TWI781445B - 高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體（vcsel） - Google Patents

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Abstract

一種高功率VCSEL，包含第一磊晶區、主動區與第二磊晶區；第一磊晶區與第二磊晶區的其中之一為N型磊晶區，而第一磊晶區與第二磊晶區的另一則包含PN轉換結構；PN轉換結構包含P型磊晶層、穿隧接面層與N型磊晶層；其中穿隧接面層位於P型磊晶層與N型磊晶層之間，且PN轉換結構的P型磊晶層最接近於主動區。

Description

高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體（VCSEL）
一種VCSEL，尤其是一種具有PN轉換結構的高功率VCSEL，適合 應用於距離感測、3D感測、光達與紅外線照明等技術領域。
垂直共振腔表面放射雷射二極體（Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode, VCSEL）是雷射元件的一種，其可以用來做為3D感測、光通訊或紅外線照明的光源。根據雷射光發出的方向，垂直共振腔表面放射雷射二極體可區分為正面出光型(上DBR層的總反射率小於下DBR層的總反射率)與背面出光型(上DBR層的總反射率大於下DBR層的總反射率)。
VCSEL的製作是在基板之上磊晶成長多層結構而成，多層結構 中包含下磊晶區、主動區與上磊晶區。
參圖1，下磊晶區包含下DBR層20’與下間隔層30’，上磊晶區包含 上間隔層34’與上DBR層40’；主動區32’介於下磊晶區與上磊晶區之間。下磊晶區與上磊晶區中分別具有多層的N型磊晶層與多層的P型磊晶層，或分別具有多層的P型磊晶層與多層的N型磊晶層。下DBR層20’或上DBR層40’的設置層數通常多達數十層。
P型磊晶層與N型磊晶層的多數載子(majority carrier)分別是電 洞與電子。由於電洞的有效質量(effective mass)比電子大、遷移率(mobility)比電子低，P型磊晶層材料的電阻不但比N型磊晶層大，且導熱也比N型磊晶層差。此外，由於P型磊晶層材料的電阻較大，電流在通過P型磊晶層時不容易均勻散佈(Current spreading)。
當P型磊晶層與N型磊晶層的摻雜濃度相同時，P型磊晶層對光的 吸收會比N型的磊晶層多。P型磊晶層吸收光線後除了會降低主動區的出光效率，也會因吸收光的能量而導致P型磊晶層溫度容易升高。
當下（上）DBR層中的數十層都是P型磊晶層時，則下（上）DBR 層20’中的整體電阻偏大，電阻偏大表示功率損耗也大，如此VCSEL的出光功率與光電特性容易受限或甚至衰減。
此外，由於電流通過數十層P型磊晶層時電流不容易均勻分佈，如 此VCSEL所發射出的雷射光的發散角會較大，或VCSEL的雷射光的光形(beam profile)較不接近所需的特定光形。
P型磊晶層的層數較多，P型磊晶層會吸收較多的光能；因此VCSEL 工作時，P型下（上）DBR層的溫度容易偏高，而P型磊晶層的導熱又不佳，難以將主動區的熱能排散。因此VCSEL工作時，主動區的溫度因較難下降而偏高，造成VCSEL的出光功率與光電特性受到限制。
通常在下（上）磊晶區設置DBR層以外的磊晶層，或者在主動區 增加主動層的設置數目及其他磊晶層，能夠改善或增進VCSEL中的光電特性；不過現有技術中，在P型下(上)磊晶區中所增設的磊晶層須為P型摻雜或未摻雜的磊晶層，因此P型下(上)磊晶區的電阻或光吸收率很可能還會提高。再者，在主動區之上或之下的P型磊晶層的堆疊層數越多，主動區的溫度恐更難降低；因此在下（上）磊晶區設置DBR層以外的磊晶層，VCSEL的出光功率與光電特性反而有進一步降低的風險。
