专利名称：用选择性面外延产生的垂直光学腔的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及垂直光学腔结构，如借助于选择性面外延(SAE)生长的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)和检测器(VCDET)，尤其涉及这种结构的阵列。背景当采用金属有机物化学汽相淀积(MOVCD)作为外延技术在具有二氧化硅或氮化硅图案窗口的衬底上生长外延层(例如InGaAs)时，可增长衬底上的局部生长率。通常将这称为选择性面外延(SAE)。增强的原因是由于在氧化或氮化区的顶部生长受到抑制的事实。因此，额外材料(例如三乙基镓和三甲基铟)向未覆盖的区域迁移，增强局部生长率。增长因素依赖于氧化物(氮化物)面积与可提供生长面积的比率和金属有机物源的扩散系数。
SAE的以前应用一直全都是边缘发射激光器和集成光电子装置。例如，在授予Joyner的美国专利5，659，640中，发明人教导使用SAE制造具有光栅的集成波导。选择合适的掩膜几何形状，以保证淀积过程产生所需光学结构，即光栅或者量子阱区域(QW)的叠层。在Joyner等人的美国专利5，418，183中，教导使用SAE产生反射数字可调谐激光器。借助于由Shim等人在美国专利5，614，436中教导的SAE生长另一种类型的多量子阱分布反馈半导体激光器。在Joyner等人“通过在SiO2掩蔽衬底上选择性外延的MQW结构的超大带隙漂移”，IEEE Phot.Tech.Lett，Vol.4，No.9(Sep.1992)和Caneau等人“Ga和In化合物的选择性有机金属汽相外延TMIn和TEGa与TMIn和TMGa的比较”，J.Crystal Growth，Vol.132(1993)的文章中可看到说明使用SAE在同一平面内同时生长光学装置的另外的参考文献。
这些和相似现有装置通常在它们光敏区中具有InGaAs QW。这些Q重新生长在两个氧化条带之间的具有不同开口的有图案衬底上。由于SAE，QW的厚度与氧化物条带开口成反比。此外，由于In的SAE增强因子大于Ga增强因子，QW的In含量也是氧化条带开口的函数。因此，阵列中每个激光器的辐射波长可以通过氧化物条带开口来确定。
现有装置的光学元件全都位于进行SAE的平面内。换句话说，SAE是在光学元件之间提供平面对准的表面上进行的。因此，产生的装置限于在边缘发射激光器中碰到的平面元件分布。
目的和优点本发明的主要目的是将选择性面外延(SAE)技术应用于垂直光学腔。具体地说，本发明的目的是利用SAE提供一种具有可变发射和吸收波长的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)和垂直腔检测器(VCDET)。
本发明的进一步目的是提供在这种垂直腔装置中对量子阱区域(QW)的带隙和反射器之间法布里-珀罗距离的简单调节。
本发明的另一个目的是保证制造垂直光学腔装置的方法既简单又经济有效。
本发明的再一个目的是保证垂直光学腔装置能够单片生长并作为元件阵列。
阅读了本说明书，进一步的目的和优点将是明显的。
概 要这些目的和优点可通过沿垂直方向构成的垂直光学腔的单片装置而实现。装置具有底部分布布喇格反射器(DBR)，它由多个底部反射器或交替的λ/4层构成。利用选择性面外延(SAE)掩膜或生长图案，在底部DBR的顶上生长由至少一个光敏层组成的量子阱(QW)区域。为了保证QW的合适SAE生长，掩膜由电介质、氮化物或氧化物制成。根据SAE条件，QW区域可以具有一个或多个应变QW。另外，光敏层在水平面，即垂直于垂直方向的平面内显示至少一个物理参数的偏差。由多个顶部反射器组成的顶部DBR淀积在QW区域的顶上。在QW区域附近，例如QW区域下方和/或上方，还淀积了衬垫。衬垫会在其表面曲率上显示偏差，或者在水平面上它会具有可变的厚度。衬垫较佳也是通过SAE生长的。
