TWM569067U - Electrically excited photonic crystal surface-emitting laser element - Google Patents

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林國瑞
徐銘揚
陳俞諶
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智林企業股份有限公司
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Abstract

一種電激發光子晶體面射型雷射元件，包含：一電流侷限結構，係位在光子晶體結構及主動層上，並具有一孔徑；一透明導電層，位在電流侷限結構上，並覆蓋光子晶體結構；一正電極金屬，位在透明導電層上，並具有一金屬孔；本創作係直接從磊晶結構最上方往內部蝕刻來製作光子晶體，無需晶圓熔合或磊晶再成長的複雜技術，不僅可以使雷射光穿透，還同時具有導電性，進而得以電激發量子結構，再藉由光子晶體結構，使光能從磊晶結構的正面出光，且具有遠場發散角小等優異特性。

Description

電激發光子晶體面射型雷射元件
本創作係有關一種電激發光子晶體面射型雷射元件，其正電極金屬、透明導電層、電流侷限結構的相互配合，進而電激發量子結構，再藉由光子晶體結構，使光能從磊晶結構的正面出光。
按，光子晶體(Photonic crystal,PC)為一種人造晶體，或稱作超穎材料(Metamaterials)，這種晶體的折射率在空間上具有週期性分布，其特性與固態晶體相似。將週期性位勢及邊界條件引入薛丁格方程式，藉由解特徵問題可以得到固態晶體的色散關係(Dispersion relation)，或稱作能帶結構(Band Structure)。同樣道理，將週期性折射率分布及邊界條件引入馬克士威(Maxwell)方程式，解特徵問題可以得到光子晶體的能帶結構。電磁波在光子晶體中的傳播行為類似於固態晶體中的電子，特定頻率的電磁波無法在光子晶體中存在時，即類似於固態晶體中的能隙(Band gap)，稱為光子晶體的禁制帶(Forbidden band)。光子晶體可以控制光的傳播行為，其應用範圍十分廣泛，例如光子晶體雷射、光子晶體光纖等相關應用。
承上，光子晶體雷射主要分為兩種，缺陷型雷射(Defect lasers)與能帶邊緣型雷射(Band-edge lasers)。缺陷型雷射的操作頻率在光子晶體的禁制帶中，在光子晶體結構中移除一個或數個晶格點作為缺陷，使電磁波侷限在缺陷中進而形成雷射共振腔，這種雷射的優點為有極高的品質因子(Quality factor)、較低的閾值條件等。而能帶邊緣型雷射利用能帶邊緣能態的群速度趨近於零來實現慢光(Slow light)效 應，使光子在光子晶體中的生命周期(Life time)變長，得以增強光子與增益介質之間的交互作用。由於這種雷射將操作頻率設計在能帶邊緣的平坦能態上，而不是禁制帶中的能態，故共振區域不再侷限在極小的體積內，得以拓展到整個光子晶體區域，實現大面積同調共振。另一方面，由於光子晶體特殊的繞射現象，光不只在光子晶體平面上耦合，亦會繞射出光子晶體平面，所以可以達到面射出光(Surface emission)的效果。這種雷射的優點有面射出光、大面積出光、較小的發散角、高功率輸出與容易製作二維雷射陣列等優異特性。
次按，光子晶體雷射依激發來源可以分為光激發與電激發雷射，光激發雷射將高功率雷射源導入元件產生大量電子-電洞對(Electron-hole pair)來達到雷射現象；電激發雷射則利用外加電源供給電子與電洞，實際應用上以電激發式為主，然而光子晶體的孔洞結構使得電流注入變得困難，需要考慮載子的傳輸路徑與分佈問題，所以比光激發雷射難實現。由文獻回顧可得知電激發雷射的製程方式可大致分為兩種：晶圓熔合(Wafer fusion)與磊晶再成長(Regrowth)。前者首次由京都大學Noda等人於1999年利用晶圓熔合技術，在高溫高壓下將兩片晶圓接合，成功展示InGaP/InP多重量子井雷射在室溫下的操作，該雷射在電流脈衝波操作下的最大輸出功率超過20mW，遠場發散角小於1.8度；後者是由Noda等人於2014年發表，利用磊晶再成長的技術成功製作出瓦級(Watt-class)的InGaAs/AlGaAs多重量子井雷射，在室溫下的電流連續波操作，最大輸出功率可以高達1.5W，發散角小於3度。
