CN112117637A - 倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件 - Google Patents
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Abstract
一种倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，包含:一第一电极金属，其具备一第一表面及相反侧的第二表面，第一电极金属的第二表面结合在光子晶体结构、第一电流局限结构及填层上；一永久基板，其上表面结合第一电极金属的第一表面，使光子晶体结构呈倒晶；本发明直接从磊晶结构最上方往内部蚀刻来制作光子晶体，无需晶圆熔合或磊晶再成长的复杂技术，并配合光子晶体结构的倒晶，使激光可在第一电极金属进行反射，使光能从磊晶结构的反面出光。
Description
技术领域
本发明有关一种倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其第一电极金属、第二电极金属、第一电流局限结构、第二电流局限结构的相互配合，进而电激发量子结构，并配合光子晶体结构的倒晶，使激光在第一电极金属进行反射，使光能从磊晶结构的反面出光。
背景技术
光子晶体(Photonic crystal,PC)为一种人造晶体，或称作超颖材料(Metamaterials)，这种晶体的折射率在空间上具有周期性分布，其特性与固态晶体相似。将周期性位势及边界条件引入薛丁格方程式，藉由解特征问题可以得到固态晶体的色散关系(Dispersion relation)，或称作能带结构(Band Structure)。同样道理，将周期性折射率分布及边界条件引入马克士威(Maxwell)方程式，解特征问题可以得到光子晶体的能带结构。电磁波在光子晶体中的传播行为类似于固态晶体中的电子，特定频率的电磁波无法在光子晶体中存在时，即类似于固态晶体中的能隙(Band gap)，称为光子晶体的禁制带(Forbidden band)。光子晶体可以控制光的传播行为，其应用范围十分广泛，例如光子晶体激光、光子晶体光纤等相关应用。
承上，光子晶体激光主要分为两种，缺陷型激光(Defect lasers)与能带边缘型激光(Band-edge lasers)。缺陷型激光的操作频率在光子晶体的禁制带中，在光子晶体结构中移除一个或数个晶格点作为缺陷，使电磁波局限在缺陷中进而形成激光共振腔，这种激光的优点为有极高的品质因子(Quality factor)、较低的阈值条件等。而能带边缘型激光利用能带边缘能态的群速度趋近于零来实现慢光(Slow light)效应，使光子在光子晶体中的生命周期(Life time)变长，得以增强光子与增益介质之间的交互作用。由于这种激光将操作频率设计在能带边缘的平坦能态上，而不是禁制带中的能态，故共振区域不再局限在极小的体积内，得以拓展到整个光子晶体区域，实现大面积同调共振。另一方面，由于光子晶体特殊的绕射现象，光不只在光子晶体平面上耦合，亦会绕射出光子晶体平面，所以可以达到面射出光(Surface emission)的效果。这种激光的优点有面射出光、大面积出光、较小的发散角、高功率输出与容易制作二维激光阵列等优异特性。
光子晶体激光依激发来源可以分为光激发与电激发激光，光激发激光将高功率激光源导入元件产生大量电子-电洞对(Electron-hole pair)来达到激光现象；电激发激光则利用外加电源供给电子与电洞，实际应用上以电激发式为主，然而光子晶体的孔洞结构使得电流注入变得困难，需要考虑载子的传输路径与分布问题，所以比光激发激光难实现。由文献回顾可得知电激发激光的制程方式可大致分为两种：晶圆熔合(Wafer fusion)与磊晶再成长(Regrowth)。前者首次由京都大学Noda等人于1999年利用晶圆熔合技术，在高温高压下将两片晶圆接合，成功展示InGaP/InP多重量子井激光在室温下的操作，该激光在电流脉冲波操作下的最大输出功率超过20mW，远场发散角小于1.8度；后者是由Noda等人于2014年发表，利用磊晶再成长的技术成功制作出瓦级(Watt-class)的InGaAs/AlGaAs多重量子井激光，在室温下的电流连续波操作，最大输出功率可以高达1.5W，发散角小于3度。
