本發(fā)明涉及III-IV族激光器材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于二次外延技術(shù)的非選擇氧化垂直腔面發(fā)射激光器及其制備方法。

背景技術(shù)：

垂直腔面發(fā)射激光器是當前激光技術(shù)領(lǐng)域最活躍的研究課題之一，其廣泛應用于光通信、紅外照明等領(lǐng)域。垂直腔面發(fā)射激光器的主要結(jié)構(gòu)包括襯底、N型摻雜層、N型DBR、量子阱層、P型DBR、P型摻雜層。為了將電流和激光限制在很小的孔徑之內(nèi)，在量子阱層和P型DBR之間會生長一層或多層高折射率高Al組分的AlGaAs外延層，Al的組分大于等于0.95，然后利用選擇氧化技術(shù)將高Al組分的AlGaAs從四周向內(nèi)氧化成低折射率的Al₂O₃，中間一定孔徑內(nèi)的AlGaAs不被氧化。由于Al₂O₃是絕緣材料，故在通電時能將電流限制在中間孔徑之內(nèi)，另外由于Al₂O₃的折射率小于AlGaAs，故可將光波限制在中間孔徑之內(nèi)，這樣，產(chǎn)生的光子就從中間孔徑之內(nèi)激射出去，形成圓形且遠場發(fā)散角小的激光束。在高Al組分的AlGaAs被氧化成Al₂O₃的過程中，會產(chǎn)生體積收縮效應，氧化后的外延層會產(chǎn)生空洞，使得氧化層很容易塌陷變形，從而導致器件失效。另外氧化過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物中有劇毒的As、As₂O₃，不利于環(huán)境保護。

選擇氧化技術(shù)是目前制造垂直腔面發(fā)射激光器的關(guān)鍵工藝，其原理是在300℃～500℃溫度下，用氮氣攜帶水蒸氣經(jīng)過樣品時，高Al組分的AlGaAs和H₂O反應會形成透明的自然氧化層。反應生成物包括Al的氧化物Al₂O₃以及As的化合物AsH₃，As₂O₃等。這些As的化合物易揮發(fā)，可以被氮氣帶出氧化層，經(jīng)過嚴格的處理后排放到大氣中。由于高Al組分的AlGaAs與H₂O反應生成物眾多，其氧化過后會在高Al組分的AlGaAs層內(nèi)形成大量空洞，導致被氧化的AlGaAs層開裂、體積收縮，會影響到整個器件的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于二次外延技術(shù)的非選擇氧化垂直腔面發(fā)射激光器。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種基于二次外延技術(shù)的非選擇氧化垂直腔面發(fā)射激光器及其制備方法，其中，一種基于二次外延技術(shù)的非選擇氧化垂直腔面發(fā)射激光器的外延結(jié)構(gòu)從下向上的順序依次包括：襯底1、N型摻雜層2、N型DBR層3、多量子阱層4、P型DBR層5、光刻膠6、Al₂O₃薄膜層7、P型DBR層8、P型摻雜GaAs層9。Al₂O₃薄膜層7利用PECVD等離子體增強化學氣相沉積法生長，然后利用光刻及刻蝕技術(shù)將Al₂O₃薄膜層7刻蝕成周向保留中間刻蝕掉的圖形，然后利用MOCVD從Al₂O₃薄膜層7的中間位生長P型DBR層8，直到P型DBR層8蓋過Al₂O₃薄膜層7，然后在P型DBR層8上生長一層P型摻雜GaAs層9。

該激光器的生長方法，包括以下具體步驟：

步驟一，將襯底1依次經(jīng)過清洗溶液清洗；

步驟二，在襯底1上利用MOCVD技術(shù)生長一層N型摻雜的GaAs層2；

步驟三，在N型摻雜的GaAs層2上利用MOCVD技術(shù)生長一定對數(shù)的N型DBR外延層3；

步驟四，在N型DBR層3上利用MOCVD技術(shù)生長一層或多層量子阱層4；

步驟五，在量子阱層4上利用PECVD技術(shù)生長一層Al₂O₃薄膜層5；

步驟六，利用光刻技術(shù)在Al₂O₃薄膜層5的周向上制作光刻膠6；

步驟七，利用刻蝕技術(shù)將Al₂O₃薄膜層刻蝕成光刻膠6的形狀即Al₂O₃薄膜層5的中間被刻蝕，周向依舊為Al₂O₃的周向Al₂O₃薄層7；

步驟八，利用二次外延技術(shù)從量子阱層4中間位置生長一定對數(shù)的P型DBR外延層8，P型DBR外延層8一直生長到并蓋過周向Al₂O₃薄膜層7；

步驟九，在P型DBR層8上再利用MOCVD技術(shù)生長一層P型摻雜GaAs層9。

與已公開的技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下優(yōu)點：本發(fā)明中利用二次外延技術(shù)將氧化后應力變得很脆弱的高Al組分AlGaAs外延層換成致密的Al₂O₃薄膜層，使得此Al₂O₃層及其上的外延層中變得堅固，不會存在通過濕法氧化而導致的影響器件性能的因素，另外不會產(chǎn)生As及As₂O₃等劇毒物質(zhì)，有利于環(huán)境保護，也不需要復雜的濕法氧化過后含As廢棄物的處理系統(tǒng)，有利于節(jié)約成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的步驟一-四生長示意圖。

圖2為本發(fā)明方法的步驟五生長示意圖。

圖3為本發(fā)明方法的步驟六生長示意圖。

圖4為本發(fā)明方法的步驟七生長示意圖。

圖5為本發(fā)明方法的步驟八生長示意圖。

圖6為本發(fā)明方法的步驟九生長示意圖。

圖7為本裝置的原理圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

當給利用上述制備方法做出的激光器加上電流之后，量子阱層4內(nèi)產(chǎn)生的光子會在N型DBR層3和P型DBR層8之前來回反射，由于Al₂O₃薄膜層7的折射率小于P型DBR層8，根據(jù)光的波導理論及光傳輸過程中的全反射原理，激光只會限制在Al₂O₃薄膜層7中間無Al₂O₃薄膜的位置，最終沿著中間無Al₂O₃薄膜的位置從上表面激射出去。其原理圖如圖7所示。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明的要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。