專利名稱：表面發(fā)射激光元件、陣列、光學(xué)掃描設(shè)備和成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面發(fā)射^^L件、 一種表面發(fā)射^bt陣列、 一種光學(xué)掃描 設(shè)備以及一種成像裝置。
背景技術(shù)：
垂直腔式表面發(fā)射^tit (以下也稱"VCSEL")元件是向與其基底垂直的方向 發(fā)射光，與向平行于其基底方向發(fā)射光的邊緣發(fā)射式半導(dǎo)體^t^t件相比，垂直 腔式表面發(fā)射激光元件價(jià)格更低，電能損耗更小，結(jié)構(gòu)更緊湊，適合于二維設(shè) 備，性能好，因而近期受到關(guān)注。
對(duì)于VCSEL應(yīng)用領(lǐng)域，涉及的有光源用于打印才幾中的光寫入系統(tǒng)的光源 (振蕩波長780nm波段)，用于光盤設(shè)備的光寫入系統(tǒng)的光源(振蕩波長 780nm波段和850nm波段)，用于光學(xué)傳輸系統(tǒng)的光源(振蕩波長1.3樣沐波段 和1.5微米波段)，例如LAN (局域網(wǎng))使用的光纖，等等。此外，這種光源也 被期望用于電路板與電路板之間、同一塊電路板內(nèi)部、大i》溪集成電路(LSI) 的芯片之間、^M^莫集成電路芯片內(nèi)部的光學(xué)傳輸。
VCSEL的這些應(yīng)用領(lǐng)域中，可能通常要4^人VCSEL發(fā)射的光(以下也稱 "輸出光")具有以下特點(diǎn)(1) 一個(gè)單獨(dú)的波長，(2)恒定的偏l^莫式，(3)圓 形截面的輸出光。
例如，反射鏡或透鏡用于聚集光寫入系統(tǒng)中的輸出光，并且有必要進(jìn)行準(zhǔn)確 且復(fù)雜的光學(xué)踏徑控制。在此情況之下，由于反射鏡的M特性M"入射光的偏 振方向變化，并JJt鏡的折射角特性隨著波長變化，所以，輸出光最好具有單一 的波長和恒定的偏振模式，從而抑制光強(qiáng)度變化以及寫入表面上的光斑變模糊。 此外，也希望照射到寫7v4面的光束的截面形狀是圓形，以獲得高清晰度的寫入 質(zhì)量。
可以通過一個(gè)FFP (遠(yuǎn)場圖形)來評(píng)估M的截面形狀，其中，F(xiàn)FP很大程 度上取決于經(jīng)氧化和狹窄結(jié)構(gòu)中的電流通道區(qū)域的形狀。例如，在一個(gè)M模式的操作中，電流通道區(qū)域的寬M大，F(xiàn)FP越狹窄，電流通道區(qū)域的寬M小， FFP越寬。因此，電流通道區(qū)域需要具有高度對(duì)稱的形狀，如方形和圓形，從而 形成圓形的FFP。
同時(shí)，在選擇性地氧化要被選擇性氧化的層中的氧化率隨著結(jié)晶取向 (ciystallographic orientation)變化。例如，被差疊在基底上的要選擇性氧化的層的氧 化率具有四重對(duì)稱性，其中基底的主平面是[10 0]平面(非傾斜的基底)。
因此，在VCSEL制造中建議^JD非傾斜的基底調(diào)整臺(tái)面的夕卜輪廓，從而獲 得較好對(duì)稱性的電流通道區(qū)域，比如圓形(例如，參見日本專利公開NO.2007-142375和日本專利N03762765 )。
此外，可能需要特殊的設(shè)備，并嘗試不同的方法用來控制偏振模式，因?yàn)?VCSEL的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有很高的對(duì)稱性(例如，參見日本專利申請(qǐng)公開NO.09-172218,日本專利號(hào)N03799667,以及日本專利申請(qǐng)公開NO. 11-307882)。
而且，建議^^]所謂的傾斜基^/人而&|〗偏#4莫式(參見IGA和KAYAMA， "表面發(fā)射激光器的基理和應(yīng)用"，KYORTTSU SHUPPAN有限公司，以及 A.Mizutam、 N.Hatori、 N.Nishiyama、 F.Koyama以及K.Iga，"基于GaAs(311)B基 底的低閾值偏振控制垂直腔式表面激光發(fā)射器"，正EE Photonics Technology Letters,第10巻，第5期，1998年5月，第633-63頁)。
然而，在VCSEL的制造過程中^J^傾斜的基底可能破壞在選擇性氧^^被 選擇性氧化的層中的氧化率的四重對(duì)稱性。因此，電流通道區(qū)域的形狀可能為低 對(duì)稱性的多邊形，例如長方形和不規(guī)則的橢圓形，甚至對(duì)于這樣的臺(tái)面(臺(tái)面結(jié) 構(gòu))，該臺(tái)面平行于基底的截面形狀具有高對(duì)稱性，例如正方形，正多邊形，以 及圓形。因此，當(dāng)電滬Lit道區(qū)域的形狀是長方形或者橢圓時(shí)，用于寫入的光源輸 出光的FFP可能是橢圓形，并且光電導(dǎo)^K表面的itJ趕形狀可能也^^橢圓。因此， 會(huì)存在缺點(diǎn)使得寫A^f度降低。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種被酉己置成在垂直于基底的方向發(fā)射光的表 面發(fā)射、 ^件，該表面發(fā)射^L^件包括基底，其主平面的法向相對(duì)于[l 0 0〗 結(jié)晶取向的一個(gè)方向朝向[l 1 l]結(jié)晶取向的一個(gè)方向傾殺牛，以及臺(tái)面結(jié)構(gòu)，其形 成于基底上并具有帶氧化物的狹窄結(jié)構(gòu)，其中所述氧化物包括由氧化-"^分要被 選擇性氧化的層產(chǎn)生的至少一種氧化物，所述氧化物包含鋁并且包圍著電流通道區(qū)域，其中，平行于基底的臺(tái)面結(jié)構(gòu)的截面平行于基J^4面且同時(shí)正交于[1 0 0]
結(jié)晶取向的一個(gè)方向和[l 1 l]結(jié)晶取向的一個(gè)方向，并且，通過電流通道區(qū)域中 心的第一方向的長度大于平行于基M面并正交于第一方向的第二方向的長度。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種表面發(fā)射激光陣列，其中集成了上述的表
面發(fā)浙H^L件。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種光學(xué)掃描設(shè)備，該光學(xué)掃描設(shè)^4皮配置成 以用光束掃描要被掃描的表面，并包括帶有上述的表面發(fā)射^Ut^L件的光源； 偏轉(zhuǎn)器，該偏轉(zhuǎn)器用來偏轉(zhuǎn)來自光源的M;以及掃描光學(xué)系統(tǒng)，該掃描光學(xué)系 統(tǒng)被酉己置成以將通過偏移器偏移的絲聚焦到要被掃描的表面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種光學(xué)掃描設(shè)備，該光學(xué)掃描設(shè)備被酉己置成 以用光束掃描要被掃描的表面，并包括帶有上述的表面發(fā)射激光陣列的光源； 偏轉(zhuǎn)器，該偏轉(zhuǎn)器用來偏轉(zhuǎn)來自光源的光束；以及掃描光學(xué)系統(tǒng)，該掃描光學(xué)系 M^皮配置成以將通過偏移器偏移的M聚焦到要被掃描的表面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種成像裝置，其包括至少一個(gè)圖像載體和至 少一個(gè)如上所述的光學(xué)掃描設(shè)備，該光學(xué)掃描設(shè)備凈皮配置成以用包含圖像信息的 ile^掃描至少一個(gè)圖像載體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種成像裝置，其被西己置成以用it^一個(gè)對(duì) 象上形成圖像，其中^^是/AJi述的表面發(fā)射、^^件發(fā)射的M。
才艮據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種成像裝置，其被酉己置成用多個(gè)it^一個(gè) 對(duì)象上形成圖像，其中多個(gè)it^是/AjL述的表面發(fā)射、^t陣列發(fā)射的多個(gè)M。
附示


圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、MiT印才;i^結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2是圖示圖1的光學(xué)掃描設(shè)備的示意圖； 圖3是圖示包含在圖2的光源中的表面發(fā)射、We^it件的示意圖； 圖4A和4B是分別圖示圖3中的基底的示意圖； 圖5是圖示用來選擇性氧^^*^擇性氧化的層的氧化設(shè)備的示意圖； 圖6A和圖6B是分別圖示用來獲得要被選擇性氧化的層的氧化率在平面(in-plane)方向相關(guān)性的示例的示意圖7是圖示要被選IH生氧化的層的氧化率和平面方向之間的關(guān)系的示意圖； 圖8A和8B;^分別圖示臺(tái)面4^廓的示意圖；圖9是圖示被氧化并被窄化的結(jié)構(gòu)的示意圖10是圖示表面發(fā)射^L^L件的變化示例1的示意圖11A和11B;^分別圖示圖IO中的基底的示意圖12是圖示發(fā)射'W^件的變化示例1中的^皮氧化并凈皮窄化的結(jié)構(gòu)的示意
圖13是圖示表面發(fā)射^it^件的變化示例2的示意圖； 圖14是圖示表面發(fā)射 lt^件的變化示例2中的被氧化并被窄化的結(jié)構(gòu)的 示意圖15是圖示表面發(fā)射i^t件的變化示例3的示意圖； 圖16A和16B是分別圖示圖15中的基底的示意圖17是圖示表面發(fā)射激光元件的變化示例3中的被氧化并被窄化的結(jié)構(gòu) (示例l)的示意圖18是圖示表面發(fā)射激光元件的變化示例3中的被氧化并被窄化的結(jié)構(gòu) (示例2)的示意圖19是圖示表面發(fā)射 ^件的變化示例4的示意圖20A和20B是分別圖示圖19中的基底的示意圖21是圖示表面發(fā)射^btit/f牛的變化示例4中的被氧化并被窄化的結(jié)構(gòu)的 示意圖22是圖示電流通道區(qū)域形狀的最大寬^/最小寬度的比率、發(fā)散角、M 截面形狀之間的關(guān)系的示意圖23A到23F是分別圖示電流通道區(qū)域形狀的變化示例的示意掛24是圖示表面發(fā)射激光陣列的示意圖25是圖示圖24中的it^射部件的二維排列的示意圖26是圖25的A-A橫截面示意圖27是圖示圖24的每個(gè)it^射部件的光偏振方向的示意圖28是圖示彩色打印機(jī)的通常結(jié)構(gòu)的示意圖29是圖示具有不侵JU才M知走轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)的成像裝置通常結(jié)構(gòu)的示 意圖。
具體實(shí)施例方式
接下來，將在下面描述本發(fā)明的一些圖示性的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例至少涉及表面發(fā)射^t^件、表面發(fā)射B陣列、光學(xué)掃描 設(shè)備和成像裝置中的一個(gè)，更M地說，涉及將ib^射到垂直于基底的方向的表 面發(fā)浙lt^件、表面發(fā)射元件被集成的表面發(fā)射激光陣列、使用來自表面發(fā)射 ^t^L件或者表面發(fā)射激光陣列的光的光學(xué)掃描設(shè)4^和成^象裝置中的至少一個(gè)。
本發(fā)明實(shí)施例的第一 目標(biāo)是提供一種表面發(fā)射激光元件和表面發(fā)射激光陣 列，其中光偏振方向的穩(wěn)定性很高，并且輸出M的截面形狀接近圓形，同時(shí)沒 有使得成;^t曽加。
此外，本發(fā)明實(shí)施例的第二目標(biāo)是提供一種光學(xué)掃描設(shè)備，其中沒有使得成 ^i曽力口，并且能夠進(jìn)行高精確性光學(xué)掃描。
再者，本發(fā)明實(shí)施例的第三目標(biāo)是提供一種成像裝置，沒有使得成;^曽加， 并且能夠形成高質(zhì)量的圖像。
從第 一角度，本發(fā)明的實(shí)施例是一種用來在垂直于基底方向發(fā)射光的表面發(fā) 射^L^L件，其中表面發(fā)射、 ^件包括基底，該基底的主平面的法向方向相對(duì) 于[l 0 O]結(jié)晶取向的一個(gè)方向朝向[l 1 l]結(jié)晶取向的一個(gè)方向傾斜；以及臺(tái)面結(jié) 構(gòu)，該臺(tái)面結(jié)構(gòu)形成在基底上，并具有窄化結(jié)構(gòu)，其中包^itit!Ut^被選擇性 氧化的層的-"^分產(chǎn)生的氧化物，所述氧化物含有鋁且圍繞電流通道區(qū)域，其中 平行于基底的臺(tái)面結(jié)構(gòu)的截面平行于基底的表面，并ibt交于[l 0 O]結(jié)晶取向的 一個(gè)方向和[l 1 l]結(jié)晶取向的一個(gè)方向，并Jit過電流通道區(qū)域中心的第一方向 的長度要大于平行于基^4面iLi交于第一方向的第二方向的長度。
因此，能夠增加光偏振方向的穩(wěn)定性，并且使輸出光束的截面形狀接近圓 形，同時(shí)沒有^^^i曾加。
從第二角度，本發(fā)明的實(shí)施例是一種表面發(fā)射激光陣列，其中集成了根據(jù)本 發(fā)明上述實(shí)施例中的表面發(fā)射 ^>件。
因此，能夠增加光偏振方向的穩(wěn)定性，并且使輸出光束的截面形狀接近圓 形，同時(shí)沒有4線^i曾加，因?yàn)榧闪烁鶕?jù)本發(fā)明上述實(shí)施例中的表面發(fā)浙絲 元件。
從第三角度，本發(fā)明的實(shí)施例^]光掃描要被掃描的表面的第一光學(xué)掃描設(shè) 備，其中該光學(xué)掃描設(shè)備包括具有根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例中的表面發(fā)射ilbUt件
被掃描的表面上的掃描光學(xué)系統(tǒng)。
從第四角度，本發(fā)明的實(shí)施例^光掃描要被掃描的表面的第二光學(xué)掃描設(shè)備，其中該光學(xué)掃描設(shè)備包括具有根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例中的表面發(fā)射激光陣列 的光源、用來偏轉(zhuǎn)來自光源的光的偏轉(zhuǎn)器、和用來將被偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的光聚焦到要 被掃描的表面上的掃描光學(xué)系統(tǒng)。
根據(jù)第一或者第二光學(xué)掃描設(shè)備，能夠進(jìn)行高精確光學(xué)掃描，同時(shí)沒有^^
從第五角度，本發(fā)明的實(shí)施例是第一成像裝置，其包括至少一個(gè)圖像載體、 至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的光學(xué)掃描設(shè)備，該光學(xué)掃描i殳備用于佳冗包含 圖像信息的光來掃描至少一個(gè)圖像載體。
從第六角度，本發(fā)明的實(shí)施例是用光在一個(gè)對(duì)象上形成圖像的第二成像裝
從第七角度，本發(fā)明的實(shí)施例^1多束#一個(gè)對(duì)象上形成圖像的第三成像 裝置，其中，所述多束光是從根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例中的表面發(fā)新lt^陣列發(fā)射 的多束光。
根據(jù)第一到第三的^^可一種光學(xué)掃描設(shè)備，能夠形成高質(zhì)量圖像，沒有^f線 激光陣列發(fā)射的光。
下文參考圖1到圖9描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例的邀J6打印機(jī)1000的通常結(jié)構(gòu)。
^t^打印機(jī)1000包括光學(xué)掃描設(shè)備1010、光導(dǎo)鼓1030、電荷充電器1031、 顯影輥1032、轉(zhuǎn)印充電器1033、電荷清除單元1034、清潔單元1035、色粉盒 1036、輸紙控制輥1037、輸紙盤1038、卩到當(dāng)4f甜1039、定影輥1041、紙張彈出 輥1042、紙張彈出盤1043、通ifl控制設(shè)備1050、用來集成控制上述每^件的 打印機(jī)控制設(shè)備1060等等。另外，這些部件包含在打印才;i^卜殼1044中預(yù)定的位 置上。
通ifL控制設(shè)備1050通過網(wǎng)絡(luò)等控制和高端i殳備(例々口，個(gè)人計(jì)算機(jī))的雙 向通訊。