由于目前有关制作电激发光子晶体激光的相关研究以晶圆熔合与磊晶再成长为主，然而这两种制造方法需要较复杂的技术。是以，本发明人有鉴于上揭问题点，乃构思一种倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，希望以更简单的方式完成，为本发明所欲解决的课题。
发明内容
本发明的主要目的，提供一种倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其直接从磊晶结构最上方往内部蚀刻来制作光子晶体，成功避免先前技术晶圆熔合与磊晶再成长的制程方法，并配合光子晶体结构的倒晶，使激光在第一电极金属进行反射，使光能从磊晶结构的反面出光，所以非常适合于面射型激光。
为达上述目的，本发明所采用的技术手段，其包含:一下披覆层；一主动层，位于该下披覆层上，并具有一量子结构；一上披覆层，位于该主动层上；一接触层，位于该上披覆层上，并以该上披覆层及该接触层呈高台型且设有多个空气孔洞，形成一光子晶体结构，且该光子晶体结构的上表面设定一第一预定区域；一第一电流局限结构，位于该光子晶体结构及该主动层上，并具有一第一孔径，且该第一孔径对应该光子晶体结构的第一预定区域，使电流流向局限在该光子晶体结构的第一预定区域；一填层，位于该第一电流局限结构上，并结合在该第一电流局限结构的周围；一第一电极金属，其具备一第一表面及相反侧的第二表面，该第一电极金属的第二表面结合在该光子晶体结构、该第一电流局限结构及该填层上；一永久基板，其上表面结合该第一电极金属的第一表面，使该光子晶体结构呈倒晶；一第二电流局限结构，位于该下披覆层上，并具有一第二孔径，且该下披覆层的上表面设定一第二预定区域，使电流流向局限在该下披覆层的第二预定区域，且该第二孔径对应该光子晶体结构的第一预定区域及该下披覆层的第二预定区域，使该下披覆层的第二预定区域的位置与该光子晶体结构的第一预定区域的位置呈现上下对应关系；以及一第二电极金属，位于该第二电流局限结构及该下披覆层上，并具有一金属孔，且该金属孔对应该下披覆层的第二预定区域，使该金属孔不遮蔽该下披覆层的第二预定区域；藉此，该第一电极金属、该第二电极金属、该第一电流局限结构及该第二电流局限结构相互配合，进而电激发该量子结构，令该量子结构的激光至该第一电极金属进行反射后，使该量子结构的激光可反射至该光子晶体结构，从而面射出激光于该光子晶体结构的第一预定区域、该第一电流局限结构的第一孔径、该下披覆层的第二预定区域、该第二电流局限结构的第二孔径至该第二电极金属的金属孔外。
在一较佳实施例中，该上披覆层的厚度范围为10～500nm。
在一较佳实施例中，该空气孔洞可排列成二维阵列。
在一较佳实施例中，该第一及第二电流局限结构的材料可包括选自氮化硅、氧化硅、聚酰亚胺其中任一所构成。
在一较佳实施例中，该量子结构可包括至少一量子点层。
在一较佳实施例中，该量子点层的材料可包括选自砷化铟、氮化镓、砷化铟镓、氮化铟镓、磷化铟镓、砷化铝镓铟、磷化铝镓铟、砷磷化镓铟其中任一所构成。
在一较佳实施例中，该量子结构可包括至少一量子井层。
在一较佳实施例中，该量子井层的材料可包括选自砷化铟、氮化镓、砷化铟镓、氮化铟镓、磷化铟镓、砷化铝镓铟、磷化铝镓铟、砷磷化镓铟其中任一所构成。
在一较佳实施例中，该第二电流局限结构与该下披覆层之间可设有一缓冲层。
在一较佳实施例中，该缓冲层与该下披覆层之间可设有一第一渐变层。
在一较佳实施例中，该下披覆层与该主动层之间可设有一第一分开局限层异质；该主动层与该上披覆层之间可设有一第二分开局限层异质。
在一较佳实施例中，该上披覆层与该接触层之间可设有一第二渐变层。
藉助上揭技术手段，其该光子晶体结构的倒晶后，使激光可在该第一电极金属进行反射，使光能从磊晶结构的反面出光，并搭配该电流局限结构控制电流分布与减缓该光子晶体结构的边界损耗，成功展示室温操作的电激发光。
附图说明
图1A为本发明磊晶结构的示意图。
图1B为本发明制作硬式罩幕的示意图。
图1C为本发明定义光子晶体图形的示意图。
图1D为本发明转移光子晶体图形的示意图。
图1E为本发明去除硬式罩幕的示意图。
图1F为本发明蚀刻出高台的示意图。
图1G为本发明制作第一电流局限结构的示意图。
图1H为本发明制作填层的示意图。
图1I为本发明第一电极金属沉积的示意图。
图1J为本发明光子晶体结构进行倒晶的示意图。