惟查，由於目前有關製作電激發光子晶體雷射的相關研究以晶圓熔合與磊晶再成長為主，然而這兩種製造方法需要較複雜的技 術。是以，本創作人有鑑於上揭問題點，乃構思一種電激發光子晶體面射型雷射元件，而希望以更簡單的方式完成，為本創作所欲解決的課題。
本創作之主要目的，提供一種電激發光子晶體面射型雷射元件，其直接從磊晶結構最上方往內部蝕刻來製作光子晶體，並以氧化銦錫作為電極結構，成功避免先前技術晶圓熔合與磊晶再成長之製程方法，不僅可以使雷射光穿透，還同時具有導電性，所以非常適合於面射型雷射。
為達上述目的，本創作所採用之技術手段，其包含：一基板，其具備一第一表面及相反側之第二表面；一下披覆層，係位在該基板之第一表面上；一主動層，係位在該下披覆層上，並具有一量子結構；一上披覆層，係位在該主動層上；一接觸層，係位在該上披覆層上，並以該上披覆層及該接觸層呈高台型且設有複數空氣孔洞，形成一光子晶體結構，且該光子晶體結構之上表面係設定一第一預定區域；一電流侷限結構，係位在該光子晶體結構及該主動層上，並具有一孔徑，且該孔徑係對應該光子晶體結構之第一預定區域，使電流流向侷限在該光子晶體結構之第一預定區域；一透明導電層，係位在該電流侷限結構上，並覆蓋該光子晶體結構之第一預定區域上，且該透明導電層之上表面係設定一第二預定區域，該第二預定區域之位置與該光子晶體結構之第一預定區域之位置呈現上下對應關係；一正電極金屬，係位在該透明導電層上，並具有一金屬孔，且該金屬孔係對應該透明導電層之第二預定區域，使該金屬孔不遮蔽該光子晶體結構之 第一預定區域；以及一背電極金屬，係位在該基板之第二表面上；藉此，該正電極金屬、該透明導電層、該電流侷限結構及該背電極金屬相互配合，進而電激發該量子結構，再藉由該光子晶體結構可面射出雷射於該光子晶體結構之第一預定區域、該電流侷限結構之孔徑、該透明導電層之第二預定區域至該正電極金屬之金屬孔外。
在一較佳實施例中，該上披覆層之厚度範圍為10~500nm。
在一較佳實施例中，該空氣孔洞係可排列成二維陣列。
在一較佳實施例中，該電流侷限結構之材料係可包括選自氮化矽、氧化矽、聚醯亞胺其中任一所構成。
在一較佳實施例中，該透明導電層之材料係可包括選自氧化銦錫、氧化銻錫、氟摻雜氧化錫、氧化鋁鋅、氧化鎵鋅、氧化銦鋅、氧化鋅其中任一所構成。
在一較佳實施例中，該量子結構係可包括至少一量子點層。
在一較佳實施例中，該量子點層之材料係可包括選自砷化銦、氮化鎵、砷化銦鎵、氮化銦鎵、磷化銦鎵、砷化鋁鎵銦、磷化鋁鎵銦、砷磷化鎵銦其中任一所構成。
在一較佳實施例中，該量子結構係可包括至少一量子井層。
在一較佳實施例中，該量子井層之材料係可包括選自砷化銦、氮化鎵、砷化銦鎵、氮化銦鎵、磷化銦鎵、砷化鋁鎵銦、磷化鋁鎵銦、砷磷化鎵銦其中任一所構成。
在一較佳實施例中，該基板與該下披覆層之間係可包括設有一緩衝層。
在一較佳實施例中，該緩衝層與該下披覆層之間係可包括設有一第一漸變層。
在一較佳實施例中，該下披覆層與該主動層之間係可包括設有一第一分開侷限層異質；該主動層與該上披覆層之間係可包括設有一第二分開侷限層異質。
在一較佳實施例中，該上披覆層與該接觸層之間係可包括設有一第二漸變層。
藉助上揭技術手段，其以氧化銦錫作為該透明導電層，並搭配該電流侷限結構控制電流分布與減緩該光子晶體結構的邊界損耗，成功展示室溫操作的電激發光。
10A、10B‧‧‧電激發光子晶體面射型雷射元件
11‧‧‧基板
111‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
12‧‧‧下披覆層
13‧‧‧主動層
131‧‧‧量子結構
131A‧‧‧量子點層
131B‧‧‧量子井層
1311‧‧‧量子點
1312‧‧‧覆蓋層
1313‧‧‧間隔層
14‧‧‧上披覆層
