CN109842018B

CN109842018B - 激光元件

Info

Publication number: CN109842018B
Application number: CN201910219768.0A
Authority: CN
Inventors: 崔元珍; 金东焕
Original assignee: Shanghai Wuzhao Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Wuzhao Electronic Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2039-03-21
Also published as: CN109842018A; KR102160030B1; CN113013729B; CN113013729A; KR20200089778A

Abstract

本发明公开一种激光元件，其特征在于，包括：基板；下反射层，布置在上述基板上；激光腔，布置在上述下反射层上；及上反射层，布置在上述激光腔上，其中，上述下反射层包括多个第一子反射层和多个第二子反射层，上述第一子反射层包括磷，上述磷的组成为0.1％至20％。

Description

激光元件

技术领域

实施例涉及一种激光元件。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser；VCSEL)是一种在垂直于基板的方向上发射激光的半导体激光器。一般而言，垂直腔面发射激光器可以由下反射层、激光腔、上反射层及电极构成。

当上反射层或下反射层具有AlAs/AlGaAsDBR结构时，可能易于散热。然而，这种结构具有在形成氧化物开口的氧化工序中AlAs反射层过度氧化的问题，而且，还具有因在外延生长过程中由于晶体失配引起的AlAs反射层的应变(strain)而晶圆弯曲的问题。

发明内容

发明要解决的问题

实施例提供散热优异且可以抑制反射层的氧化的垂直腔面发射激光器。

并且，实施例提供基板的平坦度得到改善的垂直腔面发射激光器。

应理解，在实施例中要解决的问题不限于这些问题，还包括从下述的解决问题的方案或实施实时方式可以理解的目的和效果。

用于解决问题的方案

根据本发明的一个方面的激光元件包括：基板；下反射层，布置在上述基板上；激光腔，布置在上述下反射层上；及上反射层，布置在上述激光腔上，其中，上述下反射层包括多个第一子反射层和多个第二子反射层，上述第一子反射层包括磷(P)，上述磷的组成为0.1％至20％。

上述磷的组成可以为0.1％至5％。

上述第一子反射层可以包括AlAsP，上述第二子反射层可以包括AlGaAs。

上述下反射层可以包括第一下反射层和第二下反射层，上述第一下反射层布置在上述基板上，上述第二下反射层布置在上述第一下反射层与上述激光腔之间，上述第二下反射层的铝平均组成可以低于上述第一下反射层的铝平均组成。

上述第二下反射层的整个厚度可以小于上述第一下反射层的整个厚度。

上述第二下反射层可以包括多个第三子反射层和多个第四子反射层，上述第二反射层、上述第三反射层、上述第四子反射层都可以具有相同的组成，上述第一子反射层的组成与上述第二反射层、上述第三反射层、上述第四子反射层的组成可以不同。

上述上反射层可以包括多个第五子反射层和多个第六子反射层，

上述第五子反射层可以包括磷。

上述第五子反射层的磷的组成与上述第一子反射层的磷的组成可以不同。

上述多个第五子反射层的磷的组成可以随着远离上述激光腔而连续变化。

上述多个第五子反射层的磷的组成可以越远离上述激光腔越高。

上述多个第一子反射层的磷的组成可以越远离上述激光腔越高。

上述激光元件还可包括布置在上述激光腔与上述上反射层之间的氧化物层，上述氧化物层可以包括形成在其中央的氧化物开口。

根据本发明的另一方面的激光元件包括：基板；下反射层，布置在上述基板上；氧化物层，布置在上述下反射层上，且在其中央包括氧化物开口；激光腔，布置在上述氧化物层上；及上反射层，布置在上述激光腔上，其中，上述下反射层包括布置在其中央的第一非氧化区域和包围上述第一非氧化区域的氧化区域，上述上反射层包括布置在其中央的第二非氧化区域和包围上述第二非氧化区域的氧化区域，上述第二非氧化区域的面积随着远离上述激光腔而增加。

上述下反射层可以包括第一下反射层和第二下反射层，上述第一下反射层布置在上述基板上，上述第二下反射层布置在上述第一下反射层与上述激光腔之间，上述第一下反射层可以包括上述第一非氧化区域和包围上述第一非氧化区域的上述氧化区域。