光導(dǎo)鼓1030是一個(gè)圓柱形構(gòu)件，其中光導(dǎo)層形成于其表面。也就是說，光 導(dǎo)鼓1030的表面是要被掃描的表面。然后，光導(dǎo)鼓1030被設(shè)置成按圖1中箭頭 方向^i走轉(zhuǎn)。
電荷充電器1031、顯影輥1032、轉(zhuǎn)印充電器1033、電祠，多除單元1034和清潔單元1035中#—個(gè)都靠近光導(dǎo)鼓1030的表面排列。然后，電荷充電器1031、 顯影輥1032、轉(zhuǎn)印充電器1033、電荷清除單元1034和清潔單元1035者財(cái)要;i^ 沿著光導(dǎo)鼓1030的旋轉(zhuǎn)方向來排列。
電荷充電器1031均勻地給光導(dǎo)鼓1030的表面充電。
光學(xué)掃描設(shè)備1010用基于來自高端設(shè)備的圖像信息調(diào)制的it^照浙故電荷 充電器1031充電的光導(dǎo)鼓1030的表面。因此，在光導(dǎo)鼓1030的表面形成了對(duì) 應(yīng)于圖像信息的潛像。在此形成的潛^斜艮據(jù)光導(dǎo)鼓1030的旋轉(zhuǎn)向顯影輥1032移 動(dòng)。此外，光學(xué)掃描設(shè)備1010的結(jié)構(gòu)將在后文描述。
色4M者存在色敘，1036內(nèi)并被供給到顯影輥1032上。
顯影輥1032使色粉盒1036供給的色粉粘附到光導(dǎo)鼓1030表面形成的潛像 以根據(jù)圖像信息可視化圖像。在此，粘附了色粉的J^象(下文通常"^皮稱為"色粉 圖像")根據(jù)光導(dǎo)鼓1030的旋轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)印充電器1033移動(dòng)。
記影氏張1040存放在輸紙盤1038內(nèi)。輸紙控制輥1037布置在輸紙盤1038 附近，輸纟M空制輥1037從輸紙盤1038 —張接一^^W合^U己影氏張1040并將其 送往阻擋夢(mèng)dt 1039。 P且擋專趙于1039臨時(shí)保持由輸紙控制輥1037拾取的記彰氏張 1040,并且記錄紙張1040仿應(yīng)光導(dǎo)鼓1030的旋轉(zhuǎn)被送往光導(dǎo)鼓1030和轉(zhuǎn)印充 電器1033之間的間隙。
為了電吸引光導(dǎo)鼓1030表面的色粉到記錄紙張1040上，轉(zhuǎn)印充電器1033 上施加了與色粉極性相反的極性的電壓。由于這個(gè)電壓，光導(dǎo)鼓1030表面的色 粉圖傢被轉(zhuǎn)印到記影氏張1040。在此，經(jīng)過轉(zhuǎn)印的記彰氏張1040被iH^定影輥 廳。
熱和壓力由定影輥1041作用于記影氏張1040，由此色粉^X影在記影氏張 1040上。在此，經(jīng)過定影的記錄紙張通過紙張彈出輥1042 ^皮送往紙張彈出盤 1043,被依次堆ii^L紙張彈出盤1043中。
電荷清除單元1034除去光導(dǎo)鼓1030表面的電荷。
清潔單元1035移除殘留在光導(dǎo)鼓1030表面上的色粉(殘留色粉)。以從其 上移除殘留色粉的光導(dǎo)鼓1030的表面又回到與電荷充電器1031相對(duì)的位置。 下面，將描述光學(xué)掃描設(shè)備1010的結(jié)構(gòu)。
如圖2所述，通過例子，光學(xué)掃描設(shè)備IOIO包括偏轉(zhuǎn)器側(cè)掃描透鏡lla、圖 像側(cè)掃描透4竟llb、多面4竟13、光源14、庫^it4竟15、光圏擋片16、變形透4竟 17、反光鏡18、掃描控制設(shè)備(其圖示在圖中被省略)，等等。然后，這些部件安裝在殼體30中預(yù)定的位置。
此外，方便地，下文中，對(duì)應(yīng)于主掃描方向的方向?qū)⒈缓喎Q為"主掃描對(duì)應(yīng)方 向"，對(duì)應(yīng)于副掃描方向的方向要被簡稱為"副掃描對(duì)應(yīng)方向"。
津^it鏡15使光源14發(fā)射的光束成為接近準(zhǔn)直光，光源14和井^if鏡15 固定在一個(gè)由鋁制作的固定部件上，并^皮結(jié)合成一個(gè)單元。
光圏擋片16上有一個(gè)開口 ，限定通iiM^it鏡15的ib^尺寸。
變形透鏡17通itgJ6鏡18將穿過光圏擋片16開口的it^目對(duì)于副掃描對(duì) 應(yīng)方向成象在靠近多面鏡13的偏轉(zhuǎn)和反射表面處。
布置在光源14和多面鏡13之間的光路中的光學(xué)系統(tǒng)^M皮稱作偏轉(zhuǎn)器前光學(xué) 系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)器前光學(xué)系統(tǒng)由^^透鏡15、光圏擋片16、變形透 鏡17、 ^J6鏡18組成。
通過例子，多面鏡13有一個(gè)內(nèi)接圓直徑為18mm的六面4竟，并且每^S竟面 是偏4沐M表面。多面鏡13偏轉(zhuǎn)來自^H竟18的a,同時(shí)圍繞一個(gè)平行于 副掃描對(duì)應(yīng)方向的軸線，以一個(gè)恒定il/^旋轉(zhuǎn)。
偏轉(zhuǎn)器側(cè)掃描透鏡1 la被布置在由多面鏡13偏轉(zhuǎn)的M的M中。
圖像側(cè)掃描透4竟lib被布置在通過偏轉(zhuǎn)側(cè)掃描透鏡lla的光束的光路中。然 后，通過圖像側(cè)掃描透鏡lib的光束照射在光導(dǎo)鼓1030的表面以形成一個(gè)光 斑。光斑根據(jù)多面鏡的旋轉(zhuǎn)，沿光導(dǎo)鼓1030的縱向移動(dòng)。也^tA說，掃描在光 導(dǎo)鼓1030上進(jìn)行。那么，光斑的移動(dòng)方向是"主掃描方向"。而光導(dǎo)鼓1030的旋 轉(zhuǎn)方向是"副掃描方向"。
布置在多面鏡13和光導(dǎo)鼓1030之間的光學(xué)if^圣上的光學(xué)系統(tǒng)H^皮稱作為掃 描光學(xué)系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，掃描光學(xué)系統(tǒng)由偏轉(zhuǎn)側(cè)掃描透鏡lla和圖像側(cè)掃描 透鏡lib組成。另夕卜，至少一個(gè)折疊4^皮布置在偏轉(zhuǎn)側(cè)掃描透鏡lla和圖像側(cè)掃 描透鏡lib之間的光學(xué)路徑以及圖像側(cè)掃描透鏡lib和光導(dǎo)鼓1030之間的光學(xué)路 徑中的至少一個(gè)上。
如圖3所示，通過例子，光源14具有表面發(fā)射^itiL件100。另外，在本說 明書中，將圖示的^Ut振蕩方向是Z軸方向，在垂直于Z軸方向的一個(gè)平面上相 互正交的兩個(gè)方向是X軸方向和Y軸方向。
表面發(fā)浙lt^t件100是一個(gè)表面發(fā)射5lOt器，其設(shè)計(jì)的振蕩波長是780nm 波段，并包括基底IOI、下半"^DBR103、下隔離層104、有源層105、上隔離 層106、上半導(dǎo)體DBR107、接觸層109等等。基底101具有一個(gè)作為拋光鏡面的表面，并且是n-GaAs單晶體基底，其 中，拋光鏡面表面的法向相對(duì)于[l OO]結(jié)晶取向向著[l 1 l]A結(jié)晶取向的方向傾斜 15。，如圖4A所示。也才^^說，基底101是所謂的傾斜基底。在此，結(jié)構(gòu)設(shè)置成 使得[O 1 -l]結(jié)晶取向的方向和[O-1 1]結(jié)晶取向的方向分別是+X方向和-X方向， 如圖4B所示。
通過插入圖中沒有顯示的緩沖層，下半導(dǎo)體DBR103在+Z側(cè)^Jr疊在基底 101的表面上，并包括42.5對(duì)由n-Alo.93Gao.o7As制作的〗氐折射率層和n-Alo.3Gao.7As制作的高折射率層。于相鄰的折射率層之間設(shè)置梯度組分層(gradient composition layer)。那么，4^f可折射率層被設(shè)計(jì)成A/4的光學(xué)厚度，其中包括鄰近 梯^l且分層的一半，X是振蕩波長。
下隔離層104在+Z側(cè)被層疊在下半導(dǎo)體DBR103上，并是由不摻雜的 Alo.33Gao.67As制成的層。
有源層105在+Z側(cè)被層疊在下隔離層104上，并且是帶三量子井結(jié)構(gòu)的有源 層，其由(MnAsP/Alo.33Gao.67As制成。
上隔離層106在+Z側(cè)被層疊在有源層105上，并是由不摻雜的Alo.33Gao.67As 制成的層。
