[发明专利]一种光子晶体面发射激光器及其制作方法

说明书

一种光子晶体面发射激光器及其制作方法，在面发射激光器内以n‑InP为衬底的半导体叠层的区域外，增加同由InP覆层覆盖的无法导通注入电流的阻流区域。其采用金属有机物化学气相沉积法外延生长有源区及波导结构，结合电子束光刻和干法刻蚀制作光子晶体形成激光外延片，通过常规光刻、氧化和刻蚀工艺制作PCSEL激光芯片；通过增加反向PN结来控制注入电流的范围，通过优化光限制因子来减小PCSEL的阈值电流，从而提高PCSEL的参数特性。本发明通过注入电流在反向pn结中无法导通，只能在中间无反向pn结区域导通，达到控制电流分布的目的，其结构简单，操作方便，注入电流的控制效果好，具有很强的实用性和广泛的适用性。

技术领域

本发明涉及一种激光器的制作方法，具体涉及一种光子晶体面发射激光器及其制作方法，涉及单模大功率半导体激光器芯片技术领域。

背景技术

边发射激光器(EEL)由于有多种材料体系选择可以实现很宽的波长范围激射，能应用于广泛的应用领域。但由于制作工艺中需要形成解理腔面，不能兼容片上检测，因此制造成本较高且腔面易损坏。

垂直腔表面发射激光器(VCSEL)兼容圆片工艺，制造成本低，可靠性好。但由于材料体系特性VCSEL能实现的激射波长有限，且功率偏小。此外，无论是EEL加了光栅还是VCSEL都不能实现瓦级的单模光束。

光子晶体表面发射激光器(PCSEL)是一种全新的半导体激光器种类，它结合了EEL和VCSEL的优势，既能实现EEL的宽波长覆盖范围，高功率，又具有VCSEL相似的低成本制程工艺。此外，由于其独特的光子限制特性，通过增大有源区的增益面积，PCSEL能实现瓦级的单模光束，成为了未来理想的激光光源。

目前报导的PCSEL激光器阈值都偏大，主要原因是除了光子晶体本身材料缺陷造成的光吸收很大之外，注入电流分布和光场不能很好的在空间上交叠，造成光限制因子较小。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光子晶体面发射激光器的制作方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种光子晶体面发射激光器的制备方法，在面发射激光器内以n-InP为衬底的半导体叠层的区域外，增加同由InP覆盖层覆盖的无法导通注入电流的阻流区域。

上述阻流区域包括反向pn结，包括在n-InP衬底上生长的p型InP层和n型InP层。

上述半导体叠层包括，在n-InP衬底上生长的层叠A、光子晶体层和InP覆盖内层；所述层叠A包括应变量子阱有源区及其两侧的波导层。

进一步的，上述层叠A的两侧还生长InP垫层，包括顶侧的InP垫片层和底侧的InP缓冲层。

进一步的，上述InP覆盖层(13)的顶部覆有层叠B，包括保护层、接触层、绝缘层。

一种光子晶体面发射激光器，根据上述的制备方法制得，包括置于n-InP衬底和InP覆盖层之间的垂直腔内的半导体叠层，于垂直腔外设置反向pn结；

由保护层、接触层、绝缘层构成的层叠B覆于InP覆盖层顶面；

p面电极设于绝缘层开设的p面电极窗口内，n面电极设于n-InP衬底的底面；

所述半导体叠层包括层叠A、光子晶体层和InP覆盖内层；层叠A包括应变量子阱有源区及其两侧的波导层。

所述反向pn结包括p型InP层上的n型InP层(12)。

InP垫片层设于层叠A的顶侧，InP缓冲层设于层叠A的底侧。

上述的一种光子晶体面发射激光器的制备方法，包括以下步骤：