CN103208741B - 一种半导体面发射激光器及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体面发射激光器及其制备方法和应用，有源层采用应变五量子阱，下分布式布拉格反射镜DBR层采用二元N型AlAs/GaAs对，上分布式布拉格反射镜DBR层仍采用常规三元N型Al0.92Ga0.08As/Al0.12Ga0.88As的DBR，有源层下面几对采用类似结构，顶部利用高导热层AlN层，台面两侧和台上设置覆盖铜层，氧化孔尺寸约18μm，利用bcb层降低器件的电容，制备方法通过改进工艺步骤，提高面发射激光器的整体散热水平；有效解决较大功率面发射激光器散热问题，把面发射激光器功率提高一个量级，使面发射激光器在材料特性上改善，提高工作寿命和工作可靠性，实现1-3km内自由空间通信。
Description
技术领域
本发明属于半导体发光器件及其制备方法技术领域，涉及一种半导体面发射激光器及其制备方法，尤其涉及一种适用于空间自由通信的半导体面发射激光器及其制备方法和应用。
背景技术
在光纤传输技术的研究与应用中，由于短波长面发射激光器具有较小的阈值电流、较小的发散角和圆形光斑，其可以实现短距离内高速调制，并且具有节能环保等特点，受到越来越多的重视和发展。
目前，对面发射激光器的研究主要集中在面向光通信应用的毫瓦级小功率器件的高速化技术上，包括近年来以爆炸式增长的850nm的短距离光纤高速互联技术，其主流调制频率都以达到10GHz为主，几个典型的国际光通信公司都已经有批量的相应产品上市，其面发射氧化孔的直径尺寸一般在8-12μm左右，其功率基本上都在3-6mW的范围以内，且其多适用于300米以内的多模光纤通信中，针对的一般都是短距离光纤传输数据通信市场。
对于光纤中短距离传输来说，面发射激光器的工作功率可以在3mW以下，此较小功率的激光器的散热问题也可以较好的得到控制，即便是在较小功率的情况下，其有源层附近的温度一般都超过130℃。目前市面上的常规850nm面发射芯片用于空间通信时候，必须把工作电流加的很大，几乎接近饱和电流，此时有源层的温度甚至会超过170-180℃，这样便严重降低了器件的寿命和可靠性。而在距离为1-3km的空间自由通信来说，面发射激光器的工作功率达到10-30mW是非常有必要的，此时，如果采用常规的方法来提高功率的话，则功率增大一个量级就需要相应地把氧化孔放大到18μm以上，但是这样就会增加台面的尺寸和器件的电容值，从而导致器件的散热问题更加严重，最终极大地影响器件的可靠性，因此，必须全面地重新优化整个器件的材料、结构和工艺，以此来满足行业技术的要求。
现有的光纤通信用的面发射激光器一般都是通过采用GaAs/AlGaAs（砷化镓/砷化铝镓）三量子阱作为有源区，其上反射镜和下反射镜各采用22对和35对的λ/4 的高Al（铝）成分的AlGaAs和低Al成分的AlGaAs的DBR（分布式布拉格反射镜）对，其中，均采用三元DBR对确实可以有效降低DBR的电阻，其在小功率情况下可以有效地提高器件的寿命，但是对于较大功率的面发射激光器的散热却会产生严重的不利影响，这是因为三元化合物的散热性能与二元化合物的散热性能相比要低三倍左右。
申请号为200510016967.X，申请公开号为CN1719673A，名称为“一种带凸凹反射镜的垂直外腔面发射半导体激光器”的中国发明专利申请公开了一种包括散热片、增透膜层，以及微通道散热片的垂直外腔面发射半导体激光器，其虽然可以利用上述元件及其相应结构，在一定程度上解决高功率半导体激光器的散热问题，但是因为其散热效果和有效寿命时间会较大程度地受到上述元件的性能指标和结构技术水平的限制，从而使得整体器件的寿命和稳定性受到影响，并且其还存在整体器件结构复杂，制备工艺繁琐的缺陷。
申请号为201110072769.0，申请公布号为CN102694341A，名称为“一种刻蚀散热增强型垂直腔面发射激光器” 的中国发明专利申请公开了一种在衬底的中央采用刻蚀方法去掉相应衬底，从而形成衬底沟槽的垂直腔面发射激光器，其虽然可以通过在已经制作了下电机的衬底沟槽中填充高导热焊料来较好地解决高功率半导体激光器的散热问题，但是因为其散热效果从很大程度上受到沟槽刻蚀技术水平以及高导热焊料填充技术水平，乃至高导热焊料其本身的性能指标的影响，从而导致整体器件的寿命和稳定性也受到相应的影响，同时其也存在增大整体器件结构复杂程度、增加器件制备工艺难度，以及增加器件制备成本的缺陷。
