專利名稱：制造一種InP基垂直腔面發(fā)射激光器的方法及由此方法制造的裝置的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及面發(fā)射激光器，尤其涉及一種帶有高反射率分布布拉格反射器的長(zhǎng)波長(zhǎng)磷化銦(InP)基垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical cavity surfaceemitting laser)。
相關(guān)
背景技術(shù)：
垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)是為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的現(xiàn)有技術(shù)?？偟膩?lái)說(shuō)，垂直腔面發(fā)射激光器是一種半導(dǎo)體裝置，它包含一底層襯底、一分布布拉格反射器(distributed Bragg reflector，DBR)、一發(fā)生激光的活性層(或數(shù)層)、及一可以是另一個(gè)分布布拉格反射器或者其它類型的反射鏡的上層反射器所組成。所述裝置還包括上層和下層電極層。所述上層或下層電極層中心開口，當(dāng)在所述上層和下層電極層之間施加電壓時(shí)，所述開口能夠使活性層產(chǎn)生的激光離開所述裝置。
垂直腔面發(fā)射激光器所擁有的許多特性使其很適合被應(yīng)用到低成本光通訊網(wǎng)絡(luò)。由垂直腔面發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)所發(fā)射的對(duì)稱、圓形光束能夠輕易與光纖耦合。垂直腔面發(fā)射激光器的小尺寸使其可以在單片半導(dǎo)體晶片上沿二維坐標(biāo)系密集地排列。最后，與其它激光器不同，如邊緣發(fā)射激光器，垂直腔面發(fā)射激光器無(wú)需通過(guò)機(jī)械或化學(xué)方法來(lái)制造單獨(dú)反射面，因?yàn)樗龉舱穹瓷涿嬉呀?jīng)以分布布拉格反射器的形式與所述激光器整合在了一起，有利地減少了制造成本。
雖然用于光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的垂直腔面發(fā)射激光器可以由很多不同的半導(dǎo)體材料制得，但優(yōu)選磷化銦，這是因?yàn)榇祟惔怪鼻幻姘l(fā)射激光器所產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)范圍(1.1-2.0微米之間)涵蓋了目前在類似網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)光纖傳輸效果最好的兩類相對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的激光，也就是，大約1.31微米和1.55微米。
過(guò)去，要制造能夠有效產(chǎn)生中心波長(zhǎng)在大約1.3微米的激光射線的InP基垂直腔面發(fā)射激光器是非常困難的。這個(gè)難題是由于位于垂直空腔面發(fā)射激光器內(nèi)的分布布拉格發(fā)射器不能提供產(chǎn)生有效激光發(fā)射所需要的高度反射率(需要99.9％)而造成的。為了理解問(wèn)題的本質(zhì)，有必要討論一下分布布拉格反射器的結(jié)構(gòu)和功能。
垂直腔面發(fā)射激光器內(nèi)的分布布拉格反射器由以不同折射指數(shù)的半導(dǎo)體材料制成的交替層所形成，每一層交替層為1/4波長(zhǎng)厚。在垂直腔面發(fā)射激光器的活性區(qū)域內(nèi)，低指數(shù)層和高指數(shù)層的折射指數(shù)間的差異要達(dá)到一定量才能讓分布布拉格反射器擁有足夠反射率以維持有效激光發(fā)生所必需的光學(xué)共振。對(duì)InP基垂直腔面發(fā)射激光器而言，優(yōu)選由InP來(lái)形成具有低折射指數(shù)的層，而由具有可以在InP層上進(jìn)行外延生長(zhǎng)的相容性晶格結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料來(lái)形成具有高折射指數(shù)的層。