CN112397998B - 一种面发射激光器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种面发射激光器，其特征在于，包括：衬底；多层结构，设置在衬底上，其包括多个低折射率材料层、多个高折射率材料层及有源层，多个低折射率材料层及多个高折射率材料层交替生长形成周期性或准周期性的布拉格反射镜结构，有源层位于最后生长的一层低折射率材料层上；其中，周期性的布拉格反射镜结构中多个低折射率材料层及多个高折射率材料层的厚度分别相等，准周期性的布拉格反射镜结构中至少有一层材料层的厚度与其他同折射率材料层的厚度不等；光子晶体层，其设置在多层结构上。本公开还提供了一种面发射激光器的制备方法。

Description

一种面发射激光器及其制备方法
技术领域
本公开涉及半导体光电子器件技术领域，具体涉及一种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(VCSEL)由衬底、下布拉格反射镜、有源区、氧化层或者隧道结、上布拉格反射镜、正电极和负电极等构成，其激光腔由沿着材料生长方向的上/下布拉格反射镜(DBR)构成，激光沿着材料生长方向即垂直于衬底方向输出。由于VCSEL独特的器件结构，它具有功耗低、调制速度快、体积小、成本低、可靠性高、圆形光束、二维阵列集成等优势，广泛应用于光通讯、光互连、打印、显示、传感、消费电子等领域。
布拉格反射镜(distributed Bragg reflector，DBR)由两种折射率不同的材料交替排布构成，达到99.5％的反射率需要DBR的对数在20对以上，因此整个VCSEL的厚度可到达8μm，对材料生长有极大的挑战。DBR的反射带宽有限，只有3％～9％。此外，对GaN基和InP基的VCSEL，非常难制作高质量的DBR。近年来，人们发现高折射率差亚波长光栅(high-contrast grating，HCG)具有接近于1的反射率，而且反射带宽可以达到30％，厚度只有200nm左右，具有偏振选择性。所以，人们采用HCG替代VCSEL的全部或者部分DBR，实现了HCG-VCSEL的单模、单偏振工作。但是HCG-VCSEL的设计和制作也非常复杂。
目前，无论是基于DBR-DBR垂直腔结构的VCSEL，还是基于HCG-DBR垂直腔结构的VCSEL，还是基于HCG-HCG垂直腔结构的VCSEL，它们都基于传统的激光器工作原理，需要构建激光腔，而且含有DBR结构的VCSEL需要复杂的材料生长。
发明内容
为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种面发射激光器及其制备方法，通过多个低折射率材料层及多个高折射率材料层交替生长形成周期性或准周期性的布拉格反射镜结构，通过引入周期性光子晶体结构实现了多层结构中的布洛赫表面模的能带折叠，从而实现了激光面发射功能，该面发射激光器可以实现单模、偏振可选择、大出光孔径工作，起到提高单模输出功率的作用。
本公开的一个方面提供了一种面发射激光器，包括：衬底；多层结构，设置在衬底上，其包括多个低折射率材料层、多个高折射率材料层及有源层，多个低折射率材料层及多个高折射率材料层交替生长形成周期性或准周期性的布拉格反射镜结构，有源层位于最后生长的一层低折射率材料层上；其中，周期性的布拉格反射镜结构中多个低折射率材料层及多个高折射率材料层的厚度分别相等，准周期性的布拉格反射镜结构中至少有一层材料层的厚度与其他同折射率材料层的厚度不等；光子晶体层，其设置在多层结构上。
进一步地，光子晶体层具有一维或二维周期性的光子晶体结构，其通过微纳加工形成；其中，具有一维周期性的光子晶体结构为在一维空间内实现能带折叠，具有二维周期性的光子晶体结构为二维空间内实现能带折叠。
进一步地，有源层下表面生长有布拉格反射镜结构。
进一步地，多个低折射率材料层或多个高折射率材料层中至少有一层材料层包括电流限制孔径，其为氧化孔径或隧道结孔径或锌扩散形成的电流限制孔径或质子注入形成的电流限制孔径。
进一步地，该面发射激光器还包括P型及N型电极层，P型电极层设置在光子晶体层或有源层上，N型电极层设置在衬底背面或衬底之上。
本公开的另一个方面提供了一种面发射激光器的制备方法，包括：S1，在衬底上生长多层结构，多层结构包括多个低折射率材料层、多个高折射率材料层及有源层，多个低折射率材料层及多个高折射率材料层交替生长形成周期性或准周期性的布拉格反射镜结构，有源层位于最后生长的一层低折射率材料层上；其中，周期性的布拉格反射镜结构中多个低折射率材料层及多个高折射率材料层的厚度分别相等，准周期性的布拉格反射镜结构中至少有一层材料层的厚度与其他同折射率材料层的厚度不等；S2，在多层结构上生长光子晶体层。