总体来说，现有的一些半导体面发射激光器在距离为1-3km的空间自由通信中，多存在高功率工作情况下其散热问题难以较为理想的解决的缺陷，从而存在整体器件的寿命较短、稳定性较差、整体器件结构较为复杂、器件制备工艺较为复杂且难度较大，以及器件加工成本较高的缺陷，难以满足空间自由通信实际应用的需求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种半导体面发射激光器，以解决光纤传输应用中面发射激光器的散热问题，尤其是解决在距离为1-3km的空间自由通信中，高功率工作情况下面发射激光器的散热问题，同时也使得面发射激光器在材料特性上得到改善，提高其工作寿命和工作可靠性，以满足空间自由通信实际应用的需求。
为实现上述目的，本发明提供一种半导体面发射激光器，包括顺次连接的衬底层、缓冲层、下分布式布拉格反射镜DBR层、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层、有源层、氧化的电流限制层和上分布式布拉格反射镜DBR层；所述缓冲层上设有N型电极，所述上分布式布拉格反射镜DBR层上设有P型电极；所述氧化的电流限制层上设有出光孔；所述下分布式布拉格反射镜DBR层采用二元N型AlAs/GaAs对。
如上所述的半导体面发射激光器，优选的是，所述有源层采用整个厚度为一个λ的长度的应变的Al0.37Ga0.63As（6nm）/In0.1Ga0.9As（4nm）五量子阱。
在上述任一方案中优选的是，所述缓冲层、下分布式布拉格反射镜DBR层、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层、有源层、电流限制层和上分布式布拉格反射镜DBR层的上面及侧面设有三层导热兼钝化的AlN（氮化铝）层。
在上述任一方案中优选的是，所述N型电极和P型电极的上面和侧面，以及P型台和N型台的上面和侧面均设有厚度为2-3μm的覆盖铜层；所述下分布式布拉格反射镜DBR层其设置的连接N型电极的覆盖铜层与连接P型电极的覆盖铜层之间间隔有距离。
更优选的是，所述出光孔的直径为14-18μm；所述覆盖铜层的内环与出光孔圆周间的距离小于3μm。
在上述任意方案中，优选的是，所述整个器件上涂有bcb层，并生长氧化硅层做平面化处理；所述bcb层和氧化硅层上设有淀积金属做Pad层分别和N型电极和P型电极相连接。
在上述任意方案中，优选的是，所述下分布式布拉格反射镜DBR层的二元N型AlAs/GaAs对的数量为三十对；所述下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层为三元N型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR，所述上分布式布拉格反射镜DBR层为三元P型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR；所述衬底层为半绝缘GaAs衬底层；所述缓冲层为掺Si的N型GaAs缓冲层；所述P型电极为P电极的TiPtAu（常规金属栅）；所述氧化的电流限制层为AlOx 氧化的电流限制层；所述N型电极为N型缓冲层所设的AuGeNi（合金）电极。
本发明的另一个目的在于，提供一种半导体面发射激光器的制备方法，由此方法制备出的半导体面发射激光器，其能够解决光纤传输应用中面发射激光器的散热问题，尤其是解决在距离为1-3km的空间自由通信中，高功率工作情况下面发射激光器的散热问题，同时也使得面发射激光器在材料特性上得到改善，提高其工作寿命和工作可靠性，而且此方法本身也具有工艺简单，步骤合理，其成品性能良好，能够满足实际情况的需要的特点。
如上所述的半导体面发射激光器的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在上分布式布拉格反射镜DBR层刻蚀P型台，刻蚀有源层，刻蚀范围限制在下分布式布拉格反射镜DBR的上部层，但是不能刻蚀到下分布式布拉格反射镜DBR层的二元N型AlAs/GaAs反射层；
第二步，采用湿法漂掉外层的氧化层，将器件放入氧化炉中，用氮气吹热水蒸汽在400℃的条件下对露出的氧化限制层进行氧化，形成氧化的电流限制层和出光孔；
第三步，以下分布式布拉格反射镜DBR层为基础刻蚀N型台，以上述刻蚀的P型台中心为同心轴，再以大于P型台的尺寸进行刻蚀，刻蚀二元的下DBR层到N型GaAs层，作为N型电极的接触层；
第四步，溅射生长钝化并兼导热的AlN层；
第五步，在上部的P型台和下部的N型台上分别开设窗口，并在N型台上蒸发AuGeNi，以及在P型台上溅射TiPtAu；