141‧‧‧空氣孔洞
15‧‧‧光子晶體結構
151‧‧‧光子晶體結構之上表面
16‧‧‧電流侷限結構
161‧‧‧孔徑
17‧‧‧透明導電層
171‧‧‧透明導電層之上表面
18‧‧‧正電極金屬
181‧‧‧金屬孔
19‧‧‧負電極金屬
A1‧‧‧第一預定區域
A2‧‧‧第二預定區域
B‧‧‧緩衝層
C‧‧‧接觸層
F‧‧‧光子晶體圖形
G1‧‧‧第一漸變層
G2‧‧‧第二漸變層
L1‧‧‧外側長度
L2‧‧‧內側長度
M‧‧‧硬式罩幕
R‧‧‧正光阻
S1‧‧‧第一分開侷限層異質結構
S2‧‧‧第二分開侷限層異質結構
T‧‧‧溝槽
W‧‧‧磊晶結構
a‧‧‧週期
圖1A係本創作磊晶結構之示意圖。
圖1B係本創作製作硬式罩幕之示意圖。
圖1C係本創作定義光子晶體圖形之示意圖。
圖1D係本創作轉移光子晶體圖形之示意圖。
圖1E係本創作去除硬式罩幕之示意圖。
圖1F係本創作蝕刻出高台之示意圖。
圖1G係本創作製作電流侷限結構之示意圖。
圖1H係本創作製作透明導電層之示意圖。
圖1I係本創作溝槽作為隔離邊界之示意圖。
圖1J係本創作基板磨薄之示意圖。
圖1K係本創作正電極金屬沉積之示意圖。
圖1L係本創作背電極金屬沉積之示意圖。
圖2A係本創作光子晶體結構俯視之電子顯微鏡圖。
圖2B係本創作光子晶體結構側視之電子顯微鏡圖。
圖3係本創作另一較佳實施例之示意圖。
圖4A係本創作量子結構之示意圖。
圖4B係本創作量子結構另一較佳實施例之示意圖。
圖5係本創作之俯視圖。
圖6係本創作側視之電子顯微鏡圖。
首先，請參閱圖1A~圖1L所示，本創作之一種電激發光子晶體面射型雷射(Electrically Pumped Photonic-Crystal Surface-Emitting Lasers)元件10A較佳實施例，包含：一基板(substrate)11，其具備一第一表面111及相反側之第二表面112，本實施例中，該基板11之材料係可包括選自氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)其中任一所構成，但不限定於此。
一下披覆層(Cladding layer)12，係位在該基板11之第一表面111上，本實施例中，該下披覆層12之材料係可包括選自砷化鋁鎵(AlGaAs)、砷化鎵(GaAs)、氮化鋁鎵(AlGaN)、砷化鋁鎵銦(AlGaInAs)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)其中任一所構成，但不限定於此。
一主動層13，係位在該下披覆層12上，並具有一量子結構(Quantum Structure)131。
一上披覆層(Cladding layer)14，係位在該主動層(active region)13上，本實施例中，該上披覆層14之厚度範圍為10~500nm，配合該上披覆層14之材料係可包括選自砷化鋁鎵(AlGaAs)、砷化鎵(GaAs)、氮化鋁鎵(AlGaN)、砷化鋁鎵銦(AlGaInAs)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)其中任一所構成，但不限定於此。
一接觸層(Contact layer)(C)，係位在該上披覆層14上，本實施例中，該接觸層(C)之材料係可包括選自氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化銦鎵(InGaAsP)其中任一所構成，但不限定於此。
圖1A所示，其該基板11、該下披覆層12、該主動層13、該上披覆層14及該接觸層(C)形成一磊晶結構(W)，並不限定磊晶成長之層數。
圖1B所示，其製作一硬式罩幕(Hard mask)(M)，在該磊晶結構(W)上沉積氮化矽(Silicon Nitride,SiNx)，但不限定於此。
圖1C所示，其定義一光子晶體圖形(F)，在該磊晶結構(W)上旋塗一正光阻(R)，之後將該光子晶體圖形(F)定義於該正光阻(R)上，其光子晶體區域為290μm的正方形，但不限定於此。
