CN104577711A - 垂直腔面发射激光器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直腔面发射激光器，包括叠层设置的衬底、第一布拉格反射镜、第一限制层、有源区、第二限制层、第二布拉格反射镜及欧姆接触层；其中，有源区为量子阱结构，势垒层的材料为InGaAlAs，势阱层的材料为InGaAsN；在第二限制层与第二布拉格反射镜之间还设置有重掺杂隧道结和第三限制层；在第二限制层中还设置有一氧化限制层；本发明还提供了一种如上所述激光器的制备方法。该激光器以InGaAsN/InGaAlAs材料作为有源区，具有大的导带带阶比，可对注入的载流子进行有效地限制，降低阈值电流，并提高激光器增益；在1550nm等长波长波段，有源区材料所需N含量较低，易于获得高材料质量的器件。

Description

垂直腔面发射激光器及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体光电子领域，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器及其制作方法。

背景技术

在日新月异的光存储网络和光纤通信系统领域，处于光纤零色散和低损耗窗口的1310nm和1550nm波段半导体激光器是不可替代的光源。在需求的牵引下，长波长半导体激光器正向高功率密度、高光束质量、高转换效率、大工作温度范围、长寿命、低成本方向发展。与边发射激光器相比，垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)具有低阈值电流、圆形激光光束、高调制带宽、低发散角等优点，已成为短距离数据通信及光学鼠标等消费型电子产品的首选，在长距离与高速数据通信应用上，也有取代边发射激光器的趋势。

目前，长波长垂直腔面发射激光器广泛采用的是InGaAsP/InP材料体系作为有源区。该材料体系的导带带阶比较小(ΔEc/ΔEg≈0.4)，不足以对载流子进行有效限制，导致此类激光器温度特性较差。一种改进方法是采用导带带阶比较大(ΔEc/ΔEg≈0.72)的InGaAlAs/InP材料体系，目前已取得相当进展。另一种潜在的替代材料是InGaAsN/GaAs体系，其较大的导带带阶比(ΔEc/ΔEg≈0.79)也可获得较佳的高温器件工作特性，已报道在1310nm波段取得150K的特征温度。然而，InGaAsN/GaAs激光器在1310nm以上波段的性能退化严重，其原因在于：对应更长的波段，需要更大的N摩尔组分，而由于N原子的掺入易引入缺陷，难以获得高质量、高N组分的InGaAsN，因此限制了其在1550nm及更长波段的应用。

发明内容

针对上述提到的现有技术的不足，本发明提出了一种垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器可以有效地降低阈值电流，并提高输出功率。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种垂直腔面发射激光器，包括有源区，所述有源区为量子阱结构，所述量子阱结构包括至少一个势阱层和多个势垒层，势阱层设置于势垒层之间，其中，所述势垒层的材料为InGaAlAs，所述势阱层的材料为InGaAsN。

优选地，所述量子阱结构的周期数为K,K的范围是1～20。

优选地，所述势垒层的材料In_1-x-yGa_xAl_yAs中，x+y=47%，x的范围为12%～22%，y的范围为25%～35%；所述势阱层的材料In_1-xGa_xAs_yN_1-y中，x的范围为46%～60%，y的范围为97%～99.9%。

