多孔分布式布拉格反射器装置、系统和方法

技术领域

本公开涉及分布式布拉格反射器(DBR)装置、系统和方法，例如，用于形成具有多孔DBR的垂直腔面发射激光器(VCSEL)的装置、系统和方法。

背景技术

分布式布拉格反射器(DBR)是由具有交替的折射率的多层交替的材料形成的反射器。平面DBR镜包括具有交替的高折射率和低折射率的多个层。DBR是垂直腔面发射激光器(VCSEL)以及其他光子、光学和/或电子设备的关键组件。

VCSEL是一种具有垂直于顶面和底面的发射的半导体激光二极管。用于VCSEL的空腔谐振器可以由两个DBR镜垂直围绕的有源区形成。常规的VCSEL包括外延生长的多个交替的III-V半导体层(例如，Al

然而，交替的材料层的外延生长是昂贵且耗时的，使用标准的金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)方法从不同的交替的外延层形成顶部和底部DBR需要十多个小时，使产量和产率低。此外，用来形成DBR的不同的交替的多个层的外延生长可能将不需要的应变和/或缺陷引入层状堆叠中。此外，常规的外延DBR要求相同的(一个或多个)波长来穿过整个层状堆叠。

发明内容

因此，需要提高制造用于光子、光学和/或电子设备的层状结构中的DBR的速度和效率，从制造处理中减少层状结构中的诱发应变和/或缺陷，减小层状结构的整体尺寸(例如，厚度)以用于更紧凑和简单的设计，和/或增加制造产量和产率。

在一些方面，层状结构包括第一层和空腔。在一些方面，第一层是单一材料。在一些方面，第一层包括多孔区域以形成第一DBR。在一些方面，多孔区域包括单一材料的交替的第一多孔子层和第二多孔子层以形成第一DBR。在一些方面，空腔被耦合到第一层。在一些方面，空腔包括用于生成辐射、检测辐射或两者的有源区。有利地，第一层仅包括单一材料以形成第一DBR，这提高了制造DBR的效率(例如，不需要多个外延层)，减少了第一层中的应变(例如，晶格匹配)，并且减小了层状结构的尺寸(例如，厚度)。

在一些方面，第一层基本上没有晶格失配。有利地，由于基本上没有晶格失配(例如，单一材料)，第一层中的应变减少，这增加了产量和总产率。

在一些方面，交替的第一多孔子层和第二多孔子层之间的晶格失配小于0.1％。有利地，由于基本上没有晶格失配(例如，小于0.1％)，多孔区域(即，第一DBR)中的应变减少，这增加了产量和总产率。

在一些方面，交替的第一多孔子层和第二多孔子层包括交替的多孔的子层和基本上无孔的子层。有利地，利用基本上无孔的子层来有效且可再生产地形成交替的低折射率和高折射率的子层以形成第一DBR，DBR制作更快(例如，少于五分钟)。

在一些方面，第一多孔子层和第二多孔子层具有相同的孔隙率。有利地，由于基本上没有晶格失配(例如，相同的材料)，多孔区域中的应变减少。更有利地，针对第一多孔子层和第二多孔子层利用不同的多孔化技术(例如，电解液浓度、酸电流密度、酸电流流体速度、阳极氧化时间、温度、材料掺杂等)来有效且可再生产地形成交替的低折射率和高折射率的子层以形成第一DBR，DBR制作更快(例如，少于五分钟)。

在一些方面，第一层的单一材料是电介质。有利地，第一层仅包括单一材料以形成第一DBR(例如，不要求多个材料层)。更有利地，电介质(例如，氧化物、氮化物、氮氧化物、陶瓷、玻璃、旋涂玻璃(SOG)、聚合物、塑料、热塑性塑料、树脂、层压板等)可以通过任何合适的方法形成，包括真空沉积、热蒸发、电弧蒸发、离子束沉积、电子束沉积、溅射、激光烧蚀、脉冲激光沉积(PLD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强CVD(PECVD)、低压CVD(LPCVD)、MOCVD、液态源雾化化学沉积、旋涂、外延和/或任何其他合适的沉积方法(例如，可以使用但不要求外延)。