第六步，在N型电极和P型电极的上面和侧面，以及P型台和N型台的上面和侧面均镀上覆盖铜层；
第七步，最后在整个器件上涂上bcb层，并生长氧化硅层做平面化处理，然后在bcb层和氧化硅层上淀积金属做Pad层，并分别和N型电极和P型电极相连接。
如上所述的半导体面发射激光器的制备方法，优选的是，第一步中，所述刻蚀P型台是以30μm为直径刻蚀圆台；第二步中，所述氧化深度为6-8μm，所述出光孔的直径为14-18μm；第三步中，所述刻蚀N型台，是再以60μm为直径进行刻蚀，刻蚀二元的下DBR层到N型GaAs层；第四步中，所述溅射生长的钝化并兼导热的AlN层的数量为三层；第六步中，所述覆盖铜层的厚度为2-3μm，所述覆盖铜层的内环靠近出光孔，但又不能挡住出光孔，所述覆盖铜层的内环与出光孔圆周间的距离小于3μm，所述下DBR层其设置的连接N型电极的覆盖铜层与连接P型电极的覆盖铜层之间间隔有距离。
本发明的另一个目的在于，提供一种半导体面发射激光器的应用，以解决光纤传输应用中面发射激光器的散热问题，尤其是解决在距离为1-3km的空间自由通信中，高功率工作情况下面发射激光器的散热问题，同时也使得面发射激光器在材料特性上得到改善，提高其工作寿命和工作可靠性，以满足空间自由通信实际应用的需求。
如上所述的半导体面发射激光器在距离为1-3km的空间自由通信中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种半导体面发射激光器，其有源层采用应变的五量子阱，采用应变的Al0.37Ga0.63As（6nm）/In0.1Ga0.9As（4nm）五量子阱，以此代替常规的Al0.3Ga0.7As（8nm）/GaAs（6nm）三量子阱作为有源层，通过引入应变来拉开轻空穴和重空穴的K空间距离，以降低态密度，从而提升激光器的差分增益，提高器件的高温热特性，更加有利于其在高温下工作。
本发明提供的一种半导体面发射激光器，其下DBR层采用二元N型AlAs/GaAs对，其能够有效地提高散热系数，有效改善底部散热特性，很好的提高散热性能，从而降低器件的核心层，即有源层，的工作温度。
本发明提供的一种半导体面发射激光器，其上分布式布拉格反射镜DBR层由于二元的P型其掺杂问题严重，所以仍然采用常规的Al0.92Ga0.08As（70nm）/ Al0.12Ga0.88As（59nm）的掺C（碳）结构，即采用三元N型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR，其有源层下面几对也采用类似结构，即下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层采用三元N型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR，从而防止氧化对有源层的损伤。
本发明提供的一种半导体面发射激光器，其顶部利用高导热层AlN层，并在台面两侧和台上设置较厚的覆盖铜层，从而极大的提升上层的散热特性，并且下分布式布拉格反射镜DBR层其设置的连接N型电极的覆盖铜层与连接P型电极的覆盖铜层之间间隔有距离，以避免产生寄生电容。
本发明提供的一种半导体面发射激光器，其氧化孔的尺寸调节到18μm左右，从而增大输出功率。
本发明提供的一种半导体面发射激光器，其利用bcb层降低器件的电容，从而不显著降低激光器的高频特性。
本发明还提供了一种半导体面发射激光器的制备方法，其从工艺方面，通过改进工艺步骤，从而提高面发射激光器的整体散热水平。
总体来说，本发明提供了一种半导体面发射激光器及其制备方法和应用，其能够有效地解决较大功率面发射激光器的散热问题，把面发射激光器的功率提高一个量级，同时也使得面发射激光器在材料特性上得到改善，提高其工作寿命和工作可靠性，从而实现在1-3km内自由空间通信，更加有利于在一些恶劣环境下进行信息传输的实际应用的需求。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明：
图1是本发明的半导体面发射激光器的制备方法其第一步操作后器件结构示意图；
图2是本发明的半导体面发射激光器的制备方法其第二步操作后器件结构示意图；
图3是本发明的半导体面发射激光器的制备方法其第三步操作后器件结构示意图；
图4是本发明的半导体面发射激光器的制备方法其第四步操作后器件结构示意图；
图5是本发明的半导体面发射激光器的制备方法其第五步开设电极窗口操作后器件结构示意图；
