公开(公告)号：US07826506B2

公开(公告)日：2010-11-02

申请号：US11224615

申请日：2005-09-12

申请人： Ralph H. Johnson ,  R. Scott Penner ,  James Robert Biard ,  Colby Fitzgerald

发明人： Ralph H. Johnson ,  R. Scott Penner ,  James Robert Biard ,  Colby Fitzgerald

IPC分类号： H01S5/00

CPC分类号： H01S5/18308 ,  H01S5/0425 ,  H01S5/18311 ,  H01S5/1833 ,  H01S5/18341 ,  H01S5/18358 ,  H01S5/305

摘要： A VCSEL with undoped mirrors. An essentially undoped bottom DBR mirror is formed on a substrate. A periodically doped first conduction layer region is formed on the bottom DBR mirror. The first conduction layer region is heavily doped at a location where the optical electric field is at about a minimum. An active layer, including quantum wells, is on the first conduction layer region. A periodically doped second conduction layer region is connected to the active layer. The second conduction layer region is heavily doped where the optical electric field is at a minimum. An aperture is formed in the epitaxial structure above the quantum wells. A top mirror coupled to the periodically doped second conduction layer region. The top mirror is essentially undoped and formed in a mesa structure. An oxide is formed around the mesa structure to protect the top mirror during wet oxidation processes.

摘要翻译： 具有未掺杂镜像的VCSEL。 在基板上形成基本上未掺杂的底部DBR反射镜。 在底部DBR反射镜上形成周期性掺杂的第一导电层区域。 第一导电层区域在光电场处于最小值的位置处被重掺杂。 包括量子阱的有源层在第一导电层区域上。 周期性掺杂的第二导电层区域连接到有源层。 第二导电层区域是重掺杂的，其中光电场处于最小。 在量子阱上方的外延结构中形成孔径。 耦合到周期性掺杂的第二导电层区域的上反射镜。 顶部镜子基本上是未掺杂的并且形成在台面结构中。 在台面结构周围形成氧化物，以在湿式氧化过程中保护顶镜。

公开(公告)号：US07596165B2

公开(公告)日：2009-09-29

申请号：US11091656

申请日：2005-03-28

申请人： Ralph H. Johnson

发明人： Ralph H. Johnson

IPC分类号： H01S3/08

CPC分类号： H01S5/423 ,  B82Y20/00 ,  H01L33/105 ,  H01S5/18311 ,  H01S5/18338 ,  H01S5/18361 ,  H01S5/3054 ,  H01S5/3077 ,  H01S5/3211 ,  H01S5/3432

摘要： A Distributed Bragg Reflector (DBR) that has relatively low light absorption, relatively low electrical resistance, and/or relatively good thermal conductivity. The DBR may include a first mirror layer and a second mirror layer, with an interface therebetween. A step transition is provided in the aluminum concentration and in the doping concentration at or near the interface between the first mirror layer and the second mirror layer. To reduce optical absorption, the interface between the first and second mirror layers may be positioned at or near a null in the optical electric field within the DBR. A graded junction may also be provided. The graded junction may be more lightly doped, have a graded aluminum concentration, and may be placed at or near a peak in the optical electric field.

摘要翻译： 具有相对低的光吸收，相对低的电阻和/或相对良好的导热性的分布式布拉格反射器（DBR）。 DBR可以包括第一镜层和第二镜层，其间具有界面。 提供铝浓度和在第一镜层和第二镜层之间的界面处或附近的掺杂浓度的阶跃转换。 为了减少光吸收，第一和第二镜层之间的界面可以位于DBR内的光电场中或接近零位。 还可以提供分级连接点。 分级结可以更轻掺杂，具有梯度铝浓度，并且可以放置在光电场中或附近的峰值处。

公开(公告)号：US07435660B2

公开(公告)日：2008-10-14

申请号：US11456779

申请日：2006-07-11

申请人： Ralph H. Johnson

发明人： Ralph H. Johnson

IPC分类号： H01L21/76

CPC分类号： H01L21/02395 ,  B82Y20/00 ,  H01L21/02387 ,  H01L21/02458 ,  H01L21/02463 ,  H01L21/02466 ,  H01L21/02507 ,  H01L21/0254 ,  H01L21/02546 ,  H01L21/02549 ,  H01L21/02631 ,  H01L33/007 ,  H01S5/18308 ,  H01S5/18311 ,  H01S5/2063 ,  H01S5/3201 ,  H01S5/32358 ,  H01S5/32366 ,  H01S5/34 ,  H01S5/3403 ,  H01S5/3406 ,  H01S5/34306 ,  H01S5/34313 ,  H01S5/34346 ,  H01S5/34353 ,  H01S2302/00 ,  H01S2304/02