上半導(dǎo)體DBR107在+Z側(cè)被層疊在上隔離層106上，并包括32對(duì)由n-Ala93Gao.o7As制作的〗W斤射率層和n-Alo.33Gao.67As制作的高折射率層。于相鄰的折 射率層之間設(shè)置梯度組分層。那么，^f可折射率層被設(shè)計(jì)成A/4的光學(xué)厚度，其 中包括鄰近梯>^且分層的一半。
在上半# DBR107的^iff射層中的一個(gè)上，插入由{>AlAs制成的20nm厚 的要被選擇性氧化的層。要被選擇性氧化的層的插入位置在自上隔離層106起的 第二對(duì)的^i斤射率層中。
接觸層109在+Z側(cè)被層疊在上半導(dǎo)體DBR107上，并是由p-GaAs制成的層。
另外，方便地，下文中，如iH^皮層疊在基底101上的多個(gè)半導(dǎo)體層被稱作"層 疊體"。
此外，圖5圖示了用于制it4面發(fā)射^t^L件100的氧/f匕i殳備5000。氧化設(shè) 備5000包括水蒸氣供纟^件5010、不辦岡反應(yīng)堆5020、導(dǎo)入管5030、排氣管 5040、水收集器5050、溫度控制器(其圖示在圖中省略)等等。
水蒸氣供給部件5010包括質(zhì)量流控制器5011、汽化器5012、液體質(zhì)量;jU空制器5013、 7jc供給器5014。此外，其上安^lL化目標(biāo)5060的盤5021、包括通過 盤5021加熱氧化目標(biāo)5060的陶乾加熱器5024.的盤^i^熱臺(tái)5022、用于測量氧 化目標(biāo)5060溫度的熱電偶5025、以及固定加熱臺(tái)5022的可旋轉(zhuǎn);^ 5023包含 在不辦岡^JS堆5020內(nèi)。
溫度控制器控制施加到陶瓷加熱器5024的電流(或者電壓)，同時(shí)熱電偶 5025的輸出信號(hào)^j!i控，并JL^一個(gè)規(guī)定時(shí)間段(保持時(shí)間)里保持氧化目標(biāo) 5060在一^MX的溫度(^#^顯度)。
將簡要描述水蒸氣供^P件5010的操作。當(dāng)?shù)獨(dú)?N2)被引入水供給器 5014中時(shí)，水(H20)流量被液體質(zhì)量流控制器5013控制，并被送入汽化器 5012,因而變成水蒸氣。當(dāng)N2運(yùn)載氣^M皮引入，其流4^級(jí)量iW空制器5013控 制，并被ilA汽化器5012。然后，來自汽化器5012的包含水蒸氣的N2運(yùn)載氣體 通過導(dǎo)入管5030被供給到不辦岡^堆5020。
供給到不辦岡^堆5020中的包含水蒸氣的N2運(yùn)栽氣^M皮供給到氧化目標(biāo) 5060的周圍。因此，氧化目標(biāo)5060承受著水蒸氣氛圍以使氧化目標(biāo)5060被氧 化。然后，包含水蒸氣的N2運(yùn)載氣體通過排氣管5040和7K收集器5050排出。
為了預(yù)備試驗(yàn)，GaAs層6002、 20nm厚度的AlAs層6003 、和GaAs層6004 通必卜延生長方式按次序?qū)盈B在類似于基底101的傾斜基底6001上，見圖6A， 并且，其上通過干蝕刻方法形成直徑5nm小孔的樣品6000作為氧化目標(biāo)5060被 氧化設(shè)備5000氧化。圖7圖示了這種情況下AlAs層6003的氧化率和平面內(nèi)的 方向之間的關(guān)系。水的流量是60g/hr， N2運(yùn)載氣體的流量是20 SLM。圖7中的 溫M保持溫度，關(guān)于在平面內(nèi)的方向，-Y方向、-X方向、+Y方向是0°、 90。、 180。，如圖6B所述。另夕卜，圖7中的氧化率被歸一化使得當(dāng)在平面內(nèi)的方 向是90。時(shí)氧化率是1。此外，方便地，下文中，繞Z軸逆時(shí)4i^走轉(zhuǎn)X軸和Y軸 45°得到的軸是x軸和y軸，如圖6B所示。
另外，盡管圖中沒有圖示，但是，氧化率的結(jié)晶取向依賴性不是n重 (論2)對(duì)稱的，而是關(guān)于[O 1 -l]平面鏡面對(duì)稱。例如，-x (45°)方向的氧化率 和-y (315°)方向的氧化率，-X (90。)方向的氧化率和+X (270°)方向的氧化 率，或者+y (135°)方向的氧化率和+x (225。)方向的氧化率，幾乎呈現(xiàn)相同的 數(shù)值。
例如，當(dāng)保4^顯;t^390。C時(shí)，-X方向的氧化 、-Y方向的氧化率、十Y方 向的氧化率分別為1.00， 1.04，和0.85，在這種情況下，+X方向的氧化率是1.00。也就是說，Y軸方向的平均氧化率和X軸方向的平均氧化率的比率是 0.945。
下面，將簡要描述一種制造表面發(fā)射^^t件100的方法。
(1) 上述層疊體通過基于有枳金屬化學(xué)蒸汽沉積(OMCVD)方法或者分 子^卜延生長方法(MBE)的晶體生長制作的。
在此，三曱基色氨酸鋁(TMA),三甲基色氨酸鎵(TMG)或者三甲基色氨 酸銦(TMI)用于m族原材料，并且三氫化磷(PH3)或者三氳化砷(AsH3)用 于V力^^材料。此外，四溴化碳(CBr4)或者二曱J^鋅(DMZn)用作p型摻雜 物原材料，而硒化氫(H2Se)用作-n型摻雜物原材泮+。
(2) 相應(yīng)于所需臺(tái)面形狀的長方形抗蝕圖案在層疊體表面形成。
(3) 正方形的柱狀臺(tái)面靠佳月Cl2氣體的ECR蝕刻方法形成，而抗蝕圖案 作為光掩膜。在此，臺(tái)面輪廓在X軸方向的長度aX (見圖8A)是28.0(jm,在Y 軸方向的長度aY (見圖8B)是26.7nm。也;iUi兌，aX>aY。因此，蝕刻底部位 于下隔離層104。
(4) 移除姚膜。
(5) 其上已形成臺(tái)面的層疊體被置于氧化設(shè)備5000內(nèi)，并且進(jìn)行Al (鋁)的i^^性IU匕。
在本實(shí)施例中，通過例子使用水的流量是60g/hr、 N2運(yùn)載氣體的流量是 20SLM、保4^顯度是390。C、保持時(shí)間是40.1分鐘的條件(氧化條件)。從而， 要*4擇性氧化的層中的鋁從臺(tái)面外圍部分*^棒性氧化，被氧化層108a包圍的 ^IL化區(qū)域108b保留在臺(tái)面的中間部分(見圖3)。也:t^說，形成了所謂的被 氧化和窄化結(jié)構(gòu)使得it^射部件的驅(qū)動(dòng)電流通道被限制在臺(tái)面的中間部分。未氧 化區(qū)域108b是電:;戶iit道區(qū)域(電流注入?yún)^(qū)域)。
在本實(shí)施例中，基于上述預(yù)備實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，臺(tái)面關(guān)于X軸方向和Y軸方向的 尺寸被設(shè)定為使電流通道區(qū)域108b在X軸方向和Y軸方向都大約是4.0iom。
(6) 由SiN或者Si02制成的保護(hù)層111用化學(xué)蒸汽沉積方法(CVD方 法)形成(見圖3)。
(7) 用聚酰亞胺112進(jìn)行平面化(見圖3)。
(8) 在臺(tái)面頂端形成用于P側(cè)電極接頭的窗口。在此，應(yīng)用光刻膠掩膜 后，臺(tái)面頂端的開口暴露于光線下以使這部分的it^膠被除去，用蝕刻BHF中 的聚酰亞胺112和保護(hù)層面111來得到開口 。(9) 邊長10pm的正方形抗蝕圖案形^^臺(tái)面頂端的用于it^射部分的區(qū) 域，并進(jìn)行了 p"側(cè)電極材料的蒸汽沉積。對(duì)于p"側(cè)電極材料，使用了 Cr/AuZn/Au組成的多層薄膜或者Ti/Pt/Au組成的多層薄膜。
(10) 光發(fā)射部分的電極材料被a^(liftofi)以形成P"側(cè)電極(見圖3 )。
(11) 基底101的背側(cè)被拋^)J預(yù)定的厚^ (例如大約lOOnm)，形成 n-側(cè)電極114 (見圖3 )。在此，n-側(cè)電極114是AuGe/Ni/Au組成的多層薄膜。
(12) 通過退火給p-側(cè)電極113和n-側(cè)電極114提供歐姆傳導(dǎo)。因此， 臺(tái)面^^射部4牛。
(13) 進(jìn)4亍切割得到芯片。
當(dāng)用上述方法制造的表面發(fā)射〗IOb^件100的被氧化和窄化結(jié)構(gòu)在SEM (掃 描電子顯微鏡)下觀察時(shí)，形成的電流通道區(qū)域108b具有接近正方形的形狀， 其X軸方向的長度bX是4.10[jm, Y軸方向的長度bY是4.00|om (最大的寬力 最小的寬度=1.03),并且它在-Y側(cè)的兩個(gè)拐角被倒角，如圖9所示。
兩個(gè)拐角被倒角的原因是，接近+x方向和接近+y方向的氧化率大約是+Y方 向、+X方向和-X方向的氧化率的1.1倍。
