[发明专利]一种垂直腔面发射半导体发光结构及其制备方法

权利要求书

1.一种垂直腔面发射半导体发光结构，其特征在于，包括：

半导体衬底层；

位于所述半导体衬底层上的第一布拉格反射镜；

位于所述第一布拉格反射镜背向所述半导体衬底层一侧的有源层；

位于所述有源层背向所述第一布拉格反射镜一侧的第二布拉格反射镜，所述第二布拉格反射镜的反射率大于所述第一布拉格反射镜的反射率；

位于所述第二布拉格反射镜、有源层和所述第一布拉格反射镜中的若干开口，相邻的开口之间构成发光柱，所述发光柱的数量为若干个；

光栅层，所述光栅层位于所述半导体衬底层背向所述第一布拉格反射镜的一侧，所述光栅层至少位于若干个发光柱的底部以及相邻的发光柱之间区域的底部；所述光栅层用于将波矢方向垂直于半导体衬底层的光束耦合转换为波矢方向平行于所述半导体衬底层的光束;

任意相邻的两个发光柱与相邻的两个发光柱之间的光栅层构成复合谐振腔，相邻的两个发光柱的第二布拉格反射镜作为复合谐振腔的腔面；任意相邻的两个发光柱产生的光束为相干光束。

2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射半导体发光结构，其特征在于，所述光栅层中的栅缝的宽度与所述光栅层中相邻的栅缝之间的间距之和为m/n，n为所述光栅层的折射率，m为所述垂直腔面发射半导体发光结构发出的光的半波长的整数倍。

3.根据权利要求1或2所述的垂直腔面发射半导体发光结构，其特征在于，所述光栅层中的栅缝的宽度为3m/8-3m/4，m为所述垂直腔面发射半导体发光结构发出的光的半波长的整数倍。

4.根据权利要求1所述的垂直腔面发射半导体发光结构，其特征在于，还包括：相位匹配层，所述相位匹配层位于所述半导体衬底层与所述光栅层之间。

5.根据权利要求1所述的垂直腔面发射半导体发光结构，其特征在于，若干开口分为第二开口和若干个第一开口，所述第二开口与第一开口间隔；第一开口位于所述第二布拉格反射镜、有源层和部分所述第一布拉格反射镜中；所述第二开口位于所述第一布拉格反射镜、有源层、第二布拉格反射镜和部分所述半导体衬底层中；相邻的第一开口之间、以及第一开口和所述第二开口之间定义出所述若干个发光柱。

6.根据权利要求5所述的垂直腔面发射半导体发光结构，其特征在于，还包括：位于所述第二开口的底部区域覆盖所述半导体衬底层的第一电极；

位于所述发光柱中的所述第二布拉格反射镜背向所述半导体衬底层的一侧的第二电极。

7.根据权利要求6所述的垂直腔面发射半导体发光结构，其特征在于，还包括：位于所述第二开口底部的半导体衬底层的表面的第一欧姆接触层；所述第一电极还覆盖所述第一欧姆接触层；

位于所述发光柱中的所述第二布拉格反射镜背向所述半导体衬底层的一侧表面的第二欧姆接触层；所述第二电极还覆盖所述第二欧姆接触层。

8.一种垂直腔面发射半导体发光结构的制备方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底层；

在所述半导体衬底层上形成第一布拉格反射镜；

在所述第一布拉格反射镜背向所述半导体衬底层的一侧形成有源层；

在所述有源层背向所述第一布拉格反射镜的一侧形成第二布拉格反射镜，所述第二布拉格反射镜的反射率大于所述第一布拉格反射镜的反射率；

在所述第二布拉格反射镜、有源层和第一布拉格反射镜中形成若干开口，相邻的开口之间构成发光柱，所述发光柱的数量为若干个；

在所述半导体衬底层背向所述第一布拉格反射镜的一侧形成光栅层，所述光栅层至少位于若干个发光柱的底部以及相邻的发光柱之间区域的底部；所述光栅层用于将波矢方向垂直于半导体衬底层的光束耦合转换为波矢方向平行于所述半导体衬底层的光束;

任意相邻的两个发光柱与相邻的两个发光柱之间的光栅层构成复合谐振腔，相邻的两个发光柱的第二布拉格反射镜作为复合谐振腔的腔面；任意相邻的两个发光柱产生的光束为相干光束。