在一實施例，提供一種高功率VCSEL，其主要包括一N型第一磊 晶區、一主動區與一第二磊晶區；該N型第一磊晶區位於一基板之上；該主動區係位於該N型第一磊晶區之上，該主動區包含一或複數主動層；該第二磊晶區位於該主動區之上，該第二磊晶區包含一PN轉換結構(PN junction)；該PN轉換結構包含至少一P型磊晶層、一穿隧接面層與至少一N型磊晶層，其中該穿隧接面層位於該至少一P型磊晶層與該至少一N型磊晶層之間；其中，該至少一P型磊晶層係靠近於該主動區，且該至少一P型磊晶層是介於該至少一N型磊晶層與該主動區之間。
在一實施例，提供一種高功率VCSEL，其包括一第一磊晶區、一主動區與一N型第二磊晶區。該第一磊晶區係位於一基板之上，該第一磊晶區包含一PN轉換結構(PN junction)，該PN轉換結構包含至少一P型磊晶層、一穿隧接面層與至少一N型磊晶層，其中該穿隧接面層位於該至少一P型磊晶層與該至少一N型磊晶層之間；該主動區位於該第一磊晶區之上，該主動區包含一或複數主動層；該N型第二磊晶區位於該主動區之上；該至少一P型磊晶層係靠近於該主動區，而該至少一N型磊晶層則靠近於該基板。
以下配合圖式及元件符號對本發明的實施方式作更詳細的說明， 俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。為便於理解本發明，圖式中僅繪製出雷射二極體的部分結構，並非限制雷射二極體僅由下述結構所構成。圖式中各層之間的厚度比例也非實際比例，應根據實際需要而調整各層的厚度。
以下描述具體的元件及其排列的例子以簡化本發明。當然這些僅 是例子且不該以此限定本發明的範圍。例如，在描述中提及一層於另一層之上時，其可能包括該層與該另一層層直接接觸的實施例，也可能包括兩者之間有其他元件或磊晶層形成而沒有直接接觸的實施例。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號及/或符號，這些重複僅為了簡單清楚地敘述一些實施例，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定關聯。
此外，其中可能用到與空間相關的用詞，像是“在...下方”、“下方”、 “較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，這些關係詞係為了便於描述圖式中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。這些空間關係詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。
本發明說明書提供不同的實施例來說明不同實施方式的技術特 徵。舉例而言，全文說明書中所指的“一些實施例”意味著在實施例中描述到的特定特徵、結構、或特色至少包含在一實施例中。因此，全文說明書不同地方所出現的片語“在一些實施例中”所指不一定為相同的實施例。
此外，特定的特徵、結構、或特色可在一或多個的實施例中透過 任何合適的方法結合。進一步地，對於在此所使用的用語“包括”、“具有”、“有”、“其中”或前述之變換，這些語意類似於用語“包括”來包含相應的特徵。
此外，”層”可以是單一層或者包含是多層；而一磊晶層的”一部分” 可能是該磊晶層的一層或互為相鄰的複數層。
現有技術中，雷射二極體可依據實際需求而選擇性的設置緩衝層， 且在一些實例中，緩衝層可與基板在材質是相同的。且緩衝層設置與否，跟以下實施例所欲講述的技術特點與所欲提供的效果並無實質相關，因此為了簡要示例說明，以下實施例僅以具有緩衝層的雷射二極體來做為說明用的示例，而不另贅述沒有設置緩衝層的雷射二極體，也就是以下實施例如置換無緩衝層的雷射二極體也能一體適用。
[實施例1-1]
如圖2所示， 高功率VCSEL100包含GaAs基板10、第一磊晶區E1、 主動區A、第二磊晶區E2以及歐姆接觸層50；第一磊晶區E1係包含下DBR層20，並可進一步包含但不限於緩衝層12與第一下間隔層30；主動區A包含主動層32；第二磊晶區E2係包含上DBR層40，並可進一步包含但不限於第一上間隔層34與氧化層362。