電流通道區(qū)域108b的形狀關(guān)于通過電流通道區(qū)域108b中心的[O 1 -l]平面成 鏡糾稱。
偏振方向是Y軸方向的ile/A4面發(fā)射^^t件100穩(wěn)定;4^射出來。此外, 提供表面發(fā)浙H^件100的輸出光使其FFP關(guān)于Z軸方向軸向?qū)ΨQ，并且其發(fā) 散角是7.0。，而it^截面形狀是圓形。
另外，為了對(duì)比，當(dāng)臺(tái)面在X軸和Y軸方向的長度都是28.0Mm時(shí)，電,uit 道區(qū)域的形狀是六邊形以使長方形的兩個(gè)角被倒角，此處長方形X軸方向長;1A 4.0pm， Y軸方向長奴5,3Mm (最大長>^/最小長度=1.33)。于是，提供的輸出光 在X軸方向的發(fā)散角是7.0。，在Y軸方向的發(fā)散角是5.0。， it^的截面形狀是橢 圓形。
如上所述，在基底101上形成了具有被氧化且窄化結(jié)構(gòu)的臺(tái)面(臺(tái)面結(jié) 構(gòu))，由于本發(fā)明的表面j^射^jt^t件100，因此基底101主平面的法向相對(duì)于[l 0 O]結(jié)晶取向的方向朝向[l 1 l]結(jié)晶取向的方向傾斜15°。于是，平4亍于_&底101 的臺(tái)面的截面被設(shè)置成以使其在通過電流通道區(qū)域108b中心的X軸方向(第一 方向)的長度aX比通過電流通道區(qū)域108b中心的Y軸方向(第二方向)的長度 更長。在這種情況下，電流通道區(qū)域108b的形狀關(guān)于通過電流通道區(qū)域108b中心的(O 1 -l)平面成鏡像對(duì)稱，并且，如果忽略倒角的部分，幾乎是正方形。因
此，能夠增加光偏振方向的穩(wěn)定性以使輸出光束的截面形狀接近圓形，同時(shí)沒有
增力口成本。
因?yàn)楦鶕?jù)本實(shí)施例的光學(xué)掃描設(shè)備1010內(nèi)的光源14具有表面發(fā)射、W^L件 100,所以能夠進(jìn)行高精度光學(xué)掃描，同時(shí)沒有增加成本。
因?yàn)楦鶕?jù)本實(shí)施例的激光打印機(jī)1000包括iU3描設(shè)備1010,所以能夠在沒 有增加成本的情況下形成高質(zhì)量圖像。
此外，盡管本實(shí)施例中已經(jīng)圖示了電流通道區(qū)域幾乎是正方形并且具有兩個(gè) 倒角的拐角的情況，但是本發(fā)明并不局限于此，并且，圓形和<封可具有n重對(duì)稱 性的形狀都被認(rèn)可，其中n是4或者更大的整數(shù)。例如，正多變形，如正五邊 形、正六邊形、正/vii形和正十二邊形(包^i^似正多邊形)^t^Mi午。
此外，如圖10所示的表面發(fā)射^Lib^件100A可用來代替上^4面發(fā)射^t^ 元件100。
表面發(fā)射激光元件100A是一個(gè)表面發(fā)射激光器，其i殳計(jì)的振蕩波長是 780nm波段，并包括基底201、下半導(dǎo)體DBR203、下隔離層204、有源層205、 上隔離層206、上半^^DBR207、接觸層109等。
基底201具有一個(gè)拋光鏡面表面，并且是n-GaAs單晶體基底，其中，拋光 鏡面表面的法向相對(duì)于[l 0 O]結(jié)晶取向的方向向[l 1 l]B的結(jié)晶取向的方向傾斜 15。，如圖11A所示。也f^J:說，基底201是所謂的傾斜1^底。在此，設(shè)置成一 定結(jié)構(gòu)以〗吏
結(jié)晶取向的方向A:KK方向，
結(jié)晶取向的方向^:-X方 向，如圖IIB所示。
下半導(dǎo)體DBR203通過插入圖中沒有顯示的緩沖層在+Z側(cè)被層疊在基底201 的表面，并包括42.5對(duì)由n-Alo.93Gao.o7As制作的^i斤射率層和n-Alo.3Gao.7As制作 的高折射率層。梯度組分層置于相鄰的折射率層之間。那么，^^可折射率層被設(shè) 計(jì)成X/4的光學(xué)厚度，其中包括鄰近梯^ia分層的一半。
下隔離層204在+Z側(cè)被層疊在下半導(dǎo)體DBR203上，并由不摻雜的 Alo.33Gao.67As制成。
有源層205在+Z側(cè)被層疊在下隔離層204上，并且是帶三量子井結(jié)構(gòu)的有源 層，其由GalnAsP/Alo^Gao^As制成。
上隔離層206在+Z側(cè)被層疊在有源層205上，并且是由不摻雜的Alo.33Gao.67As制成。
上半導(dǎo)體DBR207在+Z側(cè)被層疊在上隔離層206,并包括32對(duì)由！> Alo.93Gao.07As制作的^^斤射率層和p-Alo.33Gao.67As制作的高折射率層。組分梯JU: 置于相鄰的折射率層之間。那么，^f可折射率層被設(shè)計(jì)成A/4的光學(xué)厚度，其中 包括鄰近梯>^且分層的一半。
在上半導(dǎo)體DBR207內(nèi)的^^斤射層中的一個(gè)上，插入由p"Alo.99Gao.(nAs制成 的30nm厚的要被選擇性氧化的層。要被選擇性氧化的層的插入位置在自上隔離 層206起的第二對(duì)的^^斤射率層。
接觸層209在+Z側(cè)^^ir疊在上半導(dǎo)體DBR207上，并且是由p-GaAs制成的層。
此外，圖10中，附圖標(biāo)記208a、附圖標(biāo)記211、附圖標(biāo)記212、附圖標(biāo)記 213和附圖標(biāo)記214分別指示鋁氧化層、保護(hù)層、聚StiIL胺、p側(cè)電極和n側(cè)電極。
能夠制造出和上ii4面發(fā)射ilLit^件100類似的表面發(fā)射ilt^L件IOOA。 但是，氧化^H4殳置成以使水的流量是30g/hr、 N2運(yùn)載氣體的流量是20 SLM、 保#^顯>^ 400°C、保持時(shí)間是65.0 ^4中。此外，基于與上述類似的預(yù)備實(shí)驗(yàn)的 結(jié)果，臺(tái)面相對(duì)于軸方向和Y軸方向的尺寸被"&^成以使電流通道區(qū)域208b的 尺寸在X軸方向和Y軸方向都大約是4.5Mm。
具體地說，在上述氧化條件下，在每個(gè)結(jié)晶取向的氧化率中，當(dāng)+X方向的 氧化率是1.00時(shí)，-X方向的氧化率、-Y方向的氧化率、+丫方向的氧化率分別是 1.00、 0.88和1.03。并且，Y軸方向的平均氧卩匕率和X軸方向的平均氧化率的比 率是0.955。在此，臺(tái)面輪廓在X軸方向的長度aX (見圖12)是26.5nm，在Y 軸方向的長度aY (見圖12)是25.5拜。也就是說，aX>aY。
當(dāng)表面發(fā)射^t^L件100A的被氧化和窄化結(jié)構(gòu)在SEM下觀蕃時(shí)，形成的電 流通道區(qū)域208b具有接近正方形的形狀，其X軸方向的長度bX是4.40(om,在 Y軸方向的長度bY是4.80nm (最大的寬>^/最小的寬度=1.09 )，如圖12所示。
電流通道區(qū)域208b的形狀關(guān)于通過電流通道區(qū)域208b中心的(O 1 -l)平面成 鏡糾稱。
偏振方向在X軸方向穩(wěn)定的輸出it/A4面發(fā)射^i^t件100A獲得。此外， 提供的輸出it^于X軸方向的發(fā)散角是6.5。，對(duì)于Y軸方向的發(fā)散角是6.1。，其 中光^^截面形狀近似于圓形。另夕卜，為了對(duì)比，當(dāng)臺(tái)面在X軸和Y軸方向的長度都是32,5nm時(shí)，電力tif 道區(qū)域的形狀是長方形，其在X軸方向長度bX是4.5Mm， Y軸方向長度bY是 5.5 pm (最大長>^/最小長度=1.22)。于是，提供的輸出MX軸方向的發(fā)散角是 6.4°，在Y軸方向的發(fā)散角是4.8。， M的截面形狀是橢圓形。
此外，盡管本實(shí)施例中圖示的光發(fā)射部件的振蕩波長是780nm波段，但是本 發(fā)明并不局限于此。光發(fā)射部件的振蕩波長可根據(jù)光電導(dǎo)體的棒性被改變。
而且，能夠?qū)⑸鲜?^可一種M射^^L件用于除了成像裝置^卜的應(yīng)用。 在這種情況下，振蕩波長可能是650nm、 850nm、 980nm、 1.3拜或1.5|jm波段， it取決于^W^應(yīng)用。
例如，圖13圖示表面發(fā)射ilUUL件100B，其設(shè)計(jì)振蕩波長是850nm波段。 表面發(fā)射^tit^/f牛100B包括基底301、下半導(dǎo)體DBR303、下隔離層304、 有源層305、上隔離層306、上半^^DBR307、接觸層309,等等。 基底301是一個(gè)類似于上述基底101的傾斜基底。
