具有导电DBR结构的GaN基垂直腔面发射激光器及其制作方法与流程

具有导电dbr结构的gan基垂直腔面发射激光器及其制作方法
技术领域
1.本技术涉及一种gan基垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，vcsel)，特别是涉及一种具有导电dbr结构的gan基垂直腔面发射激光器及其制作方法。


背景技术：

2.基于ⅲ族氮化物材料的半导体激光器因效率高，损耗低，体积小，寿命长，重量轻等优点受到普遍关注。传统的边发射激光器基于垂直于薄膜表面的谐振腔产生光增益，是激光器的主流结构。相比于边发射激光器，gan基垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，vcsel)则具有有源区体积小、易于实现单纵模发光、激射阈值低、发散角小、与光纤及其他光学元件耦合效率高等优点；此外vcsel激光器可以实现高速调制，能够应用于长距离、高速率的光纤通信系统。基于这些特点，vcsel器件在显示器、生物传感、光通信等领域具有十分巨大的应用前景。
3.自1996年redwing等人首次成功制备了光泵浦的gan基vcsel以来，发光在可见波段的vcsel进入人们的视野。有研究者利用键合及衬底激光剥离技术，首次成功制备了室温下连续波长电注入式gan基双介质布拉格反射镜(dbr)的vcsel，阈值电流7ma，发光波长约414nm。有研究者通过优化蓝宝石衬底的激光剥离工艺，优化增益区设计和高反射率介质dbr的制作工艺，研制电注入式gan基vcsel，并在室温光泵条件下实现激射，发光波长449.5nm，阈值6.5mj/cm2。对于已报道的gan vcsel，技术难点是获得高反射率的反射镜。其中上反射镜一般采用工艺较成熟的介质dbr，如sio2/hfo2等折射系数差值较大的材料周期性交替生长，而下反射镜的材料则介质dbr和氮化物dbr均可采用。例如，采用aln/gan外延薄膜作为下dbr，可以避免芯片倒装工艺带来的良率和成本问题，但由于aln/gan界面之间存在严重的晶格失配和热失配，因此氮化物dbr的晶体质量不高，而且aln/gan的折射系数差别较小，要想实现较高的反射率必须生长周期数较多的dbr，进一步增大了外延困难程度，提高了薄膜开裂的风险。如采用介质dbr作为下dbr，由于氮化物有源层无法直接在介质材料上外延生长，因此必须采用键合及外延层激光剥离技术制备倒装芯片，由此制备双介质的gan vcsel。
4.无论采用氮化物dbr还是介质dbr，其导电性均较差，因此无法直接通过dbr进行电流的传输和扩展，只能通过刻蚀工艺在侧边形成台阶结构，并沉积欧姆接触电极。这往往会带来多个问题，例如：易出现电流拥堵效应，器件稳定性较低、易于老化，以及制备工艺复杂，成本高，良率低等。
5.为了缓解这类问题，一种解决方案是开发具有高导电特性的dbr，从而制备垂直结构vcsel器件，改善电流拥堵效应，提高电流密度，降低激射阈值。有研究人员提出采用透明导电材料ito或者tin交替组成以提供反射，并基于刻蚀技术在dbr中制备通孔。除了采用透明导电层作为导电dbr材料，也有有研究人员采用多孔导电的gan dbr，其中dbr采用电化学腐蚀，形成高孔洞率的多孔gan和低孔洞率的多孔gan交替堆叠的多周期dbr结构，制备了具
有多孔gan导电dbr结构的gan基vcsel。
6.制备高折射系数差、高晶体质量的导电dbr是获得高功率、低阈值，大电流注入的gan基vcsel器件的关键。透明导电薄膜(ito等)制备导电dbr虽然工艺简单可行，然而实际操作中实现大的折射率差较为困难，若想获得较高反射率的dbr，需要生长相当层数的透明导电层，经济及时间成本较大；采用多孔gan制备导电dbr结构，同样也需要生长较多层数才可以获得较高的反射率，而且多孔gan采用的电化学腐蚀，很难精准控制每一层gan的折射率，导致器件整体反射率降低，工艺稳定性有待提高，影响器件发光效率。


技术实现要素：

7.本技术的目的在于提供一种具有导电dbr结构的gan基垂直腔面发射激光器及其制作方法，以克服现有技术中的不足。