本发明的装置具有沿底部DBR与顶部DBR之间垂直方向限定的法布里-珀罗距离。这一法布里-珀罗距离在水平面中也随位置而变化。例如，由于QW或衬垫的厚度变化，法布里-珀罗距离也变化。
光敏层的可变物理参数或是其表面曲率或是带隙。这两个参数二者通过SAE调整。带隙较佳地是通过按照SAE改变光敏层材料或元件的相对浓度而调节的。
在最简单情况中SAE掩膜包括被间隙分开的两个条带，QW和衬垫生长在其中。掩膜也可以根据需要从诸如圆形条带、半圆形条带、楔形条带和椭圆形条带的许多形状中选择。可以设定掩膜形状，以控制光敏层的组分材料的厚度和相对浓度以及由光学腔支持的辐射的偏振。
光敏层具有第一折射率，而与光敏区相邻的第一顶部反射器具有或是大于或是小于第一折射率的第二折射率，这也是较佳的。可以采用折射率的这一差别来形成透镜、引导或反引导腔体中的电磁辐射。对于更好的性能，光敏层应当呈现预定的表面曲率。
在较佳实施例中，QW具有若干个光敏层，每个光敏层的表面曲率是可控制的。例如，底部光敏层的曲率可以呈现最大的弓形，而顶部光敏层的曲率可以具有最小的弓形。
根据本发明的垂直腔装置可以用作垂直腔表面发射激光器(VCSEL)或垂直腔检测器(VCDET)。在第一种情况中，提供电流源，引起光敏层发射电磁辐射。在第二种情况中，提供合适的电路，让吸收层在吸收时对入射电磁辐射敏感。
本发明的方法允许通过适当地设定SAE条件而构造垂直光学腔。在参考附图的详细说明中包含了本发明的进一步详细情况和解释。
附图描述
图1是说明通过选择性面外延(SAE)生长的一些基本方面的截面图。
图2是表明通过SAE生长的光敏层的截面图。
图3是表明通过SAE生长的若干个光敏层和一个衬垫的截面图。
图4A-4F是说明制造垂直光学腔的较佳过程的等视图。
图5是表明通过较佳过程制成的垂直光学腔的截面图。
图6是用作垂直腔检测器(VCDET)的垂直光学腔装置的截面图。
图7是一般SAE掩膜的等视图。
图8A-8E是特定SAE掩膜的平面图。
图9A-9C是具有偏振控制的光敏层的SAE掩膜的平面图。
图10是根据本发明借助于SAE制成的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的量子阱增益位置和法布里-珀罗位置的曲线图。
详细描述本发明的垂直光学腔装置和生长它们所需的步骤依赖于使用选择性面外延(SAE)的已知技术。图1示出通过金属有机物化学汽相淀积(MOVCD)、分子束外延(MBE)或金属有机物分子束外延(MOMBE)在衬底10(如GaAs衬底)上进行外延生长时SAE的最相关的方面。
在衬底10的顶部淀积具有边缘14的生长图案或SAE掩膜12。掩膜12的材料为电介质、氮化物、氧化物或者不支持被淀积材料16外延生长的任何其它合适材料。因此，宁可在材料16的掩膜12先质上生长，例如三甲基Ga向衬底10表面迁移。因此，材料16在衬底10上的生长被增强，尤其是在边缘14附近。这可以通过随自边缘14起的距离增大而材料16的厚度减小得到证实。
除了远离边缘14的材料16厚度减小外，材料16的各组分18A、18B和18C(在本情况中为In、Ga和As)具有不同扩散长度。为了说明起见，在图1中，组分18A即Ga和组分18B即In由圆圈和方块表示。Ga的扩散长度DL1比In的扩散长度DL2小。因此，Ga和In的相对浓度随自边缘14起的距离而变化。
材料16的SAE生长还影响长出材料的表面20。具体地说，由于SAE，表面20具有自然弓形或曲面。曲面通常是凹面，这是由上述效应，即随自边缘14起距离的增加外延生长减小以及组分18A、18B的扩散长度变化导致的。
图2-3示出了将SAE应用于生长垂直光学腔的基础。在图2中，通过SAE生长在底部分布布喇格反射器32上的光敏层30由交替反射器或λ/4层34组成。掩膜36具有间隙38，光敏层30被淀积在其中。光敏层30具有凹形表面39。图3示出去除掩膜36和生长附加层40的结果，在这种情况中，衬垫42和顶部DBR44由不用SAE的光敏层30顶部上的λ/4层46组成。相继的每一层的表面曲率逐步变小，顶部DBR的最顶部层46的曲率接近于零。
