[发明专利]柔性VCSEL阵列器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种柔性VCSEL阵列器件及其制备方法，属于半导体激光器领域。本发明的主要结构包括VCSEL阵列和柔性基底，所述VCSEL阵列是由柔性VCSEL单元组成，去除衬底后器件激射波长可为紫外光至红外光。其制备方法包括：制备VCSEL阵列单元外延结构；在所述VCSEL阵列单元上制备上电极，并实现电极互连；在所述上电极上粘接嫁接基底；剥离所述外延结构的衬底；制备下电极并形成欧姆接触；将所述下电极与柔性基底粘接，并去除所述嫁接基底。本发明提供的激光器具可弯曲形变、环境适应力强、制备工序简便、可实现大面阵集成、亦可实现不同阵列单独控制、通过压力形变实现偏振模式选择等特点。

技术领域

本发明属于光电子器件制备领域，尤其涉及一种柔性VCSEL阵列器件及其制备方法。

背景技术

半导体激光器作为一种新型光源，在众多加工领域有着极其广泛的应用前景。其结构紧凑、光束质量好、寿命长及性能稳定等优势受到青睐，主要作为光纤激光器的泵浦源、固体激光器泵浦源，也可直接应用于激光医疗，材料处理如熔覆、焊接等领域。目前半导体激光器在整个激光领域中发展相对较快，半导体激光器本身的可拓展方向很多，在功率，波长、工作方式等都有很大的拓展空间。半导体激光器自身丰富的特质电使其应用领域较其它种类激光器更广泛，除了泵浦固体、光纤激光器之外，还直接应用于光通讯、材料加工、医疗等很多领域，并且应用领域还在不断扩展，比如近年来引起人们关注的激光雷达、光存储、光陀螺、激光打印、激光显示、传感等，并且新应用也在不断出现。而VCSEL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，广泛应用与光通信、光互连、光存储等领域。

当前的紫外光至红外光激光器主要都是基于半导体材料制备而成，材料和结构都属刚性，不可形变。随着对半导体激光器应用范围的不断扩展，在生态保护、军事国防、航空航天等方面，对全方位监控系统等要求的显著提高，对能满足复杂环境的超强适应性，小型化、便携化、低功耗的半导体激光器提出了新的要求。

集成系统中光电器件(如VCSEL)的微型化，按照一系列力学结构设计将其固定在柔性基体材料上，精妙的设计使得原本刚性的激光器件在无需改变材料本身的条件下，实现宏观尺度下的柔性，并且在不同的环境刺激下能实时形变，可实现器件集成的可塑性、提供了更广阔的应用空间。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种柔性VCSEL阵列器件及其制备方法，以至少部分解决上述技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一方面，提供一种柔性VCSEL阵列器件制备方法，包括：

制备VCSEL阵列单元外延结构；

在所述VCSEL阵列单元上制备上电极，并实现电极互连；

在所述上电极上粘接嫁接基底；

剥离所述外延结构的衬底；

在所述VCSEL阵列单元底部制备下电极并形成欧姆接触；

将所述下电极与柔性基底粘接，并去除所述嫁接基底。

在进一步的实施方案中，所述制备VCSEL阵列单元外延结构包括：

在衬底上生长VCSEL外延结构；

在所述外延结构上制备光刻掩膜图形，以定义出VCSEL阵列单元结构的台面；

制备光学电学限制层形成孔径。