圖1D所示，其轉移該光子晶體圖形(F)，先將該光子晶體圖形(F)轉移進該硬式罩幕(M)中，並移除該正光阻(R)後，再將該光子晶體圖形(F)轉移進該磊晶結構(W)中，由於該量子結構131將波導模態的大部分光場侷限於該主動層13的區域，故蝕刻深度需要更深才能獲得更強的耦合強度，當蝕刻深度大於500nm時，則光子晶體才會有較好的耦合效率，但不限定於此。
圖1E所示，其去除該硬式罩幕(M)，但不限定於此。
圖1F所示，其利用黃光製程定義出310μm的正方形高台，並蝕刻深度約為450nm，令該上披覆層14及該接觸層(C)呈高台(Mesa)型且設有複數空氣孔洞(air hole)141，形成一光子晶體結構15，且該光子晶體結構15之上表面151係設定一第一預定區域(A1)，而蝕刻出高台的目的為幫助光侷限在光子晶體中與減少漏電流，本實施例中，該光子晶體結構15之週期(a)為385nm、388nm、390nm、393nm、395nm其中 任一所構成，但不限定於此。此外，圖2A及圖2B所示，其各該空氣孔洞141之形狀為圓柱形、各該空氣孔洞141之深度為520nm~540nm及其直徑為130~140nm、各該空氣孔洞141係可排列成二維陣列，但不限定於此。
圖1G所示，其製作一電流侷限結構16，乃因具有無限週期的光子晶體理論上不會有邊界(Boundary)效應，然而實際應用上的光子晶體是有限週期的，所以在晶體的邊界會有能量損耗，但若光子晶體的面積比元件具有增益的面積大，則能減緩邊界效應所造成的損耗，且光子晶體面積為增益面積的二到三倍是可以成功產生雷射現象，故利用黃光製程在該光子晶體結構15之第一預定區域(A1)的正中間定義出圓形的孔徑(Aperture)圖案，其直徑為150μm，再沉積氮化矽120nm，並利用舉離(Lift off)將多餘的氮化矽去除，令該電流侷限結構16，係位在該光子晶體結構15及該主動層13上，並具有一孔徑161，且該孔徑161係對應該光子晶體結構15之第一預定區域(A1)，使電流流向侷限在該光子晶體結構15之第一預定區域(A1)，讓雷射模態存在於類似無限大的光子晶體中，本實施例中，該電流侷限結構16之材料係可包括選自氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiOx)、聚醯亞胺(polyimide)其中任一所構成，但不限定於此。
圖1H所示，其製作一透明導電層17，乃由於能帶邊緣型雷射具有面射出光性質，若在出光區域覆蓋大面積金屬會影響雷射出光，故利用氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)作為該透明導電層17，同時具有傳輸載子與透光的特性。利用電子槍蒸鍍(E-gun evaporator)方式成長225nm的氧化銦錫薄膜，令該透明導電層17，係位在該電流侷限結 構16上，並覆蓋該光子晶體結構15之第一預定區域(A1)上，且該透明導電層17之上表面171係設定一第二預定區域(A2)，該第二預定區域(A2)之位置與該光子晶體結構15之第一預定區域(A1)之位置呈現上下對應關係，本實施例中，該透明導電層17之材料係可包括選自氧化銦錫(ITO)、氧化銻錫(ATO)、氟摻雜氧化錫(FTO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)其中任一所構成，但不限定於此。
圖1I所示，其在鍍完該透明導電層17之後，乃利用黃光製程定義一溝槽(Trench)(T)作為隔離(Isolation)邊界，並利用氧化銦錫蝕刻液將該溝槽(T)內的氧化銦錫去除，但不限定於此。
圖1J所示，其一正電極金屬18沉積，乃使用黃光製程定義完電極圖形後，並沉積鈦(Ti)、金(Au)兩種金屬，再用舉離將多餘金屬去除，令該正電極金屬18，係位在該透明導電層17上，並具有一金屬孔181，且該金屬孔181係對應該透明導電層17之第二預定區域(A2)，使該金屬孔181不遮蔽該光子晶體結構15之第一預定區域(A1)，但不限定於此。
圖1K所示，其將該基板11厚度磨薄，使該基板11之第二表面112形成類鏡面(Mirror-like)的表面，但不限定於此。