图4A-4F的等视图表明如何采用上述的SAE生长原理来产生较佳的垂直光学腔装置100(见图4F)。装置100沿垂直方向或z方向生长。首先，正如图4A所示，通过诸如MOVCD或MBE的标准外延技术生长由底部反射器或λ/4层52组成的底部DBR50。层52实际上是层对52A、52B，例如GaAs/AlAs对。GaAs/AlAs层对的数目取决于所需的反射率，将由设计人员根据众所周知的原理确定。例如，如果装置100被用作垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，GaAs/AlAs层对的数目能够30与40之间，或者更高，以保证足够高的反射率，使DBR50起高反射器的作用。
在底部DBR 50上还生长衬垫54。在这种情况中，衬垫54由两个层56、58制成，它们由例如Al0.2Ga0.8As和GaAs组成。本领域普通专业技术人员将能够确定衬垫54的所需厚度和组分。
在下一步骤中，在层58的表面上形成图案，以产生SAE掩膜60。正如图4B所示，掩膜60由两个条带62、64组成，它们之间有间隙66。条带62、64是由氮化硅制成，它们的宽度w沿y方向逐步减小。与此同时，间隙66的宽度d保持恒定不变。在形成图案步骤后，清洁层58和条带62、64的表面，作重新生长。
对于由两个条带制成的任何掩膜，材料x的SAE增强因子Ex是由以下线性关系表征的Ex∝wd]]>因此，掩膜60的情况中，Ga和In增强因子EGa和EIn二者沿y方向减小。
在下一步骤中，通过SAE在间隙66中生长GaAs层68。结果示于图4C。由于以上说明的SAE生长条件，层68具有曲面表面69，由于减小了SAE增强，层68的厚度沿y方向减小。
接着，正如图4D所示，三个量子阱(QW)或光敏层70是通过SAE生长在条带62与64之间的间隙66中。通常，根据需要在QW之间还生长薄的夹层(未示出)。光敏层70与任何最后夹层构成量子阱(QW)区域72。光敏层70由光敏材料或产生激光媒体形成。例如，合适的产生激光的材料是In0.17Ga0.83As。当然，QW区域72也可以由象层70那样的多个光敏层构成，因此产生更大的QW叠层，或者交替地，恰好一个光敏层70。
由于Ga的扩散长度小于In的扩散长度，光敏层70的表面弯曲，In和Ga的相对浓度沿x方向随自条带62、64起的距离而变化。此外，由于SAE增强的减小，光敏层的整个厚度在y方向上是变化的。因此，两个物理参数，In和Ga的相对浓度和光敏层70的厚度在水平面，具体地x-y平面内是变化的。
这两个物理参数影响着光敏层70在x-y平面内所有位置上的局部带隙。换句话说，装置的增益位置是由QW区域72，尤其是光敏层70的厚度和组分控制的。这两个物理参数都是以上讨论的SAE增强的函数。必须小心谨慎以保证SAE增强因子Ex不是太大，使得光敏层70和层68的厚度和组分不超过临界厚度。否则，晶体晶格将松散，产生阻止完成后装置产生作用的缺陷。本领域普通专业技术人员熟悉这一问题，将能够保证不超过临界厚度。
光敏层70被惰性材料(例如GaAs)层74覆盖。尽管图4D中层74与条带62和64一起生长，因此从SAE生长受益，在层74生长期间在任何点上还可能去除条带62和64。然后可以用用常规MOCVD技术生长层74的其余部分。总厚度t表示借助于SAE获得的生长层的厚度。
去除掩膜60的条带62、64后余下的结构示于图4E。这一去除工作是按照众所周知的方法，如缓冲氧化蚀刻(BOE)进行的。QW区域72的惰性层68和光敏层70的厚度沿y方向减小清楚可见。存在由SAE生长造成的自然弓形或凹面曲率，尽管该图中(见图2)未明显地表示。曲率转移到沿x轴的厚度偏差。具体地，光敏层70的厚度在条带62、64之间一半处严格是最小的，当向条带62、64靠近时逐步增大。
由于QW区域72的光敏层70的厚度的偏差和In和Ga在光敏层70中的相对浓度的变化，光敏层70的带隙在x-y平面内是变化的。沿y方向的偏差主要是由于层70的厚度减小和Ga和In浓度的偏差。沿x轴的偏差主要是由于层70的表面曲率的变化，还由于In和Ga在层68、70和74中的相对浓度变化。
