[發明專利]新型調制高功率VCSEL芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202011270985.1
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112467517A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 堯舜;張顏儒;楊默;戴偉;常露;王青;李軍;張楊
• 申請（專利權）人: 華芯半導體科技有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/187;H01S5/06;H01S5/32
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 周慧云

本發明公開了新型調制高功率VCSEL芯片及其制備方法，包括依次生長的緩沖層、N型布拉格反射鏡、第一量子阱、P型布拉格反射鏡、設置在緩沖層遠離N型布拉格反射鏡的至少部分表面上的第一反向電極、設置在P型布拉格反射鏡遠離N型布拉格反射鏡的表面的邊緣的正向電極、設置在正向電極以及正向電極未覆蓋的P型布拉格反射鏡的表面上的第二量子阱以及設置在第二量子阱遠離P型布拉格反射鏡的表面的邊緣的第二反向電極。通過在最外層生長第二量子阱結構，使得對激光器件的調制不再是對激光器添加電激勵，而是通過改變第二量子阱結構的特性來控制激光的出射，大大減小了激光器在接通電源時的馳豫振蕩的影響，從而提高了芯片的性能。

技術領域

本發明涉及光電子、微電子領域及功率器件技術領域，具體而言，本發明涉及新型調制高功率VCSEL芯片及其制備方法。

背景技術

垂直腔面發射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)有別于LED(Light Emitting Diode，發光二極管)和LD(Laser Diode，激光二極管)等其他光源，具有體積小、圓形輸出光斑、單縱模輸出、閾值電流小且易集成大面積陣列等優點，被廣泛應用于光通信、光互連和光存儲等領域。隨著科學技術的不斷發展，各種各樣的VCSEL芯片已廣泛應用于人們的日常生活、工作以及工業中，為人們的生活帶來了極大的便利。

但是目前對于高速調制VCSEL芯片來說，弛豫震蕩頻率、阻尼和寄生RC電路是高速VCSEL芯片調制特性的影響因素，而弛豫震蕩頻率是高速調制的最主要因素，當電流直接調制時，光子與電子之間的弛豫震蕩成為限制帶寬的主要因素。

現有的多量子阱結構的VCSEL芯片，由于體積較大，導致腔內的注入填充時間較長，度越時間長，會影響弛豫震蕩頻率，進而影響器件的整體性能。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出新型調制高功率VCSEL芯片及其制備方法。通過在最外層生長第二量子阱結構，使得對激光器件的調制不再是對激光器添加電激勵，而是通過改變第二量子阱結構的特性來控制激光的出射，大大減小了激光器在接通電源時的馳豫振蕩的影響，從而提高了芯片的性能。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種新型調制高功率VCSEL芯片結構。根據本發明的實施例，該新型調制高功率VCSEL芯片結構包括：

依次生長的緩沖層、N型布拉格反射鏡、第一量子阱和P型布拉格反射鏡；

第一反向電極，所述第一反向電極設置在所述緩沖層遠離所述N型布拉格反射鏡的至少部分表面上；

正向電極，所述正向電極為環形，且所述正向電極設置在所述P型布拉格反射鏡遠離所述N型布拉格反射鏡的表面的邊緣；

第二量子阱，所述第二量子阱設置在所述正向電極以及所述正向電極未覆蓋的P型布拉格反射鏡的表面上；

第二反向電極，所述第二反向電極為環形，且所述第二反向電極設置在所述第二量子阱遠離所述P型布拉格反射鏡的表面的邊緣。