在分布布拉格反射器中使用這類材料使垂直腔面發(fā)射激光器得以外延生長(zhǎng)，例如通過(guò)分子束外延生長(zhǎng)(Molecular Beam Epitaxy)，或者金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(Metal Organic Chemical VaporDeposition)?？杀挥米鞲咧笖?shù)層的這類材料的例子包括由鎵(Ga)，砷(As)，鋁(Al)，銻(Sb)，銦(In)和磷(P)形成的合金，例如AlGaInAs，GaInAsP，和AlGaAsSb。其它用于分布布拉格反射器的能夠在InP襯底上進(jìn)行外延生長(zhǎng)以形成交替高低指數(shù)層的半導(dǎo)體材料的組合包括AlGaInAs/Al InAs；GaInAsP/AlInAs和AlGaAsSb/AlGaAsSb。本申請(qǐng)中，短語(yǔ)“InP-基垂直腔面發(fā)射激光器”涵蓋了所有的在InP襯底上生長(zhǎng)并且包含有一個(gè)以上述任何一種交替層或其它能夠在InP襯底上外延生長(zhǎng)的層所形成的分布布拉格反射器的垂直腔面發(fā)射激光器。
可惜，當(dāng)使用所述合金時(shí)，難以獲得高低指數(shù)層間的足夠大差異的折射指數(shù)。因?yàn)闆]有辦法再降低形成低指數(shù)層(如InP或AlInAs)的材料的指數(shù)，唯一的實(shí)現(xiàn)更大差異的辦法只有通過(guò)調(diào)整形成高指數(shù)合金的元素的摩爾分?jǐn)?shù)來(lái)使得高指數(shù)材料的指數(shù)變得更高。這樣做有減小高指數(shù)材料能帶隙的效果，使它開始接近垂直腔面發(fā)射激光器的激光波長(zhǎng)的光子能。然而，申請(qǐng)人觀察到當(dāng)高指數(shù)材料的能帶隙減小到太接近激光波長(zhǎng)的光子能量時(shí)，隨之產(chǎn)生的反射性能實(shí)際上卻變得更糟，這是由于激光射線被高指數(shù)材料吸收所造成的。申請(qǐng)人進(jìn)一步觀察到假使要通過(guò)減少高指數(shù)材料折射指數(shù)的增長(zhǎng)來(lái)嘗試避免激光射線的吸收問(wèn)題，得到的垂直腔面發(fā)射激光器在溫度變化范圍廣時(shí)表現(xiàn)不好。申請(qǐng)人相信所述表現(xiàn)變差是由于高溫時(shí)隨著溫度的升高光吸收譜以比激光波長(zhǎng)快得多的速度移動(dòng)到更長(zhǎng)的波長(zhǎng)處所導(dǎo)致的分布布拉格反射器的反射性能退化所造成的。另一方面，如果高指數(shù)材料的指數(shù)沒有高于某一水平，得到的分布布拉格反射器的反射率會(huì)低的讓人無(wú)法接受。因此，高指數(shù)材料的折射指數(shù)可能只能在窄范圍內(nèi)進(jìn)行選擇以在廣泛的周圍溫度范圍內(nèi)獲得高性能的垂直腔面發(fā)射激光器。因?yàn)檫@種為了高性能的窄范圍會(huì)隨著垂直腔面發(fā)射激光器的中等波長(zhǎng)和裝置的溫度進(jìn)行變化，至今還沒有方法能夠簡(jiǎn)單、重復(fù)地制造高效率的InP基垂直腔面發(fā)射激光器。
由于很難在InP類材料中獲得最合適的折射指數(shù)的差異量，現(xiàn)有技術(shù)使用了不同的半導(dǎo)體材料來(lái)制造分布布拉格反射器，例如GaAs/Al(Ga)As交替層。在InP上生長(zhǎng)(Al)GaAs厚層導(dǎo)致高密度的缺陷和形態(tài)上的不完美，這是由于(Al)GaAs的晶格常數(shù)與InP的晶格常數(shù)存在巨大差異而造成的。為了避免這類缺陷蔓延到整個(gè)結(jié)構(gòu)，GaAs基分布布拉格反射器被機(jī)械轉(zhuǎn)移到InP基的活性區(qū)域上。然而不幸的是，這種晶片-連接技術(shù)是困難的，需要在GaAs基分布布拉格反射器和垂直腔面發(fā)射激光器晶片或掩膜之間進(jìn)行精確的機(jī)械定位。并且，無(wú)氣泡的大面積均一連接是困難的。得到的垂直腔面發(fā)射激光器的可靠性很容易被不完美的連接過(guò)程所破壞。類似的可靠性問(wèn)題與這類GaAs基分布布拉格反射器在InP襯底上的變形生長(zhǎng)有關(guān)。