8.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
9.本技术实施例提供了一种具有导电dbr结构的gan基垂直腔面发射激光器，其包括第一半导体层、第二半导体层和设置在第一半导体层、第二半导体层之间的有源层，所述第一半导体层、第二半导体层分别与第一dbr结构、第二dbr结构连接，所述第二dbr结构为导电dbr结构，所述导电dbr结构是采用电学击穿工艺对介质dbr结构进行处理后形成，所述第一半导体层还与第一电极电连接；所述第一半导体层、第二半导体层中的任一者为n型半导体层，另一者为p型半导体层。
10.在一些实施方式中，所述第二dbr结构与导电衬底键合，所述导电衬底至少用作第二电极。
11.在一些实施方式中，所述的gan基垂直腔面发射激光器包括沿指定方向依次设置的衬底、第一dbr结构、第一半导体层、有源层、第二半导体层和第二dbr结构，所述第一半导体层、第二dbr结构分别与第一电极、第二电极电性结合。
12.本技术实施例还提供了一种具有导电dbr结构的gan基垂直腔面发射激光器的制作方法，其包括：
13.依次生长形成第一半导体层、有源层和第二半导体层；
14.在所述第二半导体层上生长介质dbr结构，并通过电学击穿工艺在该介质dbr结构中形成导电通道，获得导电的第二dbr结构，以及，将所述第二dbr结构与导电衬底键合，所述导电衬底至少用作第二电极；
15.在第一半导体层上生长第一dbr结构，以及，在所述第一半导体层上设置第一电极。
16.本技术实施例还提供了一种具有导电dbr结构的gan基垂直腔面发射激光器的制作方法，其包括：
17.依次生长形成氮化物dbr结构、第一半导体层、有源层、第二半导体层和介质dbr结构，所述氮化物dbr结构用作第一dbr结构；
18.通过电学击穿工艺在介质dbr结构中形成导电通道，获得导电的第二dbr结构；在所述第一半导体层、第二dbr结构上分别设置第一电极、第二电极。
19.在一些实施方式中，所述电学击穿工艺包括：在所述介质dbr结构上沉积一个以上金属点，之后在所述一个以上金属点与第二半导体层之间施加击穿电压，使所述介质dbr结
构内形成导电通道，从而获得导电dbr结构。
20.与现有技术相比，本技术实施例提出的技术方案至少有如下有益效果：
21.(1)利用电学击穿工艺得到导电dbr，电极和导电dbr直接接触，形成的垂直电路结构避免了p-gan和电极之间存在的电流拥堵效应，提高电极注入效率，缓解p-gan的局部焦耳过热，延长器件寿命；
22.(2)p型金属接触电极的注入面积为导电dbr的整个面积，注入面积增大，有利于器件在较大电流下工作。
23.(3)在采用倒装结构时，器件工作过程中产生的热量可以通过导电衬底散出，散热能力显著增强。
24.(4)在采用倒装结构时，器件中的上、下布拉格反射器均采用氧化物dbr，介质膜之间折射率差较大，可以实现较高反射率；
25.(5)器件制作工艺简单，可控性好，成本低，产品良率高。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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技术中记载的一些实施例，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。
27.图1为现有的一种gan基vcsel的结构示意图；
28.图2为本技术一实施例中一种gan基vcsel的结构示意图；
29.图3为本技术一实施例中一种gan基vcsel的制备工艺原理图；
30.图4为本技术另一实施例中一种gan基vcsel的结构示意图；
31.图5为本技术另一实施例中一种gan基vcsel的制备工艺原理图；
32.图6是本技术实施例1中一种导电介质drb在被电学击穿前后的i-v曲线图。
具体实施方案
33.鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
34.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.如前所述，现有的利用具有高导电特性的dbr制备垂直结构vcsel器件的多种方案
