CN112260061B - 具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件 - Google Patents

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Abstract

一种具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件，包含：多个空气孔洞，各空气孔洞藉由大小比例及位置变化，形成一具有主结构与次结构的光子晶体结构，并以次结构的引光通道的引光比例至检光结构后，形成一可读取的检光信号，进而具有检光信号的强弱可得知光子晶体结构所面射出激光的功率比例，因此自动功率控制电路利用检光结构的检光信号的强弱，从而可回授控制光子晶体结构所面射出激光的功率比例，进而具有自动功率控制面射型激光。

Description

具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件
技术领域
本发明有关一种具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件，其在光子晶体结构制作引光通道至检光结构，并以检光结构可侦测激光在引光通道的引光比例，亦可得知光子晶体结构所面射出激光的功率比例。
背景技术
如图1A、图1B所示，一般自动功率控制(Automatic Power Control,APC)激光模块40，于一激光二极管元件41前倾斜设置一反射镜42，该反射镜42可供激光光通过并可反射部分激光，而于激光的反射路径中设置一光二极管(Photodiode)43，该光二极管43回馈光功率至控制该激光二极管元件41的自动功率控制电路44，以维持激光输出功率的稳定；然而，因该激光二极管元件41、该反射镜42及该光二极管43利用一前端设置一透镜451的封装外壳45予以封装，该封装外壳45的长度会因该反射镜42的设置而必须增长，且设置该反射镜42的倾斜角(反射路径)可能需要耗费长时间的调整。
图2所示，其公开了中国台湾专利案第I303505号，为一种面射型激光50，包含：一n－掺杂的砷化镓(GaAs)基材51，一n－掺杂的第一镜面结构52形成在GaAs基材51上；一下披覆层53沉积在该第一镜面结构52上；一主动层54形成在下披覆层53上；一上披覆层55形成在主动层54上；一第二镜面结构56形成在上披覆层55上,该第二镜面结构56上形成一p型电极57，而基材51底面则形成一n型电极58；然而，该面射型激光50直接面射出激光，并无法自动控制激光的功率比例。
由于自动功率控制激光模块与面射型激光无法相互整合。因此，本案发明人有鉴于上揭问题点，乃构思以光子晶体(Photonic crystal,PC)来解决面射型激光与自动功率控制激光模块无法相互整合的问题，为本发明所欲解决的课题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有检光结构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，并在光子晶体结构制作引光通道至检光结构，该检光结构可侦测激光在引光通道的引光比例，从而形成一可读取的检光信号，进而具有检光信号的强弱可得知光子晶体结构所面射出激光的功率比例的功效增进。
本发明的又一目的在于提供一种具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件，其自动功率控制电路利用检光结构的检光信号的强弱，从而可回授控制光子晶体结构所面射出激光的功率比例，进而具有自动功率控制面射型激光的功效增进。
为达上述目的，本发明所采用的技术手段，其包含：一基板，其具备一第一表面及相反侧的第二表面；一下披覆层，位于该基板的第一表面上；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，且在该上披覆层及该接触层的预定处设有多个空气孔洞，各该空气孔洞藉由大小比例及位置变化，形成一具有主结构与次结构的光子晶体结构，且该主结构的上表面设定一第一预定区域及该次结构设定为一引光通道；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主结构的第一预定区域，使电流流向局限在该主结构的第一预定区域；一透明导电层，位于该电流局限结构上，并覆盖该主结构的第一预定区域上，且该透明导电层的上表面设定一第二预定区域，该第二预定区域的位置与该主结构的第一预定区域的位置呈现上下对应关系；一第一电极金属，位于该透明导电层上，并具有一金属孔，且该金属孔对应该透明导电层的第二预定区域，使该金属孔不遮蔽该主结构的第一预定区域；一第二电极金属，位于该基板的第二表面上；以及一检光结构，位于该次结构的引光通道的侧边；藉此，该第一电极金属、该透明导电层、该电流局限结构及该第二电极金属相互配合，进而电激发该量子结构，再藉由该光子晶体结构可面射出激光于该主结构的第一预定区域、该电流局限结构的第一孔径、该透明导电层的第二预定区域至该第一电极金属的金属孔外，且该激光沿着该次结构的引光通道在该主动层进行非面射至该检光结构，使该检光结构可侦测该激光在该次结构的引光通道的引光比例，从而形成一可读取的检光信号。