通過插入圖中沒有顯示的緩沖層，下半* DBR303在+Z側(cè)被層疊在基底 301的表面上，并包括42,5對(duì)由n-Alo.9Gao.iAs制作的^^斤射率層和n-AldGaa9As 制作的高折射率層。厚度20nm、其組分從一種組分逐漸變化到另外一種組分的 梯度組分層，被置于相鄰的折射率層之間，以減少其電阻。那么，^^可折射率層 老財(cái)皮設(shè)計(jì)成A/4的光學(xué)厚度，其中包括鄰近梯^l且分層的一半，X是 振蕩波長。
下隔離層304在+Z側(cè)被層疊在下半導(dǎo)體DBR303上，并且是由不摻雜的 Al0.5Gao.5As制成的層。
有源層305在+Z側(cè)^^疊在下隔離層304上，并且是帶三量子井結(jié)構(gòu)的有源 層，由GaAs/Al0.5Gao.5As制成。
上隔離層306在+Z側(cè)^J:疊M源層305上，并且是由不摻雜的Alo.5Gao.5As 制成的層。
由下隔離層304、有源層305、上隔離層306組成的部件<1^皮稱作諧振器結(jié) 構(gòu)，被設(shè)計(jì)^^度為一個(gè)波長的光學(xué)厚度。此外，有源層305置于諧振器結(jié)構(gòu)中 央，這個(gè)位置對(duì)應(yīng)于電場駐波分布的環(huán)路中，以4艮大可能^jy尋受^b^射。
上半導(dǎo)體DBR307在+Z側(cè)被層疊在上隔離層306，并包括32對(duì)由p-Ala9Gao.iAs制作的〗W斤射率層和i>AlaiGao.9As制作的高折射率層。厚度20nm、 其組分從一種組分逐漸變化到另外一種組分的梯;1^且分層，被置于相鄰的折射率層之間，以減少其電阻。那么，任何折射率層老財(cái)皮設(shè)計(jì)成X/4的光學(xué)厚度，其中 包括鄰近牙總且分層的一半，入是振蕩波長。
在上半* DBR307 jW斤射層中的一個(gè)上，插入由p-AlAs制成的20nm厚的 要被選擇性氧化的層。要被選棒f生氧化的層的插入位置在自上隔離層306起的第 二對(duì)的jl^斤射率層。
接觸層309在+Z側(cè)被層疊在上半導(dǎo)體DBR307上，并且是由i>GaAs制成的層。
此外，圖13中，附圖標(biāo)記308a、附圖標(biāo)記311、附圖標(biāo)記312、附圖標(biāo)記 313和附圖標(biāo)記314分別表示鋁氧化層、保護(hù)層、聚酰亞胺、p側(cè)電極和n側(cè)電極。
能夠制造和上述表面發(fā)射^L^L件100類似的表面發(fā)射^^t件IOOB。然 而，氧化^f朽殳置成以使水的流量是60g/hr、 N2運(yùn)載氣體的流量是20 SLM、保 360°C、保持時(shí)間是110.5 ^^中。此外，基于上述預(yù)備實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，臺(tái) 面相對(duì)于X軸方向和Y軸方向的尺寸被設(shè)定以使電流通道區(qū)域308b的尺寸在X 軸方向和Y軸方向都大約是4.0nm。
具體地說，在上述氧化條件下，對(duì)于每個(gè)結(jié)晶取向的氧化率，當(dāng)+X方向的 氧化率是1.00時(shí)，-X方向的氧化率、-Y方向的氧化率、+丫方向的氧化率分別是 1.00、 1.09、和0.82，并且，Y軸方向的平均氧化率和X軸方向的平均氧化率的 比率是0.955。在此，臺(tái)面輪廓在X軸方向的長度aX (見圖14)是28.0iom,在 Y軸方向的長度aY (見圖14)是26,9(jm。也^A說，aX>aY。
當(dāng)表面發(fā)射^i^t件100B的被氧化且窄化結(jié)構(gòu)在SEM (掃描電子顯孩M竟) 下觀察時(shí)，形成的電流通道區(qū)域308b具有接近正方形的形狀，其X軸方向的長 度bX和Y軸方向的長度bY都是4.00fjm (最大的寬>^/最小的寬度=1.00 )，如圖 14所示。
那么，電流通道區(qū)域308b的形狀關(guān)于通過電流通道區(qū)域308b中心的(O 1 -1) 平面成4彭lJ t稱。
偏振方向在Y軸方向的光穩(wěn)定;^人表面發(fā)射^t^L件100B發(fā)射。此外，來 自表面發(fā)射^^tiL件100B的輸出i^皮設(shè)置成以使其FFP關(guān)于Z軸方向成軸向?qū)?稱，并且其發(fā)散角是7.0。，在此ife^截面形狀是圓形。
另外，為了對(duì)比，當(dāng)臺(tái)面在X軸和Y軸方向的長度都是28.0iom時(shí)，電《逸 道區(qū)域的形狀是長方形，其在X軸方向長度是4.0pm， Y軸方向長度是5.1nm(最大長^/最小長度=1.28)。于是，提供的輸出絲X軸方向的發(fā)散角是7.0°， 在Y軸方向的發(fā)散角是5.5。， M的截面形狀是橢圓形。 [表面發(fā)射^UtiL件100C]
圖15圖示表面J^射^LiUL件100C,其設(shè)計(jì)振蕩波長是980nm波段。
表面發(fā)射^L^iL件100C包括基底401、下半"!^DBR403、下隔離層404、 有源層405、上隔離層406、上半"^DBR407、接觸層409，等等。
基底401具有一個(gè)拋光鏡面表面，并且是n-GaAs單晶體J^底，其中，拋光 4竟面表面的法向，相只于于[l 0 O]結(jié)晶取向，向[l -1 -1]八結(jié)晶取向的方向傾殺+15° (0=15。)，如圖16A所示。也才^U3兌，基底401是所謂的傾4+基底。在此，提供 了it才羊的結(jié)構(gòu)，即
結(jié)晶取向的方向是+X方向，
結(jié)晶取向朝向[l 1 -l]B結(jié)晶取向的方向傾斜10° (9=10。)，如圖20A所示。也#^_說，基底501是所謂的傾斜J^底。在此，結(jié)構(gòu) 設(shè)置成以使[O-l -l]結(jié)晶取向是十X方向，
結(jié)晶取向是-X方向，如圖20B所 示。
通過插入圖中沒有顯示的緩沖層，下半導(dǎo)體DBR503在+Z側(cè)被層疊在基底 501的表面上，并包括35.5對(duì)由n-Al^GaojAs制作的^i斤射率層和n-GaAs制作 的高折射率層。梯度組分層置于相鄰的折射率層之間。那么，^f可折射率層被設(shè) 計(jì)成A/4的光學(xué)厚度，其中包括鄰近梯y^i且分層的一半。
下隔離層504在+Z側(cè)被層疊在下半導(dǎo)體DBR503上，并且是由不摻雜的 GaAs制成的層。
有源層505在+Z側(cè)初C^疊在下隔離層504上，并且是由GalnAs/GaAs制成 的TQW有源層。
上隔離層506在+Z側(cè)被層疊在有源層505上，并且是由不摻雜的GaAs制成 的層。
上半導(dǎo)體DBR507在+Z側(cè)被層疊在上隔離層506上，并包括28對(duì)由p~ Al^GaojAs制作的〗W斤射率層和p-GaAs制作的高折射率層。梯^^且分層置于相 鄰的折射率層之間。那么，^f^f可折射率層凈皮i殳計(jì)成的光學(xué)厚度，其中包括鄰
近梯y^且分層的一半。
在上半導(dǎo)體DBR507中的〗W斤射層中的一個(gè)上，插入由P"Alo.99Gao.(nAs制成 的30nm厚的要被選4奪性氧化的層。要被選擇性氧化的層的插入位置在自上隔離 層506起的第二對(duì)jl^斤射率層。接觸層509在+Z側(cè)被層疊在上半# DBR507上，并且是由j>GaAs制成的層。
此外，圖19中，附圖標(biāo)記508a、附圖標(biāo)記511、附圖標(biāo)記512、附圖標(biāo)記 513和附圖標(biāo)記514分別表示鋁氧化層、保護(hù)層、聚酰亞胺、p側(cè)電極和n側(cè)電極。
能夠制造出和上i^4面發(fā)射^t^件100類似的表面發(fā)射' ^件IOOD。 然而，氧化^fH殳置為以使水的流量是30g/hr、 N2運(yùn)載氣體的流量是20SLM、 保4^顯狄400。C、 ^f緣時(shí)間是49.5 ^4中。因而，基于與上述類似的預(yù)備實(shí)驗(yàn)的 結(jié)果，臺(tái)面相對(duì)于X軸方向和Y軸方向的尺寸被設(shè)定以使電流通道區(qū)域508b的 尺寸在X軸方向和Y軸方向每一個(gè)上都大約是4.5阿。
