[发明专利]一种具有非对称限制层的VCSEL及其制作方法

说明书

本发明提供一种具有非对称限制层的VCSEL及其制作方法，VCSEL包括衬底，以及自下而上依次层叠于所述衬底上的N型DBR层、N型限制层、有源区、P型限制层、氧化层和P型DBR层；所述N型限制层包括多层自下而上依次设置的第一AlGaAs层，所述P型限制层包括多层自下而上依次设置的第二AlGaAs层；多层所述第一AlGaAs层的Al组分随厚度升高呈波动的阶梯分布，多层所述第二AlGaAs层的Al组分随厚度升高呈波动的阶梯分布，所述N型限制层与所述P型限制层互为非对称结构。电子和空穴被有效限制在有源区，辐射复合高；并且能够改变光场分布，降低光吸收和光散射，提高增益。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种具有非对称限制层的VCSEL及其制作方法。

背景技术

VCSEL，全名为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface EmittingLaser)，以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED(发光二极管)和LD(Laser Diode，激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。

VCSEL通常由衬底、N型DBR层、限制层、波导层、MQW、波导层、限制层、氧化层和P型DBR层依次层叠组成。现有的VCSEL结构中，限制层均采用单一结构，波导层有渐变波导层和对称波导层。单一限制层的电子限制能力有限，很难将电子进行有效的扩散，且空穴难以进入有源区，辐射复合低。渐变波导层难以控制光场分布，而对称波导层，由于光场偏向于P型，C掺杂在一定程度上对光形成杂质吸收以及杂质散射。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的为：提供一种具有非对称限制层的VCSEL及其制作方法，能够有效增加辐射复合，改变光场分布，降低光吸收和光散射，提高输出功率。

本发明采用的技术方案为：

一种具有非对称限制层的VCSEL，包括衬底，以及自下而上依次层叠于所述衬底上的N型DBR层、N型限制层、有源区、P型限制层、氧化层和P型DBR层；

所述N型限制层包括多层自下而上依次设置的第一AlGaAs层，所述P型限制层包括多层自下而上依次设置的第二AlGaAs层；

多层所述第一AlGaAs层的Al组分随厚度升高呈波动的阶梯分布，多层所述第二AlGaAs层的Al组分随厚度升高呈波动的阶梯分布，所述N型限制层与所述P型限制层互为非对称结构。

可选的，所述第一AlGaAs层的层数与所述第二AlGaAs的层数相同，多层所述第二AlGaAs层的Al组分随厚度升高的分布趋势与所述第一AlGaAs层的Al组分的分布趋势对称，各层所述第一AlGaAs层的Al组分分别高于阶梯分布中对应同一阶层的第二AlGaAs层的Al组分。

可选的，多层所述第一AlGaAs层的Al组分随厚度升高呈高低交替的阶梯分布。

可选的，多层所述第一AlGaAs层的Al组分随厚度升高呈低高交替的阶梯分布。

可选的，多层所述第一AlGaAs层的Al组分随厚度升高呈波动下降的阶梯分布。

可选的，多层所述第一AlGaAs层的Al组分随厚度升高呈波动上升的阶梯分布。

可选的，第一AlGaAs层和第二AlGaAs层的层数分别为两层。

可选的，第一AlGaAs层和第二AlGaAs层的层数分别为6层，6层第一AlGaAs层自下而上的Al组分范围分别是：0.75-0.85、0.3-0.6、0.65-0.75、0.2-0.6、0.55-0.65和0.1-0.6，6层第二AlGaAs自下而上的Al组分范围分别是：0.1-0.6、0.55-0.65、0.2-0.6、0.65-0.75、0.3-0.6和0.75-0.85。