进一步地，该方法还包括：S3，形成具有一维或二维周期性的光子晶体结构；其中，具有一维周期性的光子晶体结构为在一维空间内实现能带折叠，具有二维周期性的光子晶体结构为二维空间内实现能带折叠。
进一步地，该方法还包括：S4，在光子晶体层上或有源层上生长P型电极层；S5，在衬底背面或衬底之上生长N型电极层。
本公开与现有技术相比具有以下优点：
(1)本公开提供的面发射激光器，无需传统的反射镜，如DBR或者HCG构建激光腔，降低了材料生长、器件设计和制作难度，工作波长可以覆盖深紫外到远红外波段(材料系为GaN基、GaAs基、InP基、GaSb基)，可以用于光互连、激光照明、3D传感、激光泵浦、激光显示、材料处理等领域。
(2)本公开提供的面发射激光器，与DBR-DBR垂直腔的VCSEL相比，其可以采用一维周期性光子晶体结构实现了多层结构中的布洛赫表面模的能带折叠，实现了激光面发射。同时，一维周期性光子晶体结构可以实现偏振选择。
(3)本公开提供的面发射激光器，其多层结构中的布洛赫表面模通过一维或二维周期性光子晶体结构实现能带折叠，可实现面发射功能，该面发射激光器可以实现单模、大出光孔径工作，提高单模输出功率，可达到瓦级输出功率。
(4)相比已公开报道的带边面发射激光器(如文献：Applied Physics Letters92，011129，2008)中，需要在有源层的一侧设置布拉格反射镜提高面发射的输出功率，本公开提供的面发射激光器的激射波长处于多层结构的禁带之中，因此，多层结构提供布洛赫表面模的同时，也当作反射镜的功能，可以提高面发射的输出功率，无需额外的布拉格反射镜。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1示意性示出了根据本公开一实施例的面发射激光器的中心位置A-A方向的横截面图；
图2示意性示出了根据本公开一实施例的面发射激光器结构的俯视图；
图3示意性示出了根据本公开一实施例的面发射激光器的色散曲线分布图；
图4示意性示出了根据本公开一实施例的面发射激光器在工作波长为837nm波长处的场分布图；
图5示意性示出了根据本公开另一实施例的面发射激光器的中心位置A-A方向的横截面图；
图6示意性示出了根据本公开另一实施例的面发射激光器的色散曲线分布图；
图7示意性示出了根据本公开另一实施例的面发射激光器在工作波长为837nm波长处的场分布图；
图8示意性示出了根据本公开另一实施例的面发射激光器的中心位置A-A方向的横截面图；
图9示意性示出了根据本公开另一实施例的面发射激光器结构的俯视图；
图10示意性示出了根据本公开另一实施例的面发射激光器的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
实施例1
图1示意性示出了根据本公开一实施例的面发射激光器的横截面图。
如图1所示，该面发射激光器包括自下至上依次层叠的衬底2、缓冲层3、多层结构10、材料层7、光子晶体层8及P型电极层9，其中，多层结构10包括多个低折射率材料层4、多个高折射率材料层5、有源层6，有源层6位于最后生长的一层低折射率材料层上；衬底2背面设置有N型电极层1，缓冲层3、多个低折射率材料层4、多个高折射率材料层5及有源层6的水平方向宽度相等，材料层7及光子晶体层8的水平方向宽度相等且小于有源层6的水平方向宽度；P型电极层9位于有源层6上表面。
如图2所示为本实施例的面发射激光器结构的俯视图，多层结构10、材料层7、光子晶体层8均为同心圆结构层，P型电极层9为环形结构层，本实施例中所说的水平方向宽度即为各材料层的圆直径大小，其中，该面发射激光器结构相对各材料层的圆心呈中心对称；光子晶体层8包括光子晶体结构12，光子晶体结构12由氮化硅层与空气等间距交替变化构成，类似窗格型。
本实施例中，N型电极层1为AuGeNiAu，衬底2为GaAs材料；缓冲层3为GaAs材料，缓冲层3为方形，其边长为100×100μm，厚度为500nm，其用于隔离衬底2中的缺陷；多个低折射率材料层4为Al0.9Ga0.1As，厚度为77.96nm，多个高折射率材料层5为Al0.12Ga0.88As，厚度为67.81nm，多个低折射率材料层4及多个高折射率材料层5交替生长形成周期性的20对布拉格反射镜结构，其具有宽带高反射率性能，多个低折射率材料层4或多个高折射率材料层5中至少有一层包括电流限制孔径，电流限制孔径为氧化孔径，该氧化孔径的直径为60μm，其优选直径范围为3μm～1000μm；有源层6为Al0.12Ga0.88As层，厚度为30nm，其包含1个厚度为8nm的GaAs量子阱，其中，缓冲层3、多个低折射率材料层4、多个高折射率材料层5及有源层6的半径为47μm；材料层7为二氧化硅层，厚度为100nm；光子晶体层8为氮化硅基一维周期性光子晶体层，周期为648nm，厚度为140nm，材料层7及光子晶体层8的半径为38μm；P型电极层9为TiPtAu，其内径为40μm，外径为45μm；该N型及P型电极层用于为该面发射激光器提供电流注入。