圖1L所示，其一背電極金屬19沉積，並沉積鎳(Ni)、鍺(Ge)、金(Au)三種金屬，令該背電極金屬19，係位在該基板11之第二表面112上。最後，快速熱退火(Rapid thermal annealing,RTA)，即完成該電激發光子晶體面射型雷射元件10A，但不限定於此。
另一較佳實施例中，圖3所示，一種電激發光子晶體面射型雷 射元件10B，包含：該基板11與該下披覆層12之間係可包括設有一緩衝層(Buffer layer)(B)，本實施例中，該緩衝層(B)之材料係可包括選自氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)其中任一所構成；該緩衝區(B)之厚度為200nm，但不限定於此。
該緩衝層(B)與該下披覆層12之間係可包括設有一第一漸變層(Graded-index,GRIN)(G1)，本實施例中，該下披覆層12之砷化鋁鎵的組成式為Al0.4Ga0.6As，鋁的比例由0.4漸變到0.1，其目的是緩和在砷化鎵與砷化鋁鎵介面的陡峭能障；該下披覆層12之厚度為1.3μm；該第一漸變層(G1)之材料係可包括選自砷化鋁鎵(AlGaAs)、砷化鎵(GaAs)、氮化鋁鎵(AlGaN)、砷化鋁鎵銦(AlGaInAs)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)其中任一所構成；該第一漸變層(G1)之厚度為150nm，但不限定於此。
該下披覆層12與該主動層13之間係可包括設有一第一分開侷限層異質(Separate Confinement Heterostructure,SCH)(S1)；該主動層13與該上披覆層14之間係可包括設有一第二分開侷限層異質(Separate Confinement Heterostructure,SCH)(S2)，本實施例中，該第一分開侷限層異質結構(S1)與該第二分開侷限層異質(S2)之材料係可包括選自砷化鋁鎵(AlGaAs)、砷化鎵(GaAs)、氮化鋁鎵(AlGaN)、砷化鋁鎵銦(AlGaInAs)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)其中任一所構成，其功用可以分別達成載子與光場的侷限；該第一分開侷限層異質結構(S1)之厚度為130nm；該第二分開侷限層異質結構(S2)之厚度為105nm，但不限定於此。
該上披覆層14與該接觸層(C)之間係可包括設有一第二漸變 層(Graded-index,GRIN)(G2)，而該上披覆層14、該第二漸變層(G2)及該接觸層(C)呈高台型且設有複數空氣孔洞141，形成該光子晶體結構15，本實施例中，該上披覆層14之砷化鋁鎵的組成式為Al0.4Ga0.6As，鋁的比例由0.4漸變到0.1，其目的是緩和在砷化鎵與砷化鋁鎵介面的陡峭能障；該上披覆14之厚度為200nm；該接觸層(C)之厚度為100nm；該第二漸變層(G2)之材料係可包括選自砷化鋁鎵(AlGaAs)、砷化鎵(GaAs)、氮化鋁鎵(AlGaN)、砷化鋁鎵銦(AlGaInAs)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)其中任一所構成；該第二漸變層(G2)之厚度為150nm，但不限定於此。
承上，該基板11、該緩衝層(B)、該第一漸變層(G1)、該下披覆層12、該第一分開侷限層異質結構(S1)、該主動層13、該第二分開侷限層異質結構(S2)、該上披覆層14、該第二漸變層(G2)及該接觸層(C)形成該磊晶結構(W)，並不限定磊晶成長之層數。此外，該主動層13上方的結構為P型半導體，摻雜物(dopant)為鈹原子(Be)，其中最上方的該接觸層(C)為重摻雜(Heavily doped)，目的是要和氧化銦錫形成良好的歐姆接觸，而主動層下方的結構為N型半導體，摻雜物為矽原子(Si)，兩種摻雜物的濃度為1018cm-3，重摻雜的區域為1019cm-3。上述所揭露該基板11、該緩衝層(B)、該第一漸變層(G1)、該下披覆層12、該第一分開侷限層(S1)、該第二分開侷限層(S2)、該上披覆層14、該第二漸變層(G2)及該接觸層(C)之材料範圍，亦使波長範圍能包含藍光至紅外光。