上述下反射层的第一非氧化区域可以在垂直方向上具有恒定的宽度。

上述下反射层的第一非氧化区域宽度可以越靠近上述激光腔越小。

发明的效果：

根据实施例，不仅散热优异，又可以抑制反射层的氧化。

并且，基板的平坦度得到改善，从而可以提高产量。

本发明的各种有益的优点和效果不限于上述内容，并且可以在描述本发明的具体实施例的过程中更容易地理解。

附图说明

图1为根据本发明的第一实施例的激光元件的概念图。

图2为测定AlAsP层和AlGaAs层的导热率的图表。

图3为测定基于各半导体层的温度的晶体点阵的图表。

图4为根据本发明的第二实施例的激光元件的概念图。

图5为根据本发明的第三实施例的激光元件的概念图。

图6为根据本发明的第四实施例的激光元件的概念图。

图7为根据本发明的第五实施例的激光元件的概念图。

图8为示出上反射层的磷组成的变化的图表。

图9和图10为用于说明形成激光元件的氧化物开口的过程的图。

具体实施方式

本发明可以进行多种变更，可以具有多种形态，通过附图显示特定实施例并在本文中进行详细说明。但是，本发明并非限定于特定的公开形态，应当理解为包括属于本发明的思想及技术方案的所有变更、均等物以及替代物。

应该理解，虽然可以在此处使用术语第一、第二等描述各个单元，但是这些单元不应该由这些术语限制。这些术语仅仅用于将一个单元与另一个相区别。例如，在不脱离本发明的范围的情况，第一单元可以称为第二单元，并且类似地，第二单元可以称为第一单元。术语“和/或”包括多个相关列举项目的组合或多个相关列举项目中的任何一个。

应该理解，当一个单元被称为“与另一个单元相连接”时，该单元可以直接与另一个单元相连接，或者还可以存在插入单元。与此相反，当一个单元被称为“直接与另一个单元相连接”时，则不存在插入单元。

在本说明书中所使用的用语用于说明特定实施例，而并非限定本发明。只要在句子中未特别言及，单数型也包括复数型。本说明书中使用的“包括”、“具有”等用语表示具有说明书中记载的特征、数字、步骤、工作、构成要素、构件或其组合产物，而不应理解为排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、工作、构成要素、构件或其组合产物的存在或附加可能性。

若无另行定义，包括技术或科学用语在内的所有用语，表示和本发明所属技术领域的普通技术人员的通常理解相同的意思。通常使用的在词典定义的用语，应解释为与相关技术的文章脉络的意思相一致的意思，若本发明中无明确定义，不得解释为理想或过度形式性的意思。

在下面将参考附图详细地描述本发明的实施例，其中，不考虑图号，被赋予相同的附图标记的那些部件，是相同的或者相应的，并且冗余解释被省略。

图1为根据本发明的第一实施例的激光元件的概念图，图2为测定AlAsP层和AlGaAs层的导热率的图表，图3为测定基于各半导体层的温度的晶体点阵的图表。

参照图1，根据实施例的激光元件包括基板10、布置在基板10上的下反射层21、22、布置在下反射层21、22上的激光腔30及布置在激光腔30上的上反射层42。

激光元件的半导体结构可以通过有机金属化学气相沉积(Metal-OrganicChemical Vapor Deposition；MOCVD)、液相外延(Liquid Phase Epitaxy；LPE)、分子束外延(Molecular Beam Epitaxy；MBE)等来制造，但本发明并不限于此。

基板10可以是半绝缘或导电基板。作为示例，基板10是具有高掺杂浓度的GaAs基板，并且掺杂浓度可以是大约1×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3。根据需要，可以在基板10上进一步布置如AlGaAs或GaAs薄膜等缓冲层，但本发明并不限于此。

下反射层21、22可以包括第一下反射层21和第二下反射层22。下反射层21、22具有n型超晶格(superlattice)结构的分布式布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector；DBR)。第一反射层21和第二下反射层22可以通过如上所述的有机金属化学气相沉积、分子束外延等技术外延沉积在基板10上。