均或多或少存在一些缺陷，有鉴于此，本案发明人进行了大量研究，并在此过程中发现，直接通过电击穿方式制备导电介质在理论上可以实现导电dbr结构，进而有望籍此实现垂直结构vcsel器件，并克服现有技术中的缺陷，然而本领域迄今为止未见相关报道。
37.尽管有一些研究人员曾采用电学击穿方式获得导电结构，并将之应用于led中。例如，有研究人员在led顶部沉积较薄(8nm)的aln在led p-algan顶部，并结合透明导电薄膜ito进行电学击穿，从而得到一种新型的aln/ito透明导电层，有利于将产生的光子从顶部进行提取，提高led的光子提取效率。又例如，有研究人员在40nm的aln表面沉积ni金属，通过电学击穿制备了一种导电的ni/aln全方向反射镜结构(odr)，并进一步沉积高紫外反射率的金属铝，将led产生的光子进行反射，从衬底部位进行提取。然而，这些工作的根本出发点在于提高led的光子提取效率，即通过在接触电阻和光子反射率(或透射率)之间形成平衡，综合提升led器件的发光功率，其无助于解决现有vcsel器件中存在的技术问题。
38.并且，考虑到led与vcsel在结构及工作原理等方面的显著差异，前述适用于led的方案也无法直接在gan基vcsel器件的制备工艺中应用。例如，对于led来说，需要被电学击穿的大多是单层或较薄的aln或氧化物薄膜，并不需要施加很高的电压。而vcsel中的dbr厚度通常较大，传统方法并不能实现电学击穿。又例如，led的芯片面积较大，而vcsel的增益区域则较小(10微米左右)。在制备vcsel器件用的导电dbr时，必须保证导电通道的均匀性，因此需要对电场施加的速度、频率予以调整(例如，电场采用正负交变电场，振幅从5v至50v逐渐增大，正负电压施加的频率为1hz-100hz，电压振幅的增大速率为0.1v/s-10v/s之间)。此外，相较于led，vcsel需要的工作电流密度更大(ka/cm2量级)，因此对于电流拥堵效应更为敏感。
39.本案发明人在前述发现的基础上，通过进一步的研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案，如下将予以更为详细的解释说明。
40.本技术实施例的一个方面提供的一种具有导电dbr结构的gan基垂直腔面发射激光器包括第一半导体层、第二半导体层和设置在第一半导体层、第二半导体层之间的有源层，所述第一半导体层、第二半导体层分别与第一dbr结构、第二dbr结构连接，所述第二dbr结构为导电dbr结构，所述第一半导体层还与第一电极电连接；所述第一半导体层、第二半导体层中的任一者为n型半导体层，另一者为p型半导体层。
41.进一步的，所述导电dbr结构是采用电学击穿工艺对介质dbr结构进行处理后形成，因此可以被定义为导电介质dbr结构。
42.在一些实施方式中，所述第二dbr结构与导电衬底键合，所述导电衬底至少用作第二电极。
43.进一步的，所述导电衬底包括表面镜面抛光的金属片(如cu、al、ag片等)、透明导电薄膜(如ito等)或底部沉积有欧姆电极的高掺杂浓度si片等等，且不限于此。
44.进一步的，用作p型接触电极的导电衬底包括但不限于金刚石、石墨、si、sic等具有良好导电特性的材料。
45.在一些实施方式中，所述gan基垂直腔面发射激光器包括沿指定方向依次设置的导电衬底、第二dbr结构、第二半导体层、有源层、第一半导体层和第一dbr结构，所述第一半导体层与第一电极电性结合。在这些实施方式中，所述gan基垂直腔面发射激光器可以被认为是倒装结构的。
46.进一步的，所述第一半导体层与第一电极形成欧姆接触。
47.进一步的，所述第二dbr结构远离第二半导体层的一端面整面与导电衬底键合。
48.在前述的实施方式中，所述第一dbr结构可以采用本领域已知的多种类型的dbr，例如氮化物dbr、氧化物dbr等。
49.进一步的，所述氮化物dbr的材质包括aln、gan、ingan、algan中的任意一种或多种组合，且不限于此。
50.进一步的，所述氧化物dbr的材质包括sio2、hfo2、tio2、zno中的任意一种或多种的组合，且不限于此。