本实施例中，多层结构10及材料层7组成的结构的色散曲线中含有布洛赫表面模，该布洛赫表面模处于光线之下禁带之中，如图3所示。该布洛赫表面模通过氮化硅基一维周期性光子晶体结构12实现了能带折叠，其在837nm波长处实现了沿着垂直方向出射激光，可知，一维周期性光子晶体结构12实现的功能是在多层结构10的水平方向引入周期，实现多层结构10中的布洛赫表面模的能带折叠，在多层结构10的水平方向通过反馈形成驻波场实现光放大，使得多层结构10中的布洛赫表面模实现从光子晶体层8的表面垂直出射。另外，该布洛赫表面模在多层结构10及材料层7的光场分布，如图4所示，可以看出，其在多层结构10中的有源层6中的量子阱处有最大峰值，以增大布洛赫表面模的光限制因子，光场在材料层7中呈指数衰减，在多层结构10中呈指数衰减，也就是位于多层结构的布洛赫表面模的最大光场强度位于量子阱处以获得最大光限制因子，降低该面发射激光器的阈值电流。
本公开的一些实施例中，有源层6下表面设置布拉格反射镜结构，其可提高面发射激光的输出功率。
本公开的一些实施例中，多个低折射率材料层4或多个高折射率材料层5中至少有一层包括电流限制孔径，该电流限制孔径还可以为隧道结孔径或锌扩散形成的电流限制孔径或质子注入形成的电流限制孔径。根据实际应用需求，多个低折射率材料层4及多个高折射率材料层5交替生长形成周期性的布拉格反射镜结构可以为3对或5对或15对或25对或30对等其他对数的布拉格反射镜结构，并不仅限于本公开实施例中列举的结构。
本公开的一些实施例中，光子晶体层8具有二维周期性的光子晶体结构，其可二维空间内实现能带折叠。
实施例2
图5示意性示出了根据本公开另一实施例的面发射激光器的横截面图。
如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于：
衬底2、缓冲层3、多层结构10、材料层7及光子晶体层8的水平方向长度相等，P型电极层9位于光子晶体层8上方，且为环形结构，光子晶体层8上的光子晶体结构12下方对应的材料层7被腐蚀形成空气区域11，该空气区域11的水平方向宽度大于等于光子晶体结构12的水平方向宽度，其垂直方向高度等于材料层7的厚度，其中，光子晶体层8具有GaAs基一维周期性光子晶体结构12，材料层7为Al0.9Ga0.1As材料层。
本实施例中，多层结构10及材料层7组成的结构的色散曲线中含有布洛赫表面模，该布洛赫表面模处于光线之下禁带之中，如图6所示。该布洛赫表面模通过GaAs基光子晶体层8实现了能带折叠，其在837nm波长处实现了沿着垂直方向出射激光。另外，该布洛赫表面模在多层结构10及材料层7的光场分布，如图7所示，可以看出，其在多层结构10中的有源层6中的量子阱处有最大峰值，光场在材料层7中呈指数衰减，在多层结构10中呈指数衰减。
实施例3
图8示意性示出了根据本公开另一实施例的面发射激光器的横截面图。
如图8所示，本实施例与实施例1的区别在于：
N型电极层1设置在衬底2上表面。N型电极层1设置在该衬底2上表面相比设置在衬底2背面的优势是可以实现共面电极，减低寄生效应，有利于提高调制速度。
如图9所示为本实施例的面发射激光器结构的俯视图，可知，N型电极层1为环形电极层，其内外直径均大于方形的缓冲层3的边长，其与其他材料层同圆心。
本公开的一些实施例中，若衬底2没掺杂的情况下，N型电极层1还可以设置在缓冲层3上。
实施例4
图10示意性示出了根据本公开一实施例的面发射激光器制备方法流程图。
如图10所示，该制备方法包括：S1，在衬底上生长多层结构，多层结构包括多个低折射率材料层、多个高折射率材料层及有源层，多个低折射率材料层及多个高折射率材料层交替生长形成周期性或准周期性的布拉格反射镜结构，有源层位于最后生长的一层低折射率材料层上；其中，周期性的布拉格反射镜结构中多个低折射率材料层及多个高折射率材料层的厚度分别相等，准周期性的布拉格反射镜结构中至少有一层材料层的厚度与其他同折射率材料层的厚度不等；S2，在多层结构上生长光子晶体层。其中，光子晶体层的水平方向的宽度小于多层结构的水平宽度。