该方法的最后步骤涉及生长顶部衬垫75和顶部DBR76，正如图4F和图5所示，前者可以由两个单独的层(未示出)，例如GaAs和Al0.2Ga0.8As组成。象底部DBR50一样，顶部DBR76由顶部反射器或层78A、78B对构成。这些同样可以定制，并具有与层52A、52B相同的组分。顶部DBR76的反射率是基于装置100是否是VCSEL或VCDET选择的。在前者的情况中，层78A、78B的数目应当小于层52A、52B的数目，以保证顶部DBR76的反射率较低，从而能够起输出耦合器的作用。
最后一步是对顶部DBR76的最顶层78B的顶部表面80进行处理，沿y方向产生输出窗口或小面81阵列。由于层68，QW70和顶部衬垫75的厚度减小，底部DBR50和顶部DBR76之间的法布里-珀罗距离82，正如图5的相应截面图中限定的，沿y方向减小。正如众所周知的，距离82决定法布里-珀罗型激光腔84的长度，这又决定允许什么电磁辐射86波长λ在腔84内振荡。显然，由法布里-珀罗距离82允许的辐射86的波长λ沿y方向减小。
与此同时，QW70的增益位置也沿y方向变化，如上所示。具体地说，增益位置沿y方向减小，以致于QW70在沿y方向的每一点上在由法布里-珀罗距离82表示的波长λ上产生增益。因此，阵列83的每个窗口81在不同波长λ1、λ2、…λn上产生辐射。在这种情况中，装置100是多波长VCSEL。底部DBR50是高反射器，而顶部DBR76是输出耦合器。
图6示出装置101，基本上模拟装置100，是为起多波长VCDET101或者VCDET阵列的作用。制造装置101的方法也与制造装置100的方法相似。然而，在这种情况中，顶部DBR76具有与底部DBR50接近相同的反射率。此外，提供底部p-i-n吸收区88，吸收其λ与由法布里-珀罗距离82决定的谐振λ相匹配的入射辐射87。待检测的波长λ的辐射87允许通过表面80进入VCDET101。不是QW区域72，无源滤波器层71形成滤波器衬垫，由于SAE在x-y平面内显示厚度、曲率和组分偏差。还提供一标准检测电路(未示出)，当辐射87被吸收时对层88中产生的电脉冲进行检测。
由于法布里-珀罗距离82在x-y平面内，尤其是沿y方向变化，能够由VCDET 101检测的辐射87的波长λ也沿y方向变化。只要采用与VCSEL100相同的掩膜60制造VCDET101，那么，可检测辐射87的波长λ将沿y方向减小。因此，能够采用λ的映射或者法布里-珀罗距离82作为y位置VCDET101的函数来检测辐射87的整个带宽。再有，VCDET101可以具有输入窗口或小面81，与VCSEL100一样，或者具有一个连续小面，作连续波长检测。
本领域普通专业技术人员从以上描述显而易见，SAE掩膜60，尤其是间隙66的几何尺寸是定制带隙和法布里-珀罗距离82的关键。图7示出一个一般掩膜90。掩膜90具有两个条带92、94，它们之间限定间隙96。条带92的宽度沿长度L而变化，并由函数f1(L)表示。同样地，条带94的宽度随长度L而变化，并由函数f2(L)表示。在本情况中，条带92、94的宽度偏差是对称的，但是它们并不一定是对称的。此外，间隙96的宽度是恒定常数，但是它可以变化。再有，条带92、94的宽度w和间隙96的宽度d根据关系式由所需SAE增强因子Ex表示Ex∝wd]]>基于这一信息，熟悉SAE的人将知道如何选择合适的函数f1(L)和f2(L)来在间隙96中产生合适的生长增强，从而产生在x-y平面内沿x和y方向具有所需浓度偏差、表面曲率和整个厚度偏差的的光敏层。
