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高效薄膜垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 开辟了低功耗和高功率运行的新特征，使其能够广泛用于大功率激光医疗和3D传感器应用. 有两种传统的VCSEL极性结构：p-on-n和n-on-p极性。采用低压金属有机化学气相沉积（LP-有机化学气相沉积）。薄膜 VCSEL 的 p-on-n 结构通过双转移技术转移到铝散热器上，顶部发射薄膜 VCSEL 在去除 GaAs 衬底的情况下保持 p-on-n 极性. 阈值电流（所制备的顶发光薄膜VCSEL的I th )和电压( V th )分别为1 mA和2.8 V。

随着对高速数据通信网络的需求，垂直腔面发射激光器（VCSEL）被认为是一种突出的光源，由于其低功耗和高调制速度而受到强烈青睐用于光数据链路在低阈值电流下，以及低圆形光束发散角，可实现与其他系统的高效光学耦合。随着高功率 VCSEL 的发展，可以实现 VCSEL 在一系列其他应用中，可以广泛用于大功率激光医疗，三维光学传感系统和激光雷达。

然而，由于在较高注入电流下有源层周围的温度显着升高而引起的热阻，确保高功率 VCSEL 存在局限性。热阻对阈值电流、阈值电压、输出功率和发射光谱等器件特性有不利影响。此外，自热效应会缩短 VCSEL 的使用寿命，进而导致 VCSEL 的可靠性不稳定。为了解决这个问题，通过去除生长衬底将薄膜 VCSEL 转移到散热器上，从而改善了 VCSEL 的热特性。

高功率薄膜 VCSEL 需要分布式布拉格反射器 (DBR) 的结构设计。具有 p-on-n 极性的 VCSEL，将 p 型 DBR 置于多量子阱 (MQW) 上方，由于 n 型高反射 DBR 的串联电阻降低，因此比具有 n-on-p 极性的 VCSEL 更受青睐以及 n 型衬底的较低缺陷密度。具有高电子迁移率和横向电导率的 n 型 DBR 有望降低电流拥挤效应，从而降低阈值电压和器件发热. 为了让转移到散热片上的薄膜VCSEL保持传统的p-on-n极性，顶发射薄膜VCSEL需要逆序外延生长。

顶发射薄膜 VCSEL 的 p-on-n 结构，包括蚀刻停止层和高度 n 掺杂的 GaAs 欧姆层，使用金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 以垂直顺序外延生长. 详细描述了将薄膜 VCSEL 从生长基板释放和转移到铝散热器上的转移方法。铝的热导率 (2.47 W/cm K) 是 GaAs 衬底 (0.54 W/cm K) 的 4.57 倍，由于翻转电流更高且热阻更低，因此能够实现高功率 VCSEL 操作。顶部发射的薄膜 808nm VCSEL 通过转移方法成功地制造到铝散热器上，该方法利用双转移工艺与聚酰亚胺载体、铝散热器和粘合剂材料，如蜡、银填充环氧树脂。这种双转移技术允许顶部发射薄膜 VCSEL 在将直立顺序 VCSEL 转移到铝散热器上后保持 p-on-n 极性。

转移到铝散热器上的顶发射薄膜808nm VCSEL 的 p-on-n 结构。具有 p-on-n 极性的薄膜 VCSEL，将 p-DBR 置于有源区上方，由于 n-DBR 的串联电阻降低以及 n-DBR 的缺陷密度较低，因此能够实现高性能薄膜 VCSEL类型的基板。

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