[发明专利]介质薄膜电流限制型垂直腔面发射激光器及其制作方法

权利要求书

1.介质薄膜电流限制型垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：

衬底层（6），所述衬底层（6）为GaAs结构；

依次生长在所述衬底层（6）上端的N型DBR层（5）和有源层（4），所述有源层（4）和N型DBR层（5）构成圆柱形台面；

制作在所述由有源层（4）和N型DBR层（5）构成的圆柱形台面上端和衬底层（6）上端的介质薄膜电流限制层（3），所述有源层（4）上端的介质薄膜电流限制层（3）开有电流限制窗口，通过所述电流限制窗口暴露出所述有源层（4），所述介质薄膜电流限制层（3）由折射率低于2.0、热导率高于50Wm^-1K^-1的低折射率、高热导率材质材料构成；

生长在有源层（4）和介质薄膜电流限制层（3）的上端的P型DBR层（2）；

生长在P型DBR层（2）上端的P面电极（1）和制作在衬底层（6）下表面的N面电极（7），所述N面电极（7）设置有出光窗口，所述出光窗口和电流限制窗口相同，并精确对准。

2.根据权利要求1所述的介质薄膜电流限制型垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述电流限制窗口形状为单个圆形、多个圆形、多边形或栅条结构。

3.根据权利要求1所述的介质薄膜电流限制型垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述介质薄膜电流限制层（3）为AlN、Si₃N₄、BeO或SiC；所述P型DBR层（2）和N型DBR层（5）均为GaAs/AlAs结构；所述有源层（4）为InGaAs/GaAsP、GaAs/AlGaAs、InGaAs/GaAs或AlGaN/InGaN周期性多量子阱结构；所述P面电极（1）为Ti/Au或Ti/Pt/Au结构，N面电极（7）为Au/Ge/Ni、AuGeNi/Au、Au/Ge或Pt/Au/Ge结构。

4.介质薄膜电流限制型垂直腔面发射激光器制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：采用有机溶剂结合等离子体设备清洗处理衬底层（6），去除衬底层（6）表面颗粒和有机物沾污；

步骤二：在步骤一中获得的清洗后的衬底层（6）上依次外延生长N型DBR层（5）和有源层（4）；

步骤三：将步骤二中获得的N型DBR层（5）和有源层（4）刻蚀成圆柱形台面，刻蚀深度直至衬底层（6）上端，暴露出衬底层（6）上表面；

步骤四：在N型DBR层（5）及有源层（4）组成的圆柱形台面的上表面、侧表面以及步骤三中暴露出的衬底层（6）的上表面生长介质薄膜电流限制层（3）；

步骤五：将覆盖在圆柱形台面上表面的介质薄膜电流限制层（3）刻蚀出电流限制窗口，刻蚀深度直至有源层（4）上端，暴露出有源层（4）上表面；

步骤六：在介质薄膜电流限制层（3）的上表面及步骤五中暴露出的有源层（4）的上表面二次外延生长P型DBR层（2）；

步骤七：分别在P型DBR层（2）的上表面和衬底层（6）的下表面制作P面电极（1）和N面电极（7），在N面电极（7）上制作出光窗口，出光窗口的形状与步骤五得到的电流限制窗口相同，并精确对准。

5.根据权利要求4所述的介质薄膜电流限制型垂直腔面发射激光器制作方法，其特征在于，步骤三种所述的将步骤二中或得的N型DBR层（5）和有源层（4）刻蚀成圆柱形台面采用半导体干法刻蚀工艺或半导体湿法刻蚀工艺。

6.根据权利要求4所述的介质薄膜电流限制型垂直腔面发射激光器制作方法，其特征在于，步骤五中所述的电流限制窗口为单个圆形、多个圆形、多边形或栅条结构。

7.根据权利要求4所述的介质薄膜电流限制型垂直腔面发射激光器制作方法，其特征在于，所述介质薄膜电流限制层（3）为AlN、Si₃N₄、BeO或SiC；所述P型DBR层（2）和N型DBR层（5）均为GaAs/AlAs结构；所述有源层（4）为InGaAs/GaAsP、GaAs/AlGaAs、InGaAs/GaAs或AlGaN/InGaN周期性多量子阱结构；所述P面电极（1）为Ti/Au或Ti/Pt/Au结构，N面电极（7）为Au/Ge/Ni、AuGeNi/Au、Au/Ge或Pt/Au/Ge结构。

8.根据权利要求4所述的介质薄膜电流限制型垂直腔面发射激光器制作方法，其特征在于，所述N面电极（7）上的出光窗口采用Lift-off制作工艺形成。