一种激光器及其制备方法与流程

本申请涉及半导体器件，具体而言，涉及一种激光器及其制备方法。

背景技术：

1、垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，vcsel)是一种出光方向垂直与谐振腔表面的激光器，具有阈值电流小，发散角小且光斑呈现圆形对称性，易二维集成等优点，目前被广泛应用于光互连、光存储、光通信等领域。

2、现有vcsel器件出射的激光包括多模态激光和单模态激光，目前光通信高速vcsel大多采用多模态的出光形式。多模态出光的vcsel在提高出光功率的同时会降低传输速率与传输距离。而单模态出光的vcsel有着发光功率低以及可靠性差的缺点，单模态出光的vcsel虽然可以通过多器件耦合的方式进行合束，但需要进行透镜耦合，会使器件的复杂程度急剧增加，不利于实际的应用需求。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种激光器及其制备方法，能够在单模出光的前提下提高激光器的出光效率。

2、本申请的实施例一方面提供了一种激光器，包括衬底以及依次设置于衬底上的第一dbr、有源层和第二dbr，由第二dbr的上表面向下刻蚀形成多个凹槽，凹槽延伸至第一dbr内，以形成多个发光台，每个发光台的第二dbr内分别形成第一氧化孔径，以限制每个发光台的发光模式。

3、作为一种可实施的方式，第一dbr由多个高铝组分层和低铝组分层交替设置形成，第一dbr内沿衬底到第一dbr的方向依次设置有多组第二氧化孔径，多组第二氧化孔径的直径沿衬底到第一dbr的方向逐渐减小，且多组第二氧化孔径中心的连线与第一dbr的层叠方向相同。

4、作为一种可实施的方式，多组第二氧化孔径所在的第一dbr的高铝组分层的铝含量沿衬底到第一dbr的方向逐渐减小。

5、作为一种可实施的方式，第二氧化孔径中最靠近衬底的第二氧化孔径为最小氧化孔径，多个第一氧化孔径在衬底上的投影均落入最小氧化孔径在衬底上的投影内。

6、作为一种可实施的方式，第一氧化孔径的孔径在2.5-3.5μm之间。

7、作为一种可实施的方式，多个凹槽呈矩阵式分布，以使发光台呈矩阵式分布。

8、作为一种可实施的方式，第一dbr的反射率小于第二dbr的反射率。

9、作为一种可实施的方式，第一dbr的材料为algaas。

10、作为一种可实施的方式，激光器还包括设置衬底外侧的第一电极，和设置于第二dbr外侧的第二电极，其中，第一电极为n电极，第二电极为p电极，激光器还包括设置于第二dbr上的钝化层，钝化层覆盖凹槽的侧壁和底壁，p电极透过钝化层外露。

11、作为一种可实施的方式，第一dbr的反射率在99％-99.9％之间，第二dbr为全反射。

12、本申请的实施例另一方面提供了一种激光器的制备方法，包括：在衬底上依次沉积第一dbr、有源层和第二dbr；在第一dbr中形成多组第二氧化孔径，多组第二氧化孔径的直径沿衬底到第一dbr的方向逐渐减小；由第二dbr上表面向下刻蚀形成多个凹槽，凹槽内延伸至第一dbr内以形成多个发光台；由凹槽的侧壁氧化第二dbr，以在每个发光台上形成第一氧化孔径。

13、本申请实施例的有益效果包括：

14、本申请提供的激光器，包括衬底以及依次设置于衬底上的第一dbr、有源层和第二dbr，由第二dbr的上表面向下刻蚀形成多个凹槽，凹槽延伸至第一dbr内，以形成多个发光台，每个发光台的第二dbr内分别形成第一氧化孔径，以限制每个发光台的发光模式。当在激光器的两端连接电源时，电源的电压差施加通过第一dbr和第二dbr施加至有源层，由于本申请中将有源层分为多个发光台，多个发光台在电泵浦的作用下产生光子并在第一dbr和第二dbr形成的腔体内来回反射振荡，直至最后出射，多个发光台同时作为发光区，能够提高有源层的利用率，从而提高出光效率；另外，第一氧化孔径设置于发光台的第二dbr内，第一氧化孔径作为电流的流通通道，同时也作为光学模式的限制孔，能够限制光子的光模式，使得较多光模式的光子不能形成有效振荡，从而限制发光台的发光模式，使得每个发光台的发光模式为单模激光出射，因此，本申请提供的激光器，能够在单模出光的前提下提高激光器的出光效率。

技术特征：

1.一种激光器，其特征在于，包括衬底以及依次设置于所述衬底上的第一dbr、有源层和第二dbr，由所述第二dbr的上表面向下刻蚀形成多个凹槽，所述凹槽延伸至所述第一dbr内，以形成多个发光台，每个所述发光台的第二dbr内分别形成第一氧化孔径，以限制每个所述发光台的发光模式。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一dbr由多个高铝组分层和低铝组分层交替设置形成，所述第一dbr内沿所述衬底到所述第一dbr的方向依次设置有多组第二氧化孔径，多组所述第二氧化孔径的直径沿所述衬底到所述第一dbr的方向逐渐减小，且多组所述第二氧化孔径中心的连线与所述第一dbr的层叠方向相同。

3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，多组所述第二氧化孔径所在的第一dbr的高铝组分层的铝含量沿所述衬底到所述第一dbr的方向逐渐减小。

4.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述第二氧化孔径中最靠近所述衬底的第二氧化孔径为最小氧化孔径，多个所述第一氧化孔径在所述衬底上的投影均落入所述最小氧化孔径在所述衬底上的投影内。

5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一氧化孔径的孔径在2.5-3.5μm之间。

6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，多个所述凹槽呈矩阵式分布，以使所述发光台呈矩阵式分布。

7.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一dbr的反射率小于所述第二dbr的反射率。

8.根据权利要求7所述的激光器，其特征在于，所述第一dbr的材料为algaas。

9.根据权利要求7所述的激光器，其特征在于，还包括设置所述衬底外侧的第一电极，和设置于所述第二dbr外侧的第二电极，其中，所述第一电极为n电极，所述第二电极为p电极，激光器还包括设置于所述第二dbr上的钝化层，所述钝化层覆盖所述凹槽的侧壁和底壁，所述p电极透过所述钝化层外露。

10.根据权利要求7所述的激光器，其特征在于，所述第一dbr的反射率在99％-99.9％之间，所述第二dbr为全反射。

11.一种激光器的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结
本申请公开了一种激光器及其制备方法，涉及半导体器件技术领域，本申请的激光器，包括衬底以及依次设置于衬底上的第一DBR、有源层和第二DBR，由第二DBR的上表面向下刻蚀形成多个凹槽，凹槽延伸至第一DBR内，以形成多个发光台，每个发光台的第二DBR内分别形成第一氧化孔径，以限制每个发光台的发光模式。本申请提供的激光器及其制备方法，能够在单模出光的前提下提高激光器的出光效率。

技术研发人员：马德正,陈柏翰
受保护的技术使用者：泉州市三安光通讯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16