图8A-8E示出一些特别有用的掩膜形状。例如，图8A中所示的掩膜102类似于制造装置100和101所用的掩膜60。它由两个条带104、106构成，限定宽度恒定不变的间隙108。条带104、106变宽，在它们宽的一端比它们窄的一端要增强间隙108中SAE生长。图8B示出掩膜110，它由三角形条带112和114构成，具有恒定不变的宽度间隙116。掩膜110在三角形112和114宽的一端比在其角一端要增强SAE生长。图8C示出掩膜120，在两个阶梯三角形条带122和124之间限定间隙126。掩膜120的SAE生长增强因子在每个台阶上是恒定不变的，并经受在每个台阶上向条带122和124的宽的一端不连续增大。图8D的掩膜130具有两个条带132和134，它们的宽度不改变，但是彼此倾斜设定，以致于它们限定一个宽度变化的间隙136。掩膜130类似于以上讨论的掩膜60。
掩膜120对于大规模制造是有用的，因为它对最终装置的输出小面的失准容限更大。这是由于SAE增益阶梯变化，法布里-珀罗距离和QW增益位置也如此的事实。另一方面，掩膜120的阶梯必须非常精确地限定尺寸。相反，掩膜102、110和130在SAE增强、法布里-珀罗距离和QW增益位置上呈现连续变化。因此它们在输出小面的位置上提供连续调节，以致于决定所需波长λ1、λ2、…λn的法布里-珀罗距离与所需输出小面相对准。
图8E示出四个圆掩膜140、142、144和146，它们基本上是圆形条带，具有中心开口150、152、154和156，对应于增强SAE生长的间隙。掩膜140、142、144和146的宽度从薄到厚逐步变化，而中心开口150、152、154和156保持相同。显然，SAE生长的增强通过开口150中掩膜140最小，通过开口156中掩膜146最大。对于第一近似，圆形掩膜的SAE增强因子Ex由以下关系式给出Ex∝MAOA]]>这里MA是掩膜的表面面积，OA是开口的面积。
根据本发明的另一方面，进一步采用由SAE生长造成的自然曲率来控制装置100中发出辐射，例如辐射86的偏振。这是通过在SAE生长层68、70中引入非对称进行的，正象在层74中可以利用非对称掩膜的情况一样。非对称掩膜产生应变和/或沿SAE长出层的一个结晶方向的厚度差。合适的非对称SAE掩膜图案包括图8D的四边形和图9A-C中所示的掩膜160、170和180。
当利用具有InGaAs量子阱的任何上述非对称掩膜时，由于如上讨论的In和Ga的不同生长率增强，将附加引入应变非对称性。因此，在这种情况中SAE生长沿不同方向(例如沿掩膜160的主轴和次轴)将产生差分应变。
本发明的方法还允许产生具有内置正和负透镜和折射率引导和反引导的装置。再参考图3，当光敏层30由折射率比层40，尤其是相邻层42的有效折射率大的材料制造时，那么，电磁辐射将经历由表面39曲率和折射率差造成的发散透镜效应。另外，当光敏层30的折射率小于层40，尤其是层42的折射率时，那么，辐射将经历会聚透镜效应。当表面39的曲率明显且折射率差大时，透镜效应则更大。例如，通过按照SAE制造层30，在层30的中心与其边缘之间能够获得4％的厚度差，而产生有用量子阱。
另外，按照众所周知的原理，正和负的透镜效应引起折射率引导和反引导。因此，能够用本发明的方法来增强装置的单模操作，它产生小的折射率引导和任何折射率反引导面积。
例子以下的例子仅仅是说明本发明的特定实施例，而不希望作为一种限制。利用由两个在空间上靠近的四边形条带(见图8A)组成的掩膜产生实用的VCSEL阵列，它产生930-980nm范围λ的输出辐射。首先，用MOVCD或MBE在合适腔体中生长底部DBR，它由35对GaAs/AlAs分布布喇格反射器和52nm的Al0.2Ga0.8As和24.8nm的GaAs组成。
然后用100 nm氮化硅对基片进行图案处理，产生如图8B所示的SAE掩膜。掩膜的宽度w在0至100μm之间变化，其厚度为1000埃。利用HCL对基片进行清洁以供重新生长，被重新装载到腔体中。其SAE生长期间，产生一个26.5nm GaAs层，用具有10 nm间隔的三个4.2nmAl0.17Ga0.83As量子阱或中间层覆盖，以及另一个26.5 nmGaAs厚层。
此时，从腔体中取出基片，用BOE去除氮化硅。然后再次将基片重新装载到腔体中，重新生长没有SAE增强的24.8nmGaAs，52nm的Al0.2Ga0.8As和26对GaAs/Al0.7Ga0.3As DBR。用SAE长出的材料的总厚度t较佳地为t+855nm。