摘要： Methods and systems produce flattening layers associated with nitrogen-containing quantum wells and prevent 3-D growth of nitrogen containing layers using controlled group V fluxes and temperatures. MEE (Migration Enhanced Epitaxy) is used to form a flattening layer upon which a quantum well is formed and thereby enhance smoothness of quantum well interfaces and to achieve narrowing of the spectrum of light emitted from nitrogen containing quantum wells. MEE is performed by alternately depositing single atomic layers of group III and V materials at a given group V flux and then raising the group V flux to saturate the surface of the flattening layer with the group V material. A cap layer is also formed over the quantum well. Where nitrogen is used, the systems incorporate a mechanical means of preventing nitrogen from entering the MBE processing chamber, such as a gate valve.

摘要翻译： 方法和系统产生与含氮量子阱相关的扁平层，并且使用受控的V族通量和温度来防止含氮层的3-D生长。 MEE（迁移增强外延）用于形成平坦化层，在其上形成量子阱，从而增强量子阱界面的平滑度，并实现从含氮量子阱发射的光的光谱变窄。 通过在给定的组V通量处交替沉积III族和V族材料的单原子层，然后提高V族通量，使V族材料使平坦化层的表面饱和来进行MEE。 覆盖层也形成在量子阱上。 在使用氮气的情况下，该系统包含防止氮气进入MBE处理室（例如闸阀）的机械装置。

公开(公告)号：US07346090B2

公开(公告)日：2008-03-18

申请号：US11554473

申请日：2006-10-30

申请人： Ralph H. Johnson ,  R. Scott Penner ,  James Robert Biard

发明人： Ralph H. Johnson ,  R. Scott Penner ,  James Robert Biard

IPC分类号： H01S5/00

CPC分类号： H01S5/18308 ,  H01S5/0425 ,  H01S5/18311 ,  H01S5/1833 ,  H01S5/18341 ,  H01S5/18358 ,  H01S5/305 ,  H01S5/3095

摘要： A VCSEL with nearly planar intracavity contact. A bottom DBR mirror is formed on a substrate. A first conduction layer region is formed on the bottom DBR mirror. An active layer, including quantum wells, is on the first conduction layer region. A trench is formed into the active layer region. The trench is formed in a wagon wheel configuration with spokes providing mechanical support for the active layer region. The trench is etched approximately to the first conduction layer region. Proton implants are provided in the wagon wheel and configured to render the spokes of the wagon wheel insulating. A nearly planar electrical contact is formed as an intracavity contact for connecting the bottom of the active region to a power supply. The nearly planar electrical contact is formed in and about the trench.

摘要翻译： 具有几乎平面的腔内接触的VCSEL。 在基板上形成底部DBR反射镜。 在底部DBR镜上形成第一导电层区域。 包括量子阱的有源层在第一导电层区域上。 沟槽形成有源层区域。 沟槽形成为具有为活动层区域提供机械支撑的轮辐车轮构造。 沟槽被蚀刻到第一导电层区域附近。 质子植入物被提供在货车轮中并且被配置成使得货车车轮的轮辐绝缘。 形成近似平面的电接触件作为用于将有源区域的底部连接到电源的腔内接触。 几乎平面的电接触形成在沟槽中和周围。

公开(公告)号：US07255746B2

公开(公告)日：2007-08-14

申请号：US10233625

申请日：2002-09-04

申请人： Ralph H. Johnson ,  Jin K. Kim ,  James K. Guenter

发明人： Ralph H. Johnson ,  Jin K. Kim ,  James K. Guenter

IPC分类号： C30B25/12 ,  C30B25/14

CPC分类号： C30B23/02 ,  C30B29/40 ,  H01L21/0254 ,  H01L21/0262 ,  H01L21/02631

摘要： MBE nitrogen sources of dimethylhydrazine, tertiarybutlyhydrazine, nitrogentrifloride, and NHx radicals. Those nitrogen sources are beneficial in forming nitrogen-containing materials on crystalline subtrates using MBE. Semiconductor lasers in general, and VCSEL in particular, that have nitrogen-containing layers can be formed using such nitrogen sources.