第一下反射层21和第二下反射层22可以在垂直腔面发射激光器结构中执行内部反射功能。也就是说，第一下反射层21和第二下反射层22可以起到一个反射体作用。

第一下反射层21可以通过交替堆叠多个第一子反射层21a和多个第二子反射层21b来形成。第一子反射层21a和第二子反射层21b可以具有通过垂直腔面发射激光器产生的光的波长的约1/4的有效光学厚度。

第一下反射层21的反射率可以取决于第一子反射层21a和第二子反射层21b之间的折射率差和第一子反射层21a和第二子反射层21b的层叠数。因此，为了获得高反射率，折射率差越大并且层叠数越少，就越好。

多个第一子反射层21a可以为AlAsP、AlGaAsP、AlInGaAsP及AlGaAsPSb中的一种，多个第二子反射层21b可以为AlGaAs、AlInGaAs或AlInGaAsSb。下面，以第一子反射层21a为AlAsP且第二子反射层21b为AlGaAs为例进行说明，但本发明并不限于此。

参照图2，可知当替代Al_0.9Ga_0.1As而使用AlAs_0.99P_0.01作为第一子反射层21a时，导热率从25(W/K.m)增加到65(W/K.m)，散热性能得到改善约2.6倍。因此，当替代AlAs而使用AlAsP时，可以制造散热性能与以往相比提高2.6倍的高输出激光元件。

下表1为测定每个半导体的导热率(thermal conductivity)的表。此时，通过将各个半导体层的厚度制造成相同来测定导热率。

表1

	AlP	AlAs(2％)P(98％)	AlAs(99％)P(1％)	Al(90％)GaAs	AlAs
						导热率[W/km]	92.0	72.0	64.6	24.6	80.0

参照上表1，AlP的导热率是92.0[W/km]，是最高的，AlAs的导热率是80[W/km]，AlAsP的导热率被测定为高，是64.6[W/k m]或更大。与此相反，可知AlGaAs的导热率是24.6[W/km]，是很低的。因此，当使用AlP、AlAs、AlAsP作为反射层时，散热效果优异，因此能够实现高输出元件。

然而，AlP的问题在于，由于与作为基板的GaAs之间的晶格常数差大而难以使用。并且，AlAs的问题在于，由于相对容易发生氧化反应而在氧化工序中导致反射层被过度氧化。当反射层过度氧化时，反射层变得电绝缘，因此反射层的电阻变得太大。

作为示例，在氧化工序中反射层的氧化速率需要小于形成氧化物开口52的氧化层51的氧化速率的1/4。当反射层的氧化速率大于形成氧化物开口52的氧化层51的氧化速率的1/4时，反射层可以变成绝缘体，导致散热效率降低。

AlAsP反射层的导热率可以根据磷的组成而不同。参照表1，可知AlAs_0.02P_0.98的导热率高于AlAs_0.99P_0.01的导热率。因此，从导热率的观点来看，优选磷的组成增加。

磷的组成可以为0.1％至20％。也就是说，在AlAs_1-xP_x的组成式中，X可以为0.001至0.2。当组成小于0.1％时，存在的问题是，由于组成比均匀性问题，可能在晶圆上局部存在几乎没有磷的区域，而且，由于添加磷导致的导热率的改善程度可能很小。

并且，当组成大于20％时，AlAsP层与GaAs基板之间的晶格常数差变大，因此难以使厚度为80nm或更大的厚层生长。

AlAsP反射层的氧化效果可以根据磷的组成而不同。作为示例，与AlAs的情况相比，在磷的组成增加的AlAs_0.99P_0.01的情况下，氧化速度会减少到1/5。

因此，为了具有充分的导热率且具有充分的抗氧化功能，磷的组成可以为0.1％至20％。在此情况下，由于导热率高而可以制造高输出激光元件，而且，由于氧化速率低而可以解决在氧化工序中反射层过度氧化的问题。