51.在一些实施方式中，所述gan基垂直腔面发射激光器包括沿指定方向依次设置的衬底、第一dbr结构、第一半导体层、有源层、第二半导体层和第二dbr结构，所述第一半导体层、第二dbr结构分别与第一电极、第二电极电性结合。在这些实施方式中，所述gan基垂直腔面发射激光器可以被认为是正装结构的。
52.进一步的，所述第一半导体层与第一电极形成欧姆接触。
53.进一步的，所述衬底可以是蓝宝石衬底、si衬底、sic衬底、gan衬底等，且不限于此。
54.进一步的，所述第二电极的注入面积为所述第二dbr结构远离第二半导体层的一端面的整个面积。
55.进一步的，所述第二电极直接将电流注入到光学限制孔内。
56.在这些实施方式中，所述第一dbr结构采用氮化物dbr，其材质包括但不限于aln、gan、ingan、algan等氮化物中的任意一种或多种组合。
57.在本说明书中，前述的指定方向可以是从上到下、从下到上、从左到右、从右到左、从前到后或从后到前，等等。
58.在一些实施方式中，所述有源层为量子阱有源区，其材质可以是本领域已知的类型，例如ingan/gan多量子阱等，但不限于此。
59.在一些实施方式中，用于形成所述第二dbr结构的介质dbr结构包括氧化物dbr，其材质包括但不限于sio2、hfo2、tio2、zno等氧化物中的任意一种或多种的组合。
60.在一些实施方式中，所述第一半导体层为n型半导体层，所述第二半导体层为p型半导体层。
61.在一些实施方式中，所述第一电极可以被定义为n型接触电极或n型金属接触电极，所述第二电极可以被定义为p型接触电极或p型金属接触电极。
62.此外，依据实际应用的需求，本技术以上实施例提供的gan基垂直腔面发射激光器还可以包含本领域常用的其它结构层，例如电子阻挡层、电流限制层、电流扩展层等。
63.对于gan基vcsel器件来说，其较之其它vcsel器件，工作电流密度更大，电流拥堵效应对其性能影响更大。本技术以上的一些实施例直接将导电dbr结构制备于导电衬底上，可以避免横向结构的等离子体台面刻蚀这一步骤，省去底电极的制备过程，在保证介质dbr高反射率的同时，大大简化了器件的工艺步骤，此外还大幅增加了电流注入面积，有效缓解了环形电极导致的电流拥堵效应，提高电流注入效率。
64.本技术实施例的另一个方面提供的一种制作所述gan基垂直腔面发射激光器的方法包括：
65.依次生长形成第一半导体层、有源层和第二半导体层；
66.在所述第二半导体层上生长介质dbr结构，并通过电学击穿工艺在该介质dbr结构中形成导电通道，获得导电的第二dbr结构，以及，将所述第二dbr结构与导电衬底键合，所述导电衬底至少用作第二电极；
67.在第一半导体层上生长第一dbr结构，以及，在所述第一半导体层上设置第一电极。
68.进一步的，所述第一dbr结构可以采用本领域已知的多种类型的dbr，例如氮化物dbr、氧化物dbr等。其中典型氮化物dbr的材质包括但不限于aln、gan、ingan、algan中的任意一种或多种组合。其中典型氧化物dbr的材质包括但不限于sio2、hfo2、tio2、zno中的任意一种或多种的组合。
69.进一步的，用于形成第二dbr结构的所述介质dbr结构包括氧化物dbr，其材质包括但不限于sio2、hfo2、tio2、zno等氧化物中的任意一种或多种的组合。
70.本技术实施例的另一个方面提供的一种制作所述gan基垂直腔面发射激光器的方法包括：
71.依次生长形成氮化物dbr结构、第一半导体层、有源层、第二半导体层和介质dbr结构，所述氮化物dbr结构用作第一dbr结构；
72.通过电学击穿工艺在介质dbr结构中形成导电通道，获得导电的第二dbr结构；在所述第一半导体层、第二dbr结构上分别设置第一电极、第二电极。
73.进一步的，所述氮化物dbr结构的材质包括但不限于aln、gan、ingan、algan中的任意一种或多种组合。
74.进一步的，所述介质dbr结构的材质包括但不限于sio2、hfo2、tio2、zno等氧化物中的任意一种或多种的组合。
75.在一些实施方式中，所述电学击穿工艺包括：在所述介质dbr结构上沉积一个以上金属点，之后在所述一个以上金属点与第二半导体层之间施加击穿电压，使所述介质dbr结构内形成导电通道，从而获得导电的第二dbr结构。
