊發射激光器具有低閾值、低功耗、易集成等優點?？蓱糜陂L距(>80km)高速光通信、光互連、氣體檢測、激光雷達等領域，隨著信息化、智能化、綠色化社會的不斷發展，未來長波長垂直腔面發射激光器具有極大的應用前景。

傳統的長波長垂直腔面發射激光器(VCSEL)制備技術只能基于磷化銦(InP)材料體系，面臨P型InP層電阻較大、發熱嚴重并且價帶內帶間吸收(IvBA)嚴重等問題，很難形成有效的光電限制。因此，找到一種新型的光電限制結構以提高長波長垂直腔面發射激光器的性能是本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種長波長垂直腔面發射激光器，可以提高長波長垂直腔面發射激光器的性能；本發明的另一目的在于提供一種長波長垂直腔面發射激光器的制備方法，可以提高長波長垂直腔面發射激光器的性能。

為解決上述技術問題，本發明提供一種長波長垂直腔面發射激光器，包括：

n型襯底；

位于所述n型襯底表面的n型DBR反射鏡；

位于所述n型DBR反射鏡背向所述n型襯底一側表面的有源層；

位于所述有源層背向所述n型襯底一側表面的環形本征層；

至少位于所述環形本征層內側的p型重摻雜層以及至少位于所述環形本征層內側的n型重摻雜層；所述p型重摻雜層至少覆蓋所述有源層位于所述環形本征層內側區域表面，所述n型重摻雜層位于所述p型重摻雜層背向所述n型襯底一側表面；

位于所述環形本征層背向所述n型襯底一側的n型導電層；所述n型導電層覆蓋所述n型重摻雜層；

位于所述n型導電層背向所述n型襯底一側表面的p型DBR反射鏡；所述p型DBR反射鏡與所述環形本征層內側區域相互對應；

與所述n型導電層電連接的p面電極，以及與所述n型襯底電連接的n面電極。

可選的，所述環形本征層的內側呈圓柱形；所述p型DBR反射鏡呈圓柱形。

可選的，所述p型重摻雜層的摻雜劑為碳，所述p型重摻雜層摻雜濃度的取值范圍為5×10¹⁹cm^-3至1×10²⁰cm^-3，包括端點值；所述n型重摻雜層的摻雜劑為鋅，所述n型重摻雜層摻雜濃度的取值范圍為1×10¹⁹cm^-3至3×10¹⁹cm^-3，包括端點值。

可選的，所述p型重摻雜層厚度的取值范圍為8nm至15nm，包括端點值；所述n型重摻雜層厚度的取值范圍為15nm至30nm，包括端點值。