参照图3，在AlAs_0.99P_0.01的情况下，在700℃至750℃的温度下，其晶体点阵与GaAs的晶体点阵实际上百分之百一致。因此，在具有GaAs组成的基板10上在700℃至750℃的温度下使AlAs_0.99P_0.01的反射层生长时，晶体点阵似乎类似，因此可能不会在半导体层中产生应变。因此，可以改善基板10弯曲的问题。此时，为了使晶体点阵尽可能地与基板10的晶体点阵一致，磷的组成由选为0.1％至5.0％。

再参照图1，第二下反射层22可以布置在第一下反射层21上。第二下反射层22可以通过交替堆叠多个第三子反射层22a和多个第四子反射层22b来形成。第三子反射层22a和第四子反射层22b都可以是AlGaAs，但是第三子反射层22a的铝组成可以等于或高于第四子反射层22b的铝组成。

第二下反射层22可以防止第一下反射层21在台面蚀刻时被暴露而氧化。也就是说，第二下反射层22可以起到第一下反射层21的防氧化层的作用。

第二下反射层22的厚度可以低于第一下反射层21的厚度。为了起到防氧化层的作用，例如，在940nm的垂直腔面发射激光器的情况下，第三子反射层22a的铝组成可以为90％，多个第四子反射层22b的铝组成可以为5％。

第二下反射层22的厚度可以为第一下反射层21的厚度的4％至20％。当第二下反射层22的厚度小于第一下反射层21的厚度的4％时，在芯片工序中AlAsP层的表面可能被暴露而氧化，当第二下反射层22的厚度大于第一下反射层21的厚度的40％时，由于第一下反射层相对薄，因此可能导致通过应用AlAsP的散热效应小的问题。

激光腔30可以包括由一个或多个量子阱层(quantum well layer)和阻挡(barrier layer)层组成的活动层。量子阱层可以为选自GaAs、AlGaAs、AlGaAsSb、InAlGaAs、AlInGaP、GaAsP或InGaAsP中的任一种，阻挡层可以为选自AlGaAs、InAlGaAs、InAlGaAsP、AlGaAsSb、GaAsP、GaInP、AlInGaP或InGaAsP中的任一种。

激光腔30可被设计成向激光元件提供足够的光学增益。作为示例，根据本实施例的激光腔30可以在其中心设有具有适合于发射约800nm的波长带或900nm的波长带的光的适当厚度和组成比的量子阱层。然而，量子阱层输出的激光的波长带不受特别限制。

激光腔30可以包括布置在活动层的下部的第一半导体层(图中未示出)和布置在活动层的上部的第二半导体层(图中未示出)。第一半导体层可以为n型半导体层，第二半导体层可以为p型半导体层，但本发明并不限于此。第一半导体层和第二半导体层可以未被掺杂剂掺杂。作为示例，第一半导体层和第二半导体层可以为AlGaAs，但本发明并不限于此。

氧化层51可以布置在激光腔30上。氧化层51可以用与上反射层42相同种类的掺杂剂掺杂。作为示例，氧化层51可以以约10¹⁸cm^-3的浓度掺杂有p型掺杂剂，但本发明并不限于此。

氧化层51可以包括含有铝的半导体化合物，例如AlAs、AlGaAs、InAlGaAs等。在氧化层51的中央可以包括氧化物开口52。由于经过氧化的区域具有较高电阻和较低折射率，因此可以使电流通过未经过氧化的氧化物开口52。并且，可以朝向元件的中央收集激光。

氧化层51的厚度可以是

若氧化层51的厚度小于

则氧化率很低，因此导致延长工序时间的问题，若氧化层51的厚度大于

则由于氧化后的厚度收缩(shrink)而存在在氧化物开口52的末端产生裂纹的问题。

氧化层51的掺杂浓度可以是1×10¹⁵cm^-3～1×10²⁰cm^-3。若氧化层51的掺杂浓度小于1×10¹⁵cm^-3，则氧化速度降低，导致延长工序时间的问题，若氧化层51的掺杂浓度大于1×10²⁰cm^-3，则存在内部缺陷变得很高的风险。