图6是本发明的半导体面发射激光器的制备方法其第五步设置电极操作后器件结构示意图；
图7是本发明的半导体面发射激光器的制备方法其第六步操作后器件结构示意图。
图中，1为衬底层，2为N型GaAs缓冲层，3为AlN层，4为N型电极，5为覆盖铜层，6为下分布式布拉格反射镜DBR层，7为下分布式布拉格反射镜DBR的上部层，8为上分布式布拉格反射镜DBR层，9为有源层，10为氧化的电流限制层，11为出光孔，12为P型电极。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作了详细说明。但是，显然可对本发明进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此，以下实施例具有例示性的而没有限制的含义。
实施例1:
一种半导体面发射激光器，包括顺次连接的衬底层1、N型GaAs缓冲层2、下分布式布拉格反射镜DBR层6、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7、有源层9、氧化的电流限制层10和上DBR层8；所述缓冲层2上设有N型电极4，所述上DBR层8上设有P型电极12；所述氧化的电流限制层10上设有出光孔11；所述下DBR层6采用二元N型AlAs/GaAs对；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6的二元N型AlAs/GaAs对的数量为三十对；所述出光孔11的直径为14-18μm；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6的上部层为三元N型分布式布拉格反射镜DBR层，所述上分布式布拉格反射镜DBR层8为三元P型分布式布拉格反射镜DBR层；所述下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7采用三元N型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR，所述上分布式布拉格反射镜DBR层6采用三元P型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR；所述衬底层1为半绝缘GaAs衬底层；所述缓冲层2为掺Si的N型GaAs缓冲层；所述N型电极4为N型氧化层所设的AuGeNi电极；所述P型电极12为P电极的TiPtAu；所述氧化的电流限制层10为AlOx 氧化的电流限制层。
实施例2:
一种半导体面发射激光器，包括顺次连接的衬底层1、缓冲层2、下分布式布拉格反射镜DBR层6、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7、有源层9、氧化的电流限制层10和上分布式布拉格反射镜DBR层8；所述缓冲层2上设有N型电极4，所述上分布式布拉格反射镜DBR层8上设有P型电极12；所述氧化的电流限制层10上设有出光孔11；所述出光孔11的直径为14-18μm；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6采用二元N型AlAs/GaAs对；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6的二元N型AlAs/GaAs对的数量为三十对；所述有源层9采用应变的Al0.37Ga0.63As（6nm）/In0.1Ga0.9As（4nm）五量子阱；所述有源层9的整个厚度为一个λ的长度；所述衬底层1为半绝缘GaAs衬底层；所述缓冲层2为掺Si的N型GaAs缓冲层；所述N型电极4为N型氧化层所设的AuGeNi电极；所述P型电极12为P电极的TiPtAu；所述氧化的电流限制层10为AlOx 氧化的电流限制层。
实施例3:
一种半导体面发射激光器，包括顺次连接的衬底层1、缓冲层2、下分布式布拉格反射镜DBR层6、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7、有源层9、氧化的电流限制层10和上DBR层8；所述缓冲层2上设有N型电极4，所述上分布式布拉格反射镜DBR层8上设有P型电极12；所述氧化的电流限制层10上设有出光孔11；所述出光孔11的直径为14-18μm；所述下DBR层6采用二元N型AlAs/GaAs对；所述下DBR层6的二元N型AlAs/GaAs对的数量为三十对；所述缓冲层2、下分布式布拉格反射镜DBR层6、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7、有源层9、氧化的电流限制层10和上分布式布拉格反射镜DBR层8的上面及侧面设有三层导热兼钝化的AlN层3；所述衬底层1为半绝缘GaAs衬底层；所述缓冲层2为掺Si的N型GaAs缓冲层；所述N型电极4为N型氧化层所设的AuGeNi电极；所述P型电极12为P电极的TiPtAu；所述氧化的电流限制层10为AlOx 氧化的电流限制层。