76.进一步的，所述电学击穿工艺的条件包括：电场采用正负交变电场，振幅从5v至50v逐渐增大，正负电压施加的频率为1hz-100hz，电压振幅的增大速率为0.1v/s-10v/s之间。
77.在一些实施方式中，所述金属点的材质包括但不仅限于cr/al、cr/ni、al、ni、ag、ti/al/ni/au等金属体系。
78.在一些实施方式中，所述金属点为多个，并在所述介质dbr结构上有序排列。
79.在本技术的以上实施方式中，介质dbr，特别是氧化物dbr的可导通特性是通过在介质dbr上制备有序排列的金属点，施加一定电压使介质层实现电击穿，在局部击穿过程中，负极附近的金属离子被还原为金属导电细丝，和/或，正极附近的氧化物中的阴离子被氧化从而留下阴离子空位，形成贯穿介质dbr的导电通道，从而使介质dbr被转化为导电dbr。
80.通过采用本技术实施例提供的前述方案，不仅可以提高gan基vcsel器件的光子提取效率，尤为重要的是，通过导电dbr形成垂直结构vcsel，可以很好的消除电流拥堵效应，避免第二dbr结构与电极接触处出现电流崩塌，以及，可以使第二电极的注入面积为第二
dbr结构远离第二半导体层的一端面的整个面积，因此电极面积远大于现有vcsel器件中的相应电极，更容易达到vcsel器件的受激辐射阈值。
81.下面将结合附图，对本技术若干实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
82.请参阅图1，现有的一种gan基vcsel器件包括衬底1、下dbr结构2、n掺杂-gan层3(n-gan层)、量子阱有源区4、p掺杂-gan层5(p-gan层)、sio2电流限制层6、ito电流扩展层7、上dbr结构8、n型接触电极9、p型接触电极10等。其中，下dbr结构2是外延生长形成的氮化物dbr，上dbr结构8为介质dbr。该gan基vcsel器件的缺陷包括：
83.(1)器件为平面结构，易产生电流拥堵效应，电流输入不均匀；
84.(2)电极注入面积有限，器件局部产生过多的焦耳热，不能有效散热，器件结温升高，稳定性下降；
85.(3)制备工艺复杂，需要沉积sio2电流限制层、ito电流扩展层等，降低良率，提高制备成本；
86.(4)局部电流密度大，金属的电迁移在台面边缘处比较严重，加速器件退化。
87.针对现有gan vcsel器件中因介质dbr的绝缘特性，使金属电极必须沉积在谐振腔以外，导致电流拥堵等问题，本技术实施例提供了一类具有导电介质dbr的vcsel器件。
88.请参阅图2，本技术一个实施例中提供的一种具有导电dbr结构的gan基垂直腔面发射激光器是倒装结构的，其包括从下向上依次设置的导电衬底108、第二dbr结构105(导电dbr)、第二半导体层104、有源层(量子阱有源区103)、第一半导体层102和第一dbr结构101(介质dbr)。
89.其中，第一半导体层102、第二半导体层104可以分别为n掺杂-gan层、p掺杂-gan层。
90.其中，第二dbr结构105远离第二半导体层104的一端面整面通过键合用金属107与导电衬底108键合，该导电衬底108可以视为p型接触电极。
91.其中，第一半导体层102上设置有n型接触电极109，其与第一半导体层102形成欧姆接触。
92.该实施例提供的倒装结构vcsel器件中，通过金属键合工艺，将倒装结构外延层及导电dbr键合到导电衬底上，导电衬底包括表面镜面抛光的cu、al、ag片或底部沉积有欧姆电极的高掺杂浓度si片。由于采用了垂直芯片结构，不仅可以增大电流注入面积，实现大电流下的电流注入，降低器件激射阈值，还可以缓解传统工艺中电极位于谐振腔之外导致的电流拥堵效应，减轻局部焦耳过热，延长器件寿命。
93.请参阅图3所示，一种制备该倒装结构vcsel器件的方法包括如下步骤：
94.(a)首先在衬底100(如蓝宝石、si、sic衬底)上外延n-gan层102、有源层103及p-gan层104，并在p-gan层104上生长介质dbr结构105’(可以采用但不限于sio2、hfo2、tio2、zno等氧化物dbr)；