本文中所稱的高功率VCSEL是指VCSEL的斜效率(slope efficiency, SE)是約在0.6~6 W/A之間，其中具體的斜效率值可以是0.65、0.7 、0.75、0.8、0.85、 0.9、0.95、1.0 、 1.05、1.1、1.15、1.2 、 1.5、1.8、2.1、2.4 、 2.7、3、3.5、4、5。高功率VCSEL可以是正面出光型或背面出光型的VCSEL。
參閱圖2，第一磊晶區E1中的各磊晶層為N型材料。
參圖2，首先在主動層32之上依序磊晶成長P型第一上間隔層34、P 型氧化層362與P型磊晶層401；接著，P型磊晶層401之上則磊晶成長穿隧接面層403；接著，在穿隧接面層403之上則是磊晶成長N型磊晶層405與N型歐姆接觸層50。如圖2所示，上DBR層40包含由P型磊晶層401、穿隧接面層403與N型磊晶層405構成的PN轉換結構(PN junction)。P型第一上間隔層34、P型氧化層362與P型磊晶層401皆為P型摻雜，而可視為PN轉換結構的P型磊晶層。同樣的，N型磊晶層405與N型歐姆接觸層50能被視為PN轉換結構的N型磊晶層。
在一實施例中，P型磊晶層401或N型磊晶層405的設置數目可以是 一層或多層。
值得注意的是，氧化層362或第一上間隔層34的配置與否，或第二 磊晶區E2中的氧化層或間隔層的配置數目與配置位置，係根據VCSEL的特性而定，並不以此實施例為限。例如，若圖2第二磊晶區E2未設置P型氧化層362與P型磊晶層401，則第一上間隔層34可以做為PN轉換結構的P型磊晶層；如此，第一上間隔層34之上直接形成穿隧接面層403，穿隧接面層403之上則形成N型上DBR層40。
在一較佳實施例中，設置於第二磊晶區E2中的氧化層是P型，如圖 2所示。
[實施例1-2]
在圖3中，第一磊晶區E1中的各磊晶層為N型材料。
參圖3，首先在主動層32之上先磊晶成長P型磊晶層341；接著，P 型磊晶層341上磊晶成長穿隧接面層343；接著，在穿隧接面層343之上則是依序磊晶成長N型磊晶層345、N型氧化層362與N型上DBR層40。如圖3所示，第一上間隔層34包含由P型磊晶層341、穿隧接面層343與N型磊晶層345構成的PN轉換結構(PN junction)。
[實施例1-3]
參圖3，首先在主動層32之上依序磊晶成長P型第一上間隔層34、P 型氧化層362與P型磊晶層381。接著，在P型磊晶層381之上磊晶成長穿隧接面層383；接著，在穿隧接面層383之上依序磊晶成長N型磊晶層385與N型上DBR層40；如圖4所示，第二上間隔層38包含由P型磊晶層381、穿隧接面層383與N型磊晶層385所構成的PN轉換結構。
在圖4中第二磊晶區E2雖包含較多的磊晶層（第一上間隔層34、氧 化層362與第二上間隔層38與上DBR層），不過厚度較厚的上DBR層是N型，故相較於習知技術之各層為P型磊晶層的上磊晶區，第二磊晶區E2的各磊晶層材料的電阻(總合)明顯較少。因而， VCSEL的出光功率與光電特性得到明顯的改善或增進；此外，第二磊晶區E2也能設置不同作用的一(些)磊晶層，而進一步增進VCSEL的可靠度、堅固性、出光功率或光電特性。
另一方面，當第二磊晶區E2的的電阻較小時，電流在第二磊晶區 的散佈會較為均勻，如此VCSEL所發射出的雷射光的發散角會比較小，或VCSEL所發出的雷射光的光形(beam profile)接近或符合所需求的特定光形如高斯分佈。
再者，相較於習知技術之各層為P型磊晶層的上磊晶區，包含PN 轉換結構的第二磊晶區E2對光的吸收較少，也就是第二磊晶區E2所吸收的光線熱能較少，故第二磊晶區E2的溫度較低；此外，具有PN轉換結構的第二磊晶區E2的導熱性較佳，主動區中的一些熱能得藉第二磊晶區E2而間接導出。因此，VCSEL的出光功率與光電特性也因而獲得明顯改善或明顯增進。
實施例1-1至1-3是分別列舉以間隔層或DBR層的一或數層磊晶層 作為是PN轉換結構的P型磊晶層，但並不限於此，在主動區之上若有其他磊晶層為P型，則該其他磊晶層亦可能作為PN轉換結構的P型磊晶層。
[實施例2-1]
在圖5中，第二磊晶區E2中的各磊晶層是N型材料。