摘要翻译： MBE氮源二甲基肼，叔丁基肼，硝基三氯化物和NH x自由基。 这些氮源有利于使用MBE在结晶底物上形成含氮材料。 通常使用这样的氮源可以形成具有含氮层的半导体激光器，特别是具有含氮层的VCSEL。

公开(公告)号：US07251264B2

公开(公告)日：2007-07-31

申请号：US11119292

申请日：2005-04-29

申请人： Ralph H. Johnson ,  Klein L. Johnson ,  Jimmy A. Tatum ,  James K. Guenter ,  James R. Biard ,  Robert A. Hawthorne, III

发明人： Ralph H. Johnson ,  Klein L. Johnson ,  Jimmy A. Tatum ,  James K. Guenter ,  James R. Biard ,  Robert A. Hawthorne, III

IPC分类号： H01S3/08

CPC分类号： H01S5/423 ,  H01S5/18308 ,  H01S5/18313 ,  H01S5/18333 ,  H01S5/18338 ,  H01S5/2063 ,  H01S5/3054 ,  H01S5/3211

摘要： This disclosure concerns devices such as DBRs, one example of which includes at least one first mirror layers having an oxidized region extending from an edge of the DBR to an oxide termination edge that is situated greater than a first distance from the edge of the DBR. The DBR also includes at least one second mirror layer having an oxidized region extending from the edge of the DBR to an oxide termination edge that is situated less than a second distance from the edge of the DBR, such that the first distance is greater than the second distance. Additionally, a first mirror layer includes an oxidizable material at a concentration that is higher than the concentration of the oxidizable material in any of the second mirror layers. Finally, a first mirror layer is doped with an impurity at a higher level than one of the second mirror layers.

摘要翻译： 本公开涉及诸如DBR的设备，其一个示例包括至少一个第一镜像层，其具有从DBR的边缘延伸到距离DBR的边缘大于第一距离的氧化物终止边缘的氧化区域。 DBR还包括至少一个第二镜层，其具有从DBR的边缘延伸到氧化物终止边缘的氧化区域，该氧化物终止边缘距离DBR的边缘小于第二距离，使得第一距离大于 第二距离。 此外，第一镜层包括浓度高于任何第二镜层中的可氧化材料的浓度的可氧化材料。 最后，第一镜层掺杂有比第二镜层中的一个更高的杂质。

公开(公告)号：US07110427B2

公开(公告)日：2006-09-19

申请号：US10933876

申请日：2004-09-03

申请人： Ralph H. Johnson ,  Tzu-Yu Wang

发明人： Ralph H. Johnson ,  Tzu-Yu Wang

IPC分类号： H01S3/04

CPC分类号： H01S5/18313 ,  H01S5/0425 ,  H01S5/18358 ,  H01S5/18369 ,  H01S5/18377 ,  H01S5/2063

摘要： The invention is generally concerned with vertical cavity surface emitting lasers. In one example, the vertical cavity surface emitting laser includes, among other things, an upper mirror structure having a metal contact, a top mirror above the metal contact, and a semiconductive top DBR having an insulation region, wherein the top DBR is no more than 3.5 microns thick and is disposed below the metal contact. Thus, the top DBR is sufficiently thick as to enable adequate current spreading, but thin enough to enable fabrication of an isolation region using relatively low energy ion implantation or relatively shallow etching.

摘要翻译： 本发明通常涉及垂直腔表面发射激光器。 在一个示例中，垂直腔表面发射激光器包括具有金属接触件的上反射镜结构，金属接触件上方的顶镜和具有绝缘区域的半导体顶部DBR，其中顶部DBR不再 超过3.5微米厚，并设置在金属接触件的下方。 因此，顶部DBR足够厚以使得能够进行足够的电流扩展，但是足够薄以使得能够使用相对低能量的离子注入或相对浅的蚀刻来制造隔离区域。

公开(公告)号：US07061945B2

公开(公告)日：2006-06-13

申请号：US10436069

申请日：2003-05-13

申请人： James A. Cox ,  Ralph H. Johnson ,  James K. Guenter ,  Robert Biard ,  Klein Johnson

发明人： James A. Cox ,  Ralph H. Johnson ,  James K. Guenter ,  Robert Biard ,  Klein Johnson

IPC分类号： H01S3/098 ,  H01S5/00

CPC分类号： H01S5/18386 ,  H01S5/18311 ,  H01S2301/18

摘要： A vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) in which a higher order lasing mode produces a Gaussian-like single mode far field beam intensity pattern. Such a VCSEL includes a protective surface deposition on a VCSEL structure, and phase filter elements on the surface deposition. The surface deposition and the phase filter elements implement an optical phase filter that induces optical path difference such that a single mode far field beam intensity pattern results when the VCSEL operates in a higher order lasing mode. The VCSEL can include structures that enhance a selected higher-order operating mode and/or that suppress unwanted operating modes.

