[发明专利]具有隧道结的垂直腔面发射激光器

说明书

VCSEL可以包括n型衬底层和在n型衬底层表面上的n型底镜。VCSEL可以包括在n型底镜上的有源区和在有源区上的p型层。VCSEL可以包括有源区上的氧化层，以提供VCSEL的光学和电学限制。VCSEL可以包括在p型层上的隧道结，以反转n型顶镜的载体类型。氧化层在p型层上或p型层中，隧道结在氧化层上，或者隧道结在p型层上，氧化层在隧道结上。VCSEL可以包括隧道结上的n型顶镜、n型顶镜上的顶部接触层和顶部接触层上的顶部金属。

技术领域

本公开一般涉及垂直腔面发射激光器(VCSEL)，更具体地，涉及包括提 高VCSEL性能的隧道结的VCSEL。

背景技术

VCSEL是一种半导体激光器，更具体地说，是一种具有单片激光谐振器 的二极管激光器，其中光沿垂直于芯片表面的方向发射。典型地，激光谐振 器由平行于芯片表面的两个分布式布拉格反射器(DBR)镜组成，在它们之 间是产生光的有源区(由一个或多个量子阱组成)。通常，VCSEL的上下部 镜分别被掺杂为p型和n型材料，从而形成二极管结。

发明内容

在一些实施方式中，VCSEL包括：具有顶表面和底表面的n型衬底层； 在n型衬底层的底表面上的n型金属，该n型金属是VCSEL的阴极；在n 型衬底层的顶表面上的n型底镜；在n型底镜上的有源区；在有源区上的p 型层；在有源区上方的氧化层，其中氧化层提供VCSEL的光学和电学限制； 在p型层上方的隧道结，其中隧道结用以反转n型顶镜的载体类型，并且其 中满足以下任一：所述氧化层在p型层上或p型层中并且隧道结在氧化层上， 或者隧道结在p型层上并且氧化层在隧道结上；在隧道结上方的n型顶镜； 在n型顶镜上方的顶部接触层；和在顶部接触层上的顶部金属，该顶部金属 是VCSEL的阳极。

在一些实施方式中，VCSEL阵列包括：在n型底镜上的有源区；在有源 区上的p型层；在有源区上方的氧化层，以为VCSEL阵列中的VCSEL提供 光学和电学限制；以及在p型层上方的隧道结，以反转隧道结上方的n型顶 镜的载体类型，其中满足以下任一：氧化层在p型层上或p型层中且隧道结 在氧化层上，或者隧道结在p型层上且氧化层在隧道结上。

在一些实施方式中，一种方法包括：在n型衬底层的表面上形成n型底 镜；在n型底镜上形成有源区；在有源区上形成p型层；在有源区上方形成 氧化层；在p型层上方形成隧道结，其中满足以下任一：氧化层形成在p型 层上或p型层中且隧道结形成在氧化层上，或者隧道结形成在p型层上且氧 化层形成在隧道结上；以及在隧道结上方形成n型顶镜。

附图说明

图1A和1B是示出传统VCSEL的一例子的示意图。

图2是示出如本文所述的具有隧道结的VCSEL的示意图。

图3A和3B是示出如本文所述的具有隧道结的VCSEL的第一示例性实 施方式的图。

图4A和4B是示出如本文所述的具有隧道结的VCSEL的第二示例性实 施方式的图。

图5A和5B是示出如本文所述的具有隧道结的VCSEL的第三示例性实 施方式的示意图。

图6A和6B是示出如本文所述的具有隧道结的VCSEL的第四示例性实 施方式的图。

图7A和7B是示出如本文所述的具有两个隧道结的VCSEL的示例性实 施方式的示意图。

图8A和8B是说明传统VCSEL的典型电流-电压曲线和包括隧道结的 VCSEL的模拟电流-电压曲线的比较的图。

图9是如本文所述的与制造包括隧道结的VCSEL相关的示例过程的流程 图。

具体实施方式

示例性实施方式的以下详细描述参考了附图。不同附图中相同的附图标 记可以标识相同或相似的元件。