參圖5，首先在基板10之上依序磊晶成長N型緩衝層12與N型磊晶 層205；接著，N型磊晶層205之上磊晶成長穿隧接面層203；然後，穿隧接面層203之上則依序磊晶成長P型磊晶層201、P型氧化層361與P型第一下間隔層30。如圖5所示，下DBR層20包含由N型磊晶層205、穿隧接面層203與P型磊晶層201構成的PN轉換結構。由於P型磊晶層201、P型氧化層361與P型第一下間隔層30皆為P型摻雜，而可被視為PN轉換結構的P型磊晶層。同樣的，N型緩衝層12與N型磊晶層205也可被視為PN轉換結構的N型磊晶層。
值得注意的是，氧化層361或P型第一下間隔層30的配置與否，或 第一磊晶區中的氧化層或(第一)下間隔層的配置數目與配置位置，係根據VCSEL的特性而定，並不以此實施例為限。若圖5中未設置P型磊晶層201與P型氧化層361，則第一下間隔層30可以做為PN轉換結構的P型磊晶層。也就是第一下間隔層30是設置於穿隧接面層203與主動區A之間。
[實施例2-2]
在圖6中，第二磊晶區(未示出)中的各磊晶層是N型材料。
參圖6，首先，基板10之上依序磊晶成長N型緩衝層12、N型下DBR 層20、N型氧化層361與N型磊晶層305；接著，N型磊晶層305之上磊晶成長穿隧接面層303。接著，穿隧接面層303之上則磊晶成長P型磊晶層301。P型磊晶層301之上則是磊晶成長主動層32。如圖6所示，第一下間隔層30包含由N型磊晶層305、穿隧接面層303與P型磊晶層301構成的PN轉換結構。
[實施例2-3]
在圖7中，第二磊晶區(未示出)中的各磊晶層是N型材料。
參圖6，首先，基板10之上是依序磊晶成長N型緩衝層12、N型下 DBR層20與N型磊晶層395；接著，在N型磊晶層395之上磊晶成長穿隧接面層393。接著，穿隧接面層393之上依序形成P型磊晶層391、P型氧化層361與P型第一下間隔層30。如圖7所示，第二下間隔層30包含由N型磊晶層395、穿隧接面層393與P型磊晶層391構成的PN轉換結構。
在圖7雖然第一磊晶區E1包含較多的磊晶層（P型第一下間隔層30、 氧化層361、第二下間隔層39及下DBR層20），由於下DBR層20是N型磊晶層，因此第一磊晶區E1的各磊晶層的材料電阻總合並不會過大，且對光的吸收也較少且導熱性較佳。如此，第一磊晶區E1中可進一步增設有助於提升VCSEL特性的磊晶層， 進一步增進VCSEL的出光功率、光電轉換效率(power conversion efficiency)或特性。
在一些實施例中，在第一磊晶區與第二磊晶區中分別設置一或多 個的氧化層、間隔層與其他適當磊晶層。氧化層與間隔層的配置數目與配置位置係依照VCSEL所需特性而定。
以PN轉換結構設置於第二磊晶區E2的上DBR層40為例；當雷射二 極體受到順向偏壓時，雖然上DBR層40中的P型磊晶層的電洞遷移率較低，但N型磊晶層的電子遷移率較快，如此第二磊晶區E2的電流散佈會變得較為均勻，因此VCSEL產生的雷射光的發散角較小或VCSEL的出光光形(beam profile)能符合預定的特定光形(例如光形中央的出光強度相對周圍的出光強度比較相近)。
當P型磊晶層與N型磊晶層的摻雜濃度相同時，由於上DBR層40中 的N型磊晶層的電子遷移率快，所以N型DBR層405材料的電阻較小，因此，這些N型DBR層405的摻雜濃度能適度的降低，如此可在不增加上DBR層40材料的電阻的情況下，更進一步減少上DBR層40對光的吸收以提高VCSEL的出光功率。
當下DBR層、第一上間隔層、第二上間隔層、第一下間隔層或第 二下間隔層包含PN轉換結構，VCSEL的出光功率與光電轉換效率也能獲得增進。
在一些實施例，當歐姆接觸層是包N型GaAs、N型InGaAs、N型 GaAsSb、N型InAlGaAs、N型InGaAsSb或以上材料的任意組合。如此，歐姆接觸層材料的電阻能被降低，電流在第二磊晶區中的散佈較為均勻，或VCSEL的電阻能進一步降低。
在一些實施例，歐姆接觸層的摻雜元素是選自於Si、Te及Se的至 少其中之一。如此，歐姆接觸層材料的電阻能被降低，電流在第二磊晶區中的散佈較為均勻，或VCSEL的電阻能進一步降低。