在最后一步期间，沿SAE掩膜的中心线制备VCSEL阵列。完成的装置类似于图4F中所示的装置100。
完成的VCSEL阵列的性能以图10中曲线来表征，它绘出QW增益位置和法布里-珀罗位置与SAE条带宽度(w)的函数关系。曲线包括按照如上所述生长的VCSEL的数据点，较佳SAE生长厚度t=85.5nm，其它两个厚度t+65.3nm和t=112.7nm是作比较用的。采用较佳厚度，法布里-珀罗距离与增益位置相匹配，因此保证了VCSEL阵列的合适功能。
对于本领域专业技术人员而言显然可以用许多方法改变以上实施例而不偏离本发明的范围。例如，可以采用本发明的方法与InGaP、InGaAs、InGaAsP和AlGaAs材料系来产生根据本发明的装置。应当注意，根据本发明的生长装置与AlGaAs量子阱将被自动地预先应变。
鉴于以上情况，本发明的范围应当由以下权利要求书及其法律等效概念确定。
权利要求
1．一种沿垂直方向延伸的单片垂直光学腔，其特征在于所述单片垂直光学腔包括a)具有多个底部反射器的底部分布布喇格反射器；b)利用选择性面外延掩膜生长在所述底部分布布喇格反射器的顶部上的量子阱区域，所述量子阱区域包括至少一个光敏层，具有至少一个展现水平面内偏差的物理参数；c)淀积在所述量子阱区域的顶部上并具有多个顶部反射器的顶部分布布喇格反射器；这里，沿所述底部分布布喇格反射器与所述顶部分布布喇格反射器之间所述垂直方向限定的法布里-珀罗距离在所述水平面上变化。
2．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述至少一个物理参数选自由所述至少一个光敏层的表面曲率和所述至少一个光敏层的带隙组成的参数。
3．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述选择性面外延掩膜包括两个条带。
4．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述选择性面外延掩膜包括选自由圆形条带、半圆形条带、楔形条带和椭圆形条带组成的组的形状。
5．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述选择性面外延掩膜包括选自由电介质、氮化物和氧化物组成的组的材料。
6．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述光敏层具有第一折射率，与所述光敏层相邻的第一顶部反射器具有大于所述第一折射率的第二折射率。
7．如权利要求6所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述至少一个物理参数包括所述光敏层的表面曲率。
8．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述光敏区具有第一折射率，与所述光敏层相邻的第一顶部反射器具有小于所述第一折射率的第二折射率。
9．如权利要求8所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述至少一个物理参数包括所述光敏层的表面曲率。
10．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述量子阱区域在所述水平面上具有变化的厚度，以致于所述法布里-珀罗距离在所述水平面上变化。
11．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于进一步包括邻近所述至少一个光敏区域淀积的衬垫。
12．如权利要求11所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述衬垫在所述水平面上具有变化的厚度。