实施例4:
一种半导体面发射激光器，包括顺次连接的衬底层1、缓冲层2、下分布式布拉格反射镜DBR层6、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7、有源层9、氧化的电流限制层10和上分布式布拉格反射镜DBR层8；所述缓冲层2上设有N型电极4，所述上分布式布拉格反射镜DBR层8上设有P型电极12；所述氧化的电流限制层10上设有出光孔11；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6采用二元N型AlAs/GaAs对；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6的二元N型AlAs/GaAs对的数量为三十对；所述N型电极4和P型电极12的上面和侧面，以及P型台和N型台的上面和侧面均设有覆盖铜层5；所述覆盖铜层5的厚度为2-3μm；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6其设置的连接N型电极4的覆盖铜层5与连接P型电极12的覆盖铜层5之间间隔有距离；所述覆盖铜层5的内环与出光孔圆周间的距离小于3μm；所述出光孔11的直径为14-18μm；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6采用二元N型AlAs/GaAs对；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6的二元N型AlAs/GaAs对的数量为三十对；所述缓冲层2、下分布式布拉格反射镜DBR层6、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7、有源层9、氧化的电流限制层10和上分布式布拉格反射镜DBR层8的上面及侧面设有三层导热兼钝化的AlN层3；所述衬底层1为半绝缘GaAs衬底层；所述缓冲层2为掺Si的N型GaAs缓冲层；所述N型电极4为N型氧化层所设的AuGeNi电极；所述P型电极12为P电极的TiPtAu；所述氧化的电流限制层10为AlOx 氧化的电流限制层。
实施例5:
一种半导体面发射激光器，包括顺次连接的衬底层1、缓冲层2、下分布式布拉格反射镜DBR层6、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7、有源层9、氧化的电流限制层10和上分布式布拉格反射镜DBR层8；所述缓冲层2上设有N型电极4，所述上分布式布拉格反射镜DBR层8上设有P型电极12；所述氧化的电流限制层10上设有出光孔11；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6采用二元N型AlAs/GaAs对；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6的二元N型AlAs/GaAs对的数量为三十对；所述出光孔11的直径为14-18μm；所述整个器件上涂有bcb层，并生长氧化硅层做平面化处理；所述bcb层和氧化硅层上设有淀积金属做Pad层分别和N型电极4和P型电极12相连接；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6的上部层为三元N型分布式布拉格反射镜DBR层，所述上分布式布拉格反射镜DBR层8为三元P型分布式布拉格反射镜DBR层；所述下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7采用三元N型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的DBR，所述上分布式布拉格反射镜DBR层6采用三元P型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR；所述衬底层1为半绝缘GaAs衬底层；所述缓冲层2为掺Si的N型GaAs缓冲层；所述N型电极4为N型氧化层所设的AuGeNi电极；所述P型电极12为P电极的TiPtAu；所述氧化的电流限制层10为AlOx 氧化的电流限制层。
