[发明专利]一种垂直腔面发射激光器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种垂直腔面发射激光器(VCSEL)的制备方法。本发明的方法可以简化VCSEL的制备工艺，提高其输出功率，提高其散热能力，进而提升器件的性能。

技术领域

本发明属于半导体器件制备领域，具体涉及一种垂直腔面发射激光器及其制备方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(简称VCSEL)具有阈值低、耦合效率高、调制速率高、稳定性好等优点，1550nm的长波长VCSEL在远距离高速率的光互连系统、光并行处理、高速数据通讯等方面广泛应用。随着VCSEL激光功率不断得到提高，传统的VCSEL的阈值电流较高，光电转换效率低，又因谐振腔长很短，使VCSEL极易工作在动态单纵模的状态。为了实现较高的输出功率，需要将VCSEL的出光尺寸开的很大，因此会出现多个横向模式，影响了器件性能，限制了VCSEL的进一步发展。

增大光束发射窗口和有源区有效面积需要增大泵浦电流，从而导致腔内和顶部DBR产热平方倍增加。热效应的增加会严重影响VCSEL的工作状态和使用寿命，通常在使用的时候会采取各种制冷方式对其进行制冷操作的，但是其材料本身的热阻较大，严重制约了内部热量的散出，因此，急需实现一种高效的可以自发向外导热的结构来推动大功率VCSEL的发展。

发明内容

本发明的目的在于针对目前制备工艺的不足，提供一种垂直腔面发射激光器及其制备方法。

在阐述本发明内容之前，定义本文中所使用的术语如下：

术语“VCSEL”是指：vertical-cavity surface-emitting laser，垂直腔面发射激光器。

术语“DBR”是指：distributed Bragg reflection，分布式布拉格反射镜。

术语“MOCVD”是指：Metal-Organic Chemical Vapour Deposition，金属有机化合物化学气相淀积。

术语“MBE”是指：Molecular Beam Epitaxy，分子束外延。

术语“ICP”是指：Inductive Coupled Plasma，感应耦合等离子体刻蚀。

术语“RIE”是指：reactive ion etching，反应离子刻蚀。

本发明的第一方面提供了一种垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器包括自下而上依次设置的：

热沉；

第一电极；

在第一电极表面间隔分布的第一电极和第一分布式布拉格反射镜；

有源层；

在有源层表面间隔排布的第二分布式布拉格反射镜和第二电极；

优选地，所述热沉和所述第一电极之间还包括键合层；

更优选地，所述垂直腔面发射激光器为独立器件或集成于电路中。

根据本发明第一方面的垂直腔面发射激光器，其中，所述热沉选自以下一种或多种：单金属基板、合金基板、陶瓷基板；

优选地，所述单金属基板的材料选自以下一种或多种：铜、铝、铁；所述合金基板的材料选自以下一种或多种：钼铜、钨铜、铬铜；和/或所述陶瓷基板的材料选自以下一种或多种：铝氮、金刚石、碳化硅；

更优选地，所述陶瓷基板的热导率大于300W/(m·K)。

根据本发明第一方面的垂直腔面发射激光器，其中，所述第一分布式布拉格反射镜的反射率大于99.9％，所述第二分布式布拉格反射镜的反射率大于99％且小于第一DBR的反射率；