[发明专利]一种激光器外延结构及其制作方法、VCSEL芯片

说明书

本发明提供了一种激光器外延结构及其制作方法、VCSEL芯片，其中激光器外延结构包括：依次堆叠的衬底、缓冲层、N型DBR层、有源区、氧化层、P型DBR层及P型欧姆接触层；所述N型DBR层和P型DBR层分别包括若干组交替生长的低折射率物质层和高折射率物质层，且所述低折射率物质层和所述高折射率物质层界面之间形成隧穿结，可以提高激光器内量子效应，有效提升激光器的性能。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，更为具体地说，涉及一种激光器外延结构及其制作方法、VCSEL芯片。

背景技术

近年来，随着网络技术的迅猛发展，网络用户急剧上升，网络拥挤日益严重，对网络的传输容量和传输速度的要求越来越高，其中激光器尤其引人注目。它不仅提供了更多的自由波长，大大降低系统的运营成本和备份成本，极大地提高了系统的容量和传输量，且波长实时可调，是未来全光网络的关键器件。

现有的激光器，通常采用多组DBR(分布式布拉格反射)作为谐振腔的反射镜，并具有一定的掺杂浓度，且N型DBR采用N型掺杂，P型DBR采用P型掺杂，但由于DBR采用折射率差值大的两种材料循环构成(如AlAs/GaAs)会存在较高的势垒差，电子很难跃迁，从而限制在势垒结中产生大量的热，在DBR对数多的情况下，激光器的内阻增大，电流在DBR中消耗过多，造成激光器的阈值电流较大，降低了芯片内部的电流扩展，严重影响激光器的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种激光器外延结构及其制作方法、VCSEL芯片，以解决现有技术中因在有源区两侧串联多组DBR所带来的内阻增大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种激光器外延结构，包括：

衬底，所述衬底为导电衬底；

沿第一方向依次堆叠在所述衬底表面的缓冲层、N型DBR层、有源区、氧化层、P型DBR层及P型欧姆接触层；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述P型欧姆接触层；所述N型DBR层和P型DBR层分别包括若干组交替生长的低折射率物质层和高折射率物质层，且所述低折射率物质层和所述高折射率物质层界面之间形成隧穿结。

优选地，所述低折射率物质层包括N型掺杂层，所述高折射率物质层包括P型掺杂层，所述隧穿结包括N型高掺层与P型高掺层的堆叠，且所述N型高掺层靠近所述N型掺杂层而设置，所述P型高掺层靠近所述P型掺杂层而设置，使所述N型掺杂层与P型掺杂层之间形成隧穿效应。

优选地，所述N型DBR层沿所述第一方向的开始层和结束层均为N型掺杂；所述P型DBR层沿所述第一方向的开始层和结束层均为P型掺杂。

优选地，所述N型高掺层的厚度不超过5nm；所述P型高掺层的厚度不超过3nm。

优选地，所述N型掺杂层和所述N型高掺层包括Al_xGa_1-xAs材料层；所述P型掺杂层和所述P型高掺层包括Al_xGa_1-xAs材料层；其中，0＜x≤0.5，0.5＜y＜1。

优选地，所述N型掺杂层和N型高掺层的掺杂源均包括Si或Te；所述N型掺杂层的掺杂浓度为1*10E17-1*10E19，不包括端点值；所述N型高掺层的掺杂浓度大于等于1*10E19。

优选地，所述P型掺杂层和P型高掺层的掺杂源均包括Mg或Zn；所述P型掺杂层的掺杂浓度为1*10E17-1*10E19，不包括端点值；所述P型高掺层的掺杂浓度大于等于1*10E19。

优选地，所述N型DBR层交替生长的组数为0-30组，不包括端点值；所述P型DBR层交替生长的组数为0-30组，不包括端点值。

本发明还提供了一种激光器外延结构的制作方法，用于上述任一项所述的激光器外延结构，包括以下步骤：