13．如权利要求11所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述衬垫具有变化的曲率。
14．如权利要求11所述的单片垂直光学腔，其特征在于至少一部分所述衬垫是利用所述选择性面外延掩膜生长的。
15．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述至少一个物理参数是所述光敏层的带隙，所述偏差是包括所述至少一个光敏层的组分的相对浓度的偏差。
16．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述量子阱区域是应变的量子阱区域。
17．如权利要求1所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述至少一个光敏层包括n个光敏层。
18．如权利要求17所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述至少一个物理参数是所述n个光敏层中每一个的表面曲率。
19．如权利要求18所述的单片垂直光学腔，其特征在于所述表面曲率在所述n个光敏层的每一个中是不同的。
20．一种制造沿垂直方向延伸的单片垂直光学腔的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤a)淀积多个底部反射器，产生底部分布布喇格反射器；b)在所述底部分布布喇格反射器的顶部上产生选择性面外延掩膜；c)利用所述选择性面外延掩膜在所述底部分布布喇格反射器的顶部上生长量子阱区域，所述量子阱包括至少一个光敏层，具有展现水平面中偏差的至少一个物理参数；d)淀积多个顶部反射器，产生顶部分布布喇格反射器，由此沿所述底部分布布喇格反射器与所述顶部分布布喇格反射器之间的所述垂直方向限定法布里一珀罗距离，所述法布里-珀罗距离在所述水平面内变化。
21．如权利要求20所述的方法，其特征在于所述至少一个物理参数是所述至少一个光敏层的表面曲率，所述方法进一步包括确定所述表面曲率的步骤。
22．如权利要求21所述的方法，其特征在于确定所述曲率的所述步骤是通过改变所述选择性面外延掩膜进行的。
23．如权利要求20所述的方法，其特征在于所述至少一个物理参数是所述至少一个光敏层的带隙，所述方法进一步包括改变所述带隙的步骤。
24．如权利要求23所述的方法，其特征在于改变所述带隙的所述步骤是通过改变包括至少一个光敏层的组分的相对浓度进行的。
25．如权利要求20所述的方法，其特征在于进一步包括邻近所述量子阱区域生长衬垫的步骤。
26．一种具有沿垂直方向延伸的单片垂直光学腔的垂直腔检测器，其特征在于所述检测器包括a)具有多个底部反射器的底部分布布喇格反射器；b)利用选择性面外延掩膜生长在所述底部分布布喇格反射器的顶部上的量子阱区域，所述量子阱区域包括至少一个光敏层，具有至少一个展现水平面内偏差的物理参数；c)淀积在所述量子阱区域的顶部上并具有多个顶部反射器的顶部分布布喇格反射器；这里，沿所述底部分布布喇格反射器与所述顶部分布布喇格反射器之间所述垂直方向限定的法布里-珀罗距离在所述水平面上变化。
27．如权利要求26所述的垂直腔检测器，其特征在于所述量子阱区域包括至少一个能够产生激光的光敏层。
全文摘要
一种单片垂直光学腔装置(100),具有底部分布布喇格反射器(DBR)、由利用选择性面外延(SAE)掩膜生长在底部DBR顶部上至少一个光敏层组成的量子阱(QW)区域,以致于光敏层在垂直于垂直方向的水平面内展现至少一个物理参数的偏差、以及淀积在QW区域(70)顶部上的顶部DBR。该装置具有沿底部DBR(50)和顶部DBR(76)之间垂直方向限定的可变法布里一珀罗距离(82)和光敏层的可变物理参数。
文档编号H01S5/42GK1295730SQ99804651
公开日2001年5月16日 申请日期1999年2月24日 优先权日1998年3月30日
发明者G·S·李, 袁务本, C·J·仓－哈斯莲恩 申请人:班威斯9公司