实施例6:
如图7所示，一种半导体面发射激光器，包括顺次连接的衬底层1、缓冲层2、下分布式布拉格反射镜DBR层6、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7、有源层9、氧化的电流限制层10和上DBR层8；所述缓冲层2上设有N型电极4，所述上分布式布拉格反射镜DBR层8上设有P型电极12；所述氧化的电流限制层10上设有出光孔11；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6采用二元N型AlAs/GaAs对；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6的二元N型AlAs/GaAs对的数量为三十对；所述有源层9采用应变的Al0.37Ga0.63As（6nm）/In0.1Ga0.9As（4nm）五量子阱；所述有源层9的整个厚度为一个λ的长度；所述缓冲层2、下分布式布拉格反射镜DBR层6、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7、有源层9、氧化的电流限制层10和上DBR层8的上面及侧面设有三层导热兼钝化的AlN层3；所述N型电极4和P型电极12的上面和侧面，以及P型台和N型台的上面和侧面均设有覆盖铜层5；所述覆盖铜层5的厚度为2-3μm；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6其设置的连接N型电极4的覆盖铜层5与连接P型电极12的覆盖铜层5之间间隔有距离；所述覆盖铜层5的内环与出光孔11圆周间的距离小于3μm；所述出光孔11的直径为14-18μm；所述整个器件上涂有bcb层，并生长氧化硅层做平面化处理；所述bcb层和氧化硅层上设有淀积金属做Pad层分别和N型电极4和P型电极12相连接；所述下分布式布拉格反射镜DBR层6的上部层为三元N型分布式布拉格反射镜DBR层，所述上分布式布拉格反射镜DBR层8为三元P型分布式布拉格反射镜DBR层；所述下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层7采用三元N型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR，所述上分布式布拉格反射镜DBR层6采用三元P型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR；所述衬底层1为半绝缘GaAs衬底层；所述缓冲层2为掺Si的N型GaAs缓冲层；所述N型电极4为N型氧化层所设的AuGeNi电极；所述P型电极12为P电极的TiPtAu；所述氧化的电流限制层10为AlOx 氧化的电流限制层。
实施例7:
如图1至图7所示，一种半导体面发射激光器的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在上分布式布拉格反射镜DBR层（8）刻蚀P型台，所述刻蚀P型台是以30μm为直径刻蚀圆台，刻蚀有源层9，刻蚀范围限制在下DBR的上部层，但是不能刻蚀到下DBR层6的二元N型AlAs/GaAs反射层；
第二步，采用湿法漂掉外层的氧化层，将器件放入氧化炉中，用氮气吹热水蒸汽在400℃的条件下对露出的氧化限制层进行氧化，形成氧化的电流限制层10和出光孔11；所述氧化深度为6-8μm，所述出光孔11的直径为14-18μm；
第三步，以下分布式布拉格反射镜DBR层6为基础刻蚀N型台，以上述刻蚀的P型台中心为同心轴，再以大于P型台的尺寸进行刻蚀，所述刻蚀N型台，是再以60μm为直径进行刻蚀，刻蚀二元的下DBR层6到N型GaAs层，刻蚀二元的下DBR层6到N型GaAs层，作为N型电极4的接触层；
第四步，溅射生长钝化并兼导热的AlN层3；
第五步，在上部的P型台和下部的N型台上分别开设窗口，并在N型台上蒸发AuGeNi，以及在P型台上溅射TiPtAu；
第六步，在N型电极4和P型电极12的上面和侧面，以及P型台和N型台的上面和侧面均镀上2-3μm的覆盖铜层5；
第七步，最后在整个器件上涂上bcb层，并生长氧化硅层做平面化处理，然后在bcb层和氧化硅层上淀积金属做Pad层，并分别和N型电极4和P型电极12相连接，所述下DBR层6其设置的连接N型电极4的覆盖铜层5与连接P型电极12的覆盖铜层5之间间隔有距离。