上反射层42可以布置在氧化层51的上部。与下反射层相同地，上反射层42可以包括第五子反射层42a和第六子反射层42b。第五子反射层42a和第六子反射层42b都可以具有AlGaAs的组成，但第五子反射层42a的铝组成可以低于第六子反射层42b的铝组成。

根据实施例，除了第一子反射层21a之外，第二至第六子反射层21b、22b、41b、42b的组成可以相同。具体而言，第二子反射层21b的Al组成可以为4％至16％，上述第三子反射层22a的Al组成可以为80％至95％，上述第四子反射层22b的Al组成可以为4％至16％，第五子反射层42a的Al组成可以为80％至95％，第六子反射层42b的Al组成可以为4％至16％。

上反射层42可以被掺杂为具有与下反射层不同的极性。作为示例，若下反射层和基板10掺杂有n型掺杂剂，则上反射层42可以掺杂有p型掺杂剂。

上反射层42可以具有比下反射层21、22更少的层，以便降低从垂直腔面发射激光器反射的反射率。也就是说，上反射层42的反射率可以小于下反射层21、22的反射率。

中间层41可以布置在氧化层51的下部。上述结构具有可以保护激光腔30的优点。通常，当氧化层51氧化时，由于材料非晶化(Amorphous)，因此膜质量可能稍微恶化。因此，当膜质量稍微差的非晶化层直接接合到产生光的激光腔30时，元件的可靠性可能劣化。因此，通过在形成氧化物层51之前形成中间层41来能够防止非晶化层直接接触激光腔30。

中间层41的组成可以与上反射层42相同。作为示例，第一中间层41的组成可以与第五子反射层42a的组成相同。也就是说，中间层41可以为上反射层42的一部分。因此，由于包括中间层41的厚度，上反射层42的整个放射率会受到控制。

第一电极71可以布置在上反射层42上，第二电极11可以布置在基板10的下部。然而，本发明并不限于此，而可以使第二电极11的基板10的上部露出，然后将第一电极71布置在所露出的区域。

第一电极71和第二电极11可以包含铟锡氧化物(indiumtin oxide，ITO)、铟锌氧化物(indiumzinc oxide，IZO)、铟锌锡氧化物(indium zinc tin oxide，IZTO)、铟铝锌氧化物(indium aluminum zinc oxide，IAZO)、铟镓锌氧化物(indium gallium zinc oxide，IGZO)，铟镓锡氧化物(indium gallium tin oxide，IGTO)、铝锌氧化物(aluminumzincoxide，AZO)、锑锡氧化物(antimony tin oxide，ATO)、镓锌氧化物(gallium zinc oxide，GZO)、IZO氮化物(IZO Nitride，IZON)、AGZO(Al-Ga ZnO)、IGZO(In-Ga ZnO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au或Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au及Hf中的至少一种而形成，但本发明不限于上述材料。

作为示例，第一电极71可以包括多个金属层(例如，Ti/Pt/Au)。其中，Ti的厚度可以为约

Au的厚度的可以为

至

但本发明并不限于此。

第二电极11可以包括多个金属层(例如，AuGe/Ni/Au)，其中，AuGe的厚度可以为

Ni的厚度可以为

Au的厚度可以为

但本发明并不限于此。

图4为根据本发明的第二实施例的激光元件的概念图，图5为根据本发明的第三实施例的激光元件的概念图。

参照图4，根据实施例的激光元件包括基板10、布置在基板10上的第一下反射层21、布置在第一下反射层21上的第二下反射层22、布置在第二下反射层22上的激光腔30及布置在激光腔30上的上反射层42。

基板10、第一下反射层21、第二下反射层22及激光腔30的构成可以与上述的内容相同。下面，对上反射层42进行说明。

上反射层42可以通过交替堆叠多个第五子反射层42a和多个第六子反射层42b来形成。第五子反射层42a和第六子反射层42b可以具有通过垂直腔面发射激光器产生的光的波长的约1/4的有效光学厚度。此时，上反射层42的反射率可以小于第一下反射层21和第二下反射层22的反射率。

