VCSEL发光点和VCSEL阵列以及光学设备和VCSEL器件的制造方法与流程

    技术2024-11-24  42


    本技术涉及半导体激光器领域,更为具体地涉及vcsel发光点和vcsel阵列以及光学设备和vcsel器件的制造方法。


    背景技术:

    1、vcsel(vertical-cavity surface-emitting laser,垂直腔面发射激光器)是沿垂直于其衬底的方向出射激光的一种半导体激光器。vcsel具有发散角小、光束对称、波长热稳定性高、光束质量稳定等特点,在通讯、消费、车载领域都有巨大的应用潜力。目前,vcsel产品已广泛应用于近距离光纤通信、人脸识别、3d传感等行业。

    2、在典型的vcsel结构中,如图1所示,vcsel自下而上包括n型金属电极层、n型衬底层、n型布拉格反射镜、有源区、限制层、p型布拉格反射镜、p型接触层和p型金属电极层。所述p型金属电极层形成vcsel的阳极,所述n型金属电极层形成vcsel的阴极。

    3、在典型的vcsel的应用中,多个vcsel形成vcsel阵列,通常,多个vcsel共用n型衬底和n型金属电极层,也就是,多个vcsel共用阴极。然而,在vcsel的一些应用场景中,期望多个vcsel形成的vcsel阵列中共用阳极,且共用衬底层。

    4、理论上,可以将n型衬底层替换为p型衬底层,将n型布拉格反射镜和p型布拉格反射镜的位置对调,将n型金属电极层和p型金属电极层的位置对调,将p型接触层调整为n型接触层。也就是,将vcsel的结构调整为自下而上包括p型金属电极层、p型衬底层、p型布拉格反射镜、有源区、限制层、n型布拉格反射镜和n型接触层和n型金属电极层。

    5、然而,p型衬底层的缺陷密度较高,电阻率较高,且产量较低。因此,上述vcsel的结构调整方案在实际应用中受阻,需要提出新型的vcsel结构设计方案。


    技术实现思路

    1、本技术的一个优势在于提供了一种vcsel发光点和vcsel阵列以及光学设备和vcsel器件的制造方法,其中,所述vcsel发光点的结构适用于共阳极型vcsel阵列,且保持衬底层为n型衬底层。

    2、为了实现上述至少一优势或其他优势和目的,根据本技术的一个方面,提供了一种vcsel发光点,其包括:

    3、发光点主体,所述发光点主体包括:

    4、衬底层;

    5、底部镜部分,所述底部镜部分形成于所述衬底层上,所述底部镜部分包括底部隧道结、底部p-dbr层、底部限制层;其中,所述底部隧道结形成于所述衬底层顶表面上,所述底部p-dbr层和所述底部限制层叠置于所述底部隧道结;

    6、顶部镜部分,所述顶部镜部分包括至少一顶部p-dbr层和顶部隧道结,所述顶部隧道结叠置于所述顶部p-dbr层;

    7、有源区,所述有源区位于所述底部镜部分和所述顶部镜部分之间;

    8、主限制层,所述主限制层位于所述底部镜部分和所述顶部镜部分之间;以及

    9、电极接触层,所述电极接触层形成于所述顶部镜部分上;

    10、vcsel阳极,所述vcsel阳极包括第一n型金属层,所述第一n型金属层形成于所述衬底层;

    11、vcsel阴极,所述vcsel阴极包括电极金属层,所述电极金属层形成于所述电极接触层上。

    12、在根据本技术的vcsel发光点的一实施方式中,所述vcsel阴极的所述电极接触层为p型电极接触层,所述电极金属层为p型金属层。

    13、在根据本技术的vcsel发光点的一实施方式中,所述主限制层位于所述有源区的上方和/或下方。

    14、在根据本技术的vcsel发光点的一实施方式中,所述衬底层为n型衬底层,所述n型金属层形成于所述衬底层的下方。

    15、在根据本技术的vcsel发光点的一实施方式中,所述有源区包括至少一个pn结。

    16、在根据本技术的vcsel发光点的一实施方式中,所述顶部隧道结位于所述顶部p-dbr层的下方。

    17、根据本技术的另一个方面,提供了一种vcsel阵列,其包括:两个或两个以上的vcsel发光点,所述vcsel发光点,包括:

    18、发光点主体,所述发光点主体包括:

    19、衬底层;

    20、底部镜部分,所述底部镜部分形成于所述衬底层上,所述底部镜部分包括底部隧道结、底部p-dbr层、底部限制层;其中,所述底部隧道结形成于所述衬底层顶表面上,所述底部p-dbr层和所述底部限制层叠置于所述底部隧道结;

    21、顶部镜部分,所述顶部镜部分包括至少一顶部p-dbr层和顶部隧道结,所述顶部隧道结叠置于所述顶部p-dbr层;

    22、有源区,所述有源区位于所述底部镜部分和所述顶部镜部分之间;

    23、主限制层,所述主限制层位于所述底部镜部分和所述顶部镜部分之间;以及

    24、电极接触层,所述电极接触层形成于所述顶部镜部分上;

    25、vcsel阳极,所述vcsel阳极包括第一n型金属层,所述第一n型金属层形成于所述衬底层;

    26、vcsel阴极,所述vcsel阴极包括电极金属层,所述电极金属层形成于所述电极接触层上;