95.(b)在介质dbr结构105’上沉积金属点106；
96.(c)通过电学击穿工艺，将电压施加在p-gan层104和金属点106之间，使介质dbr结
构105’内部形成导电通道，构成导电dbr(可以认为是p-dbr，即，前述第二dbr结构)，该电学击穿工艺中，电场采用正负交变电场，振幅从5v至50v逐渐增大，正负电压施加的频率为1hz-100hz，电压振幅的增大速率为0.1v/s-10v/s之间；
97.(d)去除金属点106；
98.(e)利用金属键合工艺，在p-dbr表面沉积键合金属107后，将外延层键合到导电衬底8如cu、al或ag片或高掺si衬底上，导电衬底8作为p型金属接触电极(即前述p型接触电极)的同时，还作为外延层的支撑衬底，再利用衬底激光剥离工艺去除衬底100，或利用研磨抛光或湿法刻蚀工艺去除衬底100；
99.(f)在剥离之后的外延层表面即n-gan层102表面生长上介质dbr结构101(即前述第一dbr结构，可以采用但不限于sio2、hfo2、tio2、zno等氧化物dbr)，并制备n型金属接触电极109(即前述n型接触电极)。
100.请参阅图4，本技术另一个实施例中提供的一种具有导电dbr结构的gan基垂直腔面发射激光器是正装结构的，其包括从下向上依次设置的衬底201、第一dbr结构202(外延的氮化物dbr)、第一半导体层203、有源层204(量子阱有源区)、第二半导体层205和第二dbr结构206(导电dbr)。
101.其中，第一半导体层203、第二半导体层205可以分别为n掺杂-gan层(n-gan层)、p掺杂-gan层(p-gan层)。
102.其中，第二dbr结构206远离第二半导体层205的一端面整面与p型金属接触电极209(p型接触电极，亦可定义为第二电极)结合。
103.其中，第一半导体层203上设置有n型金属接触电极208(n型接触电极，亦可定义为第一电极)，两者形成欧姆接触。
104.该实施例提供的正装结构vcsel器件中，外延的氮化物dbr结构(即前述第一dbr结构)可采用mocvd法外延的aln/gan dbr，而导电dbr结构(即前述第二dbr结构)则采用电学击穿工艺制备形成，p型接触电极可直接加在导电dbr结构之上，同样也可以实现大面积电流注入，解决了环形电极和p-gan的电流拥堵问题，并且电流直接注入到限制孔中，提高了电流注入效率。
105.请参阅图5所示，一种制备该正装结构vcsel器件的方法包括如下步骤：
106.(a)首先在衬底201(如蓝宝石、si、sic衬底)上外延生长氮化物dbr结构202(即前述第一dbr结构，如iii族氮化物dbr结构)、n-gan层203、量子阱204及p-gan层205，并在p-gan层205上生长介质dbr结构206’；
107.(b)在介质dbr结构206’上沉积金属点207；
108.(c)通过电学击穿工艺，将电压施加在p-gan层205和金属点207之间，使介质dbr结构206’内部形成导电通道，构成导电dbr结构206(即前述第二dbr结构)，该电学击穿工艺中，电场采用正负交变电场，振幅从5v至50v逐渐增大，正负电压施加的频率为1hz-100hz，电压振幅的增大速率为0.1v/s-10v/s之间；
109.(d)去除金属点，并刻蚀形成n型接触电极台面；
110.(e)分别在n型接触电极台面、导电dbr结构206上沉积n型接触电极208、p型接触电极209。
111.更为具体的，本技术实施例1提供的一种gan基垂直腔面发射激光器的制作方法包
括：
112.a.基于金属有机化学气相沉积(mocvd)在蓝宝石衬底上外a延生长蓝光激光器外延薄膜，包括厚度约为531nm的n-gan(掺杂浓度5
×
10
18
cm-3
)，5对量子阱有源区(in
0.21
ga
0.79
n 3nm/gan 4nm)、厚度约为20nm的p型al
0.18
ga
0.82
n电子阻挡层、厚度约为180nm的p-gan(掺杂浓度8
×
10
17
cm-3
)。
113.b.采用电子束沉积设备(e-beam)交替生长sio2/hfo2(76nm/53nm)p-氧化物dbr，基于光刻工艺刻蚀出所需的光学限制孔尺寸，同时在p-氧化物dbr和p型gan表面形成台阶，便于进行电学击穿。