多个第五子反射层42a可以为选自AlAsP、AlGaAsP、AlInGaAsP及AlGaAsPSb中的一种，多个第六子反射层42b可以为选自AlGaAs、AlInGaAs及AlInGaAsSb中的一种。下面，作为示例，以第五子反射层42a是AlAsP且第六子反射层42b是AlGaAs为例说明。

当替代Al_0.9Ga_0.1As而使用AlAs_0.99P_0.01作为第五子反射层42a时，散热效率增加，可以实现约2.6倍提高的散热(参照图2)。因此，当替代AlAs而使用AlAsP时，可以制造散热性能与以往相比提高2.6倍的高输出激光元件。

从导热率观点来看，磷的组成可以为0.1％至20％。当磷的组成小于0.1％时，存在的问题是，由于组成比均匀性问题，可能在晶圆上局部存在几乎没有磷的区域，而且，通过添加磷的导热率的改善程度可能很小。

并且，当磷的组成大于20％时，AlAsP层和GaAs基板之间的晶格常数差变大，因此在应用元件结构时难以确保厚度为80nm或更大的良好薄膜。

从防氧化观点来看，磷的组成可以为0.1％至20％。当磷的组成小于0.1％时，与AlAs相比，氧化速率降低的效果甚微，当磷的组成大于20％时，虽然氧化速率降低，但AlAsP层和GaAs基板之间的晶格常数差变大，且无法将厚度为80nm或更大的层应用于元件结构。

根据实施例，多个第一子反射层21a的磷的平均组成可以大于多个第五子反射层42a的磷的平均组成。下反射层21、22的氧化程度需要低于上反射层42的氧化程度，以便迅速散热。这是因为经过氧化的反射层的导热率相对低之故。

与此相反，上反射层42的边缘的一部分需要经过氧化，以便降低电容。这是因为经过氧化的反射层的电阻相对变小之故。因此，可以通过控制磷的含量来控制反射层的氧化程度，结果，可以控制散热效率和高速调制效率。

虽然图4中说明第一下反射层21和上反射层42包括AlAsP，但本发明并不限于此。如图5所示，仅上反射层42可包括AlAsP。也就是说，第一下反射层21和第二下反射层22都可以具有AlGaAs/AlGaAs结构。在此情况下，第一下反射层21和第二下反射层22可以构成相同的一个反射层。

图6为根据本发明的第四实施例的激光元件的概念图，图7为根据本发明的第五实施例的激光元件的概念图，图8为示出上反射层的磷组成的变化的图表，图9和图10为用于说明形成激光元件的氧化物开口的过程的图。

参照图6，根据实施例的激光元件包括基板10、布置在基板10上的下反射层21、22、布置在下反射层21、22上的激光腔30及布置在激光腔30上的上反射层42。

如上所述，多个第一子反射层21a可以为选自AlAsP、AlGaAsP、AlInGaAsP及AlGaAsPSb中的一种，多个第二子反射层21b可以为AlGaAs、AlInGaAs或AlInGaAsSb。作为示例，第一子反射层21a可以为AlAsP，第二子反射层21b可以为AlGaAs。

上反射层42可以通过交替堆叠多个第五子反射层42a和多个第六子反射层42b来形成。作为示例，第五子反射层42a可以为AlAsP，第六子反射层42b可以为AlGaAs。

在通过使氧化层51的侧面氧化来形成氧化物开口52的过程中，第一下反射层21和上反射层42的侧面也可以同时经过氧化。铝组成相对高的第一子反射层21a和第五子反射层42a可以主要经过氧化。

通过上述构成，上反射层42和下反射层21的侧面经过部分氧化，电阻降低，因此可以实现高速调制。

此时，铝组成似乎接近100％的第一子反射层21a的氧化速率可以高于铝组成为约80％至95％的第五子反射层42a的氧化速率。因此，第一子反射层21a的第二氧化区域21-2的宽度S13可以大于第五子反射层42a的第一氧化区域42-2的宽度S12。