优选地，所述多量子阱结构的周期数为7。

优选地，所述垂直腔面发射激光器包括依次叠层设置的衬底、第一布拉格反射镜、第一限制层、有源区、第二限制层、第二布拉格反射镜及欧姆接触层。

优选地，在所述第二限制层与所述第二布拉格反射镜之间，按照远离第二限制层的方向依次设置有重掺杂隧道结和第三限制层。

优选地，所述重掺杂隧道结位于所述激光器的光学谐振腔中的驻波节点位置。

优选地，所述第二限制层包括下层和上层，按照远离所述有源区的方向叠层设置，并且，下层与上层之间还设置有一氧化限制层。

优选地，所述氧化限制层中设置有一窗口，所述窗口的孔径为5～20微米。

优选地，所述氧化限制层的数量为1，并且位于所述激光器的光学谐振腔中的驻波波腹位置。

优选地，所述衬底的材料为N型掺杂的InP，所述第一布拉格反射镜的材料包含N型掺杂的AlGaAsSb，所述第一限制层的材料为N型掺杂的InP，所述第二限制层的下层的材料为P型掺杂的InP，所述氧化限制层的材料为非掺杂的AlAsSb或InAlAs，所述第二限制层的上层的材料为N型掺杂的InP，所述重掺杂隧道结包括按照远离所述第二限制层的方向叠层设置的P型掺杂的InAlAs层和N型掺杂的InP层，或者是P型掺杂的InGaAlAs层和N型掺杂的InGaAlAs层，所述第三限制层的材料为N型掺杂的InP，所述第二布拉格反射镜的材料包含N型掺杂的AlGaAsSb，所述欧姆接触层的材料为N型掺杂的InP。

优选地，所述第一布拉格反射镜包括交替叠层设置的具有不同折射率的A材料层和B材料层，所述A材料层和B材料层具有相同的光学厚度，所述光学厚度接近于激光器的工作波长的1/4；所述第一布拉格反射镜对工作波长的反射率为99.7%～99.99%；所述A材料层为AlGaAsSb材料层，所述B材料层为AlGaAsSb材料层或InP材料层；所述第二布拉格反射镜包括交替叠层设置的具有不同折射率的C材料层和D材料层，所述C材料层和D材料层具有相同的光学厚度，所述光学厚度接近激光器的工作波长的1/4；所述第二布拉格反射镜对工作波长的反射率为99%～99.7%；所述C材料层为AlGaAsSb材料层，所述D材料层为AlGaAsSb材料层或InP材料层。

本发明的另一方面是提供了如上所述的垂直腔面发射激光器的制作方法，包括步骤：

(一)、采用MOCVD方法或MBE方法依次生长下列各结构层：

a)在InP衬底上生长第一布拉格反射镜；

b)InP第一限制层；

c)有源区：

c1)InGaAlAs势垒层；

c2)InGaAsN势阱层；

d)重复步骤c1)和步骤c2),直至生长完成具有K个周期的量子阱结构的有源区，其中K的范围是1～20；

e)第二限制层：

e1)InP第二限制层的下层；

e2)非掺杂的AlAsSb或InAlAs氧化限制层；

e3)InP第二限制层的上层；

f)重掺杂隧道结,所述重掺杂隧道结包括P型重掺杂的InAlAs层和N型重掺杂的InP层，或者是P型重掺杂的InGaAlAs层和N型重掺杂的InGaAlAs层；

g)InP第三限制层；

h)第二布拉格反射镜；

i）InP欧姆接触层；

（二）、完成上述结构后，首先通过光刻工艺形成掩膜，通过化学腐蚀第二布拉格反射镜露出氧化限制层；然后通过氧化工艺使氧化限制层部分氧化，形成氧化限制窗口及绝缘区域，起到电流限制作用；接着在InP欧姆接触层上蒸发Au/Zn/Au形成环形第一N电极；最后对N型InP衬底减薄至约100μm后并抛光，再蒸发Au/Ge/Ni，形成第二N型电极完成器件的制作，获得目标激光器。

优选地，所述衬底的材料采用N型InP；

所述第一布拉格反射镜包括33个周期的交替叠层设置的具有不同折射率的A材料层和B材料层，所述A材料层和B材料层具有相同的光学厚度，所述光学厚度接近激光器的工作波长的1/4；所述第一布拉格反射镜对工作波长的反射率为99.7%～99.99%；所述A材料层为掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的AlGaAsSb材料层，所述B材料层为掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的AlGaAsSb材料层或掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的InP材料层；

所述第一限制层采用N型掺杂的InP层，掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3；

所述有源区为7个周期量子阱结构，并且，势垒层的材料In_1-x-yGa_xAl_yAs中，x=17%，y=30%，势阱层的材料In_1-xGa_xAs_yN_1-y中，x=53%，y=99.8%；

所述第二限制层中，下层采用P型掺杂的InP层，掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3；氧化限制层的材料为非掺杂的AlAsSb或InAlAs，其中Al的组分为51%；上层采用N型掺杂的的InP层，掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3；

