[发明专利]一种垂直腔面发射激光器、列阵及制作方法

说明书

本发明公开了一种垂直腔面发射激光器、阵列以及制作方法，垂直腔面发射激光器制作方法。将泵浦光源插入发射光源谐振腔中，利用GaAs材料实现短波800nm至1100nm的泵浦光发射，泵浦光水平振荡；垂直耦合器结构，具备将泵浦光耦合至垂直表面输出及释放InP缓冲层在GaAs上异质外延过程中的晶格失配应力两个方面的作用，从结构上完全避免了传统的InP基长波长垂直腔面发射激光器面临的DBR反射镜折射率差小、热阻大、缺乏有效的光电限制结构，P型InP层电阻较大、发热严重等问题，提高了器件的性能以及可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体激光器领域，特别是涉及一种垂直腔面发射激光器、阵列及制作方法。

背景技术

长波长垂直腔面发射激光器是一种可以从表面发射长波波段激光(1.3-1.8um)的半导体激光器，具有低阈值、低功耗、易集成等优点。可应用于长距(80km)高速光通信、光互连、气体检测、激光雷达等领域，随着信息化、智能化、绿色化社会的不断发展，未来长波长垂直腔面发射激光器具有极大的应用前景。

传统的长波长垂直腔面发射激光器(VCSEL)制备技术基于磷化铟(InP)材料体系，相比于成熟的砷化镓(GaAs)基垂直腔面发射激光器，InP基长波长VCSEL面临DBR反射镜折射率差小、热阻大，缺乏有效的光电限制结构，P型InP层电阻较大、发热严重等问题，严重制约长波长VCSEL器件的输出性能。当前技术中多采用在VCSEL中制作掩埋隧道结结构(BTJ)形成光电限制，需要二次外延工艺及超高(～e20/cm-³)的掺杂浓度，制备过程复杂，成品率低。

因此，找到一种新型的长波长面发射激光器的结构及工艺制备方法就成了长波长垂直腔面发射激光器领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种垂直腔面发射激光器、阵列及制作方法，提高了器件的性能，降低了工艺难度。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种垂直腔面发射激光器制作方法，包括：

S1，在N型GaAs衬底上依次沉积生长下DBR反射镜层、N型波导层、泵浦光有源层、P型波导层、氧化限制层、P型GaAs盖层制备出第一外延晶片，作为泵浦器；

S2，对所述外延晶片的P型GaAs盖层预定区域进行光刻，获得垂直耦合器结构；

S3，在所述第一外延晶片的上表面依次沉积异质外延InP缓冲层、发射光有源层、InP波导层，得到第二外延晶片，作为发光器，所述泵浦器通过所述垂直耦合器结构与所述发光器实现光学耦合；

S4，对所述第二外延晶片上表面刻蚀，制作出发光器台面；

S5，在所述发光器台面上表面生长上DBR反射镜层；

S6，对所述上DBR反射镜层刻蚀形成圆形上DBR反射镜层；

S7，在所述第二外延晶片上表面与所述发光器台面预定距离处设置P面电极层以及在所述第一外延晶片的下表面设置N面电极层；

还包括：对所述发光器台面的短边所在面镀高反射膜层；

所述垂直耦合器结构为一组周期性分布的槽型结构，所述槽型结构中的槽宽与相邻槽型间距的比值为0.5～0.95。

其中，所述泵浦器的台面长度与所述垂直耦合器结构的长度差为60μm～80μm，所述泵浦器的台面的宽度为所述泵浦器台面宽度减去50μm。

其中，所述泵浦器的台面长度为200μm～1000μm，宽度为100μm～800μm，所述泵浦器的台面长度与宽度的比值为1:1～5:1。

其中，所述P面电极层包括相互连接的与所述垂直耦合器结构长边平行的横向电极片和与短边平行的纵向电极片。