本实施例中，衬底为GaAs材料构成，多个低折射率材料层为Al0.9Ga0.1As，厚度为77.96nm，多个高折射率材料层为Al0.12Ga0.88As，厚度为67.81nm，多个低折射率材料层及多个高折射率材料层交替生长形成周期性的20对布拉格反射镜结构，其具有宽带高反射率性能，多个低折射率材料层或多个高折射率材料层中至少有一层包括电流限制孔径，电流限制孔径为氧化孔径，该氧化孔径的直径为60μm，其优选直径范围为3um～1000μm。
本实施例中，该方法还包括：S3，在光子晶体层上通过微纳加工形成一维或二维的光子晶体结构。其中，该一维或二维的光子晶体结构由光子晶体层通过刻蚀工艺形成，类似窗格型。
本实施例中，衬底上生长的材料层均为同心圆的圆形结构，如本公开实施例1或实施例2或实施例3所示的结构。
本实施例中，该方法还包括：S4，在光子晶体层上或有源层上生长P型电极层；S5，在衬底背面或衬底之上生长N型电极层。其中，P型电极层为TiPtAu，其为环形结构；N型电极层为AuGeNiAu，其为环形结构，N型及P型电极层用于为该面发射激光器提供电流注入。其中，当P型电极层生长在有源层上时，此时有源层的半径大于光子晶体层的半径，如图1或图8所示；当P型电极层生长在光子晶体层上时，此时有源层的半径等于光子晶体层的半径，如图5所示。
本公开的一些实施例中，该制备方法还包括：在衬底上生长缓冲层，缓冲层用于隔离衬底中的缺陷，该多层结构位于缓冲层上方；光子晶体层上的光子晶体结构正下方对应的材料层被腐蚀形成空气区域，该空气区域的水平方向宽度大于等于光子晶体结构的水平方向宽度，其垂直方向高度等于材料层的厚度。
本公开提供的一种面发射激光器及其制备方法，通过多个低折射率材料层及多个高折射率材料层交替生长形成周期性或准周期性的布拉格反射镜结构或布拉格反射镜级联结构，实现了该多层结构的色散曲线，即角频率和水平方向波矢分量的关系中具有布洛赫表面模，其位于多层结构的色散曲线的光线之下和禁带之中，且多层结构中的布洛赫表面模通过具有周期性的光子晶体结构实现能带折叠，在多层结构的水平方向通过反馈形成驻波场实现光放大，利用能量守恒和动量守恒原理，多层结构中的布洛赫表面模实现了激光面发射功能，即该放大后的激光从一维或二维的光子晶体结构的表面垂直出射。此外，该多层结构提供布洛赫表面模的同时，也可以当作反射镜，可以提高面发射的输出功率，无需额外的布拉格反射镜。
领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种范围组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (6)

1.一种面发射激光器，其特征在于，包括：
衬底；
多层结构，设置在所述衬底上，其包括多个低折射率材料层、多个高折射率材料层及有源层，所述多个低折射率材料层及多个高折射率材料层交替生长形成周期性或准周期性的布拉格反射镜结构，所述有源层位于最后生长的一层低折射率材料层上；其中，所述布拉格反射镜结构包括布洛赫表面模，该布洛赫表面模位于所述布拉格反射镜结构的色散图中的光线之下且禁带之中，所述周期性的布拉格反射镜结构中多个低折射率材料层及多个高折射率材料层的厚度分别相等，所述准周期性的布拉格反射镜结构中至少有一层材料层的厚度与其他同折射率材料层的厚度不等；
光子晶体层，其设置在所述多层结构上；所述光子晶体层具有一维或二维周期性的光子晶体结构，其通过微纳加工形成；其中，所述具有一维周期性的光子晶体结构为在一维空间内实现能带折叠，所述具有二维周期性的光子晶体结构为二维空间内实现能带折叠。
2.根据权利要求1所述的面发射激光器，其特征在于，所述有源层下表面设置布拉格反射镜结构。
3.根据权利要求1所述的面发射激光器，其特征在于，所述多个低折射率材料层或多个高折射率材料层中至少有一层材料层包括电流限制孔径，所述电流限制孔径为氧化孔径或隧道结孔径或锌扩散形成的电流限制孔径或质子注入形成的电流限制孔径。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的面发射激光器，其特征在于，所述面发射激光器还包括P型及N型电极层，所述P型电极层设置在所述光子晶体层或所述有源层上，所述N型电极层设置在所述衬底背面或所述衬底之上。
5.一种面发射激光器的制备方法，其特征在于，包括：