所述重掺杂隧道结中,采用P型掺杂浓度约为1.5×10²⁰cm^-3的InAlAs层和N型掺杂浓度约为1.5×10¹⁹cm^-3的InP层，或者是P型掺杂浓度约为1.5×10²⁰cm^-3的InGaAlAs层和N型掺杂浓度约为1.5×10¹⁹cm^-3的InGaAlAs层；

所述第三限制层的材料InP采用N型掺杂的结构，掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3；

所述第二布拉格反射镜包括26个周期的交替叠层设置的具有不同折射率的C材料层和D材料层，所述C材料层和D材料层具有相同的光学厚度，所述光学厚度接近激光器的工作波长的1/4；所述第二布拉格反射镜对工作波长的反射率为99%～99.7%；所述C材料层为掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的AlGaAsSb材料层，所述D材料层为掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的AlGaAsSb材料层或掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的InP材料层；

所述欧姆接触层采用N型掺杂的InP层，掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）本发明提供的激光器以新型的InGaAsN/InGaAlAs材料体系作为有源区，该材料体系较现有的InGaAsP/InP、InGaAlAs/InP体系拥有更大的导带带阶比，可对注入的载流子进行更有效地限制，降低阈值电流，并提高激光器增益；在1550nm等长波长波段，InGaAsN/InGaAlAs体系所需N含量较InGaAsN/GaAs体系低，易于获得高材料质量的器件。

（2）本发明提供的激光器采用与InP衬底匹配的上、下布拉格反射镜，器件结构可一次外延形成，避免了目前商用长波长垂直腔面发射激光器所需的晶片键合等复杂工艺，可提高激光器的成品率和寿命。

（3）本发明提供的激光器以重掺杂隧道结连结上布拉格反射镜，利用隧道结的反向隧穿电流特性，用N型DBR（Distributed Bragg Reflector，分布式布拉格反射镜）代替P型DBR，避免了P型DBR较大的串联电阻和因此产生的高的热量，利于提高输出功率和转换效率。

（4）本发明提供的激光器，优化了氧化限制窗口的数量和位置，其优化数量为1，其优化位置位于P型InP上限制层中，并位于光学谐振腔中的驻波波腹处，可较有效地降低阈值电流，并提高输出功率。

附图说明

图1为本发明一实施例中制备的垂直腔面发射激光器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图用实施例对本发明做进一步说明。

如前所述，鉴于现有技术存在的不足，本发明提出了一种垂直腔面发射激光器，包括有源区，其中，所述有源区为量子阱结构，所述量子阱结构包括至少一个势阱层和多个势垒层，势阱层设置于势垒层之间，其中，所述势垒层的材料为InGaAlAs，所述势阱层的材料为InGaAsN。本发明提供的垂直腔面发射激光器可以有效地降低阈值电流，并提高输出功率。

作为一种较为优选的方案，本发明中，所述量子阱结构的周期数为K,K的范围是1～20。

作为一种较为优选的方案，本发明中，所述势垒层的材料In_1-x-yGa_xAl_yAs中，x+y=47%，x的范围为12%～22%，y的范围为25%～35%；所述势阱层的材料In_1-xGa_xAs_yN_1-y中，x的范围为46%～60%，y的范围为97%～99.9%。

具体地，本实施例将以7周期的多量子阱结构的有源区作为例子进行详细说明。

如图1所示，本实施例提供的垂直腔面发射激光器包括依次叠层设置的衬底01、第一布拉格反射镜02、第一限制层03、有源区06、第二限制层10、第二布拉格反射镜15及欧姆接触层16，其中欧姆接触层连接有P型欧姆接触电极17，衬底01连接有N型欧姆接触电极18。

其中，在第二限制层10与第二布拉格反射镜15之间，按照远离第二限制层10的方向依次设置有重掺杂隧道结13和第三限制层14；特别说明的是，在整个激光器的结构中，重掺杂隧道结13是设置于光学谐振腔中的驻波节点位置。

