0 引言

    氧化型垂直腔表面发射激光器（VCSELs）具有高速率、低制造成本和低功耗等优点，在数据通信、激光传感、显示和医疗等领域得到了广泛应用[1-2]。随着氧化型VCSELs大量的投入使用，人们对其可靠性的要求越来越高。然而，在制备氧化型VCSELs过程中，由于氧化限制层（材料Al2O3）是由AlAs或者含有少量Ga的AlGaAs材料经过水汽氧化形成的，当AlAs氧化形成Al2O3时，其体积会收缩10%~20%[3-4]，从而导致在氧化层形成较大的应力，这是氧化型VCSELs老化缺陷形成的主要源头[4-5]，严重影响器件的可靠性。CHOQUETTE K D 和HERRICK R W等人[3-5]对氧化型VCSELs的失效原因进行了研究，TATUM J A和GRAHAM L A等人[6-7]对氧化型VCSELs的可靠性加速寿命、寿命模型参数进行了抽取，而对氧化型VCSELs的可靠性及其失效模式进行系统性的研究较少。因此，本文对氧化型VCSELs的可靠性和失效模式进行研究，评估其长期可靠性并提取其寿命模型，同时研究常见的失效模式及其原因，为提升氧化型VCSELs的可靠性提供实验和理论基础。

4 结束语

    本文研究了商用AlGaAs/GaAs QWs 10 Gb/s氧化型VCSELs的可靠性和失效模式。通过使用波长漂移法，在不同老化条件下获得了准确的器件结温数据，并计算得到了寿命模型参数激活能Ea为0.55 eV，电流加速因子n为2.09。采用TEM方法对不同类型应力试验下的VCSELs失效特征和失效原因进行了分析，试验结果表明，氧化型VCSELs的失效主要受到氧化层应力的影响，特别是应力集中的氧化尖端是缺陷出现的主要源头。减少氧化层的应力是设计和器件制作工艺需要重点考虑的方向，例如可以通过调整氧化孔径的大小和形状来减小应力集中，或者改变氧化层材料成分、降低氧化速率、减小氧化层厚度等方式来降低氧化层的应力和减小AlAs体积收缩，从而提高VCSELs的可靠性[18]。