很清楚，有必要提供一種帶有在廣泛激光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，特別在大約1.3微米附近都有高反射性能的分布布拉格反射器的InP基垂直腔面發(fā)射激光器的制造方法。理想情況下，這種方法要能夠避免用到單個(gè)晶片連接步驟，或者變形類(metamorphic)生長(zhǎng)。
發(fā)明總結(jié)本發(fā)明公開了一種制造InP基垂直腔面發(fā)射激光器的方法，該方法克服了上述的現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。本發(fā)明的方法，首先選擇將要由垂直腔面發(fā)射激光器產(chǎn)生的激光的特定波長(zhǎng)，該波長(zhǎng)等于光子能量Elasing(通常表示成meV)。接著，選擇最高工作溫度(maximum operating temperature)Tmax，用攝氏度表示，對(duì)應(yīng)于分布布拉格反射器維持高反射性能所需要的最高溫度。最后，組裝(fabricate)垂直腔面發(fā)射激光器的分布布拉格反射器的至少一半高指數(shù)層以獲得能帶隙G(meV)，所述能帶隙G(meV)等于或高于Elasing(meV)+Tmax+1101.96]]>
擁有所述能帶隙的高指數(shù)層在分布布拉格反射器的交替高低指數(shù)層的折射指數(shù)間創(chuàng)造了足夠大的差異，同時(shí)至少在最高達(dá)所需的工作溫度下保持低的光學(xué)吸收以維持高反射率。
至少大部分靠近激光器活性層的高指數(shù)層需要有等于或大于G的能帶隙。本發(fā)明的優(yōu)選方法中，Tmax選定在約50℃和125℃之間。所選定的工作波長(zhǎng)(operating wavelength)在1.1和2.0微米之間，更優(yōu)選是在大約1.25和1.36微米之間。
組裝步驟包括調(diào)整分布布拉格反射器的高指數(shù)層的組成來(lái)達(dá)到所述的能帶隙。在本發(fā)明的優(yōu)選方法中，高指數(shù)層由Ga和As與至少兩種選自Al、In、P和Sb的元素的合金形成，并且通過(guò)改變組成合金的元素的摩爾分?jǐn)?shù)來(lái)調(diào)整能帶隙。
如果高指數(shù)層是AlxGayIn(1-x-y)As，它們的能帶隙能夠通過(guò)改變其中的Al和Ga的摩爾分?jǐn)?shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)整，稍微改變In的摩爾分?jǐn)?shù)來(lái)保持所述層的晶格常數(shù)與InP襯底的晶格常數(shù)相等，這對(duì)于諸如分布布拉格反射器的厚重結(jié)構(gòu)的完美或接近完美的生長(zhǎng)是重要的。當(dāng)高折射指數(shù)層是GaxIn(1-x)AsyP(1-y)，或者AlxGa(1-x)AsySb(1-y)所有四種元素的摩爾分?jǐn)?shù)都要改變來(lái)調(diào)整能帶隙從而保持所述層的晶格常數(shù)等于InP襯底的晶格常數(shù)。在優(yōu)選的方法中，分布布拉格反射器的高和低指數(shù)層通過(guò)在InP襯底的頂部上進(jìn)行外延生長(zhǎng)來(lái)制備。
本發(fā)明還涉及一種長(zhǎng)波長(zhǎng)，InP基襯底垂直腔面發(fā)射激光器，發(fā)射的激光的波長(zhǎng)在大約1.1和1.5微米之間，該垂直腔面發(fā)射激光器包含一InP襯底，一生長(zhǎng)在襯底上的分布布拉格反射器并且包含高和低指數(shù)層，和一沉積在分布布拉格反射器上的活性激光區(qū)，其中至少一半的高折射指數(shù)層的能帶隙G等于或大于由本發(fā)明方法中的公式所限定的數(shù)值。