此外，第二限制层10包括下层07和上层09，按照远离有源区06的方向叠层设置，并且，下层07与上层09之间还设置有一氧化限制层08；其中，所述氧化限制层08中设置有一窗口08b，其孔径为10微米；除了窗口08b，氧化限制层08的其余部分为绝缘区域08a。

特别说明的是，所述氧化限制层08的窗口08b数量为1，并且在整个激光器的结构中，该窗口08b设置于光学谐振腔中的驻波波腹位置，窗口08b的孔径可以选择的范围是5～20微米。

在本实施例中，有源区06包括7个势阱层05和8个势垒层04交替叠层设置，势垒层04的材料In_1-x-yGa_xAl_yAs中，x=17%，y=30%；势阱层05的材料In_1-xGa_xAs_yN_1-y中，x=53%，y=99.8%；需要说明的是，以上关于有源区中势垒层和势阱层的材料的具体组分，仅是作为一个具体的例子进行说明。

在本实施例中，衬底01的材料为N型掺杂的InP，第一布拉格反射镜02的材料为N型掺杂的AlGaAsSb，第一限制层03的材料为N型掺杂的InP，第二限制层的下层07的材料为P型掺杂的InP，氧化限制层08的材料为非掺杂的AlAsSb，第二限制层的上层09的材料为N型掺杂的InP，重掺杂隧道结13包括按照远离第二限制层10的方向叠层设置的P型掺杂的InAlAs层11和N型掺杂的InP层12，第三限制层14的材料为N型掺杂的InP，第二布拉格反射镜15的材料为N型掺杂的AlGaAsSb，欧姆接触层16的材料为N型掺杂的InP。

在另外的一些实施例中，氧化限制层08的材料可以选择为非掺杂的InAlAs；重掺杂隧道结13可以是：包括按照远离第二限制层10的方向叠层设置的P型掺杂的InGaAlAs层和N型掺杂的InGaAlAs层。

在本实施例中，第一布拉格反射镜02和第二布拉格反射镜15均包括多层交替叠层设置的具有两种折射率的AlGaAsSb材料层，具体如下：

第一布拉格反射镜02包括33个周期的交替叠层设置的两种折射率不同的AlGaAsSb材料层，并且，两种折射率不同的AlGaAsSb材料层具有相同的光学厚度，其光学厚度接近于激光器的工作波长的1/4，第一布拉格反射镜02对工作波长的反射率范围是99.7%～99.99%；

第二布拉格反射镜15包括26个周期的交替叠层设置的两种折射率不同的AlGaAsSb材料层，并且，两种折射率不同的AlGaAsSb材料层具有相同的光学厚度，其光学厚度接近于激光器的工作波长的1/4，第二布拉格反射镜02对工作波长的反射率为99%～99.7%。

特别说明的是，如上所述的光学厚度是指每一层的厚度（物理尺寸）与该层的折射率的乘积；工作波长是指激光器发射的光波的波长，本发明提供的激光器的工作波长为1550nm左右；另外，如上提供的第一布拉格反射镜02和第二布拉格反射镜15的叠层结构中，一个周期是指包括一层较高折射率的AlGaAsSb材料层和一层较低折射率的AlGaAsSb材料层，以上具体的周期数仅仅作为具体的例子进行说明，不应视为对本发明技术方案的限定。

在另外的一些实施例中，第一布拉格反射镜02和第二布拉格反射镜15的结构也可以是这样：将其中的一种折射率的AlGaAsSb材料层采用InP材料层代替，即交替叠层设置具有不同折射率的AlGaAsSb材料层和InP材料层，其中，InP材料层与AlGaAsSb材料层具有相同的光学厚度，其光学厚度接近于激光器的工作波长的1/4。

