[實用新型]一種垂直外腔面發射半導體激光器

有效

• 申請號: 201920933294.1
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN210040876U
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 李林;曾麗娜;李再金;喬忠良;趙志斌;曲軼;彭鴻雁
• 申請（專利權）人: 海南師范大學
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/187;H01S5/323
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于半導體光電子技術領域，涉及一種半導體激光器。一種垂直外腔面發射半導體激光器結構一種垂直外腔面發射半導體激光器由熱沉，藍寶石襯底，緩沖層，同質結DBR層，勢壘層，有源區，隧道結層，電流注入層，窗口層及DBR外腔鏡組成。本實用新型提出一種垂直外腔面發射半導體激光器，由外延生長同質結DBR來實現高反射率的外腔鏡，無需外腔鏡面鍍膜工藝，從而能夠保證獲得高質量的外腔鏡材料，能解決外腔鏡復雜模系設計及高反射膜、增透膜制備的問題。本實用新型提出的一種垂直外腔面發射半導體激光器的外腔鏡制備工藝簡單，增大了單程增益長度，能有效減小外腔的腔長，獲得高反射率外腔鏡。

技術領域

本實用新型涉及一種垂直外腔面發射半導體激光器，屬于半導體光電子技術領域。

背景技術

近二十年來，GaN基半導體材料在外延生長和光電子器件制備方面均取得了重大科技突破，其中發光二極管(LED)和邊發射激光器(EEL)已經實現產業化，但是具有更優越特性的垂直腔面發射激光器(VCSEL)仍處于實驗室研究階段。研發GaN基VCSEL已經成為國內外光電子領域研究的前沿和熱點，國內外許多研發機構都投入了大量的人力和物力進行基礎研究和應用開發。

VCSEL的獨特優點包括閾值電流低、易實現單縱模工作、調制頻率高、發散角度小、圓形光斑、易與光纖耦合、不必解理即可完成工藝制作和檢測，易實現高密度二維陣列及光電集成等。藍光VCSEL憑借以上優勢，在高密度光存儲、激光顯示、激光打印、激光照明、激光電視、水下通信、海洋資源探測及激光生物醫學等領域具有廣闊的應用前景。

然而由于VCSEL諧振腔短(僅幾微米長)，導致其單程增益長度也極短，因此就要求制作的分布布拉格反射鏡(DBR)材料質量必須良好，還要求DBR的反射率極高(通常要求達到99％以上)。目前所采用離子注入孔徑和空氣隙孔徑電流注入孔徑結構的VCSEL諧振腔均為雙介質膜DBR結構。這兩種電流注入孔徑結構均采用ITO膜內腔電極，ITO膜內腔電極吸收引起的損耗以及ITO/GaN界面帶來的損耗導致較高的閾值電流和較低的光輸出。

本實用新型提出一種垂直外腔面發射半導體激光器及其制備方法。該方法的優點是只需一次外延生長DBR及發光結構，不需要二次制作頂部DBR，也不采用ITO膜電極，能夠避免 ITO膜內腔電極高吸收損耗的問題。這種垂直外腔面發射半導體激光器外腔鏡的制備工藝簡單，能夠獲得高質量的高反射率外腔鏡，增大了單程增益長度，能有效減小外腔的腔長。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提出一種垂直外腔面發射半導體激光器結構，由熱沉，藍寶石襯底，緩沖層，同質結DBR層，勢壘層，有源區，隧道結層，電流注入層，窗口層及DBR外腔鏡組成。

為了實現上述目的，本實用新型提出了一種垂直外腔面發射半導體激光器結構，在襯底層上由下至上依次包括：藍寶石襯底，該襯底用于在其上外延生長垂直腔面發射激光器各層材料；緩沖層，為厚度是1000nm的GaN材料，該緩沖層制作在襯底上，用于阻止襯底中缺陷的轉移；同質結DBR層，為外延生長不同摻雜濃度的n型GaN(n-GaN/n+-GaN)DBR同質結材料；勢壘層，為GaN材料，制作在同質結DBR層上；有源區，為多量子阱，該層制作在勢壘層上；隧道結，該層制作在多量子阱層上，電流注入層，該層制作在隧道結上，窗口層，為GaN材料，制作在電流注入層上。

本實用新型提出一種垂直外腔面發射半導體激光器結構，由外延生長同質結DBR來實現高反射率的外腔鏡，無需外腔鏡面鍍膜工藝，從而能夠保證獲得高質量的外腔鏡材料，能解決外腔鏡復雜模系設計及高反射膜、增透膜制備的問題。

本實用新型提出的一種垂直外腔面發射半導體激光器的外腔鏡制備工藝簡單，增大了單程增益長度，能有效減小外腔的腔長，獲得高反射率外腔鏡。

附圖說明