圖1是按照本發(fā)明組裝的垂直腔面發(fā)射激光器的橫截面示意圖；圖2是圖示說(shuō)明InP基垂直腔面發(fā)射激光器內(nèi)分布布拉格反射器的高指數(shù)層的折射指數(shù)的增加與由高指數(shù)層產(chǎn)生的激光吸收之間的關(guān)系；圖3和圖4顯示，作為比較，中心波長(zhǎng)在1.33微米，組裝有與本發(fā)明不一致(不滿足等式Tmax＝85℃)能帶隙的高折射指數(shù)層的分布布拉格反射器在20℃，85℃和100℃時(shí)的反射光譜(reflectivity spectrum)；
圖5顯示，中心波長(zhǎng)在1.33微米，且按照本發(fā)明組裝(滿足等式Tmax＝85℃)的分布布拉格反射器在20℃，85℃和100℃時(shí)的反射光譜；圖6示出了在溫度范圍20℃和66℃之間，具有未按照本發(fā)明進(jìn)行裝配的分布布拉格反射器的垂直腔面發(fā)射激光器的功率輸出對(duì)電流輸入圖；圖7示出了在溫度范圍20℃和125℃之間，具有按照本發(fā)明進(jìn)行裝配的分布布拉格反射器的垂直腔面發(fā)射激光器的功率輸出對(duì)電流輸入圖。
優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述圖1為可應(yīng)用本發(fā)明的多種InP基垂直腔面發(fā)射激光器中的一種的構(gòu)造示意圖。在這個(gè)例子中，垂直腔面發(fā)射激光器1自下而上包括，在其上外延生長(zhǎng)有分布布拉格反射器3的InP襯底2。本實(shí)施例中，分布布拉格反射器3包括分別由AlGaInAs和InP所形成的交替高指數(shù)層和低指數(shù)層3a，3b，每一層都為1/4波長(zhǎng)厚。分布布拉格反射器3可能有，例如，超過(guò)四十對(duì)的所述交替高和低指數(shù)層。沉積在分布布拉格反射器3上的活性層4，可由與形成高指數(shù)層的材料的各元素相比較具有不同摩爾分?jǐn)?shù)的AlGaInAs所形成。接下來(lái)，在活性層4上沉積另一InP層5。在InP層5上沉積接觸層(contact layer)6。該接觸層可以由，例如，GaInAs所形成。電極層7和8，分別由抗腐蝕合金NiGeAu和TiPtAu所形成，如圖所示沉積到垂直腔面發(fā)射激光器的頂層和底層。最后，在電極層8上沉積上層分布布拉格反射器9。上層分布布拉格反射器9可以由Si/Al2O3或者任何能夠簡(jiǎn)單沉積到金屬層上的其它高反射率材料所形成。實(shí)際操作時(shí)，在上層和下層電極層7，8之間施加電壓。電壓導(dǎo)致電子流向活性層4的空洞中，激發(fā)激光。然后最初產(chǎn)生的激光在下層和上層分布布拉格反射器3，9之間反射，形成光學(xué)共振從而引發(fā)完整的激光發(fā)生。得到的激光通過(guò)頂部電極層8的開口10而發(fā)射出去。
現(xiàn)在參見圖2，本發(fā)明部分來(lái)源于申請(qǐng)人觀察到的現(xiàn)象，隨著所述層的折射指數(shù)的增加，大量激光會(huì)被垂直腔面發(fā)射激光器內(nèi)的分布布拉格反射器的高折射指數(shù)層所吸收。尤其，如果分布布拉格反射器的高折射指數(shù)層的折射指數(shù)增加導(dǎo)致高折射指數(shù)層的能帶隙開始接近垂直腔面發(fā)射激光器的激光波長(zhǎng)的光子能量時(shí)，如圖中A部分所示，高折射指數(shù)層的激光吸收也開始激增。如圖中A部分所示，吸收量非常大以至于得到的分布布拉格反射器的反射率實(shí)際上隨著高折射指數(shù)的增加而減小。相反，當(dāng)高折射指數(shù)層的能帶隙控制在如圖中B部分所示的范圍內(nèi)，分布布拉格反射器的反射率可以到達(dá)一個(gè)讓人接受的高水平，這是因?yàn)榧す馕樟康脑黾訉?shí)際上小于分布布拉格反射率的增加。然而，如果周圍環(huán)境的溫度升高，高折射指數(shù)層的激光吸收會(huì)在分布布拉格反射器的反射率能夠讓步的范圍內(nèi)增加。