下面介绍如上所述的垂直腔面发射激光器的制作方法，该方法具体包括步骤：

一、采用MOCVD工艺或MBE工艺依次生长下列各结构层：

（1）提供N型InP衬底01；

（2）在N型InP衬底01上生长第一下布拉格反射镜02；第一布拉格反射镜02包括33个周期的交替叠层设置的两种折射率不同的N型掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的AlGaAsSb材料层，较高折射率的AlGaAsSb层中Al的组分为10%，As的组分为51%，厚度约为107.2纳米；较低折射率的AlGaAsSb层中Al的组分为90%，As的组分为51%，厚度为123纳米；其中，两种折射率不同的AlGaAsSb材料层具有相同的光学厚度，其光学厚度接近于激光器的工作波长的1/4，第一布拉格反射镜02对工作波长的反射率范围是99.7%～99.99%；

（3）生长0.31微米厚的N型掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的InP层，形成第一限制层03；

（4）交替生长8nm厚的InGaAlAs势垒层04（8个）和6nm厚的InGaAsN势阱层05（7个），其中InGaAlAs中Ga的组分为17%，Al的组分为30%；InGaAsN中Ga的组分为53%，As的组分为99.8%；行成7周期的多量子阱结构，获得所述激光器的有源区06；

（5）生长0.03微米厚的P型掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的InP层，形成第二限制层的下层07；

（6）生长0.03微米厚的非掺杂的AlAsSb层，其中As的组分为51%，形成氧化限制层08；在另外的一些实施例中，氧化限制层08的材料还可以选择为非掺杂的InAlAs；

（7）生长0.084微米厚的N型掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的InP层，形成第二限制层的上层09；

（8）生长由0.01微米厚的P型掺杂浓度约为1.5×10²⁰cm^-3的InAlAs层11（其中Al的组分为48%）以及0.02微米厚的N型掺杂浓度约为1.5×10¹⁹cm^-3的InP层12形成的重掺杂隧道结13；在另外的一些实施例中，重掺杂隧道结13可以选择是包括P型掺杂浓度约为1.5×10²⁰cm^-3的InGaAlAs层和N型掺杂浓度约为1.5×10¹⁹cm^-3的InGaAlAs层；

（9）生长0.146微米厚的N型掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的InP第三限制层14；

（10）在N型InP第三限制层15上生长第二下布拉格反射镜15；第二布拉格反射镜15包括26个周期的交替叠层设置的两种折射率不同的N型掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的AlGaAsSb材料层，其中，较高折射率的AlGaAsSb层中Al的组分为10%，As的组分为51%，厚度约为107.2纳米；较最低折射率的AlGaAsSb层中Al的组分为90%，As的组分为51%，厚度为123纳米；其中，两种折射率不同的AlGaAsSb材料层具有相同的光学厚度，其光学厚度接近于激光器的工作波长的1/4，第二布拉格反射镜15对工作波长的反射率范围是99%～99.7%；

（11）生长0.01微米厚的N型掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的InP欧姆接触层16。

在另外的一些实施例中，以上的步骤（2）和步骤（10）中，可以将其中的一种折射率的AlGaAsSb材料层采用InP材料层代替，即交替叠层设置具有不同折射率的AlGaAsSb材料层和InP材料层，其中，InP材料层与AlGaAsSb材料层具有相同的光学厚度，其光学厚度接近于激光器的工作波长的1/4。

二、在完成生长各结构层之后，首先通过光刻工艺形成掩膜，通过化学腐蚀第二布拉格反射镜15、N型InP第三限制层14、重掺杂隧道结13和以及P型InP第二限制层的上层09，以露出氧化限制层08；然后通过氧化工艺使氧化限制层08部分氧化，形成氧化限制窗口08b及绝缘区域08a，起到电流限制作用；接着在InP欧姆接触层16上蒸发Au/Zn/Au，再通过标准光刻、腐蚀，形成环形第一N电极17，接着进行合金化处理；对N型InP衬底01减薄至约100μm后并抛光，再蒸发Au/Ge/Ni，形成第二N型电极18，然后进行合金化处理，完成器件的制作，获得目标激光器。

上述实施例中，各步骤均采用MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)或MBE(Molecular Beam Epitaxy，分子束外延)方式生长；若采用MOCVD工艺，则各层N型掺杂原子为Si、Se、S或Te，P型掺杂原子为Zn、Mg或C；若采用MBE工艺，则各层N型掺杂原子为Si、Se、S、Sn或Te，P型掺杂原子为Be、Mg或C。