114.c.基于光刻工艺，以光刻胶作掩膜，利用e-beam在p-氧化物上沉积若干金属点cr/al，直径约10μm，并用电化学工作站在金属点和p型gan之间施加电压至该p-氧化物dbr被击穿(其中的电场采用正负交变电场，振幅从5v至50v逐渐增大，正负电压施加的频率为1hz-100hz，电压振幅的增大速率为0.1v/s-10v/s之间)，之后用hcl溶液去除p-氧化物dbr上方的金属点。其中，该p-氧化物dbr在被击穿前后的电压-电流曲线如图6所示。
115.d.在p-氧化物dbr及衬底上沉积金属(cr/ni/au)，并基于键合工艺将p-氧化物dbr与金属完成键合，之后利用激光剥离技术将蓝宝石衬底剥离。
116.e.利用电子束蒸镀生长氧化物dbr(sio2/hfo2，76nm/53nm)，采用光刻和干法刻蚀相结合，刻穿sio2/hfo
2 dbr，使dbr与n-gan之间形成台阶结构。用电子束蒸镀设备生长n型金属接触电极ni/au，厚度为20nm/100nm。
117.更为具体的，本技术实施例2提供的一种gan基垂直腔面发射激光器的制作方法包括：
118.a.基于金属有机化学气相沉积(mocvd)在蓝宝石衬底上外延生长蓝光激光器外延薄膜，包括25对aln/gan(52nm/46nm)外延dbr、厚度约为890nm的n-gan(掺杂浓度5
×
10
18
cm-3
)，5对量子阱有源区(in
0.21
ga
0.79
n 3nm/gan 4nm)、厚度约为20nm的p型al
0.18
ga
0.82
n电子阻挡层、厚度约为250nm的p-gan(掺杂浓度8
×
10
17
cm-3
)。
119.b.采用电子束沉积设备(e-beam)交替生长tio2/zno(76nm/53nm)p-氧化物dbr，基于光刻工艺，刻蚀出所需的光学限制孔尺寸，同时在p-氧化物dbr和p型gan表面形成台阶，便于进行电学击穿。
120.c.基于光刻工艺，以光刻胶作掩膜，利用e-beam在p-氧化物上沉积若干金属点ag，直径10μm。并利用直流电源在金属点和p型gan之间施加电压至氧化物被击穿(其中的电场采用正负交变电场，振幅从5v至50v逐渐增大，正负电压施加的频率为1hz-100hz，电压振幅的增大速率为0.1v/s-10v/s之间，最终使电流突增)，之后用hcl溶液去除p-氧化物dbr上方的金属点。
121.d.基于光刻及干法刻蚀工艺刻蚀台面到n型gan区，便于制备n型金属接触电极。
122.e.用e-beam设备生长n型金属接触电极ni/au，厚度为20nm/100nm，之后用e-beam设备生长p型金属接触点极ti/al/ni/au，厚度为10nm/100nm/20nm/50nm。
123.本技术以上实施例提供的gan基垂直腔面发射激光器因包含了前述导电dbr结构，至少具有如下优点：
124.(1)可缓解因介质dbr不导电而导致的gan基vcsel器件电极分布在谐振腔以外，p型gan层和p型接触电极的接触面有限，从而产生的电流拥堵效应.具体而言，本技术以上实
施例利用电学击穿工艺得到导电dbr，电极和导电dbr直接接触，形成的垂直电路结构避免了p-gan和电极之间存在的电流拥堵效应，提高电极注入效率，缓解p-gan的局部焦耳过热，延长器件寿命。
125.(2)可显著增大电流注入面积。本技术以上实施例中，p型金属接触电极的注入面积为导电dbr的整个面积，注入面积增大，有利于器件在较大电流下工作。
126.(3)有利于器件散热。本技术以上实施例中，倒装结构的器件在工作过程中产生的热量可以从导电衬底散出，较之蓝宝石衬底等散热能力大幅增强。
127.(4)双介质布拉格反射器具有较高的反射率。本技术以上实施例中，倒装结构的器件中上、下布拉格反射器均采用氧化物dbr，介质膜之间折射率差较大，可以实现较高反射率。
128.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
129.以上所述仅是本技术的具体实施方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。