[發明專利]基于離子植入的垂直腔表面發射激光器、陣列和制作方法

在審

• 申請號: 202010551420.4
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111446620A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 方照詒;郭浩中;潘德烈
• 申請（專利權）人: 北京金太光芯科技有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 李佳佳

1.一種基于離子植入的垂直腔表面發射激光器，所述垂直腔表面發射激光器包括多層結構，所述多層結構至少依次包括基底（10）、所述基底（10）上方的第一鏡層（20）、所述第一鏡層（20）上方的主動區（30）以及所述主動區（30）上方的第二鏡層（40），其特征在于，所述垂直腔表面發射激光器還包括：離子層（60），所述離子層（60）是將離子從所述第二鏡層（40）的上表面植入到所述主動區（30）的上方或者植入到所述主動區（30）中或者貫穿所述主動區（30）植入到所述第一鏡層（20）中而形成用于隔離的離子層，所述離子層（60）用于將所述垂直腔表面發射激光器隔離成外區（81）和由所述離子層（60）包圍的內區（82）；

其中，所述離子層（60）是根據預先在所述第二鏡層（40）的上表面標定的離子植入閉合線框將氫離子植入到所述主動區（30）的上方或者植入到所述主動區（30）中或者貫穿所述主動區（30）植入到所述第一鏡層（20）中而形成的。

2.根據權利要求1所述的垂直腔表面發射激光器，其特征在于，所述離子植入閉合線框為任意形狀的閉合線框。

3.根據權利要求1所述的垂直腔表面發射激光器，其特征在于，所述垂直腔表面發射激光器還包括：Zn擴散層（80），所述Zn擴散層（80）是根據所述離子植入閉合線框從第二鏡層（40）的上表面進行Zn擴散，擴散到高于所述離子層的底部的位置而形成的。

4.根據權利要求1所述的垂直腔表面發射激光器，其特征在于，所述第一鏡層（20）和所述第二鏡層（40）中的一層為P型分布式布拉格反射鏡層，另一層為N型分布式布拉格反射鏡層；

其中，在所述P型分布式布拉格反射鏡層中的離子層能夠采用鉻Cr、鈦Ti、鐵Fe中的一種或者多種組合替代氫離子植入；以及

在所述N型分布式布拉格反射鏡層中的離子層能夠采用硅Si、鍺Ge、硫S、硒Se、鐵Te中的一種或者多種組合替代氫離子植入。

5.根據權利要求1-4任一項所述的垂直腔表面發射激光器，其特征在于，所述垂直腔表面發射激光器還包括：抗反射層（50），所述抗反射層（50）設置在所述內區（82）的上表面上方。

6.根據權利要求3所述的垂直腔表面發射激光器，其特征在于，所述垂直腔表面發射激光器還包括：

上電極（91）和/或下電極（92），所述上電極（91）設置在所述離子層（60）和所述Zn擴散層（80）的上表面上方；以及所述下電極（92）設置在所述基底（10）的下表面下方。

7.根據權利要求5所述的垂直腔表面發射激光器，其特征在于，所述垂直腔表面發射激光器還包括：

微透鏡（110），所述微透鏡（110）是根據SU-8回流工藝形成在所述抗反射層（50）的上方的。

8.一種垂直腔表面發射激光器陣列，其特征在于，所述垂直腔表面發射激光器陣列是在一基底上以二維陣列形式設置多個如權利要求1-7任一項所述的垂直腔表面發射激光器。

9.一種基于離子植入的垂直腔表面發射激光器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步驟：

外延生長步驟：準備依次由基底（10）、第一鏡層（20）、主動區（30）及第二鏡層（40）形成的面射型雷射元件；

離子植入步驟：預先在所述第二鏡層（40）的上表面標定離子植入閉合線框，根據所述離子植入閉合線框將離子從所述第二鏡層（40）的上表面植入到所述主動區（30）的上方或者植入到所述主動區（30）中或者貫穿所述主動區（30）植入到所述第一鏡層（20）中，從而形成用于隔離的離子層（60），所述離子層（60）將所述面射型雷射元件隔離成外區（81）和由所述離子層（60）包圍的內區（82）。