图1K为本发明光子晶体结构倒晶完成的示意图。
图1L为本发明移除暂时基板的示意图。
图1M为本发明下披覆层设定第二预定区域的示意图。
图1N为本发明制作第二电流局限结构的示意图。
图1O为本发明第二电极金属沉积的示意图。
图2A为本发明光子晶体结构俯视的电子显微镜图。
图2B为本发明光子晶体结构侧视的电子显微镜图。
图3为本发明另一较佳实施例的示意图。
图4A为本发明量子结构的示意图。
图4B为本发明量子结构另一较佳实施例的示意图。
图5为本发明的俯视图。
图6为本发明的使用状态图。
图7为本发明另一较佳实施例的使用状态图。
附图标记说明：10A、10B-倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件；11-暂时基板；111-暂时基板的上表面；12-下披覆层；13-主动层；131-量子结构；131A-量子点层；131B-量子井层；1311-量子点；1312-覆盖层；1313-间隔层；14-上披覆层；141-空气孔洞；15-光子晶体结构；151-光子晶体结构的上表面；16A-第一电流局限结构；161A-第一孔径；16B-第二电流局限结构；161B-第二孔径；17-永久基板；171-永久基板的上表面；18-第二电极金属；181-金属孔；19-第一电极金属；191-第一电极金属的第一表面；192-第一电极金属的第二表面；A1-第一预定区域；A2-第二预定区域；B-缓冲层；C-接触层；D-蚀刻深度；E-填层；F光子晶体图形；G1-第一渐变层；G2-第二渐变层；L1-外侧长度；L2-内侧长度；M-硬式罩幕；R-正光阻；S1-第一分开局限层异质结构；S2-第二分开局限层异质结构；W-磊晶结构；a-周期；L-激光。
具体实施方式
首先，请参阅图1A～图1O所示，本发明的一种倒晶式的电激发光子晶体面射型激光(Electrically Pumped Photonic-Crystal Surface-Emitting Lasers)元件10A较佳实施例，其延伸本申请人以电激发光子晶体面射型激光元件在美国专利商标局所提出的申请案号为16/008,223，且该电激发光子晶体面射型激光元件已通知核准并尚未公开及公告，包含:提供一暂时基板(substrate)11，本实施例中，该暂时基板11的材料可包括选自氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)其中任一所构成，但不限定于此。
一下披覆层(Cladding layer)12，位于该暂时基板11的上表面111上，本实施例中，该下披覆层12的材料可包括选自砷化铝镓(AlGaAs)、砷化镓(GaAs)、氮化铝镓(AlGaN)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)、磷化铝镓铟(AlGaInP)其中任一所构成，但不限定于此。
一主动层13，位于该下披覆层12上，并具有一量子结构(Quantum Structure)131。
一上披覆层(Cladding layer)14，位于该主动层(active region)13上，本实施例中，该上披覆层14的厚度范围为10～500nm，配合该上披覆层14的材料可包括选自砷化铝镓(AlGaAs)、砷化镓(GaAs)、氮化铝镓(AlGaN)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)、磷化铝镓铟(AlGaInP)其中任一所构成，但不限定于此。
一接触层(Contact layer)(C)，位于该上披覆层14上，本实施例中，该接触层(C)的材料可包括选自氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷砷化铟镓(InGaAsP)其中任一所构成，但不限定于此。
图1A所示，其该暂时基板11、该下披覆层12、该主动层13、该上披覆层14及该接触层(C)形成一磊晶结构(W)，并不限定磊晶成长的层数。
图1B所示，其制作一硬式罩幕(Hard mask)(M)，在该磊晶结构(W)上沉积氮化硅(Silicon Nitride,SiNx)，但不限定于此。
图1C所示，其定义一光子晶体图形(F)，在该磊晶结构(W)上旋涂一正光阻(R)，之后将该光子晶体图形(F)定义于该正光阻(R)上，其光子晶体区域为290μm的正方形，但不限定于此。