[實施例3]
如圖8所示，主動區31包含兩主動層32、321及介於兩主動層32、 321之間的穿隧接面層323。
在一些實施例中，兩主動層32、321之間也可設置PN轉換結構(後 稱另一PN轉換結構)，也就是圖8中的穿隧接面層之上與之下更設置N型磊晶層(圖8未示出)與P型磊晶層(圖8未示出)。要注意的是，當另一PN轉換結構設置於主動區中，P型磊晶層的設置位置不受限制，亦即P型磊晶層可設置於穿隧接面層323之上或之下。主動層的層數可以是一層或三層以上。
在一些實施例中，兩主動層之間更設置氧化層及/或間隔層。
在一實施例中，主動區中的任兩相鄰的主動層之間皆設置穿隧接 面層，比如，若主動區包含三層主動層，則最上層的主動層跟在中間的主動層之間設置穿隧接面層，以及在中間的主動層跟最下層的主動層之間也設置穿隧接面層。
一實施例中，主動區中的任兩相鄰的主動層之間皆設置穿隧接面 層與氧化層，比如，若主動區包含三層主動層，則最上層的主動層跟在中間的主動層之間設置穿隧接面層與氧化層，在中間的主動層跟最下層的主動層之間也設置穿隧接面層與氧化層。
參閱圖9、10，圖9與圖10是圖7的VCSEL與先前技術的VCSEL在 室溫下與在高溫下的L-I-V特性圖。上述的室溫與高溫分別為25℃與85℃。
本實施例的VCSEL，如圖7所示(參實施例2-3)，在第一磊晶區E1 的第二下間隔層39包含PN接面，而第二磊晶區則為N型。先前技術的VCSEL與圖7的VCSEL除了上DBR層的總反射率彼此接近外，下DBR層的總反射率亦彼此接近；此外，兩者的氧化層並具有直徑大致相同的電流侷限通孔(optical aperture)。先前技術的VCSEL的結構跟圖7的VCSEL的主要差異在於，先前技術的VCSEL的第二磊晶區的各磊晶層皆為P型；圖7的VCSEL的第一磊晶區中的一些磊晶層是P型，而其他磊晶層(包含下DBR層)則為N型。
根據圖9與圖10的出光功率-電流-電壓特性曲線(L-I-V curve)可以發 現，圖7的VCSEL的電壓(Vf)在各電流值下皆小於現有技術的VCSEL的電壓(Vf)，而圖7的VCSEL的出光功率在定電流值下大於現有技術的VCSEL的出光功率。由此可知，具有PN 接面的VCSEL因具有較多的N型磊晶層，因此VCSEL的電阻較小且出光功率較大。
當溫度是25℃時，圖7的VCSEL與現有技術的VCSEL在12mA的出 光功率分別是11.7mW與11mW。而當溫度從25℃升高到85℃時，圖7的VCSEL的出光功率是從11.7mW稍微下降至9.34mW(在12mA時的出光功率) ，而現有技術的VCSEL的出光功率是從11mW下降至8.4mW。由此可知，具有PN 接面的VCSEL因具有較多的N型磊晶層，因此VCSEL的散熱明顯較佳，亦即，具有PN 接面的VCSEL具有較佳的高溫特性。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對 本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
20’:下DBR層 30’:下間隔層 32’:主動層 34’:上間隔層 40’:上DBR層 100:高功率VCSEL 10:GaAs基板 12:緩衝層 20:下DBR層 30:第一下間隔層 361、362:氧化層 39:第二下間隔層 A:主動區 32、321:主動層 34:第一上間隔層 38:第二上間隔層 40:上DBR層 50:歐姆接觸層 201、401、301、341、381、391:P型磊晶層 203、303、323、343、383、393、403:穿隧接面層 205、305、345、385、395、405:N型磊晶層 E1:第一磊晶區 E2:第二磊晶區