综合以上，本发明提供的激光器以新型的InGaAsN/InGaAlAs材料体系作为有源区，该材料体系较现有的InGaAsP/InP、InGaAlAs/InP体系拥有更大的导带带阶比，可对注入的载流子进行更有效地限制，降低阈值电流，并提高激光器增益；在1550nm等长波长波段，InGaAsN/InGaAlAs体系所需N含量较InGaAsN/GaAs体系低，易于获得高材料质量的器件；并且该激光器采用与InP衬底匹配的上、下布拉格反射镜，器件结构可一次外延形成，避免了目前商用长波长垂直腔面发射激光器所需的晶片键合等复杂工艺，可提高激光器的成品率和寿命；同时，该激光器以重掺杂隧道结连结上布拉格反射镜，利用隧道结的反向隧穿电流特性，用N型DBR代替P型DBR，避免了P型DBR较大的串联电阻和因此产生的高的热量，利于提高输出功率和转换效率；最后，该激光器优化了氧化限制窗口的数量和位置，其优化数量为1，其优化位置位于P型InP上限制层中，并位于光学谐振腔中的驻波波腹处，可较有效地降低阈值电流，并提高输出功率。

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。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种垂直腔面发射激光器，包括有源区，其特征在于，所述有源区为量子阱结构，所述量子阱结构包括至少一个势阱层和多个势垒层，势阱层设置于势垒层之间，其中，所述势垒层的材料为InGaAlAs，所述势阱层的材料为InGaAsN。

2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述量子阱结构的周期数为K,K的范围是1～20。

3.根据权利要求2所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述势垒层的材料In_1-x-yGa_xAl_yAs中，x+y=47%，x的范围为12%～22%，y的范围为25%～35%；所述势阱层的材料In_1-xGa_xAs_yN_1-y中，x的范围为46%～60%，y的范围为97%～99.9%。

4.根据权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述多量子阱结构的周期数为7。

5.根据权利要求1-4任一所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述垂直腔面发射激光器包括依次叠层设置的衬底、第一布拉格反射镜、第一限制层、有源区、第二限制层、第二布拉格反射镜及欧姆接触层。

6.根据权利要求5所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：在所述第二限制层与所述第二布拉格反射镜之间，按照远离第二限制层的方向依次设置有重掺杂隧道结和第三限制层。

7.根据权利要求5所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述重掺杂隧道结位于所述激光器的光学谐振腔中的驻波节点位置。

8.根据权利要求6所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述第二限制层包括下层和上层，按照远离所述有源区的方向叠层设置，并且，下层与上层之间还设置有一氧化限制层。

9.根据权利要求8所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述氧化限制层中设置有一窗口，所述窗口的孔径为5～20微米。

10.根据权利要求8所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述氧化限制层的数量为1，并且位于所述激光器的光学谐振腔中的驻波波腹位置。

11.根据权利要求8所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述衬底的材料为N型掺杂的InP，所述第一布拉格反射镜的材料包含N型掺杂的AlGaAsSb，所述第一限制层的材料为N型掺杂的InP，所述第二限制层的下层的材料为P型掺杂的InP，所述氧化限制层的材料为非掺杂的AlAsSb或InAlAs，所述第二限制层的上层的材料为N型掺杂的InP，所述重掺杂隧道结包括按照远离所述第二限制层的方向叠层设置的P型掺杂的InAlAs层和N型掺杂的InP层，或者是P型掺杂的InGaAlAs层和N型掺杂的InGaAlAs层，所述第三限制层的材料为N型掺杂的InP，所述第二布拉格反射镜的材料包含N型掺杂的AlGaAsSb，所述欧姆接触层的材料为N型掺杂的InP。

12.根据权利要求11所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于：

所述第一布拉格反射镜包括交替叠层设置的具有不同折射率的A材料层和B材料层，所述A材料层和B材料层具有相同的光学厚度，所述光学厚度接近于激光器的工作波长的1/4；所述第一布拉格反射镜对工作波长的反射率为99.7%～99.99%；所述A材料层为AlGaAsSb材料层，所述B材料层为AlGaAsSb材料层或InP材料层；

