[发明专利]一种VCSEL芯片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种VCSEL芯片及其制备方法，通过在所述衬底表面依次堆叠的N型DBR层、N型波导限制层、量子阱、P型波导限制层、P型氧化界面截止层及P型DBR层；在所述N型DBR层、N型波导限制层、P型波导限制层及P型DBR层的至少一层中设有电流扩展夹层，以提供更好的电流扩展效果和更好地限制光在限制层中传播的电场强度，从而减小VCSEL激光的发散角。通过设置使DBR的反射率大小与所述电流扩展夹层的折射率无关，因此，在不影响DBR的反射率大小的同时，还能更好地实现电流扩展效果及限制光在限制层中传播的电场强度。

技术领域

本发明涉及VCSEL技术领域，尤其涉及一种VCSEL芯片及其制备方法。

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。

现有的VCSEL激光器，其外延结构通常包括衬底，在衬底上依次沉积有缓冲层、N型DBR、N型波导限制层、量子阱、P型波导限制层、P型氧化界面截止层及P型DBR层。为了解决VCSEL激光的发散角较大的问题，现有技术中，通常通过对P型DBR和N型DBR之间的光学谐振腔部分做优化，如，调整氧化孔径的大小或调整N型波导限制层与P型波导限制层的结构组成；然而，虽然调整氧化孔径的大小可以改善发散角，但由于调整氧化孔径的工艺复杂，较难实现精准控制，当氧化孔径过大时，会导致注入电流密度减小，因此降低VCSEL激光器的亮度；若氧化孔径太小，会导致阈值电压变大。同时，调整N型波导限制层与P型波导限制层的结构组成，形成一些波导层，虽然也可以改善发散角，但由于层与层之间形成的势垒差异，势必会增大内阻、降低芯片内部的电流扩展，从而导致VCSEL激光器的热性能变差。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种VCSEL芯片及其制备方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种VCSEL芯片及其制备方法，以解决现有技术中VCSEL激光的发散角大及电流扩展效果差，以及工艺复杂且成本较高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种VCSEL芯片，包括：

衬底；

在所述衬底上以第一方向依次堆叠的N型DBR层、N型波导限制层、量子阱、P型波导限制层、P型氧化界面截止层及P型DBR层；在所述N型DBR层、N型波导限制层、P型波导限制层及P型DBR层的至少一层中设有电流扩展夹层；所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述N型DBR层；

P型包层，所述P型包层设置于所述P型DBR层背离所述衬底的一侧表面。

优选地，各所述电流扩展夹层分别包括n个子电流扩展层，n为整数，且n≥1；则，各所述子电流扩展层的厚度为λ/2n，其中，λ为所述VCSEL芯片的光源波长。

优选地，各所述子电流扩展层包括掺杂型的子电流扩展层。

优选地，所述N型DBR层和P型DBR层均包括重叠生长的若干个复合层，所述N型DBR层的各复合层均包括沿所述第一方向依次堆叠的低折射率物质层和高折射率物质层；所述P型DBR层的各复合层均包括沿所述第一方向依次堆叠的高折射率物质层和低折射率物质层。

优选地，在所述N型DBR层和P型DBR层的至少一者中，其任意相邻的两个所述复合层的交界处设有所述电流扩展夹层。

优选地，所述N型波导限制层、P型波导限制层均包括重叠生长的若干个子限制层。