参照图7，根据实施例的激光元件包括基板10、布置在基板10上的下反射层21、22、布置在下反射层21、22上的激光腔30及布置在激光腔30上的上反射层42。

如上所述，多个第一子反射层21a可以为选自AlAsP、AlGaAsP、AlInGaAsP及AlGaAsPSb中的一种，多个第二子反射层21b可以为选自AlGaAs、AlInGaAs或AlInGaAsSb。作为示例，第一子反射层21a可以为AlAsP，第二子反射层21b可以为AlGaAs。

在通过使氧化层51的侧面氧化来形成氧化物开口52的过程中，第一下反射层21和上反射层42的侧面也可以同时经过氧化。尤其，铝组成高的第一子反射层21a和第五子反射层42a可以经过氧化。

此时，上反射层42的第五子反射层42a越靠近激光腔30，第一氧化区域42-2的宽度S12越大。结果，存在可以降低垂直腔面发射激光器芯片的电容的优点。

上反射层42可以包括多个第一非氧化区域42-1。第一非氧化区域42-1的最小直径H2可以大于第一氧化物开口52的直径H1。并且，第一非氧化区域42-1的直径H2可以越远离激光腔30越大。

因此，激光腔30中产生的光集中在氧化物开口52中，并且残留在第一氧化区域42-2中的光分布比率减小。因此，可以改善光输出。

并且，在电气方面，第一非氧化区域42-1的直径H2越远离激光腔30越大，因此存在朝向第一氧化物开口52下部的激光腔30的活动层的空穴注入变得顺利的优点。

第一下反射层21越远离激光腔30，第二氧化区域21-2的宽度S13可以越小。结果，第一下反射层21越远离激光腔30，第二非氧化区域21-1的面积可以越大。因此，由激光器产生的热量可以通过第二非氧化区域21-1快速释放到外部。若越远离激光腔30，第二非氧化区域21-1的面积越小，则越朝向下部基板，热量越集中，因此导致散热效率降低。

根据实施例，上反射层42的第一氧化区域42-2的宽度可以具有越远离激光腔30越减少的区间，下反射层21的第二氧化区域21-2的宽度可以具有越远离激光腔30越减少的区间。根据上述构成，电阻降低，可以实现快速调制，且能够提高散热性能。

参照图7，在上反射层42中，随着远离激光腔30，磷的组成可以变化。也就是说，越远离激光腔30，磷的组成可以越高。因此，在上反射层42中，越朝向上部，磷的组成越高，氧化速率减少，因此第一非氧化区域42-1的面积变大。

并且，在第一下反射层21中，越远离激光腔30，磷的组成可以越高。因此，在第一下反射层21中，越向下部，磷的组成越高，氧化速率减少，因此第二非氧化区域21-1的直径变大。但本发明不限于此，可以通过调节铝的组成来控制氧化速率。

再参照图7，第一非氧化区域42-1的最大直径H2可以小于第二非氧化区域21-1的最大直径H3。并且，第一非氧化区域42-1的最大直径H2可以小于第二非氧化区域21-1的最小直径H3。

第一非氧化区域42-1的最大直径H2可以是第二非氧化区域21-1的最大直径H3的20％至95％。当第一非氧化区域42-1的直径H2小于第二非氧化区域21-1的最大直径H3的20％时，由于氧化物开口52太小，因此导致在氧化物开口52的边缘处散射变得严重，因此可能出现光效率降低的问题。当第一非氧化区域42-1的直径H2大于第二非氧化区域21-1的最大直径H3的95％时，由于第二非氧化区域21-1的最大直径H3相对小，因此存在热量不能顺利地释放到下部基板的问题。

中间层41、氧化层51及上反射层42可以顺次形成在激光腔30上。此时，中间层41的组成可以与上反射层42的第五子反射层42a的组成相同，第二中间层41b的组成可以与上反射层42的第六子反射层42b的组成相同。并且，氧化层51的组成可以与上反射层42的第六子反射层42b的组成相同。但本发明不限于此，氧化层51可以为氧化反应高的AlAs。