圖1為習知技術的VCSEL的示意圖。 圖2為依據被描述的一實施例的PN轉換結構設置於VCSEL的上DBR層的示意圖。 圖3為依據被描述的一實施例的PN轉換結構設置於VCSEL的第一上間隔層的示意圖，第一上間隔層是位於主動層跟氧化層之間。 圖4為依據被描述的一實施例的PN轉換結構設置於VCSEL的第二上間隔層的示意圖，PN轉換結構是位於上DBR層跟氧化層之間。 圖5為依據被描述的一實施例的PN轉換結構設置於VCSEL的下DBR層的示意圖。 圖6為依據被描述的一實施例的PN轉換結構設置於VCSEL的第一下間隔層的一示意圖，第一下間隔層是位於主動層跟氧化層之間。 圖7為依據被描述的一實施例的磊晶轉換結構設置於VCSEL的第二下間隔層的示意圖，第二下間隔層是位於下DBR層跟氧化層之間。 圖8為依據被描述的一實施例之包含兩主動層的主動區的VCSEL示意圖。 圖9係表示以實施例2-3形成VCSEL(圖7)以及先前技術的VCSEL在室溫下的出光功率-電流-電壓(L-I-V)特性圖。 圖10係表示以實施例2-3形成VCSEL(圖7)以及先前技術的VCSEL在高溫下的出光功率-電流-電壓(L-I-V)特性圖。
100:高功率VCSEL
10:GaAs基板
12:緩衝層
20:下DBR層
30:第一下間隔層
32:主動層
34:第一上間隔層
362:氧化層
40:上DBR層
50:歐姆接觸層
401:P型磊晶層
403:穿隧接面層
405:N型磊晶層
A:主動區
E1:第一磊晶區
E2:第二磊晶區

Claims (23)

  1. 一種高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體(VCSEL)，包括：一N型第一磊晶區，位於一基板之上；一主動區，位於該N型第一磊晶區之上，該主動區包含一或複數主動層；以及一第二磊晶區，位於該主動區之上，該第二磊晶區包含一PN轉換結構，該PN轉換結構包含至少一P型磊晶層、一穿隧接面層與至少一N型磊晶層，其中該穿隧接面層位於該至少一P型磊晶層與該至少一N型磊晶層之間；其中，該至少一P型磊晶層係靠近於該主動區，且該至少一P型磊晶層係介於該主動區與該至少一N型磊晶層之間；其中，該高功率VCSEL具有一斜效率約在0.6W/A以上。
  2. 如請求項1所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該高功率VCSEL是一正面出光型VCSEL或一背面出光型VCSEL。
  3. 如請求項1所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該第二磊晶區包含一上DBR層或一間隔層，該上DBR層或該間隔層為該至少一P型磊晶層。
  4. 如請求項1所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該第二磊晶區包含一上DBR層或一間隔層，該上DBR層或該間隔層包含該PN轉換結構。
  5. 如請求項1所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該第二磊晶區更包含一間隔層與一氧化層，該間隔層位於該主動區與該氧化層之間。
  6. 如請求項1所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該第二磊晶區更包含一氧化層，該PN轉換結構是在該氧化層之上或之下。
  7. 如請求項1所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，更包含一歐姆接觸層，位於該第二磊晶區之上，該歐姆接觸層包含選自於GaAs、InGaAs、GaAsSb、InAlGaAs及InGaAsSb的至少一N型材料。
  8. 如請求項1所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，更包含一N型歐姆接觸層，位於該第二磊晶區之上，該N型歐姆接觸層更包含一摻雜元素，該摻雜元素是選自於Si、Te及Se的至少一材料。
  9. 如請求項1所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該主動區更包含一穿隧接面層或另一PN轉換結構，該穿隧接面層或該另一PN轉換結構設置於該等主動層的兩主動層之間。