    27、其中,两个或两个以上的所述vcsel发光点的所述vcsel阳极共用。

    28、在根据本技术的vcsel阵列的一实施方式中,所述vcsel阴极的所述电极接触层为p型电极接触层,所述电极金属层为p型金属层。

    29、在根据本技术的vcsel阵列的一实施方式中,所述主限制层位于所述有源区的上方和/或下方。

    30、在根据本技术的vcsel阵列的一实施方式中,所述n型金属层形成于所述衬底层的下方。

    31、在根据本技术的vcsel阵列的一实施方式中,所述有源区包括至少一个pn结。

    32、在根据本技术的vcsel阵列的一实施方式中,所述顶部隧道结位于所述顶部p-dbr层的下方。

    33、根据本技术的又一个方面,提供了一种光学设备,其包括:至少一vcsel阵列,所述vcsel阵列包括:两个或两个以上的vcsel发光点,所述vcsel发光点,包括:

    34、发光点主体,所述发光点主体包括:

    35、衬底层;

    36、底部镜部分,所述底部镜部分形成于所述衬底层上,所述底部镜部分包括底部隧道结、底部p-dbr层、底部限制层;其中,所述底部隧道结形成于所述衬底层顶表面上,所述底部p-dbr层和所述底部限制层叠置于所述底部隧道结;

    37、顶部镜部分,所述顶部镜部分包括至少一顶部p-dbr层和顶部隧道结,所述顶部隧道结叠置于所述顶部p-dbr层;

    38、有源区,所述有源区位于所述底部镜部分和所述顶部镜部分之间;

    39、主限制层,所述主限制层位于所述底部镜部分和所述顶部镜部分之间;以及

    40、电极接触层,所述电极接触层形成于所述顶部镜部分上;

    41、vcsel阳极,所述vcsel阳极包括第一n型金属层,所述第一n型金属层形成于所述衬底层;

    42、vcsel阴极,所述vcsel阴极包括电极金属层,所述电极金属层形成于所述电极接触层上;

    43、其中,两个或两个以上的所述vcsel发光点的所述vcsel阳极共用。

    44、根据本技术的又一个方面,提供了一种vcsel器件的制造方法,其包括:

    45、形成发光点主体,所述发光点主体包括:发光点主体,所述发光点主体包括:衬底层、底部反射镜部分、有源区、主限制层、顶部镜部分和电极接触层;所述底部镜部分形成于所述衬底层上,底部镜部分,所述底部镜部分形成于所述衬底层上,所述底部镜部分包括底部隧道结、底部p-dbr层、底部限制层;其中,所述底部隧道结形成于所述衬底层顶表面上,所述底部p-dbr层和所述底部限制层叠置于所述底部隧道结;所述顶部镜部分包括至少一顶部p-dbr层和顶部隧道结,所述顶部隧道结叠置于所述顶部p-dbr层;所述有源区位于所述底部镜部分和所述顶部镜部分之间;所述主限制层位于所述底部镜部分和所述顶部镜部分之间;所述电极接触层形成于所述顶部镜部分上;

    46、形成vcsel阴极,所述vcsel阴极包括电极金属层,所述电极金属层形成于所述电极接触层上;

    47、形成vcsel阳极,所述vcsel阳极包括第一n型金属层,所述第一n型金属层形成于所述衬底层。

    48、通过对随后的描述和附图的理解,本技术进一步的目的和优势将得以充分体现。

    49、本技术的这些和其它目的、特点和优势,通过下述的详细说明,附图和权利要求得以充分体现。


    技术特征:

    1.一种vcsel发光点,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的vcsel发光点,其中,所述vcsel阴极的所述电极接触层为p型电极接触层,所述电极金属层为p型金属层。

    3.根据权利要求1所述的vcsel发光点,其中,所述主限制层位于所述有源区的上方和/或下方。

    4.根据权利要求1所述的vcsel发光点,其中,所述衬底层为n型衬底层,所述n型金属层形成于所述衬底层的下方。

    5.根据权利要求1所述的vcsel发光点,其中,所述有源区包括至少一个pn结。

    6.根据权利要求1所述的vcsel发光点,其中,所述顶部隧道结位于所述顶部p-dbr层的下方。

    7.一种vcsel阵列,其特征在于,包括:两个或两个以上的vcsel发光点,所述vcsel发光点,包括:

    8.根据权利要求7所述的vcsel阵列,其中,所述vcsel阴极的所述电极接触层为p型电极接触层,所述电极金属层为p型金属层。

    9.根据权利要求7所述的vcsel阵列,其中,所述主限制层位于所述有源区的上方和/或下方。

    10.根据权利要求7所述的vcsel阵列,其中,所述n型金属层形成于所述衬底层的下方。

    11.根据权利要求7所述的vcsel阵列,其中,所述有源区包括至少一个pn结。

    12.根据权利要求7所述的vcsel发光点,其中,所述顶部隧道结位于所述顶部p-dbr层的下方。

    13.一种光学设备,其特征在于,包括:至少一vcsel阵列,所述vcsel阵列包括:两个或两个以上的vcsel发光点,所述vcsel发光点,包括:

    14.一种vcsel器件的制造方法,其特征在于,包括:


    技术总结
    公开了一种VCSEL发光点和VCSEL阵列以及光学设备和VCSEL器件的制造方法。所述发光点主体包括:衬底层、底部镜部分、有源区、主限制层、顶部镜部分和电极接触层。底部镜部分,所述底部镜部分形成于所述衬底层上,所述底部镜部分包括底部隧道结、底部P‑DBR层、底部限制层。所述顶部镜部分包括至少一顶部P‑DBR层和顶部隧道结,所述顶部隧道结叠置于所述顶部P‑DBR层。所述有源区和所述主限制层位于所述底部镜部分与所述顶部镜部分之间。所述电极接触层形成于所述顶部镜部分上。所述VCSEL阳极包括第一N型金属层,所述第一N型金属层形成于所述N型衬底层。所述VCSEL阴极包括电极金属层,所述电极金属层形成于所述电极接触层上。

    技术研发人员:赖威廷,郭铭浩,李念宜
    受保护的技术使用者:浙江睿熙科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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