[发明专利]一种红光VCSEL芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种红光VCSEL芯片及其制备方法，涉及激光芯片技术领域。本发明的一种红光VCSEL芯片，包括包括衬底，缓冲层、底部反射层、有源层、氧化限制层、顶部反射层和钝化层；所述底部反射层包括第一BOTTOM DBR层和第二BOTTOM DBR层，所述第一BOTTOM DBR层包括重叠生长的多对第一复合层，第二BOTTOM DBR层包括重叠生长的多对第二复合层，所述顶部反射层包括第一TOP DBR层和第二TOP DBR层，所述第一TOP DBR层包括重叠生长的多对第三复合层，第二TOP DBR层包括重叠生长的多对第四复合层。本发明公开了一种红光VCSEL芯片及其制备方法，利用复合DBR层，仅使用较少DBR的周期数就可获得高的反射率，从而降低因DBR材料晶格不匹配形成的应力和禁带差异引起的电阻，进而提升红光VCSEL的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及激光芯片技术领域，尤其涉及一种红光VCSEL芯片及其制备方 法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(VCSEL)在新的光电子领域中起着越来越重要的作用。 与传统的边发射激光器不同，VCSEL是光从垂直于半导体衬底表面方向出射的一 种新型半导体激光器，具有单纵模、发散角小、圆形对称光斑、耦合效率高、阈 值低、调制速率高、体积小、可二维集成、可在片测试、价格便宜等很多优点。

垂直腔面发射激光器的核心是谐振腔，激光在腔体内产生，通过受激辐射实 现光的放大，该腔体由一对反射镜(即顶部反射层和底部反射层)隔开，提供光 反馈，这是产生激光的先决条件。VCSEL中的谐振腔只有几微米厚，腔长极短， 比传统的EEL的谐振腔厚度薄数百倍，如此短的腔体使得VCSEL能够快速地开启 和关闭，但缺点是需要高反射率的反射层才能产生激光。

目前红光VCSEL大多数都是使用MOCVD设备在GaAs衬底上交替生长AlGaAs 层和AlAs层，得到反射层DBR，但是AlGaAs与AlAs的折射率差较小，这就要 求DBR需要生长较多的周期(一般为20对及以上)才可以获得所需要的反射率， 而周期数的增多，不仅会因为晶格不匹配而在外延层中形成较大应力，导致晶体 质量变差，外延片翘曲变大，且还会因为AlGaAs与AlAs的禁带不同形成的势垒 导致较高的电阻，严重影响红光VCSEL的光电转换效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于公开一种红光VCSEL芯片及其制备方法， 利用复合DBR层，仅使用较少DBR的周期数就可获得高的反射率，从而降低因 DBR材料晶格不匹配形成的应力和禁带差异引起的电阻，进而提升红光VCSEL的 光电转换效率。

具体的，本发明的一种红光VCSEL芯片，包括衬底，缓冲层、底部反射层、 有源层、氧化限制层、顶部反射层和钝化层；

所述底部反射层包括第一BOTTOM DBR层和第二BOTTOM DBR层，所述第一 BOTTOMDBR层包括重叠生长的多对第一复合层，所述第一复合层包括Al_xGa_(1-x) As层和Al₂O₃层，第二BOTTOM DBR层包括重叠生长的多对第二复合层，所述第二 复合层包括Al_xGa_(1-x)As层和Al_yGa_(1-y)As层，

所述顶部反射层包括第一TOP DBR层和第二TOP DBR层，所述第一TOP DBR 层包括重叠生长的多对第三复合层，所述第三复合层包括Al_xGa_(1-x)As层和Al_yGa _(1-y)As层，第二TOP DBR层包括重叠生长的多对第四复合层，所述第四复合层 包括Al₂O₃层和Al_xGa_(1-x)As层。

进一步，所述x的取值范围为0.4-0.6，所述y的取值范围为0.7-0.9。优 选的为x＝0.5，y＝0.9