具體地說，在上述氧化條件下，對(duì)于每個(gè)結(jié)晶取向的氧化率，當(dāng)+X方向的 氧化率是1.00時(shí)，-X方向的氧化率、-Y方向的氧化率、+丫方向的氧化率分別是 1.00、 1.04、和0.89，并且，Y軸方向的平均氧化率和X軸方向的平均氧化率的 比率是0.965。在此，臺(tái)面輪廓在X軸方向的長度aX (見圖21)是32.5阿，在 Y軸方向的長度aY (見圖21)是31.5pm。也^^說，aX>aY。
當(dāng)表面發(fā)射;^ib件100D的被氧化和窄化結(jié)構(gòu)在SEM下》膝時(shí)，提供接近 正方形的形狀，其X軸方向的長度bX是450Mm, Y軸方向的長度bY是5.17Mm (最大的寬^/最小的寬度=1.15),如圖21所示。
偏振方向在X軸方向的i^急定:Nk/A4面發(fā)射^it^件100D發(fā)射出。此外， 來自表面發(fā)射激光元件100D的輸出光被設(shè)置成以使在X軸方向的發(fā)散角是 6.0°,在Y軸方向的發(fā)散角是5.4。，在此it^截面形狀接近圓形。
另外，為了對(duì)比，當(dāng)臺(tái)面在X軸和Y軸方向的長度都是32.5Mm時(shí)，電流通 道區(qū)域的形狀是長方形，其在X軸方向長度bX是4.5|jm, Y軸方向長度bY是 5.5|jm (最大長^/最小長度=1.22)。于是，輸出光在X軸方向的發(fā)散角被設(shè)置成 是6.0°，在Y軸方向的發(fā)散角是5.0。，絲的截面形狀是橢圓形。
圖22圖示了電流通道區(qū)域形狀的最大寬^/最小寬度的比率、發(fā)散角、M 的截面形狀之間的關(guān)系。因此，發(fā)現(xiàn)電流通道區(qū)域形狀的最大寬^/最小寬度的比 率優(yōu)選小于1.2以便穩(wěn)定光的偏振方向使其不依賴于振蕩波長，并^i^的截面 形4犬接近圓形。
此外，電流通道區(qū)域的形狀可以具有如圖23A-23F所示的鏡^^于稱性。對(duì)于 這樣的形狀，當(dāng)最大寬^/最小寬度的比率小于1.2時(shí)，可以穩(wěn)定光的偏振方向使其不依賴于振蕩波長。
此外，上述實(shí)施例中，通過例子，光源14可具有如圖24所示的表面發(fā)射激 光陣列500,代替上i^4面發(fā)射^it單元100。
對(duì)于表面發(fā)射激光陣列500,多個(gè)(在此是32個(gè))光發(fā)射部件布置在同一基 底上。在圖24中，"M"方向是主掃描對(duì)應(yīng)方向，"S，，方向是副掃描對(duì)應(yīng)方向。此 外，it^射部件的數(shù)量不局限于32個(gè)。
如圖25所示，表面發(fā)射^L^陣列500包括4個(gè)it^射部件序列，其中，8個(gè) it^射部件沿'T，方向等距離排列，"T'方向是從"M"方向向"S"方向傾斜的方向。 另外，4個(gè)it^射部件序列以等距離"d"在"S"方向上排列，以使如果M射部件 全部垂直投影到在"S"方向上延伸的虛擬線上，它們將等距離間隔"c"。也就是 說，32個(gè)^t^射部件在二維方向上排列。jH^卜，本說明書中"狄射部件間距"指 兩個(gè)it^射部件中心的距離。
在此，間距"c"是3ijm，距離"d"是24)om，而在'TVP，方向(見圖25)上it^射 部件的間距是30iom。
如圖26所示，圖26是圖25的A-A剖面圖，每個(gè)it^射部件都有類似于上 *面發(fā)射激光元件100的結(jié)構(gòu)。于是，能夠用類似于制it4面發(fā)射激i^L件 100的方法來制it^面發(fā)射^Lit陣列500。
因此，表面發(fā)浙lbt陣列500是集成了表面發(fā)射、We^/f牛100的表面發(fā)射激 光陣列，因此，能夠得到類似于表面發(fā)浙^6it件100的效果。
在這種情況下，如杲表面發(fā)射激光陣列500上的每個(gè)it^射部件垂直^^:影 到在副掃描對(duì)應(yīng)方向上延伸的虛擬線上，光發(fā)射部件將等距離間P鬲"c",因此，它 們的發(fā)光時(shí)刻被調(diào)整，能夠考慮到其配置類似于光發(fā)射部件在副掃描對(duì)應(yīng)方向上 等間距布置在光導(dǎo)鼓1030上的情況。
于是，由于間距"c"是3|om，如果光學(xué)掃描設(shè)備1010光學(xué)系統(tǒng)的放大率大約 為1.8，就能夠獲得4800dpi (點(diǎn)/英寸)高密度的寫入。當(dāng)然，也可能通過增加在 主掃描對(duì)應(yīng)方向的光發(fā)射部件的數(shù)量、通過提供一個(gè)陣列排列以使間距"d"更小且 間距"c"更小以及通過降^^學(xué)系統(tǒng)的放大率等^^得更高的密度，因此，能夠進(jìn) 行高質(zhì)量打印。此外，能夠通過M射部件的發(fā)光時(shí)刻，較容易地控制主掃描方 向的寫入間3巨。
此外，在這種情況下，能夠讓g打印機(jī)1000進(jìn)行打印，即使寫入點(diǎn)密度增加也不降低打印速度。另外，能夠在相同的寫入#、密度的情況下進(jìn)一步增加打 印狄。
另夕卜，在這種情況下，通過例子，來自^^fe^射部件的M的偏振方向穩(wěn)
定一致，如圖27所示，因此，能夠在激光打印機(jī)1000中穩(wěn)定地形成高質(zhì)量圖像。
同時(shí)，為了MM射部件的電氣和空間間距，兩個(gè)光發(fā)射部件的間距最好 是5nm或者更大。這是因?yàn)槿绻。谥圃焖鼈儠r(shí)控制蝕刻可能很困難。此 外，臺(tái)面的尺寸(邊長)最好是10pm或者更大。itA由于如果太小，務(wù)賭的熱 量會(huì)降儲(chǔ)特性。
此外，其中類似于上^4面發(fā)射^btiL件100的光發(fā)射部件被在一維方向排 列的表面發(fā)射激光陣列能夠用來代替上述實(shí)施例中的表面發(fā)射^L^it件100。
另夕卜，盡管、絲打印機(jī)1000作為一種成像裝置在上述實(shí)施例中被討論過， 本發(fā)明并不局限于此。簡言之，帶有光學(xué)掃描設(shè)備1010的成像裝置都是可以的。
例如，要被、ait彩色顯影的介質(zhì)(例如紙張)被^L^直接照射的成像裝置也 凈Mi午的。
利用銀鹽膠片作為圖像載體的成像裝置也;ljt許的。在這種情況下，通過光 學(xué)掃描在銀鹽膠片上形成潛像，并能夠通過通常的銀鹽照相過程中相當(dāng)于顯影處 理的處理使^^象顯現(xiàn)出來。然后，能夠通過通常的銀鹽照相過程中相當(dāng)于打印處 理的處理而轉(zhuǎn)印到照相紙張上。能夠?qū)⑦@種成像裝置實(shí)現(xiàn)為照相凸g置或者用 于繪制例如CT掃描圖像的光學(xué)繪制設(shè)備。
此外，通過例子，包括多個(gè)光導(dǎo)鼓的彩色打印機(jī)2000，如圖28所示，也是 允許的。
彩色打印機(jī)2000是串列型彩色打印機(jī)，其能夠疊印四種顏色(黑，青，品 紅和黃)，以形成全彩色圖像，并且包括用于黑色的"光導(dǎo)鼓K1、充電設(shè)備 K2、顯影設(shè)備K4、清潔單元K5、和轉(zhuǎn)印設(shè)備K6";用于青色的"光導(dǎo)鼓C1、充 電設(shè)備C2、顯影設(shè)備C4、清潔單元C5、轉(zhuǎn)印設(shè)備C6，，；用于品紅的"光導(dǎo)鼓 Ml、充電設(shè)備M2、顯影設(shè)備M4、清潔單元M5、轉(zhuǎn)印設(shè)備M6，，；用于黃色的 "光導(dǎo)鼓Y1、充電設(shè)備Y2、顯影設(shè)備Y4、清潔單元Y5、轉(zhuǎn)印設(shè)備Y6"、光學(xué)掃 描設(shè)備2010、傳送帶2080、定影單元2030等。
每個(gè)光導(dǎo)鼓按圖28中箭頭的方向旋轉(zhuǎn)，并且充電設(shè)備、顯影設(shè)備、清潔單元、轉(zhuǎn)印設(shè)備中的每個(gè)老財(cái)皮布置成沿其旋轉(zhuǎn)方向圍繞光導(dǎo)鼓。每個(gè)充電設(shè)^^給相
應(yīng)的光導(dǎo)鼓均勻充電。被充電設(shè)備充電的光導(dǎo)鼓的表面^it學(xué)掃描設(shè)備2010的 光照射，以在光導(dǎo)鼓表面形成〗制象。然后，通過相應(yīng)的顯影設(shè)備，在每個(gè)光導(dǎo)鼓 表面形成色粉圖像。此外，每種顏色的色粉圖像被相應(yīng)的轉(zhuǎn)印設(shè)備轉(zhuǎn)印到傳送帶 2080上的記彰氏張上，最終，圖像^C^影單元2030定影在記彰氏張上。
