[發明專利]一種可調諧VCSEL激光器芯片及其制造方法

有效

• 申請號: 202010883173.8
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112152077B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 宋世金;湯惠淋;朱劉;劉留;蘇小平;程勇
• 申請（專利權）人: 威科賽樂微電子股份有限公司
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06;H01S5/026;H01S5/02;H01S5/183
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• 代理人: 暫無信息

本發明一種可調諧VCSEL激光器芯片及其制造方法，包括：一單晶襯底；單晶襯底正面單元，生長在所述單晶襯底正面，發射激光，包括：外延層、N?歐姆接觸層、P?歐姆接觸層、光學鈍化層；單晶襯底背面單元，二次外延生長在所述單晶襯底背面，調諧所述激光波長，反饋芯片溫度，依次包括傾斜外延生長的絕緣層、原子層熱電堆層，所述絕緣層具有絕緣層外延傾角，所述原子層熱電堆層具有原子層熱電堆層外延傾角，所述原子層熱電堆層外延傾角與所述絕緣層外延傾角具有第一傾角差；兩電極，沿所述原子層熱電堆層傾斜方向分布在所述原子層熱電堆層兩側。本發明的一種可調諧VCSEL激光器芯片及其制造方法，能夠同時實現波長的可調諧和溫度反饋功能。

技術領域

本發明屬于半導體激光器技術領域，尤其涉及一種可調諧VCSEL激光器芯片及其制造方法。

背景技術

與本案相關的現有技術主要是垂直腔面發射激光器（Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser，簡稱VCSEL）技術。由于VCSEL激光器腔長較短，在整個增益區可僅設一個單縱模，使得連續寬范圍的波長調諧成為可能，且VCSEL出光孔徑大小與單模光纖相近，與光纖的耦合效率更高，易制成高密度激光陣列，這些優點使其成為國際光通器件領域的研究熱點。

但是目前基于變溫調諧的VCSEL激光器通常采用溫度調諧單元，該溫度調諧單元一般為半導體制冷器(Thermal electric cooler, 簡稱TEC)，體積大，芯片、器件及模塊的集成度低，調制速率慢，且無法對工作中的芯片溫度變化進行及時測量與反饋補償。

所以，有必要設計一種新的可調諧VCSEL激光器芯片及其制造方法以解決上述技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種可調諧VCSEL激光器芯片及其制造方法。

為實現前述目的，本發明采用如下技術方案：一種可調諧VCSEL激光器芯片，包括：一單晶襯底；單晶襯底正面單元，生長在所述單晶襯底正面，發射激光，包括：外延層、N-歐姆接觸層、P-歐姆接觸層、光學鈍化層；單晶襯底背面單元，二次外延生長在所述單晶襯底背面，調諧所述激光波長，反饋芯片溫度，依次包括傾斜外延生長的絕緣層、原子層熱電堆層，所述絕緣層具有絕緣層外延傾角，所述原子層熱電堆層具有原子層熱電堆層外延傾角，所述原子層熱電堆層外延傾角與所述絕緣層外延傾角具有第一傾角差；兩電極，沿所述原子層熱電堆層傾斜方向分布在所述原子層熱電堆層兩側。

作為本發明的進一步改進，所述第一傾角差在正負5°以內。

作為本發明的進一步改進，所述絕緣層材料為非摻或補償摻雜的同質或異質外延材料。

作為本發明的進一步改進，所述原子層熱電堆層材料為任何具有本征熱電勢各向異性、可實現橫向熱電效應的外延材料。

作為本發明的進一步改進，所述原子層熱電堆層材料為CaCoO、YBaCuO、DyBaCuO、PtCoO、PdCoO等外延材料體系中的任意一種。

作為本發明的進一步改進，所述單晶襯底為斜切角不為零的雙面拋光單晶襯底。

作為本發明的進一步改進，所述絕緣層外延傾角與所述斜切角具有第二傾角差，所述第二傾角差在正負1°以內。

作為本發明的進一步改進，所述外延層包括：依次生長的N-DBR、量子阱有源層、氧化限制層、P-DBR、電流擴展帽層。

作為本發明的進一步改進，所述電流擴展帽層、所述P-DBR、所述氧化限制層、所述量子阱有源層被依次刻蝕至所述N-DBR，從而形成外延層刻蝕臺面；所述N-歐姆接觸層生長在所述外延層刻蝕臺面上，所述P-歐姆接觸層生長在所述電流擴展帽層上，所述光學鈍化層生長在未被所述P-歐姆接觸層、所述N-歐姆接觸層覆蓋的裸露的所述外延層上。