所述第二布拉格反射镜包括交替叠层设置的具有不同折射率的C材料层和D材料层，所述C材料层和D材料层具有相同的光学厚度，所述光学厚度接近于激光器的工作波长的1/4；所述第二布拉格反射镜对工作波长的反射率为99%～99.7%；所述C材料层为AlGaAsSb材料层，所述D材料层为AlGaAsSb材料层或InP材料层。

13.一种如权利要求1-12任一所述的垂直腔面发射激光器的制作方法，其特征在于：

包括步骤：(一)、采用MOCVD方法或MBE方法依次生长下列各结构层：

a)在InP衬底上生长第一布拉格反射镜；

b)InP第一限制层；

c)有源区：

c1)InGaAlAs势垒层；

c2)InGaAsN势阱层；

d)重复步骤c1)和步骤c2),直至生长完成具有K个周期的量子阱结构的有源区，其中K的范围是1～20；

e)第二限制层：

e1)InP第二限制层的下层；

e2)非掺杂的AlAsSb或InAlAs氧化限制层；

e3)InP第二限制层的上层；

f)重掺杂隧道结,所述重掺杂隧道结包括P型重掺杂的InAlAs层和N型重掺杂的InP层，或者是P型重掺杂的InGaAlAs层和N型重掺杂的InGaAlAs层；

g)InP第三限制层；

h)第二布拉格反射镜；

i）InP欧姆接触层；

（二）、完成上述结构后，首先通过光刻工艺形成掩膜，通过化学腐蚀第二布拉格反射镜露出氧化限制层；然后通过氧化工艺使氧化限制层部分氧化，形成氧化限制窗口及绝缘区域，起到电流限制作用；接着在InP欧姆接触层上蒸发Au/Zn/Au形成环形第一N电极；最后对N型InP衬底减薄至约100μm后并抛光，再蒸发Au/Ge/Ni，形成第二N型电极完成器件的制作，获得目标激光器。

14.根据权利要求13所述的垂直腔面发射激光器的制作方法，其特征在于：

所述衬底的材料采用N型InP；

所述第一布拉格反射镜包括33个周期的交替叠层设置的具有不同折射率的A材料层和B材料层，所述A材料层和B材料层具有相同的光学厚度，所述光学厚度接近激光器的工作波长的1/4；所述第一布拉格反射镜对工作波长的反射率为99.7%～99.99%；所述A材料层为掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的AlGaAsSb材料层，所述B材料层为掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的AlGaAsSb材料层或掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的InP材料层；

所述第一限制层采用N型掺杂的InP层，掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3；

所述有源区为7个周期量子阱结构，并且，势垒层的材料In_1-x-yGa_xAl_yAs中，x=17%，y=30%，势阱层的材料In_1-xGa_xAs_yN_1-y中，x=53%，y=99.8%；

所述第二限制层中，下层采用P型掺杂的InP层，掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3；氧化限制层的材料为非掺杂的AlAsSb或InAlAs，其中Al的组分为51%；上层采用N型掺杂的的InP层，掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3；

所述重掺杂隧道结中,采用P型掺杂浓度约为1.5×10²⁰cm^-3的InAlAs层和N型掺杂浓度约为1.5×10¹⁹cm^-3的InP层，或者是P型掺杂浓度约为1.5×10²⁰cm^-3的InGaAlAs层和N型掺杂浓度约为1.5×10¹⁹cm^-3的InGaAlAs层；

所述第三限制层的材料InP采用N型掺杂的结构，掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3；

所述第二布拉格反射镜包括26个周期的交替叠层设置的具有不同折射率的C材料层和D材料层，所述C材料层和D材料层具有相同的光学厚度，所述光学厚度接近激光器的工作波长的1/4；所述第二布拉格反射镜对工作波长的反射率为99%～99.7%；所述C材料层为掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的AlGaAsSb材料层，所述D材料层为掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的AlGaAsSb材料层或掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3的InP材料层；

所述欧姆接触层采用N型掺杂的InP层，掺杂浓度约为2×10¹⁸cm^-3。