在一较佳实施例中，更包括一自动功率控制电路，电性连接该检光结构、该第一电极金属及该第二电极金属，并以该自动功率控制电路利用该检光结构的检光信号的强弱，从而可回授控制该光子晶体结构所面射出激光的功率比例。
在一较佳实施例中，该检光结构包括该基板、该下披覆层、该主动层、该上披覆层、该接触层、该电流局限结构、一第三电极金属及一第四电极金属，且该上披覆层及该接触层的另一预定处无设有各该空气孔洞与该电流局限结构具有一第二孔径，使该第二孔径对应无各该空气孔洞，且该第三电极金属位于该电流局限结构的第二孔径上，并覆盖该接触层上，及该第四电极金属位于该基板的第二表面上。
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，该电流局限结构的材料可选自氮化硅、氧化硅、聚酰亚胺其中任一所构成。
在一较佳实施例中，该透明导电层的材料可选自氧化铟锡、氧化锑锡、氟掺杂氧化锡、氧化铝锌、氧化镓锌、氧化铟锌、氧化锌其中任一所构成。
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，该基板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，其该次结构的引光通道的引光比例至该检光结构，从而形成该可读取的检光信号，该检光信号的强弱可得知该光子晶体结构所面射出激光的功率比例，因此可整合该自动功率控制电路利用该检光结构的检光信号的强弱，从而可回授控制该光子晶体结构所面射出激光的功率比例。
附图说明
图1A为现有的自动功率控制激光模块的示意图。
图1B为现有的自动功率控制激光模块的剖视图。
图2为现有的面射型激光的示意图。
图3A本发明磊晶结构的示意图。
图3B为本发明制作硬式罩幕的示意图。
图3C为本发明定义光子晶体图形的示意图。
图3D为本发明转移光子晶体图形的示意图。
图3E为本发明去除硬式罩幕的示意图。
图3F为本发明蚀刻出高台的示意图。
图3G为本发明制作电流局限结构的示意图。
图3H为本发明制作透明导电层的示意图。
图3I为本发明沟槽作为隔离边界的示意图。
图3J为本发明基板磨薄的示意图。
图3K为本发明第一电极金属沉积的示意图。
图3L为本发明第二电极金属沉积的示意图。
图3M为图3L中3M-3M断面剖视图。
图4A为本发明位于主结构的各空气孔洞俯视的电子显微镜图。
图4B为本发明位于主结构的各空气孔洞侧视的电子显微镜图。
图5A为本发明的另一较佳实施例示意图。
图5B为图5A中5B-5B断面剖视图。
图6A为本发明量子结构的示意图。
图6B为本发明量子结构另一较佳实施例的示意图。
图7为本发明的俯视示意图。
图8为本发明主结构的第一预定区域上制作电流局限结构及透明导电层的电子显微镜侧视图。
图9为本发明结合自动功率控制电路的侧视示意图。
图10为本发明结合自动功率控制电路的俯视示意图。
附图标记说明：10A、10B-具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件；11-基板；111-第一表面；112-第二表面；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-主结构；152-次结构；153-主结构的上表面；16-电流局限结构；161-第一孔径；162-第二孔径；163-阻电沟槽；17-透明导电层；171-透明导电层的上表面；18-第一电极金属；181-金属孔；19-第二电极金属；20-检光结构；201-第三电极金属；202-第四电极金属；21-检光信号；30-自动功率控制电路；A1-第一预定区域；A2-第二预定区域；B-缓冲层；C-接触层；F-光子晶体图形；G1-第一渐变层；G2-第二渐变层；I-引光通道；L1-外侧长度；L2-内侧长度；M-硬式罩幕；P1-引光比例；P2-功率比例；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；T-沟槽；W-磊晶结构；a-周期。
具体实施方式
首先，请参阅图3A～图3M所示，本发明提供的一种具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件(Electrically Pumped Photonic-Crystal Surface-EmittingLasers)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：一基板(substrate)11，其具备一第一表面111及相反侧的第二表面112，本实施例中，该基板11的材料可选自氮化镓(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，位于该基板11的第一表面111上，本实施例中，该下披覆层12的材料可选自砷化铝镓(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3A所示，其该基板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3B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3C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3D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3E所示，其去除该硬式罩幕(M)，但不限定于此。