光學(xué)掃描設(shè)備2010包括對(duì)于每種顏色都類似于上述光源14的光源。因此能 夠得到類似于上述光學(xué)掃描設(shè)備1010的效果。此外，彩色打印機(jī)2000包括光學(xué) 掃描設(shè)備2010,因此，能夠獲得類似于上ii^Ut打印機(jī)1000的效果。
同時(shí)，由于每個(gè)組件的制造誤差或者位置誤差或者類似原因，彩色打印機(jī) 2000可能導(dǎo)至il貞色偏移。即使在這種情況下，如果光學(xué)掃描i殳備2010包括類似 于上i^4面發(fā)射、a陣列500的表面J^射、W^車列，通過改變凈皮點(diǎn)亮的it^射部 件，就能夠減小顏色偏移。
此外，類似于上述表面發(fā)射jHit^件ioo的表面發(fā)射a^t件或者類似于上
i^4面發(fā)射激光陣列500的表面發(fā)射激光陣列可被用作包括不使用例如多面鏡的 機(jī)械旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)(例如，參見日本專利No.3713725和日本專利 No.3677883 )的成像裝置的光源。通過例子，如圖29所示的成像裝置包括帶表 面發(fā)射^t^陣列500的光源單元31、準(zhǔn)直透鏡32、固;t^Jt鏡33、份透鏡34、 光導(dǎo)鼓1030等。類似于上逸lbt打印機(jī)1000，即使在這種情況下，也能夠形成
高質(zhì)量圖像 ，、、、、，、，'、—, ，，-",
能適合于增加光偏振方向的穩(wěn)定性，并4吏輸出光的截面形狀接近圓形，而不導(dǎo)致 成本的增加。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)掃描設(shè)備能適合于進(jìn)行高精度的 光學(xué)掃描，而不導(dǎo)致成本增加。另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像裝置能適合于 形成高質(zhì)量的圖像，而不導(dǎo)致成^M曾加。
盡管已經(jīng)參考附圖描述了根據(jù)本發(fā)明圖示性的實(shí)施例和M示例，但是本發(fā) 明不局限于任何圖示性的實(shí)施例和具體示例，并且，在不背離本發(fā)明范圍的情況 下，圖示性的實(shí)施例和具體示例可能進(jìn)行變化、修改或者組合。
本申請(qǐng)要求基于2008年6月5日在日4^交的日本專利申請(qǐng)No.2008-148008的優(yōu)先權(quán)，其4^內(nèi)容因此以參考的方i^皮并入于此。
權(quán)利要求
1.一種表面發(fā)射激光元件，該表面發(fā)射激光元件被配置成在垂直于基底的方向發(fā)射光，該表面發(fā)射激光元件包括基底，該基底主平面的法向相對(duì)于[100]結(jié)晶取向的一個(gè)方向朝向[111]結(jié)晶取向的一個(gè)方向傾斜；以及臺(tái)面結(jié)構(gòu)，該臺(tái)面結(jié)構(gòu)形成于所述基底上，且具有帶氧化物的窄化結(jié)構(gòu)，其中所述氧化物包含至少由氧化要被選擇性氧化的層的一部分而產(chǎn)生的氧化物，且所述氧化物包含鋁，且包圍電流通道區(qū)域；其中平行于所述基底的臺(tái)面結(jié)構(gòu)的截面平行于所述基底的表面，并且同時(shí)正交于[100]結(jié)晶取向的一個(gè)方向和[111]結(jié)晶取向的一個(gè)方向；以及穿過電流通道區(qū)域中心的第一方向的長度大于平行于所述基底的表面并正交于所述第一方向的第二方向的長度。
2. 如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光元件，其中平行于所述基底的臺(tái) 面結(jié)構(gòu)的截面的形狀相對(duì)于穿過所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)中心、并同時(shí)平行于所述[lo o]結(jié)晶取向的一個(gè)方向和所述[i i i]結(jié)晶取向的一個(gè)方向的虛擬平面成鎮(zhèn):像對(duì)稱。
3. 如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光元件，其中平行于所述基底的臺(tái)面結(jié)構(gòu)的截面的形狀是矩形。
4. 如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光元件，其中平行于所述基底的電 流通道區(qū)域的截面的形狀是圓形形狀或者是具有n重對(duì)稱的形狀，其中n 是4或者更大的整數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光元件，其中平行于所述基底的電 流通道區(qū)域的截面的形狀使得最大寬度與最小寬度的比率小于1.2。
6. —種表面發(fā)射激光陣列，其中集成了如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射 激光元件。
7. —種被配置成用光束掃描要被掃描的表面的光學(xué)掃描設(shè)備，該光學(xué) 掃描設(shè)備包括具有如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光元件的光源； 偏轉(zhuǎn)器，該偏轉(zhuǎn)器被配置成偏轉(zhuǎn)來自所述光源的光束；以及掃描光學(xué)系統(tǒng)，該掃描光學(xué)系統(tǒng)被配置成以將被所述偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的光 束聚焦在要被掃描的平面上。
8. —種被配置成用光束掃描要被掃描的表面的光學(xué)掃描設(shè)備，該光 學(xué)掃描設(shè)備包括具有如權(quán)利要求6所述的表面發(fā)射激光陣列的光源； 偏轉(zhuǎn)器，該偏轉(zhuǎn)器被配置成偏轉(zhuǎn)來自所述光源的光束；以及 掃描光學(xué)系統(tǒng)，該掃描光學(xué)系統(tǒng)被配置成以將被所述偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的光 束聚焦在要被掃描的平面上。
9. 一種成像裝置，包括至少一個(gè)圖^f象載體；以及至少一個(gè)如權(quán)利要求7所述光學(xué)掃描設(shè)備，該光學(xué)掃描設(shè)備被配置成 用包含圖像信息的光束掃描所述至少一個(gè)圖像載體。
10. 如權(quán)利要求9所述的成像裝置，其中，所述圖像信息是多色的圖 像信息。
11. 一種成像裝置，該成像裝置被配置成以利用光束在對(duì)象上形成圖 像，其中所述光束是由如權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射激光元件發(fā)射的光束。
12. —種成像裝置，該成像裝置被配置成以利用多束光束在對(duì)象上形 成圖像，其中，所述多束光束是由如權(quán)利要求6所述的表面發(fā)射激光陣列 發(fā)射的多束光束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表面發(fā)射激光元件，其被配置成以在垂直于基底的方向發(fā)射光，其包括基底，該基底的主平面的法向相對(duì)于[100]結(jié)晶取向的一個(gè)方向向[111]結(jié)晶取向的一個(gè)方向傾斜；和臺(tái)面結(jié)構(gòu)，其形成于基底上、具有帶氧化物的窄化結(jié)構(gòu)、且氧化物至少由氧化可被選擇性氧化的層的一部分形成的氧化物組成，其中所述氧化物包含鋁且包圍電流通道區(qū)域，其中，平行于基底的臺(tái)面結(jié)構(gòu)的截面平行于基底表面且同時(shí)正交于[100]結(jié)晶取向的一個(gè)方向和[111]結(jié)晶取向的一個(gè)方向，并且，穿過電流通道區(qū)域中心的第一方向的長度大于平行于所述基底表面并正交于所述第一方向的第二方向的長度。
文檔編號(hào)H01S5/18GK101640377SQ20091016693
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者伊藤彰浩, 佐藤俊一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光