一种激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种激光器，所述激光器包括：衬底；第一半导体层，形成于所述衬底上；量子阱层，形成于所述第一半导体层上；第二半导体层，形成于所述量子阱层上；接触层，形成于所述第二半导体层上；光子晶体阵列，形成与所述接触层上，且所述光子晶体阵列穿过所述接触层、所述第二半导体层、所述量子阱层、所述第一半导体层以及部分衬底；第一电极，形成于所述衬底上，且位于所述衬底相对于所述第一半导体层的一侧；第二电极，形成于所述接触层上。通过本公开的一种激光器，可以无需使用分布式布拉格反射镜产生光腔。格反射镜产生光腔。格反射镜产生光腔。

【技术实现步骤摘要】
一种激光器


[0001]本专利技术属于半导体
，特别涉及一种激光器其及制造方法。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)是一种垂直表面出光的新型激光器，一般以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED(发光二极管)和LD(Laser Diode，激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。
[0003]随着雷达和远距离ToF的应用日益普及，对于大功率密度的激光器阵列的需求也越来越多。为提高激光器的反射率，一般在有源区上下生长几十层的III
‑
V材料作为分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector，DBR)，这种结构的激光器生长复杂，且热阻高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种激光器其及制造方法，所述激光器通过设置一定周期以及大小的光子晶体阵列，可以无需使用分布式布拉格反射镜产生光腔。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供的一种激光器，其包括：
[0007]衬底；
[0008]第一半导体层，形成于所述衬底上；
[0009]量子阱层，形成于所述第一半导体层上；
[0010]第二半导体层，形成于所述量子阱层上；
[0011]接触层，形成于所述第二半导体层上；
[0012]光子晶体阵列，形成与所述接触层上，且所述光子晶体阵列穿过所述接触层、所述第二半导体层、所述量子阱层、所述第一半导体层以及部分衬底；
[0013]第一电极，形成于所述衬底上；以及
[0014]第二电极，形成于所述接触层上。
[0015]在本专利技术一实施例中，所述光子晶体阵列包括多个光子晶体，所述光子晶体包括多个光子晶体孔洞。
[0016]在本专利技术一实施例中，所述光子晶体孔洞穿过所述接触层、所述第二半导体层、所述量子阱层、所述第一半导体层以及部分衬底，且所述光子晶体孔洞与所述衬底的底部具有预设距离。
[0017]在本专利技术一实施例中，所述光子晶体孔洞呈矩阵排布，且相邻所述光子晶体孔洞之间具有第一长度的距离，且所述第一长度为0.48～0.52倍的波长。
[0018]在本专利技术一实施例中，所述光子晶体孔洞呈柱形结构孔洞。
[0019]在本专利技术一实施例中，所述光子晶体孔洞的直径范围为0.1～2um。
[0020]在本专利技术一实施例中，所述光子晶体孔洞的直径为第二长度，且所述第二长度与所述第一长度之比的范围为0.5～0.9。
[0021]在本专利技术一实施例中，所述光子晶体孔洞采用二氧化硅或氮化硅填充。
[0022]在本专利技术一实施例中，所述第一半导体层、所述量子阱层和所述第二半导体层采用III
‑
V族化合物或II
‑
VI族化合物制成。
[0023]在本专利技术一实施例中，所述第二电极呈环形设置，且所述第二电极环绕所述光子晶体阵列。
[0024]如上所述本专利技术提供的一种激光器，空穴和光子在量子阱内产生辐射复合发出光子，光子通过光子晶体的调控可以垂直于表面的方向发射到器件外；且通过设置具有一定周期和大小的光子晶体，形成光子晶体阵列，以增加激光器的反射率。本专利技术提供的所述激光器，在不设置分布式布拉格反射镜时，提高激光器的反射率。
[0025]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为一种激光器半导体外延结构图。
[0028]图2为图1的俯视图。
[0029]图3为一种光子晶体阵列结构图。
[0030]图4为图3的俯视图。
[0031]图5为一种激光器结构图。
[0032]图6为图5的俯视图。
[0033]图7为另一种激光器结构图。
[0034]图8为图7的俯视图。
[0035]图9为另一种光子晶体阵列的排列图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]激光器在生产创造中具有比较广泛的应用，激光器例如可以作为雷达中的激光发射器，还可以作为距离传感器中的激光器，或者作为光通信激光器。为提高激光器的反射率，在一些实施例中，一般在激光器的有源区上下生长几十层不同折射率的III
‑
V材料作为分布式布拉格反射镜，当光经过不同折射率的薄膜的时候，由于各层反射回来的光因相位角的改变而进行建设性干涉，然后互相结合再一起，得到强烈反射光，以增加激光器的反射
率。这种具有分布式布拉格反射镜结构的激光器结构复杂，生长过程繁琐，且最终获得的激光器热阻高。本专利技术提供一种激光器，在激光器上形成光子晶体阵列，以增加激光器发射率，且不会出现热阻高的问题。
[0038]请参阅图1至图6所示，本专利技术提供的激光器为一种垂直腔面发射激光器，且本专利技术提供的激光器具体包括衬底100，设置在衬底100上的外延层，形成在外延层上，且穿过外延层以及部分衬底100的光子晶体阵列，以及与外延层连接的第一电极107和第二电极108。其中，本实施例提供的外延层可以包括在衬底100上依次形成的第一半导体层102、量子阱层103、第二半导体层104以及接触层105。
[0039]具体的，请参阅图1所示，在本专利技术一实施例中，衬底100可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的半绝缘材料。衬底100例如可以为例如掺杂的砷化镓(GaAs)、硅、硅碳化物，铝氮化物，镓氮化物。在本实施例中，衬底100例如为半绝缘性砷化镓基板，该半绝缘性砷化镓基板是掺杂有杂质的砷化镓基板。
[0040]请参阅图1至图2，以及图5所示，在本施例中，衬底100连接第一半导体层102和第一电极107。本实施例中，衬底100与第一半导体层102导电类型相同，例如为N型。且衬底100的掺杂浓度高于第一半导体层102，使得第一半导体层102与第一电极107形成良好的接触。
[0041]请参阅图1至图2所示，在本专利技术一实施例中，第一半导体层102形成于衬底100上，且第一半导体层102覆盖衬底100。第一半导体层102采用III
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V族化合物或II
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器，其特征在于，其至少包括：衬底；第一半导体层，形成于所述衬底上；量子阱层，形成于所述第一半导体层上；第二半导体层，形成于所述量子阱层上；接触层，形成于所述第二半导体层上；光子晶体阵列，形成与所述接触层上，且所述光子晶体阵列穿过所述接触层、所述第二半导体层、所述量子阱层、所述第一半导体层以及部分衬底；第一电极，形成于所述衬底上；以及第二电极，形成于所述接触层上。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述光子晶体阵列包括多个光子晶体，所述光子晶体包括多个光子晶体孔洞。3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述光子晶体孔洞穿过所述接触层、所述第二半导体层、所述量子阱层、所述第一半导体层以及部分衬底，且所述光子晶体孔洞与所述衬底的底部具有预设距离。4.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述光子晶体孔洞呈矩阵排布，相邻所述光子晶体孔洞...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇君龙，
申请(专利权)人：常州纵慧芯光半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：