图1D所示，其转移该光子晶体图形(F)，先将该光子晶体图形(F)转移进该硬式罩幕(M)中，并移除该正光阻(R)后，再将该光子晶体图形(F)转移进该磊晶结构(W)中，由于该量子结构131将波导模态的大部分光场局限于该主动层13的区域，故蚀刻深度需要更深才能获得更强的耦合强度，当蚀刻深度大于500nm时，则光子晶体才会有较好的耦合效率，但不限定于此。
图1E所示，其去除该硬式罩幕(M)。
图1F所示，其利用黄光制程定义出310μm的正方形高台，并蚀刻深度约为450nm，令该上披覆层14及该接触层(C)呈高台(Mesa)型且设有多个空气孔洞(air hole)141，形成一光子晶体结构15，且该光子晶体结构15的上表面151设定一第一预定区域(A1)，而蚀刻出高台的目的为帮助光局限在光子晶体中与减少漏电流，本实施例中，该光子晶体结构15的周期(a)为385nm、388nm、390nm、393nm、395nm其中任一所构成，但不限定于此。此外，图2A及图2B所示，其各该空气孔洞141的形状为圆柱形、各该空气孔洞141的深度为520nm～540nm及其直径为130～140nm、各该空气孔洞141可排列成二维阵列，但不限定于此。
图1G所示，其制作一第一电流局限结构16A，因具有无限周期的光子晶体理论上不会有边界(Boundary)效应，然而实际应用上的光子晶体是有限周期的，所以在晶体的边界会有能量损耗，但若光子晶体的面积比元件具有增益的面积大，则能减缓边界效应所造成的损耗，且光子晶体面积为增益面积的二到三倍是可以成功产生激光现象，故利用黄光制程在该光子晶体结构15的第一预定区域(A1)的正中间定义出圆形的孔径(Aperture)图案，其直径为150μm，再沉积氮化硅120nm，并利用举离(Lift off)将多余的氮化硅去除，令该第一电流局限结构16A，位于该光子晶体结构15及该主动层13上，并具有一第一孔径161A，且该第一孔径161A对应该光子晶体结构15的第一预定区域(A1)，使电流流向局限在该光子晶体结构15的第一预定区域(A1)，让激光模态存在于类似无限大的光子晶体中，本实施例中，该第一电流局限结构16A的材料可包括选自氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、聚酰亚胺(polyimide)其中任一所构成，但不限定于此。
图1H，其制作一填层(E)，位于该第一电流局限结构16A上，并结合在该第一电流局限结构16A的周围，本实施例中，该填层(E)可为金属或聚合物，或选自氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、聚酰亚胺(polyimide)，但不限定于此。
图1I所示，其一第一电极金属19沉积，其具备一第一表面191及相反侧的第二表面192，该第一电极金属19的第二表面192结合在该光子晶体结构15、该第一电流局限结构16A及该填层(E)上，本实施例中，该第一电极金属19可包括选自镍(Ni)、锗(Ge)、金(Au)或其合金其中之一所构成，但不限定于此。
图1J～图1K所示，其提供一永久基板17，其上表面171结合该第一电极金属19的第一表面191，使该光子晶体结构15呈倒晶，本实施例中，该永久基板17的材料可包括选自氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)其中任一所构成，但不限定于此。
图1L所示，其移除该暂时基板11，但不限定于此。
图1M所示，其利用黄光制程定义出正方形高台，并进行蚀刻呈蚀刻深度(D)，令该下披覆层12呈高台(Mesa)型，或不经过蚀刻，而无蚀刻深度(D)，令该下披覆层12呈非高台(Mesa)型，因此，不管该下披覆层12呈高台(Mesa)型或非高台(Mesa)型，皆可在该下披覆层12的上表面121设定一第二预定区域(A2)，但不限定于此。