之后，如图9所示，当使激光元件的侧面露出到H₂O以进行氧化时，在氧化层51的侧面开始氧化，从而可以在中央形成第一氧化物开口52。当使激光元件的侧面氧化时，氧化层51的氧化速率可以最高。虽然上反射层42包含AlAs，但由于磷而氧化速率可能相对低。并且，在上反射层42中，越朝向上部，磷的组成越高，因此，氧化速率可能减少。因此，越朝向上部，第一非氧化区域42-1的直径越大。并且，在下反射层中，越向下部，磷的组成越高，氧化速率可能减少。

根据本实施例的激光元件可以用作3D人脸识别和3D成像技术的光源。3D人脸识别和3D成像技术需要以二维阵列形式图案化的光源矩阵。可以分析将以二维阵列形式图案化的光源矩阵照射到物体上来反射的光的图案。其中，在以二维阵列图案化的光源矩阵中，通过分析从每个形状物体的弯曲表面反射的元素光的变形状态来可以形成物体的三维图像。在使用以二维阵列形式图案化的光源(Structured light source)来制造根据实施例的垂直腔面发射激光阵列时，可以提供各元素光源的特性均匀的以二维阵列形式图案化的光源矩阵。

并且，根据本发明的激光元件可以在如光通信元件、CCTV、汽车夜视(nightvision)、动作识别、医疗/治疗、用于IoT的通信元件、热跟踪相机、热成像相机、固态激光器(Solid state laser，SOL)的泵领域、用于粘接塑料薄膜的加热工序等各种应用领域用作低价的垂直腔面发射激光光源。

虽然已经参考本发明的多个说明性实施例而描述了实施例，但是应当明白，在本发明的精神和原理范围内，本领域的技术人员可以设计多种其他修改和实施例。更具体地，在本发明、附图和所附的权利要求的范围内，可以对主组合布置的组成部分和/或布置进行各种改变和修改。除了对组成部分和/或布置进行改变和修改之外，替代使用也对于本领域的技术人员也是显而易见的。

Claims

1.一种激光元件，其特征在于，包括：

基板；

下反射层，布置在所述基板上；

激光腔，布置在所述下反射层上；及

上反射层，布置在所述激光腔上，

其中，所述下反射层包括多个第一子反射层和多个第二子反射层，

所述第一子反射层包括磷，

所述磷的组成为0.1％至20％；

所述下反射层包括第一下反射层和第二下反射层，所述第一下反射层布置在所述基板上，所述第二下反射层布置在所述第一下反射层与所述激光腔之间，所述第二下反射层的铝平均组成低于所述第一下反射层的铝平均组成；

所述第一下反射层通过交替堆叠多个第一子反射层和多个第二子反射层来形成；

所述第二下反射层包括多个第三子反射层和多个第四子反射层，

所述第二子反射层、所述第三子反射层、所述第四子反射层都具有相同的组成，

所述第一子反射层的组成与所述第二子反射层、所述第三子反射层、所述第四子反射层的组成不同。

2.根据权利要求1所述的激光元件，其特征在于，

所述磷的组成为0.1％至5％。

3.根据权利要求1所述的激光元件，其特征在于，

所述第一子反射层包括AlAsP，所述第二子反射层包括AlGaAs。

4.根据权利要求1所述的激光元件，其特征在于，

所述第二下反射层的厚度小于所述第一下反射层的厚度。

5.根据权利要求1所述的激光元件，其特征在于，

所述上反射层包括多个第五子反射层和多个第六子反射层，

所述第五子反射层包括磷。

6.根据权利要求5所述的激光元件，其特征在于，

所述第五子反射层的磷的组成与所述第一子反射层的磷的组成不同。

7.根据权利要求1所述的激光元件，其特征在于，

所述多个第五子反射层的磷的组成随着远离所述激光腔而连续变化。

8.根据权利要求6所述的激光元件，其特征在于，

所述多个第五子反射层的磷的组成越远离所述激光腔越高。

9.根据权利要求8所述的激光元件，其特征在于，

所述多个第一子反射层的磷的组成越远离所述激光腔越高。

10.根据权利要求6所述的激光元件，其特征在于，还包括布置在所述激光腔与所述上反射层之间的氧化物层，

所述氧化物层包括形成在其中央的氧化物开口。