实施例8:
如图1至图7所示，一种半导体面发射激光器的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在上分布式布拉格反射镜DBR层（8）刻蚀P型台，所述刻蚀P型台是以30μm为直径刻蚀圆台，刻蚀有源层9，刻蚀范围限制在下分布式布拉格反射镜DBR的上部层7，但是不能刻蚀到下分布式布拉格反射镜DBR层6的二元N型AlAs/GaAs反射层；
第二步，采用湿法漂掉外层的氧化层，将器件放入氧化炉中，用氮气吹热水蒸汽在400℃的条件下对露出的氧化限制层进行氧化，形成氧化的电流限制层10和出光孔11；所述氧化深度为6-8μm，所述出光孔11的直径为14-18μm；
第三步，以下分布式布拉格反射镜DBR层6为基础刻蚀N型台，以上述刻蚀的P型台中心为同心轴，再以60μm为直径进行刻蚀，刻蚀二元的下分布式布拉格反射镜DBR层6到N型GaAs层，刻蚀二元的下分布式布拉格反射镜DBR层6到N型GaAs层，作为N型电极4的接触层；
第四步，溅射生长三层钝化并兼导热的AlN层3，其相对于常规的SiNx和SiO2的散热效果提升一个量级；
第五步，在上部的P型台和下部的N型台上分别开设窗口，并在N型台上蒸发AuGeNi，以及在P型台上溅射TiPtAu；
第六步，在N型电极4和P型电极12的上面和侧面，以及P型台和N型台的上面和侧面均镀上2-3μm的覆盖铜层5；
第七步，最后在整个器件上涂上bcb层，并生长氧化硅层做平面化处理，然后在bcb层和氧化硅层上淀积金属做Pad层，并分别和N型电极4和P型电极12相连接，所述下DBR层6其设置的连接N型电极4的覆盖铜层5与连接P型电极12的覆盖铜层5之间间隔有距离。
实施例9:
如图1至图7所示，一种半导体面发射激光器的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在上分布式布拉格反射镜DBR层（8）刻蚀P型台，所述刻蚀P型台是以30μm为直径刻蚀圆台，刻蚀有源层9，刻蚀范围限制在下分布式布拉格反射镜DBR的上部层7，但是不能刻蚀到下分布式布拉格反射镜DBR层6的二元N型AlAs/GaAs反射层；
第二步，采用湿法漂掉外层的氧化层，将器件放入氧化炉中，用氮气吹热水蒸汽在400℃的条件下对露出的氧化限制层进行氧化，形成氧化的电流限制层10和出光孔11，所述氧化深度为6-8μm，所述出光孔11的直径为14-18μm；
第三步，以下分布式布拉格反射镜DBR层6为基础刻蚀N型台，以上述刻蚀的P型台中心为同心轴，再以60μm为直径进行刻蚀，刻蚀二元的下分布式布拉格反射镜DBR层6到N型GaAs层，刻蚀二元的下分布式布拉格反射镜DBR层6到N型GaAs层，作为N型电极4的接触层；
第四步，溅射生长三层钝化并兼导热的AlN层（3），其相对于常规的SiNx和SiO2的散热效果提升一个量级；
第五步，在上部的P型台和下部的N型台上分别开设窗口，并在N型台上蒸发AuGeNi，以及在P型台上溅射TiPtAu；
第六步，在N型电极4和P型电极12的上面和侧面，以及P型台和N型台的上面和侧面均镀上2-3μm的覆盖铜层5，所述覆盖铜层5的内环靠近出光孔11，但又不能挡住出光孔11，所述覆盖铜层5的内环与出光孔11外周间的距离小于3μm；
第七步，最后在整个器件上涂上bcb层，并生长氧化硅层做平面化处理，然后在bcb层和氧化硅层上淀积金属做Pad层，并分别和N型电极4和P型电极12相连接，所述下分布式布拉格反射镜DBR层6其设置的连接N型电极4的覆盖铜层5与连接P型电极12的覆盖铜层5之间间隔有距离。
实施例10:
一种半导体面发射激光器在光纤传输中的应用。
实施例11:
一种半导体面发射激光器在距离为1-3km的空间自由通信中的应用。
Claims (9)
1.一种半导体面发射激光器，其特征在于：包括顺次连接的衬底层（1）、缓冲层（2）、下分布式布拉格反射镜DBR层（6）、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层（7）、有源层（9）、氧化的电流限制层（10）和上分布式布拉格反射镜DBR层（8）；所述缓冲层（2）上设有N型电极（4），所述上分布式布拉格反射镜DBR层（8）上设有P型电极（12）；所述氧化的电流限制层（10）上设有出光孔（11）；所述下分布式布拉格反射镜DBR层（6）采用二元N型AlAs/GaAs对；