图1N所示，其制作一第二电流局限结构16B，利用黄光制程在该下披覆层12的第二预定区域(A2)的正中间定义出圆形的孔径(Aperture)图案，其直径为150μm，再沉积氮化硅120nm，并利用举离(Lift off)将多余的氮化硅去除，令该第二电流局限结构16B，位于该下披覆层12上，并具有一第二孔径161B，使电流流向局限在该下披覆层12的第二预定区域(A2)，且该第二孔径161B对应该光子晶体结构15的第一预定区域(A1)及该下披覆层12的第二预定区域(A2)，使该下披覆层12的第二预定区域(A2)的位置与该光子晶体结构15的第一预定区域(A1)的位置呈现上下对应关系，本实施例中，该第二电流局限结构16B的材料可包括选自氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、聚酰亚胺(polyimide)其中任一所构成，但不限定于此。
图1O所示，其一第二电极金属18沉积，使用黄光制程定义完电极图形后，并沉积钛(Ti)、金(Au)两种金属，再用举离将多余金属去除，令该第二电极金属18，位于该第二电流局限结构16B及该下披覆层12上，并具有一金属孔181，且该金属孔181对应该下披覆层12的第二预定区域(A2)，使该金属孔181不遮蔽该光子晶体结构15的第一预定区域(A1)，即完成该倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件10A，但不限定于此。
另一较佳实施例中，图3所示，一种倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件10B，包含:该第二电流局限结构16B与该下披覆层12之间可设有一缓冲层(Buffer layer)(B)，本实施例中，该缓冲层(B)的材料可包括选自氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)其中任一所构成；该缓冲区(B)的厚度为200nm，但不限定于此。
该缓冲层(B)与该下披覆层12之间可设有一第一渐变层(Graded-index,GRIN)(G1)，而该下披覆层12、该第一渐变层(G1)及该缓冲层(B)呈高台型或非高台型皆可，本实施例中，该下披覆层12的砷化铝镓的组成式为Al0.4Ga0.6As，铝的比例由0.4渐变到0.1，其目的是缓和在砷化镓与砷化铝镓界面的陡峭能障；该下披覆层12的厚度为1.3μm；该第一渐变层(G1)的材料可包括选自砷化铝镓(AlGaAs)、砷化镓(GaAs)、氮化铝镓(AlGaN)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)、磷化铝镓铟(AlGaInP)其中任一所构成；该第一渐变层(G1)的厚度为150nm，但不限定于此。
该下披覆层12与该主动层13之间可设有一第一分开局限层异质(SeparateConfinement Heterostructure,SCH)(S1)；该主动层13与该上披覆层14之间可设有一第二分开局限层异质(Separate Confinement Heterostructure,SCH)(S2)，本实施例中，该第一分开局限层异质结构(S1)与该第二分开局限层异质(S2)的材料可包括选自砷化铝镓(AlGaAs)、砷化镓(GaAs)、氮化铝镓(AlGaN)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)、磷化铝镓铟(AlGaInP)其中任一所构成，其功用可以分别达成载子与光场的局限；该第一分开局限层异质结构(S1)的厚度为130nm；该第二分开局限层异质结构(S2)的厚度为105nm，但不限定于此。
该上披覆层14与该接触层(C)之间可设有一第二渐变层(Graded-index,GRIN)(G2)，而该上披覆层14、该第二渐变层(G2)及该接触层(C)设有多个空气孔洞141，形成该光子晶体结构15，本实施例中，该上披覆层14的砷化铝镓的组成式为Al0.4Ga0.6As，铝的比例由0.4渐变到0.1，其目的是缓和在砷化镓与砷化铝镓界面的陡峭能障；该上披覆14的厚度为200nm；该接触层(C)的厚度为100nm；该第二渐变层(G2)的材料可包括选自砷化铝镓(AlGaAs)、砷化镓(GaAs)、氮化铝镓(AlGaN)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)、磷化铝镓铟(AlGaInP)其中任一所构成；该第二渐变层(G2)的厚度为150nm，但不限定于此。