申請(qǐng)人認(rèn)為這種退化發(fā)生在吸收曲線往圖中的長(zhǎng)波長(zhǎng)那邊偏移的情況下，這是因?yàn)槟軒稌?huì)隨著溫度發(fā)生收縮，而溫度的變化反過(guò)來(lái)導(dǎo)致圖中B部分與低反射率的A部分類似。圖中D部分顯示當(dāng)高折射指數(shù)層的折射指數(shù)太低的情況下，導(dǎo)致分布布拉格反射器的反射率太低而無(wú)法產(chǎn)生足夠高的反射去滿足InP基垂直腔面發(fā)射激光器。只剩下圖中相對(duì)而言的一小部分C，高指數(shù)層的折射指數(shù)充分升高以產(chǎn)生所希望的、高反射率的分布布拉格反射器，但又不至于太高以至于引起所述層更高的吸收來(lái)抵消高反射率的優(yōu)勢(shì)。在本申請(qǐng)所保護(hù)的發(fā)明之前，沒有人知道如何讓半導(dǎo)體制造商迅速且方便地制造帶有外延生長(zhǎng)的且InP兼容的分布布拉格反射器的InP基垂直腔面發(fā)射激光器，所述分布布拉格反射器還要有以引起激光發(fā)生所需的，特別是在1.3微米的范圍內(nèi)的高度反射率。
按照本發(fā)明的方法，至少一半的垂直腔面發(fā)射激光器的分布布拉格反射器內(nèi)的高指數(shù)層3a組裝有等于或大于下列公式所確定的數(shù)值的能帶隙G(表達(dá)成MeV)Elasing(meV)+Tmax+1101.96]]>由上公式可知，指數(shù)層的能帶隙必須高于Tmax設(shè)定在85℃時(shí)由至少99.5meV所產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)的能量。
在圖3中，分布布拉格反射器的高指數(shù)層的能帶隙為0.992eV，非常接近0.932eV(這是1.33微米的激光波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的能量)。兩者之間的間隔僅為60meV(在B部分內(nèi)接近A部分，如圖2所示)。在20℃時(shí)，分布布拉格反射器的反射率在大約1.29-1.36微米光譜范圍內(nèi)高的可以讓人接受。然而，當(dāng)溫度在85℃時(shí)，反射率的峰值與20℃時(shí)的值相比跌落了0.4％。最后，100℃，反射率的峰值與20℃時(shí)的值相比跌落了0.6％在圖4中，分布布拉格反射器的高折射指數(shù)層的能帶隙上升到0.016eV(G-Elasing＝84MeV)。而且，在20℃時(shí)，在整個(gè)激光光譜范圍內(nèi)的折射指數(shù)表現(xiàn)還是高的可以讓人接受的。然而，在85℃，光譜的反射率的峰值與20℃時(shí)的值相比降低了0.2％。最后，100℃時(shí)，反射率與20℃時(shí)的值相比降低了0.3％。盡管該分布布拉格反射器的表現(xiàn)情況比圖3中的要好一些，但它仍然位于圖2的B部分。
圖5為帶有能帶隙等于1.033eV(G-Elasing＝100meV)的高指數(shù)材料的分布布拉格反射器的反射光譜，因?yàn)槟軒稘M足Tmax＝85℃時(shí)的等式而對(duì)應(yīng)于圖2中的C部分。如圖5所示，事實(shí)證明在20℃和85℃之間的廣泛溫度范圍內(nèi)幾乎都沒有反射率表現(xiàn)的降低。然而，100℃的光譜與20℃時(shí)的值相比顯示降低了0.1％。
在如圖1所示的本發(fā)明垂直腔面發(fā)射激光器1的例子中，低指數(shù)層3b由InP所形成，而高指數(shù)層3a由AlGaInAs所形成，盡管高指數(shù)層也可由鎵(Ga)，砷(As)，鋁(Al)，銻(Sb)，銦(In)和磷(P)的合金，例如AlGaInAs，GaInAsP，或AlGaAsSb所形成。其它能夠在分布布拉格反射器的InP襯底2上進(jìn)行外延生長(zhǎng)以形成交替高低指數(shù)層3a，3b的半導(dǎo)體材料的組合包括AlGaInAs/AlInAs，GaInAsP/AlInAs和AlGaAsSb/AlGaAsSb。交替高低指數(shù)層3a，3b的外延沉積可以通過(guò)，例如，分子束外延(Molecular Beam Epitaxy，MBE)或者金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“InP基垂直腔面發(fā)射激光器”包括所有在InP襯底上生長(zhǎng)且具有由可在InP襯底上外延生長(zhǎng)的任何其它層所形成的分布布拉格反射器的垂直腔面發(fā)射激光器。