所述下分布式布拉格反射镜DBR层（6）的二元N型AlAs/GaAs对的数量为三十对；所述下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层（7）为三元N型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR，所述上分布式布拉格反射镜DBR层（8）为三元P型Al0.92Ga0.08As/ Al0.12Ga0.88As的分布式布拉格反射镜DBR；所述衬底层（1）为半绝缘GaAs衬底层；所述缓冲层（2）为掺Si的N型GaAs缓冲层；所述P型电极（12）为P电极的TiPtAu；所述氧化的电流限制层（10）为AlOx 氧化的电流限制层；所述N型电极（4）为N型缓冲层上所设的AuGeNi电极。
2.如权利要求1所述的半导体面发射激光器，其特征在于：所述有源层（9）采用整个厚度为一个λ的长度的应变的6nmAl0.37Ga0.63As/4nmIn0.1Ga0.9As五量子阱。
3.如权利要求1所述的半导体面发射激光器，其特征在于：所述缓冲层（2）、下分布式布拉格反射镜DBR层（6）、下分布式布拉格反射镜DBR层的上部层（7）、有源层（9）、氧化的电流限制层（10）和上分布式布拉格反射镜DBR层（8）的上面及侧面设有三层导热兼钝化的AlN层（3）。
4.如权利要求1所述的半导体面发射激光器，其特征在于：所述N型电极（4）和P型电极（12）的上面和侧面，以及P型台和N型台的上面和侧面均设有厚度为2-3μm的覆盖铜层（5）；所述下分布式布拉格反射镜DBR层（6）其设置的连接N型电极（4）的覆盖铜层（5）与连接P型电极（12）的覆盖铜层（5）之间间隔有距离。
5.如权利要求4所述的半导体面发射激光器，其特征在于：所述出光孔（11）的直径为14-18μm；所述覆盖铜层（5）的内环与出光孔（11）圆周间的距离小于3μm。
6.如权利要求1-5任一项所述的半导体面发射激光器，其特征在于：整个器件上涂有bcb层，并生长氧化硅层做平面化处理；所述bcb层和氧化硅层上设有淀积金属做Pad层分别和N型电极（4）和P型电极（12）相连接。
7.一种权利要求1所述的半导体面发射激光器的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在上分布式布拉格反射镜DBR层（8）刻蚀P型台，刻蚀有源层（9），刻蚀范围限制在下分布式布拉格反射镜DBR的上部层（7），但是不能刻蚀到下分布式布拉格反射镜DBR层（6）的二元N型AlAs/GaAs反射层；
第二步，采用湿法漂掉外层的氧化层，将器件放入氧化炉中，用氮气吹热水蒸汽在400℃的条件下对露出的氧化限制层进行氧化，形成氧化的电流限制层（10）和出光孔（11）；
第三步，以下分布式布拉格反射镜DBR层（6）为基础刻蚀N型台，以上述刻蚀P型台的中心为同心轴，再以大于P型台的尺寸进行刻蚀，刻蚀二元的下分布式布拉格反射镜DBR层（6）到N型GaAs层，作为N型电极（4）的接触层；
第四步，溅射生长钝化并兼导热的AlN层（3）；
第五步，在上部的P型台和下部的N型台上分别开设窗口，并在N型台上蒸发AuGeNi，以及在P型台上溅射TiPtAu；
第六步，在N型电极（4）和P型电极（12）的上面和侧面，以及P型台和N型台的上面和侧面均镀上覆盖铜层（5）；
第七步，最后在整个器件上涂上bcb层，并生长氧化硅层做平面化处理，然后在bcb层和氧化硅层上淀积金属做Pad层，并分别和N型电极（4）和P型电极（12）相连接。
8.如权利要求7所述的半导体面发射激光器的制备方法，其特征在于：第一步中，所述刻蚀P型台是以30μm为直径刻蚀圆台；第二步中，所述氧化深度为6-8μm，所述出光孔（11）的直径为14-18μm；第三步中，所述刻蚀N型台，是再以60μm为直径进行刻蚀，刻蚀二元的下分布式布拉格反射镜DBR层（6）到N型GaAs层；第四步中，所述溅射生长的钝化并兼导热的AlN层（3）的数量为三层；第六步中，所述覆盖铜层（5）的厚度为2-3μm，所述覆盖铜层（5）的内环靠近出光孔（11），但又不能挡住出光孔（11），所述覆盖铜层（5）的内环与出光孔（11）外周间的距离小于3μm，所述下分布式布拉格反射镜DBR层（6）其设置的连接N型电极（4）的覆盖铜层（5）与连接P型电极（12）的覆盖铜层（5）之间间隔有距离。
9.如权利要求1-6任一项所述的半导体面发射激光器在距离为1-3km的空间自由通信中的应用。
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