图3F及图3M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，在该上披覆层14及该接触层(C)的预定处设有多个空气孔洞(air hole)141，各该空气孔洞141藉由大小比例及位置变化，形成一具有主结构151与次结构152的光子晶体结构15，且该主结构151的上表面153设定一第一预定区域(A1)及该次结构152设定为一引光通道(I)，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，位于该主结构151的各该空气孔洞141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4A及图4B所示，位于该主结构151的各该空气孔洞141的形状为圆柱形、位于该主结构151的各该空气孔洞141的深度为520nm～540nm及其直径为130～140nm、位于该主结构151的各该空气孔洞141可排列成二维阵列，但不限定于此。
图3G及图3M所示，其制作一电流局限结构16，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主结构151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，令该电流局限结构16，位于该主结构151及该主动层13上，并具有一第一孔径161，且该第一孔径161对应该主结构151的第一预定区域(A1)，使电流流向局限在该主结构151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，该电流局限结构16的材料可选自氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、聚酰亚胺(polyimide)其中任一所构成，但不限定于此。
图3H及图3M所示，其制作一透明导电层17，由于能带边缘型激光具有面射出光性质，若在出光区域覆盖大面积金属会影响激光出光，故利用氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)作为该透明导电层17，同时具有传输载子与透光的特性。利用电子枪蒸镀(E-gunevaporator)方式成长225nm的氧化铟锡薄膜，令该透明导电层17，位于该电流局限结构16上，并覆盖该主结构151的第一预定区域(A1)上，且该透明导电层17的上表面171设定一第二预定区域(A2)，该第二预定区域(A2)的位置与该主结构151的第一预定区域(A1)的位置呈现上下对应关系，本实施例中，该透明导电层17的材料可选自氧化铟锡(ITO)、氧化锑锡(ATO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、氧化铝锌(AZO)、氧化镓锌(GZO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)其中任一所构成，但不限定于此。
图3I所示，其在镀完该透明导电层17之后，利用黄光制程定义一沟槽(Trench)(T)作为隔离(Isolation)边界，并利用氧化铟锡蚀刻液将该沟槽(T)内的氧化铟锡去除，但不限定于此。
图3J及图3M所示，其一第一电极金属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，令该第一电极金属18，位于该透明导电层17上，并具有一金属孔181，且该金属孔181对应该透明导电层17的第二预定区域(A2)，使该金属孔181不遮蔽该主结构151的第一预定区域(A1)，但不限定于此。
图3K所示，其将该基板11厚度磨薄，使该基板11的第二表面112形成类镜面(Mirror-like)的表面，但不限定于此。
图3L所示，其一第二电极金属19沉积，并沉积镍(Ni)、锗(Ge)、金(Au)三种金属，令该第二电极金属19，位于该基板11的第二表面112上。最后，快速热退火(Rapid thermalannealing,RTA)。
图3M所示，其一检光结构20，位于该次结构15的引光通道(I)的侧边，本实施例中，该检光结构20包括该基板11、该下披覆层12、该主动层13、该上披覆层14、该接触层(C)、该电流局限结构16、一第三电极金属201及一第四电极金属202，且该上披覆层14及该接触层(C)的另一预定处无设有各该空气孔洞141与该电流局限结构16具有一第二孔径162，使该第二孔径162对应无各该空气孔洞141，且该第三电极金属201位于该电流局限结构16的第二孔径162上，并覆盖该接触层(C)上，及该第四电极金属202位于该基板11的第二表面112上，但不限定于此。