圖4A所示，其該量子結構131係可包括至少一量子點層131A， 本實施例中，該量子點層131A之材料係可包括選自砷化銦(InAs)、氮化鎵(GaN)、砷化銦鎵(InGaAs)、氮化銦鎵(InGaN)、磷化銦鎵(InGaP)、砷化鋁鎵銦(AlGaInAs)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)、砷磷化鎵銦(GaInAsP)其中任一所構成，但不限定於此。此外，該量子結構131具有7層該量子點層131A，該量子點層131A更包括一量子點1311、一覆蓋層1312及一間隔層1313，該量子點1311上係覆蓋該覆蓋層1312，該覆蓋層1312上係設有該間隔層1313，且該量子點1311之材料為砷化銦及其厚度為2.2ML(Mono layer)，配合該覆蓋層1312之材料為砷化銦鎵、其組成式為In0.15Ga0.85As及其厚度為5nm與該間隔層1313之材料為砷化鎵及其厚度為45nm，但不限定於此。
圖4B所示，其該量子結構131係可包括至少一量子井層131B，本實施例中，該量子井層131B之材料係可包括選自砷化銦(InAs)、氮化鎵(GaN)、砷化銦鎵(InGaAs)、氮化銦鎵(InGaN)、磷化銦鎵(InGaP)、砷化鋁鎵銦(AlGaInAs)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)、砷磷化鎵銦(GaInAsP)其中任一所構成，但不限定於此。
承上，其利用該量子結構131作為增益介質，成功製作出室溫操作的電激發光子晶體能帶邊緣型雷射，配合該光子晶體結構15之週期(a)為385nm、388nm、390nm、393nm或395nm，使雷射發光波長在1.3μm附近，該雷射波長會隨著該光子晶體結構15之週期變大而變長，並不侷限於該光子晶體結構15之週期(a)為385nm、388nm、390nm、393nm或395nm，故雷射發光波長不限於1.3μm，而在製程上無需晶圓熔合或磊晶再成長的複雜技術，選擇直接從該磊晶結構(W)最上方往內部蝕刻來製作該光子晶體結構15，並在該光子晶體結構15上方覆蓋氧化銦錫作為該透明導電層17，使光 能從該磊晶結構(W)的正面出光，且光子晶體能帶邊緣型雷射具有面射出光、遠場發散角小等優異特性，故光纖的耦合效率優於邊射型雷射(Edge-emitting laser)，操作於此波段的雷射在光纖通訊領域有很高的應用潛力，但不限定於此。
基於如此之構成，上述較佳實施例之態樣，其差異僅在於磊晶成長之材料不同，並皆可達到由該正電極金屬18、該透明導電層17、該電流侷限結構16及該背電極金屬19相互配合，進而電激發該量子結構131，再藉由該光子晶體結構15可面射出雷射於該光子晶體結構15之第一預定區域(A1)、該電流侷限結構16之孔徑161、該透明導電層17之第二預定區域(A2)至該正電極金屬18之金屬孔181外，並配合圖5所示，其該金屬孔181之外側長度(L1)為650μm與內側長度(L2)為300μm，且該金屬孔181內呈現該透明導電層17之第二預定區域(A2)，及圖6所示，其在該光子晶體結構15上係依序製作該電流侷限結構16及該透明導電層17，與圖2A、圖2B所示，其該光子晶體結構15上尚未製作該電流侷限結構16及該透明導電層17之比較後，即可得知該電流侷限結構16及該透明導電層17製作於該電激發光子晶體面射型雷射元件10A、10B之何處。
綜上所述，本創作所揭示之構造，為昔所無，且確能達到功效之增進，並具可供產業利用性，完全符合新型專利要件，祈請 鈞局核賜專利，以勵創新，無任德感。
惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本創作之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

Claims (13)