S1，在衬底上生长多层结构，所述多层结构包括多个低折射率材料层、多个高折射率材料层及有源层，所述多个低折射率材料层及多个高折射率材料层交替生长形成周期性或准周期性的布拉格反射镜结构，所述有源层位于最后生长的一层低折射率材料层上；其中，所述布拉格反射镜结构包括布洛赫表面模，该布洛赫表面模位于所述布拉格反射镜结构的色散图中的光线之下且禁带之中，所述周期性的布拉格反射镜结构中多个低折射率材料层及多个高折射率材料层的厚度分别相等，所述准周期性的布拉格反射镜结构中至少有一层材料层的厚度与其他同折射率材料层的厚度不等；
S2，在所述多层结构上生长光子晶体层；
S3，在所述光子晶体层上通过微纳加工形成具有一维或二维周期性的光子晶体结构；其中，所述具有一维周期性的光子晶体结构为在一维空间内实现能带折叠，所述具有二维周期性的光子晶体结构为二维空间内实现能带折叠。
6.根据权利要求5所述的面发射激光器的制备方法，其特征在于，该方法还包括：
S4，在所述光子晶体层上或所述有源层上生长P型电极层；
S5，在所述衬底背面或所述衬底之上生长N型电极层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113381294B (zh) * 2021-06-08 2022-05-27 中国科学院半导体研究所 单片集成边发射激光器及制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101304158A (zh) * 2007-05-07 2008-11-12 佳能株式会社 垂直腔表面发射激光器
CN101359807A (zh) * 2007-07-31 2009-02-04 佳能株式会社 表面发射激光器
CN101821917A (zh) * 2007-10-12 2010-09-01 佳能株式会社 表面发射激光器
CN104242055A (zh) * 2013-06-19 2014-12-24 佳能株式会社 半导体dbr、半导体发光器件及制造半导体dbr 的方法
CN110429473A (zh) * 2019-08-06 2019-11-08 中国科学院半导体研究所 垂直腔面发射激光器及其制作方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104409965A (zh) * 2014-07-18 2015-03-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 布拉格反射波导GaSb基半导体激光器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101304158A (zh) * 2007-05-07 2008-11-12 佳能株式会社 垂直腔表面发射激光器
CN101359807A (zh) * 2007-07-31 2009-02-04 佳能株式会社 表面发射激光器
CN101821917A (zh) * 2007-10-12 2010-09-01 佳能株式会社 表面发射激光器
CN104242055A (zh) * 2013-06-19 2014-12-24 佳能株式会社 半导体dbr、半导体发光器件及制造半导体dbr 的方法
CN110429473A (zh) * 2019-08-06 2019-11-08 中国科学院半导体研究所 垂直腔面发射激光器及其制作方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Analysis of hybrid photonic crystal vertical cavity surface emitting lasers;Haroldo T. Hattori et al.;《OPTICS EXPRESS》;20030728;第11卷(第15期);第1801-1808页 *
Haroldo T. Hattori et al..Analysis of hybrid photonic crystal vertical cavity surface emitting lasers.《OPTICS EXPRESS》.2003,第11卷(第15期),第1801-1808页. *
Vertical high emission in photonic crystal nanocavities by band-folding design;Nguyen-Vi-Quynh Tran et al.;《PHYSICAL REVIEW B》;20100812;第82卷(第7期);第075120-1到075120-6页 *

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