另一较佳实施例中，图5A及图5B所示，一种具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件10B，包含：该基板11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)，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)呈高台型且设有多个空气孔洞141，在该上披覆层14及该接触层(C)的预定处设有多个空气孔洞(air hole)141，各该空气孔洞141藉由大小比例及位置变化，形成一具有主结构151与次结构152的光子晶体结构15，且该主结构151的上表面153设定一第一预定区域(A1)及该次结构152设定为一引光通道(I)，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，一检光结构20，位于该次结构152的引光通道(I)的侧边，本实施例中，该检光结构20包括该基板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(S1)、该主动层13、该第二分开局限层(S2)、该上披覆层14、该第二渐变层(G2)、该接触层(C)、该电流局限结构16、一第三电极金属201及一第四电极金属202，且该上披覆层14及该接触层(C)的另一预定处无设有各该空气孔洞141与该电流局限结构16具有一第二孔径162，使该第二孔径162对应无各该空气孔洞141，且该第三电极金属201位于该电流局限结构16的第二孔径162上，并覆盖该接触层(C)上，及该第四电极金属202位于该基板11的第二表面112上，但不限定于此。
承上，该基板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。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欧姆接触，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(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6A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6B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，配合位于该主结构151的各该空气孔洞141的周期(a)为385nm、388nm、390nm、393nm或395nm，使激光发光波长在1.3μm附近，该激光波长会随着位于该主结构151的各该空气孔洞141的周期(a)变大而变长，并不局限于位于该主结构151的各该空气孔洞141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位于该主结构151的各该空气孔洞141，并位于该主结构151的各该空气孔洞141上方覆盖氧化铟锡作为该透明导电层17，使光能从该磊晶结构(W)的正面出光，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。
上述两种具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件10A、10B的实施例态样，其差异仅在于磊晶成长的材料不同，并皆可达到由该第一电极金属18、该透明导电层17、该电流局限结构16及该第二电极金属19相互配合，进而电激发该量子结构131，再藉由该光子晶体结构15可面射出激光于该主结构151的第一预定区域(A1)、该电流局限结构16的第一孔径161、该透明导电层17的第二预定区域(A2)至该第一电极金属18的金属孔181外，并配合图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内呈现该透明导电层17的第二预定区域(A2)，且位于该主结构151内的各该空气孔洞141的周期(a)与位于该次结构152内的各该空气孔洞141的周期(a)可相同或不同，或位于该主结构151内的各该空气孔洞141的大小与位于该次结构152内的各该空气孔洞141的大小可相同或不同，或位于该主结构151的各该空气孔洞141的形状与该次结构152的各该空气孔洞141的形状可相同或不同，或位于该主结构151的各该空气孔洞141的深度及其直径与位于该次结构152的各该空气孔洞141的深度及其直径可相同或不同，或位于该主结构151的各该空气孔洞141的排列与位于该次结构152的各该空气孔洞141的排列可相同或不同，甚至该次结构152内可有各该空气孔洞141或无各该空气孔洞141，换言之，该引光通道(I)可有各该空气孔洞141或无各该空气孔洞141。
图8所示，其该主结构151的第一预定区域(A1)上依序制作该电流局限结构16及该透明导电层17，与图4A、图4B所示，其该主结构151的第一预定区域(A1)上尚未制作该电流局限结构16及该透明导电层17的比较后，即可得知该电流局限结构16及该透明导电层17制作于该具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件10A、10B的何处。此外，请再参阅图3M及图5B所示，其在该电流局限结构16设有一阻电沟槽163，该阻电沟槽163位于该第一孔径161与该第二孔径162间，亦避免该光子晶体结构15以该第一电极金属18与该第二电极金属19所产生的电流至该检光结构20，但不限定于此。
