[发明专利]一种650nm垂直腔面激光器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种650nm垂直腔面激光器及其制备方法，所述激光器包括GaAs衬底，所述GaAs衬底表面自下而上依次生长GaAs缓冲层、N型DBR层、Al_xGa_1‑xInP下波导层、量子阱、Al_xGa_1‑xInP上波导层、P型DBR层、GaAs窗口层；所述N型DBR层自下而上包括低反射率Al_xGa_1‑xInP/AlInP DBR层、高反射率Al_xGa_1‑xInP/AlInP DBR层，所述低反射率Al_xGa_1‑xInP/AlInP DBR层在GaAs缓冲层上生长，所述Al_xGa_1‑xInP下波导层在高反射率Al_xGa_1‑xInP/AlInP DBR层上生长。本发明公开了一种650nm垂直腔面激光器及其制备方法，工艺设计合理，操作简单，不仅有效解决了原有的激光器材料易氧化，激光器可靠性差的问题，同时还通过高低不同反射率的DBR层堆叠，实现光子的最大行程反射，提高了有源区复合效率，增加激光器功率，具有较高的实用性。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体是一种650nm垂直腔面激光器及其制备方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(简称VCSEL)及其阵列是一种新型半导体激光器，它是光子学器件在集成化方面的重大突破。vcsel与常规的侧向出光的端面发射激光器在结构上有着很大的不同。端面发射激光器的出射光垂直于芯片的解理平面；与此相反，VCSEL的发光束垂直于芯片表面。这种光腔取向的不同导致vcsel的性能大大优于常规的端面发射激光器。

这种性能独特的VCSEL易于实现二维平面列阵，而端面发射激光器由于是侧面出光而难以实现二维列阵。小发散角和园形对称的远、近场分布，使其与光纤的耦合效率大大提高，现已证实与多模光纤的耦合效率大于90％；而端面发射激光器由于发散角大且光束的空间分布是非对称的，因此，很难提高其耦合效率。由于VCSEL的光腔长度极短，导致纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内得到单纵模工作。动态调制频率高，腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善。如能实现极低阈值甚至无阈值激射，可大大降低器件功耗和热能耗。由于从表面出光无须像常规端面发射激光器那样必须在外延片解理封装后才能测试，它可以实现“在片”测试，这导致工艺简化，大大降低制作成本。此外，其工艺与平面硅工艺兼容，便于与电子器件实现光电子集成。

现如今的垂直腔面发射激光器一般采用AlGaAs/AlAs材料，激光器的可靠性较差，这给我们的实际应用带有不便；而AlGaInP材料四元化合物材料在直接带隙的III-V族半导体化合物中有较大的禁带宽度，理论上可以得到波长范围580-690nm的可见光激光器。它可以在GaAs衬底上晶格匹配地外延生长，因此被认为是制造红光可见光激光器的较为合适的材料。

针对上述情况，我们设计了一种650nm垂直腔面激光器及其制备方法，这是我们亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种650nm垂直腔面激光器及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

DBR：分布式布拉格反射镜，DistributedBragReflector，也称布拉格反射层。

载流子浓度：掺杂半导体中单位体积内的电子或空穴数，单位1E18cm^-3含义是每立方厘米中含有1*10¹⁸个原子。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：