承上，该暂时基板11、该缓冲层(B)、该第一渐变层(G1)、该下披覆层12、该第一分开局限层异质结构(S1)、该主动层13、该第二分开局限层异质结构(S2)、该上披覆层14、该第二渐变层(G2)及该接触层(C)形成该磊晶结构(W)，并不限定磊晶成长的层数，但该暂时基板11会被移除。此外，该主动层13上方的结构为P型半导体，掺杂物(dopant)为铍原子(Be)，其中最上方的该接触层(C)为重掺杂(Heavily doped)，目的是要和氧化铟锡形成良好的奥姆接触，而主动层下方的结构为N型半导体，掺杂物为硅原子(Si)，两种掺杂物的浓度为1018cm-3，重掺杂的区域为1019cm-3。上述所揭露该缓冲层(B)、该第一渐变层(G1)、该下披覆层12、该第一分开局限层(S1)、该第二分开局限层(S2)、该上披覆层14、该第二渐变层(G2)及该接触层(C)的材料范围，亦使波长范围能包含蓝光至红外光。
图4A所示，其该量子结构131可包括至少一量子点层131A，本实施例中，该量子点层131A的材料可包括选自砷化铟(InAs)、氮化镓(GaN)、砷化铟镓(InGaAs)、氮化铟镓(InGaN)、磷化铟镓(InGaP)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)、磷化铝镓铟(AlGaInP)、砷磷化镓铟(GaInAsP)其中任一所构成，但不限定于此。此外，该量子结构131具有7层该量子点层131A，该量子点层131A更包括一量子点1311、一覆盖层1312及一间隔层1313，该量子点1311上覆盖该覆盖层1312，该覆盖层1312上设有该间隔层1313，且该量子点1311的材料为砷化铟及其厚度为2.2ML(Mono layer)，配合该覆盖层1312的材料为砷化铟镓、其组成式为In0.15Ga0.85As及其厚度为5nm与该间隔层1313的材料为砷化镓及其厚度为45nm，但不限定于此。
图4B所示，其该量子结构131可包括至少一量子井层131B，本实施例中，该量子井层131B的材料可包括选自砷化铟(InAs)、氮化镓(GaN)、砷化铟镓(InGaAs)、氮化铟镓(InGaN)、磷化铟镓(InGaP)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)、磷化铝镓铟(AlGaInP)、砷磷化镓铟(GaInAsP)其中任一所构成，但不限定于此。
承上，其利用该量子结构131作为增益介质，成功制作出室温操作的电激发光子晶体能带边缘型激光，配合该光子晶体结构15的周期(a)为385nm、388nm、390nm、393nm或395nm，使激光发光波长在1.3μm附近，该激光波长会随着该光子晶体结构15的周期变大而变长，并不局限于该光子晶体结构15的周期(a)为385nm、388nm、390nm、393nm或395nm，故激光发光波长不限于1.3μm，而在制程上无需晶圆熔合或磊晶再成长的复杂技术，选择直接从该磊晶结构(W)最上方往内部蚀刻来制作该光子晶体结构15，并配合该光子晶体结构15的倒晶，使光能从该磊晶结构(W)的反面出光，且光子晶体能带边缘型激光具有面射出光、远场发散角小等优异特性，故光纤的耦合效率优于边射型激光(Edge-emitting laser)，操作于此波段的激光在光纤通讯领域有很高的应用潜力，但不限定于此。
基于如此的构成，上述较佳实施例的态样，其差异仅在于磊晶成长的材料不同，如图5～图7所示，其该金属孔181的外侧长度(L1)为650μm与内侧长度(L2)为300μm，且该金属孔181内呈现该下披覆层12的第二预定区域(A2)，且皆可达到由该第一电极金属19、该第二电极金属18、该第一电流局限结构16A及该第二电流局限结构16B相互配合，进而电激发该量子结构131，令该量子结构131的激光(L)至该第一电极金属19进行反射后，使该量子结构131的激光(L)可反射至该光子晶体结构15，而可面射出激光于该光子晶体结构15的第一预定区域(A1)、该第一电流局限结构16A的第一孔径161A、该下披覆层12的第二预定区域(A2)、该第二电流局限结构16B的第二孔径161B至该第二电极金属18的金属孔181外。
上述所揭露的图式、说明，仅为本发明的较佳实施例，大凡熟悉此项技艺人士，依本案精神范畴所作的修饰或等效变化，仍应包括在本案保护范围内。
Claims (12)
1.一种倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，包含：