基于如此的构成，如图9～10所示，其利用该检光结构20可整合一自动功率控制(Automatic Power Control,APC)电路30，电性连接该检光结构20、该第一电极金属18及该第二电极金属19，且该激光沿着该次结构152的引光通道(I)在该主动层13进行非面射至该检光结构20，使该检光结构20可侦测该激光在该次结构151的引光通道(I)的引光比例(P1)，从而形成一可读取的检光信号21，并以该自动功率控制电路30利用该检光结构20的检光信号21的强弱，从而可回授控制该光子晶体结构15所面射出激光的功率比例(P2)，本实施例中，该检光信号21可为偏压电流，并以该第三电极金属201与该第四电极金属202将该检光信号21至该自动功率控制电路30，但不限定于此。
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，仍应包括在本案的保护范围内。

Claims (14)

1.一种具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，包含：
一基板，其具备一第一表面及相反侧的第二表面；
一下披覆层，位于该基板的第一表面上；
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，并以该上披覆层呈高台型；
一接触层，位于该上披覆层上，且在该上披覆层及该接触层的预定处设有多个空气孔洞，各该空气孔洞藉由大小比例及位置变化，形成一具有主结构与次结构的光子晶体结构，且该主结构的上表面设定一第一预定区域及该次结构设定为一引光通道；
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主结构的第一预定区域，使电流流向局限在该主结构的第一预定区域；
一透明导电层，位于该电流局限结构上，并覆盖该主结构的第一预定区域上，且该透明导电层的上表面设定一第二预定区域，该第二预定区域的位置与该主结构的第一预定区域的位置呈现上下对应关系；
一第一电极金属，位于该透明导电层上，并具有一金属孔，且该金属孔对应该透明导电层的第二预定区域，使该金属孔不遮蔽该主结构的第一预定区域；
一第二电极金属，位于该基板的第二表面上；以及
一检光结构，位于该次结构的引光通道的侧边；藉此，该第一电极金属、该透明导电层、该电流局限结构及该第二电极金属相互配合，进而电激发该量子结构，再藉由该光子晶体结构面射出激光于该主结构的第一预定区域、该电流局限结构的第一孔径、该透明导电层的第二预定区域至该第一电极金属的金属孔外，且该激光沿着该次结构的引光通道在该主动层进行非面射至该检光结构，使该检光结构能够侦测该激光在该次结构的引光通道的引光比例，从而形成一可读取的检光信号。
2.如权利要求1所述的具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，更包括一自动功率控制电路，电性连接该检光结构、该第一电极金属及该第二电极金属，并以该自动功率控制电路利用该检光结构的检光信号的强弱，从而能够回授控制该光子晶体结构所面射出激光的功率比例。
3.如权利要求1所述的具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该检光结构包括该基板、该下披覆层、该主动层、该上披覆层、该接触层、该电流局限结构、一第三电极金属及一第四电极金属，且该上披覆层及该接触层的另一预定处无设有各该空气孔洞与该电流局限结构具有一第二孔径，使该第二孔径对应无各该空气孔洞，且该第三电极金属位于该电流局限结构的第二孔径上，并覆盖该接触层上，及该第四电极金属位于该基板的第二表面上。
4.如权利要求1所述的具有检光结构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。
5.如权利要求1所述的具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该电流局限结构的材料选自氮化硅、氧化硅、聚酰亚胺其中任一所构成。
6.如权利要求1所述的具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该透明导电层的材料选自氧化铟锡、氧化锑锡、氟掺杂氧化锡、氧化铝锌、氧化镓锌、氧化铟锌、氧化锌其中任一所构成。
7.如权利要求1所述的具有检光结构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。
8.如权利要求7所述的具有检光结构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所述的具有检光结构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。
10.如权利要求9所述的具有检光结构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。
11.如权利要求1所述的具有检光结构的电激发光子晶体面射型激光元件，其特征在于，该基板与该下披覆层之间设有一缓冲层。
12.如权利要求11所述的具有检光结构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。
13.如权利要求1所述的具有检光结构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。
14.如权利要求1所述的具有检光结构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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