摘要翻译： 垂直腔表面发射激光器（VCSEL），其中较高阶激光模式产生高斯样单模远场光束强度图案。 这种VCSEL包括在VCSEL结构上的保护性表面沉积，以及表面沉积上的相位滤波器元件。 表面沉积和相位滤波器元件实现光学相位滤波器，其引起光程差，使得当VCSEL以更高阶的激光模式工作时，单模远场光束强度图案得以产生。 VCSEL可以包括增强所选择的更高阶操作模式和/或抑制不期望的操作模式的结构。

公开(公告)号：US07031363B2

公开(公告)日：2006-04-18

申请号：US10697660

申请日：2003-10-29

申请人： James R. Biard ,  Klein L. Johnson ,  Ralph H. Johnson ,  Gyoungwon Park ,  Tzu-Yu Wang

发明人： James R. Biard ,  Klein L. Johnson ,  Ralph H. Johnson ,  Gyoungwon Park ,  Tzu-Yu Wang

IPC分类号： H01S5/00

CPC分类号： H01S5/18308 ,  H01S5/0425 ,  H01S5/18311 ,  H01S5/18341 ,  H01S5/18363 ,  H01S5/18366 ,  H01S2301/176 ,  H01S2304/00

摘要： A process for making a laser structure. The process is for the fabrication of a laser device such a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). The structures made involve dielectric and spin-on material planarization over wide and narrow trenches, coplanar contacts, non-coplanar contacts, thick and thin pad dielectric, air bridges and wafer thinning.

摘要翻译： 制造激光结构的方法。 该方法用于制造诸如垂直腔表面发射激光器（VCSEL）的激光器件。 所制造的结构涉及宽和窄沟槽，共面触点，非共面触点，厚和薄的电介质，空气桥和晶片变薄的介电和旋涂材料平面化。

公开(公告)号：US06990135B2

公开(公告)日：2006-01-24

申请号：US10283381

申请日：2002-10-28

申请人： Ralph H. Johnson ,  Klein L. Johnson ,  Jimmy A. Tatum ,  James K. Guenter ,  James R. Biard ,  Robert A. Hawthorne, III

发明人： Ralph H. Johnson ,  Klein L. Johnson ,  Jimmy A. Tatum ,  James K. Guenter ,  James R. Biard ,  Robert A. Hawthorne, III

IPC分类号： H01S5/00

CPC分类号： H01S5/423 ,  H01S5/18308 ,  H01S5/18313 ,  H01S5/18333 ,  H01S5/18338 ,  H01S5/2063 ,  H01S5/3054 ,  H01S5/3211

摘要： An oxide-confined VCSELs having a distributed Bragg reflector with a heavily doped high Al content oxide aperture forming layer disposed between a low Al content first layer and a medium Al content second layer. Between the first layer and the oxide aperture forming layer there may be a thin transition region wherein the Al content changes from a higher Al content to a lower Al content. In some embodiments, the Al concentration from the oxide aperture forming layer to the second layer may occur in a step. The oxide aperture forming layer may be disposed at or near a null or a node of the electric field produced by resonant laser light. During the oxidization of the oxide aperture forming layer, all or some of the other aluminum bearing DBR layers may also become oxidized, but to a substantially lesser degree. The junction between the oxidized portion and un-oxidized portion of these layers is believed to reduce the stability and/or reliability of the device. To alleviate this, the present invention contemplates providing an implant, etch or other suitable process to reduce or eliminate one or more electrical artifacts associated with the junction between the oxidized portion and un-oxidized portion of these layers as well as reducing the oxidation of other aluminum bearing layers of the DBR.

摘要翻译： 具有分布布拉格反射器的氧化物限制性VCSEL，其具有设置在低Al含量第一层和介质Al含量第二层之间的重掺杂高Al含量氧化物孔形成层。 在第一层和氧化物孔形成层之间可能存在其中Al含量从较高Al含量变为较低Al含量的薄过渡区。 在一些实施方案中，从氧化物孔形成层到第二层的Al浓度可以在一个步骤中发生。 氧化物孔形成层可以设置在由共振激光产生的电场的零点或节点附近或附近。 在氧化物孔形成层的氧化过程中，其它所有的一部分的含铝DBR层也可能被氧化，但是其程度基本较小。 认为这些层的氧化部分和未氧化部分之间的连接点降低了装置的稳定性和/或可靠性。 为了减轻这一点，本发明设想提供一种植入物，蚀刻或其它合适的方法，以减少或消除与这些层的氧化部分和未氧化部分之间的接合相关联的一个或多个电赝象以及减少其它的氧化部分 铝合金轴承层的DBR。