一下披覆层；
一主动层，位于该下披覆层上，并具有一量子结构；
一上披覆层，位于该主动层上；
一接触层，位于该上披覆层上，并以该上披覆层及该接触层呈高台型且设有多个空气孔洞，形成一光子晶体结构，且该光子晶体结构的上表面设定一第一预定区域；
一第一电流局限结构，位于该光子晶体结构及该主动层上，并具有一第一孔径，且该第一孔径对应该光子晶体结构的第一预定区域，使电流流向局限在该光子晶体结构的第一预定区域；
一填层，位于该第一电流局限结构上，并结合在该第一电流局限结构的周围；
一第一电极金属，其具备一第一表面及相反侧的第二表面，该第一电极金属的第二表面结合在该光子晶体结构、该第一电流局限结构及该填层上；
一永久基板，其上表面结合该第一电极金属的第一表面，使该光子晶体结构呈倒晶；
一第二电流局限结构，位于该下披覆层上，并具有一第二孔径，且该下披覆层的上表面设定一第二预定区域，使电流流向局限在该下披覆层的第二预定区域，且该第二孔径对应该光子晶体结构的第一预定区域及该下披覆层的第二预定区域，使该下披覆层的第二预定区域的位置与该光子晶体结构的第一预定区域的位置呈现上下对应关系；以及
一第二电极金属，位于该第二电流局限结构及该下披覆层上，并具有一金属孔，且该金属孔对应该下披覆层的第二预定区域，使该金属孔不遮蔽该下披覆层的第二预定区域；藉此，该第一电极金属、该第二电极金属、该第一电流局限结构及该第二电流局限结构相互配合，进而电激发该量子结构，令该量子结构的激光至该第一电极金属进行反射后，使该量子结构的激光反射至该光子晶体结构，从而面射出激光于该光子晶体结构的第一预定区域、该第一电流局限结构的第一孔径、该下披覆层的第二预定区域、该第二电流局限结构的第二孔径至该第二电极金属的金属孔外。
2.如权利要求1所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该上披覆层的厚度范围为10～500nm。
3.如权利要求1所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该空气孔洞排列成二维阵列。
4.如权利要求1所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该第一及第二电流局限结构的材料包括选自氮化硅、氧化硅、聚酰亚胺其中任一所构成。
5.如权利要求1所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该量子结构包括至少一量子点层。
6.如权利要求5所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该量子点层的材料包括选自砷化铟、氮化镓、砷化铟镓、氮化铟镓、磷化铟镓、砷化铝镓铟、磷化铝镓铟、砷磷化镓铟其中任一所构成。
7.如权利要求1所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该量子结构包括至少一量子井层。
8.如权利要求7所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该量子井层的材料包括选自砷化铟、氮化镓、砷化铟镓、氮化铟镓、磷化铟镓、砷化铝镓铟、磷化铝镓铟、砷磷化镓铟其中任一所构成。
9.如权利要求1所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该第二电流局限结构与该下披覆层之间设有一缓冲层。
10.如权利要求9所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该缓冲层与该下披覆层之间设有一第一渐变层。
11.如权利要求1所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该下披覆层与该主动层之间设有一第一分开局限层异质；该主动层与该上披覆层之间设有一第二分开局限层异质。
12.如权利要求1所述的倒晶式的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该上披覆层与该接触层之间设有一第二渐变层。
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