  10. 如請求項1或9所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該主動區更包含一氧化層，該氧化層設置於該等主動層的兩主動層之間。
  11. 如請求項1所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該主動區更包含複數氧化層與複數穿隧接面層，其中該主動區內每兩相鄰的主動層之間皆設置至少一穿隧接面層與至少一氧化層。
  12. 一種高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，包括：一第一磊晶區，位於一基板之上，該第一磊晶區包含一PN轉換結構，該PN轉換結構包含至少一P型磊晶層、一穿隧接面層與至少一N型磊晶層，其中該穿隧接面層位於該至少一P型磊晶層與該至少一N型磊晶層之間；一主動區，位於該第一磊晶區之上，該主動區包含一或複數主動層；以及 一N型第二磊晶區，位於該主動區之上；其中，該至少一P型磊晶層係靠近於該主動區，而該至少一N型磊晶層則靠近於該基板。
  13. 如請求項12所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該高功率VCSEL具有一斜效率約在0.6W/A以上。
  14. 如請求項12所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該高功率VCSEL是一正面出光型VCSEL或一背面出光型VCSEL。
  15. 如請求項12所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該第一磊晶區包含一下DBR層或一間隔層，該下DBR層或該間隔層為該至少一P型磊晶層。
  16. 如請求項12所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該第一磊晶區包含一下DBR層或一間隔層，該下DBR層或該間隔層包含該PN轉換結構。
  17. 如請求項12所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該第一磊晶區更包含一間隔層與一氧化層，該間隔層位於該主動區與該氧化層之間。
  18. 如請求項12所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該第一磊晶區更包含一氧化層，該PN轉換結構是在該氧化層之下或之上。
  19. 如請求項12所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，更包含一歐姆接觸層，位於該第二磊晶區之上，該歐姆接觸層包含選自於GaAs、InGaAs、GaAsSb、InAlGaAs及InGaAsSb的至少一N型材料。
  20. 如請求項12所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，更包含一N型歐姆接觸層，位於該第二磊晶區之上，該N型歐姆接觸層更包含一摻雜元素，該摻雜元素是選自於Si、Te及Se的至少一材料。
  21. 如請求項12所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該主動區更包含一穿隧接面層或另一PN轉換結構，該穿隧接面層或該另一PN轉換結構設置於該等主動層的兩主動層之間。
  22. 如請求項12或21所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該主動區更包含一氧化層，該氧化層設置於該等主動層的兩主動層之間。
  23. 如請求項12所述之高功率垂直共振腔表面放射雷射二極體，其中，該主動區更包含複數氧化層與複數穿隧接面層，其中該主動區內每兩相鄰的主動層之間皆設置至少一穿隧接面層與至少一氧化層。
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