改變高指數(shù)層3a的能帶隙通過(guò)調(diào)整各種組成高指數(shù)合金的元素的摩爾分?jǐn)?shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在AlxGayIn(1-x-y)As的情況下，能帶隙能夠通過(guò)改變Al和Ga的摩爾分?jǐn)?shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)In的摩爾分?jǐn)?shù)進(jìn)行少許調(diào)整以保持所述層的晶格常數(shù)與InP襯底的晶格常數(shù)一致，這對(duì)于完美或接近完美地生長(zhǎng)像分布布拉格反射器這樣的厚結(jié)構(gòu)是重要的。舉例如下，圖3，4，和5所示的高指數(shù)層的Al，Ga和In的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.156，0.315，0.529；0.172，0.299，0.529和0.183，0.288，0.529。當(dāng)高指數(shù)層是GaxIn(1-x)AsyP(1-y)時(shí)，Ga和In的摩爾分?jǐn)?shù)，還有As和P的摩爾分?jǐn)?shù)，需要進(jìn)行改變從而能調(diào)整能帶隙同時(shí)保持那些層的晶格常數(shù)等于InP襯底的晶格常數(shù)。在優(yōu)選的方法中，分布布拉格反射器的高和低指數(shù)層通過(guò)在InP襯底的頂部上進(jìn)行外延生長(zhǎng)而得到。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，分布布拉格反射器的每一層高折射指數(shù)層3都帶有與所述公式相一致的能帶隙。然而，當(dāng)最接近垂直腔面發(fā)射激光器的活性層4的所述分布布拉格反射器的高指數(shù)層3a擁有所述能帶隙時(shí)，我們也能得到類似的好結(jié)果。
圖6和7比較了在1.33微米(光子能＝0.932eV)處發(fā)射且具有未按照本發(fā)明進(jìn)行裝配和按照本發(fā)明進(jìn)行裝配的分布布拉格反射器的垂直腔面發(fā)射激光器的功率性能。如圖6所示，垂直腔面發(fā)射激光器分布布拉格反射器的高折射指數(shù)層的能帶隙被調(diào)整為1.008eV，大致位于圖2所示的B部分，它的反射性能與圖4所示非常接近。圖6的曲線揭示了溫度變化在20℃和66℃之間對(duì)應(yīng)于電流輸入的功率輸出。圖7揭示了對(duì)于其中分布布拉格反射器的高指數(shù)層能帶隙為1.033eV(滿足所述等式)的垂直腔面發(fā)射激光器，在20℃和125℃之間時(shí)對(duì)應(yīng)于電流輸入的功率輸出，每一條線代表一個(gè)不同的溫度。對(duì)這兩幅圖進(jìn)行比較可以看出，帶有以本發(fā)明方法構(gòu)造的分布布拉格反射器的垂直腔面發(fā)射激光器能夠有效發(fā)生激光直到125℃。這樣，本發(fā)明提供了一種能夠在廣泛溫度范圍內(nèi)有效產(chǎn)生功率的InP基垂直腔面發(fā)射激光器。
本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)一種優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，本發(fā)明由此可以應(yīng)用于任何垂直腔面發(fā)射激光器構(gòu)造。各種其它的增加和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。所有這些增加，修改和變化都包含在僅通過(guò)所附的權(quán)利要求書及其等效物進(jìn)行限制的本專利的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有由高和低指數(shù)層形成的高反射率的分布布拉格反射器的InP基垂直腔面發(fā)射激光器的制造方法，所述方法包括如下步驟選擇一種工作波長(zhǎng)；決定對(duì)應(yīng)于所選定的工作波長(zhǎng)的光子能Elasing；選擇最高工作溫度Tmax，組裝至少一半的所述高指數(shù)層從而獲得等于或高于下列公式所確定的數(shù)值的能帶隙G(表達(dá)為meV)Elasing(meV)+Tmax+1101.96]]>
