[发明专利]具有集成的隧道结的垂直腔面发射激光器装置

说明书

本发明描述一种垂直腔面发射激光器(VCSEL)装置(100)。VCSEL装置(100)包括第一电接触体(105)、第二电接触体(150)和光学谐振器。光学谐振器包括第一分布式布拉格反射器(115)、第二分布式布拉格反射器(125)以及用于光发射的有源层(120)。有源层(120)布置在第一分布式布拉格反射器(115)与第二分布式布拉格反射器(125)之间。第一分布式布拉格反射器(115)或第二分布式布拉格反射器(125)包括具有至少一对具有不同折射率的层的第一部分(115‑1、125‑1)和具有至少一对具有不同折射率的层的第二部分(115‑2、125‑2)。第一部分(115‑1、125‑1)和第二部分(115‑2、125‑2)的特征在于具有不同的导电类型。隧道结(130)布置在第一部分(115‑1、125‑1)与第二部分(115‑2、125‑2)之间。第一电接触体(105)和第二电接触体(150)被布置为能够电泵浦光学谐振器，使得隧道结(130)在VCSEL装置(100)的操作期间被反向偏置。隧道结布置在第一分布式布拉格反射器或第二分布式布拉格反射器中的最佳位置。本发明还涉及包括这样的VCSEL装置(100)的一种光学传感器和一种飞行时间传感器模块(200)。最后，本发明涉及一种制造这样的VCSEL装置的相应方法。

技术领域

本发明涉及一种具有集成的隧道结的垂直腔面发射激光器(VCSEL：VerticalCavity Surface Emitting Laser)装置、包括这样的VCSEL装置的一种光学传感器以及一种飞行时间传感器模块。本发明还涉及一种制造这样的VCSEL装置的相应方法。

背景技术

EP0986846B1公开了一种光电子半导体组件。光电子半导体组件具有有源区域，所述有源区域被布置在半导体基体上方、至少一个第一谐振腔层和至少一个第二谐振腔层之间。第一谐振腔层和第二谐振腔层由第一导电类型的半导体材料制成。第一导电类型的至少一个第一高掺杂过渡层和第二导电类型的至少一个第二高掺杂过渡层被布置在有源区域与两个谐振腔层中的一者之间，使得第二高掺杂退化过渡层位于有源区域与第一高掺杂退化过渡层之间。

JP2005044964A公开了一种包括基体、上部分布式布拉格反射器和下部分布式布拉格反射器的VCSEL。在上部分布式布拉格反射器内，布置有隧道结。

US2013/0188659A1公开了一种包括第一导电类型的上部分布式布拉格反射器、有源区域和第二导电类型的下部分布式布拉格反射器的VCSEL。隧道结布置在上部分布式布拉格反射器中。

US2001/0050934A1公开了一种包括上部分布式布拉格反射器、有源区域和下部分布式布拉格反射器的VCSEL。隧道结布置在上部分布式布拉格反射器与氧化物孔径层之间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有集成的隧道二极管的改进的垂直腔面发射激光器装置。

根据第一方面，提供一种垂直腔面发射激光器(VCSEL：Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser)装置。VCSEL装置包括基体、第一电接触体、第二电接触体和光学谐振器。光学谐振器包括第一分布式布拉格反射器(DBR：distributed Bragg reflector)、第二DBR以及用于光发射的有源层。有源层布置在第一DBR与第二DBR之间，第一分布式布拉格反射器布置在基体与有源层之间。第一DBR或第二DBR包括具有至少一对具有不同折射率的层的第一部分和具有至少一对具有不同折射率的层的第二部分。第一部分和第二部分的特征在于具有不同的导电类型(n导电或p导电)。隧道结布置在第一部分与第二部分之间。第一电接触体和第二电接触体被布置为能够电泵浦光学谐振器，使得隧道结在VCSEL装置的操作期间被反向偏置。具有以下可选项中的任一项：

a)第一分布式布拉格反射器包括第一部分(115-1)和第二部分(115-2)，其中，第二部分(115-2)相对于第一分布式布拉格反射器的第一部分和第二部分(115-1、115-2)的总厚度的相对厚度在0.1-0.8之间；