本發(fā)明涉及的是半導體光電子學技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有特別結(jié)構(gòu)的倒裝垂直腔半導體激光器。

背景技術(shù)：

目前對于倒裝的垂直腔半導體發(fā)射激光器系統(tǒng)中，大部分通過氧化物限制來達到控制p面電流注入窗口大小的目的，同時需要在底面出光面進行雙面光刻以形成對應的出光窗口，并在出光窗口上制備增透膜；而且在實際應用中，對于很多特殊的實例比如3d相機等應用來說，考慮到人眼安全，垂直腔半導體發(fā)射激光器的輸出功率需要非常小，對應的出光孔徑非常小，而傳統(tǒng)的通過氧化物限制來達到控制電流注入的方法，在實際操作中很難將發(fā)光孔經(jīng)控制的特別小，工藝難度太大。然為了解決這一難題，提出一種具有小孔徑垂直腔半導體激光器結(jié)構(gòu)，光刻出適當?shù)目讖剑苯又谱鱶no透明電極，不僅代替了氧化物限制控制發(fā)光孔經(jīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)小出光孔徑，而且zno透明電極既是電極又是增透膜，無需雙面光刻，工藝容易實現(xiàn)?，F(xiàn)有的應用中有很多使用的是ito透明電極，但是ito透明電極有很多缺點，比如化學性質(zhì)不穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性低、有毒、材料稀有和花費昂貴等，而用zno來制作透明電極相對于來說就擁有很多優(yōu)勢，例如電極均勻性好、電流注入均勻、熱穩(wěn)定性好、結(jié)溫低、材料常見和花費低等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了傳統(tǒng)倒裝垂直腔半導體發(fā)射激光器以氧化物限制難以制作小發(fā)光孔經(jīng)的困難，同時克服了需要在底面出光面進行雙面光刻以形成對應的出光窗口，并在出光窗口上制備增透膜的困難，解決了倒裝垂直腔半導體激光器應用于3d相機等方面輸出功率大以及對人眼安全不達標等問題，所提出的一種具有特別結(jié)構(gòu)的倒裝垂直腔半導體激光器。

一種具有特別結(jié)構(gòu)的倒裝垂直腔半導體激光器，其特征在于：包括鍵合到襯底上的p面電極(1)、p型dbr(2)、限制層(3)、有源區(qū)(4)、限制層(5)、n型dbr(6)、出光處的zno透明電極(7)、sio2(8)和金屬電極(9)。

從底端a開始依次為垂直腔半導體激光器芯片上的p面電極(1)、p型dbr(2)、限制層(3)、有源區(qū)(4)、限制層(5)、n型dbr(6)、出光處的zno透明電極(7)、sio2(8)和金屬電極(9)。

在zno透明電極(7)出光處對應的端面b處無增透膜；p面電極(1)端面a和端面b相對。

n型dbr和p型dbr實現(xiàn)對中心波長的反射以及選擇。

本發(fā)明的優(yōu)勢是：不需要在有源區(qū)內(nèi)制作氧化物限制孔徑，通過zno透明電極實現(xiàn)發(fā)光孔經(jīng)的控制，而且zno透明電極既是電極又是增透膜，無需雙面光刻，工藝容易實現(xiàn)。達到非常小的輸出功率。其意義不僅僅在于會有極好的應用前景和巨大的市場，帶來的節(jié)能環(huán)保效應也將推動綠色科技的發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明型特別結(jié)構(gòu)的倒裝垂直腔半導體激光器側(cè)面結(jié)構(gòu)圖實施例1；

圖1中，1p面電極、2p型dbr、3限制層、4有源區(qū)、5限制層、6n型dbr、7zno透明電極、8sio2、9金屬電極。

圖2為本發(fā)明型特別結(jié)構(gòu)的倒裝垂直腔半導體激光器側(cè)面結(jié)構(gòu)圖實施例2；

圖2中，1p面電極、2p型dbr、11氧化層、3限制層、4有源區(qū)、5限制層、6n型dbr、10襯底、7zno透明電極、8sio2、9金屬電極。

具體實施方式

結(jié)合附圖對本發(fā)明型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明型的范圍。

實施例1

本發(fā)明型制備垂直腔半導體激光器所需的芯片，即外延片是在n型gaas襯底上利用低壓金屬有機物化學氣相沉積的方法生長的。垂直腔半導體激光器芯片的生長包括20.5對al0.9ga0.1as的n面dbr，al0.42gaas限制層，有源區(qū)內(nèi)量子阱的勢阱材料為in0.28ga0.72as,阱寬為9nm，勢壘材料為gaas0.8p0.2，壘寬為15nm，量子阱的個數(shù)為3個、30對al0.8ga0.2as的p面dbr，垂直腔面發(fā)射激光器芯片的sio2層的厚度應為出射波長的1/4，sio2層中間刻蝕出小于1微米的用于制作透明電極的窗口。

垂直腔半導體激光器芯片的zno透明電極的尺寸即為出光孔徑的尺寸，實現(xiàn)了出光孔徑大小的控制，厚度為出射波長的四分之一的奇數(shù)倍,使得其輸出功率非常小，達到了人眼安全的要求。

以上所述僅為本發(fā)明型的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明型，凡在本發(fā)明型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明型的保護范圍之內(nèi)。

實施例2

本發(fā)明型制備垂直腔半導體激光器所需的芯片，即外延片是在n型gaas襯底上利用低壓金屬有機物化學氣相沉積的方法生長的。垂直腔半導體激光器芯片的生長包括21.5對al0.9ga0.1as的n面dbr，al0.42gaas限制層，有源區(qū)內(nèi)量子阱的勢阱材料為in0.2ga0.8as,阱寬為8nm，勢壘材料為gaas0.9p0.1，量子阱的個數(shù)為3個、30.5對al0.8ga0.2as的p面dbr，30nm厚的al0.02ga0.98as層位于p型dbr與空間層之間,提供經(jīng)選擇氧化后形成低折射率的高阻氧化物alxoy，提供對電流的有效限制。

垂直腔面發(fā)射激光器芯片的sio2層的厚度應為出射波長的1/4，sio2層中間刻蝕出小于1微米的用于制作透明電極的窗口。

垂直腔半導體激光器芯片的zno透明電極的尺寸即為出光孔徑的尺寸，孔的直徑小于1微米，實現(xiàn)了出光孔徑大小的控制，使得其輸出功率非常小，達到了人眼安全的要求。

以上所述僅為本發(fā)明型的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明型，凡在本發(fā)明型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明型的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種倒裝垂直腔半導體激光器結(jié)構(gòu)涉及半導體光電子學技術(shù)領(lǐng)域。這種結(jié)構(gòu)的垂直腔半導體激光器，包括鍵合到襯底上的P面電極、P型DBR、限制層、有源區(qū)、限制層、N型DBR、ZnO透明電極、SiO2和金屬電極，實現(xiàn)了小出光孔徑的控制。解決了傳統(tǒng)垂直腔半導體激光器以氧化物限制難以實現(xiàn)小出光孔徑以及同時需要在底面出光面進行雙面光刻以形成對應的出光窗口，并在出光窗口上制備增透膜的問題。該發(fā)明在ZnO透明電極的作用下進行出光孔徑的控制，而且工藝容易實現(xiàn)，操作簡單，成為小型化、效率高、可攜帶和節(jié)能環(huán)保的新型光源。

技術(shù)研發(fā)人員：崔碧峰;王陽;房天嘯;郝帥
受保護的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.18
技術(shù)公布日：2017.07.14