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少大部分接近激光器活性區(qū)域的高指數(shù)層的能帶隙等于或大于G。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述組裝步驟包括調(diào)整形成所述高指數(shù)層的元素的比率從而獲得所述能帶隙。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述高指數(shù)層由Ga、As以及至少兩種選自Al，In，P和Sb的元素的合金形成。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述低指數(shù)層包括至少兩種選自In，P，Al，As，Ga和Sb的元素。
6.一種發(fā)射光波長(zhǎng)在約1.1和1.5微米之間的長(zhǎng)波長(zhǎng)、InP基垂直腔面發(fā)射激光器，所述激光器包括InP襯底；由所述襯底支持并包含高和低指數(shù)層的分布布拉格反射器，和沉積在所述分布布拉格反射器上的活性的發(fā)射激光的部分；其中至少一半的所述高指數(shù)層的能帶隙G(meV)等于或大于Elasing(meV)+Tmax+1101.96]]>其中Tmax等于用攝氏度表示激光器的最高工作溫度，Elasing是在1.1和1.5微米之間的所選定的波長(zhǎng)的光子能。
7.如權(quán)利要求6所述的InP基垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于，基本所有的所述高指數(shù)層都具有所述能帶隙G。
8.如權(quán)利要求6所述的InP基垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于，所述高指數(shù)層由Ga、As以及至少兩種選自Al，In，P和Sb的元素的合金形成。
9.如權(quán)利要求6所述的InP基垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于，所述低指數(shù)層包括至少兩種選自In，P，Al，Ga，As和Sb的元素。
10.權(quán)利要求6所述的InP基垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于，所述分布布拉格反射器外延生長(zhǎng)在所述襯底上。
全文摘要
組裝具有高反射率DBR(3)、用于發(fā)射中心波長(zhǎng)在大約1.30微米附近的光的磷化銦基VCSEL(1)的方法。所述方法包括選擇工作波長(zhǎng)，決定對(duì)應(yīng)于所述波長(zhǎng)的光子能，選擇最高工作溫度，并且組裝由外延生長(zhǎng)在基材上以獲得等于或大于光子能總數(shù)與最高工作溫度加110再除以1.96的和的能帶隙的材料所形成的DBR(3)的至少一半的高指數(shù)層(3a)。使用具有這樣的能帶隙的高指數(shù)層(3a)在DBR(3)內(nèi)交疊層的折射指數(shù)間創(chuàng)造了足夠大的差異，同時(shí)至少在最高達(dá)所需的工作溫度下保持低的光吸收以維持反射率，并避免用到需要結(jié)合或變形生長(zhǎng)在基材(2)上的DBR(3)。
文檔編號(hào)H01S5/00GK101053129SQ200580031050
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者C·G·卡諾, B·L·霍爾, 西山信彥, C·-E·扎 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司