  1. 一種電激發光子晶體面射型雷射元件，其包含：一基板，其具備一第一表面及相反側之第二表面；一下披覆層，係位在該基板之第一表面上；一主動層，係位在該下披覆層上，並具有一量子結構；一上披覆層，係位在該主動層上；一接觸層，係位在該上披覆層上，並以該上披覆層及該接觸層呈高台型且設有複數空氣孔洞，形成一光子晶體結構，且該光子晶體結構之上表面係設定一第一預定區域；一電流侷限結構，係位在該光子晶體結構及該主動層上，並具有一孔徑，且該孔徑係對應該光子晶體結構之第一預定區域，使電流流向侷限在該光子晶體結構之第一預定區域；一透明導電層，係位在該電流侷限結構上，並覆蓋該光子晶體結構之第一預定區域上，且該透明導電層之上表面係設定一第二預定區域，該第二預定區域之位置與該光子晶體結構之第一預定區域之位置呈現上下對應關係；一正電極金屬，係位在該透明導電層上，並具有一金屬孔，且該金屬孔係對應該透明導電層之第二預定區域，使該金屬孔不遮蔽該光子晶體結構之第一預定區域；以及一背電極金屬，係位在該基板之第二表面上；藉此，該正電極金屬、該透明導電層、該電流侷限結構及該背電極金屬相互配合，進而電激發該量子結構，再藉由該光子晶體結構可面射出雷射於該光子晶體結構之第一預定區域、該電流侷限結構之孔徑、該透明導電層之第二預定區域至該正電極金屬之金屬孔外。
  2. 如請求項1所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該上披覆層之厚度範圍為10~500nm。
  3. 如請求項1所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該空氣孔洞係可排列成二維陣列。
  4. 如請求項1所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該電流侷限結構之材料係可包括選自氮化矽、氧化矽、聚醯亞胺其中任一所構成。
  5. 如請求項1所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該透明導電層之材料係可包括選自氧化銦錫、氧化銻錫、氟摻雜氧化錫、氧化鋁鋅、氧化鎵鋅、氧化銦鋅、氧化鋅其中任一所構成。
  6. 如請求項1所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該量子結構係可包括至少一量子點層。
  7. 如請求項6所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該量子點層之材料係可包括選自砷化銦、氮化鎵、砷化銦鎵、氮化銦鎵、磷化銦鎵、砷化鋁鎵銦、磷化鋁鎵銦、砷磷化鎵銦其中任一所構成。
  8. 如請求項1所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該量子結構係可包括至少一量子井層。
  9. 如請求項8所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該量子井層之材料係可包括選自砷化銦、氮化鎵、砷化銦鎵、氮化銦鎵、磷化銦鎵、砷化鋁鎵銦、磷化鋁鎵銦、砷磷化鎵銦其中任一所構成。
  10. 如請求項1所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該基板與該下披覆層之間係可包括設有一緩衝層。
  11. 如請求項10所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該緩衝層與該下披覆層之間係可包括設有一第一漸變層。
  12. 如請求項1所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該下披覆層與該主動層之間係可包括設有一第一分開侷限層異質；該主動層與該上披覆層之間係可包括設有一第二分開侷限層異質。
  13. 如請求項1所述之電激發光子晶體面射型雷射元件，其中，該上披覆層與該接觸層之間係可包括設有一第二漸變層。
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