在一些方面，第一层的单一材料是硅(Si)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、锑化镓(GaSb)、磷化铟(InP)、锑化铟(InSb)、III-V族半导体或蓝宝石。有利地，第一层仅包括单一材料以形成第一DBR(例如，不要求多个材料层)。更有利地，单一材料可以通过任何合适的方法形成，包括真空沉积、热蒸发、电弧蒸发、离子束沉积、电子束沉积、溅射、激光烧蚀、PLD、PVD、ALD、CVD、PECVD、LPCVD、MOCVD、液态源雾化化学沉积、外延、气相外延(VPE)、液相外延(LPE)、固相外延(SPE)、MBE、原子层外延(ALE)和/或任何其他合适的沉积方法(例如，可以使用但不要求外延)。

在一些方面，第一层是单片基板。有利地，第一层仅包括单个(例如，块体)基板以形成第一DBR(例如，不要求多个材料层)。更有利地，基板(例如，晶片)本身可以被多孔化以在基板内形成第一DBR并且避免形成单独的层和/或材料来形成第一DBR。

在一些方面，层状结构还包括第二层以形成第二DBR。在一些方面，第一层接触空腔的第一侧并且第二层接触空腔的第二侧。有利地，谐振腔可以用第一DBR和第二DBR形成以用于调谐辐射的强度和/或波长。

在一些方面，第二层是第二单一材料。在一些方面，第二层包括第二多孔区域以形成第二DBR。在一些方面，第二多孔区域包括第二单一材料的交替的第一多孔子层和第二多孔子层以形成第二DBR。有利地，第二层仅包括单一材料以形成第二DBR，这提高了制造第二DBR的效率(例如，不要求多个外延层)，减少了第二层中的应变(例如，晶格匹配)，并且减小层状结构的尺寸(例如，厚度)。

在一些方面，第二层基本上没有晶格失配。有利地，由于基本上没有晶格失配(例如，单一材料)，第二层中的应变减少，这增加了产量和总产率。

在一些方面，交替的第一多孔子层和第二多孔子层之间的晶格失配小于0.1％。有利地，由于基本上没有晶格失配(例如，小于0.1％)，多孔区域(即，第二DBR)中的应变减少，这增加了产量和总产率。

在一些方面，空腔包括一个或多个嵌入式触点以将电流施加到有源区。有利地，腔内触点可以在空腔本身内部和/或上面形成，从而减小层状结构的总尺寸(例如，厚度)。更有利地，第一层和/或第二层不要求被掺杂(例如，p型)以便将电流施加到空腔的有源区。

在一些方面，层状结构形成VCSEL、发光二极管(LED)、谐振腔LED、光学检测器、无线接收器、无线发送器、无线收发器或其组合。有利地，层状结构以紧凑和简单的设计为多种光子、光学和/或电子设备提供平台，包括非光学(例如，无线)辐射发射和/或检测应用。

在一些方面，形成层状结构的方法包括形成第一层，第一层是单一材料。在一些方面，该方法还包括使第一层多孔化以形成多孔区域，以形成第一分布式布拉格反射器(DBR)。在一些方面，多孔区域包括单一材料的交替的第一多孔子层和第二多孔子层以形成第一DBR。在一些方面，该方法还包括形成耦合到第一层的空腔。在一些方面，空腔包括用于生成辐射、检测辐射或两者的有源区。有利地，第一层仅包括单一材料以通过多孔化来形成第一DBR，这提高了制造DBR的效率(例如，不要求多个外延层)，允许第一层材料选择的更大的自由度，减少了第一层中的应变(例如，晶格匹配)，并且减小了层状结构的尺寸(例如，厚度)。

在一些方面，使第一层多孔化包括至少0.1μm/min的多孔化速率。有利地，DBR的制造更快、质量高(例如，R≥90％)、更有效，并且来自DBR制造的诱发应变和/或缺陷在层状结构中减少。例如，具有1μm厚度的多孔DBR可以在十分钟内制造出。

在一些方面，多孔化速率至少为1μm/min。有利地，DBR的制造更快、质量高(例如，R≥90％)、更有效，并且来自DBR制造的诱发应变和/或缺陷在层状结构中减少。例如，具有4μm厚度的多孔DBR可以在4分钟内制造出。

在一些方面，交替的第一多孔子层和第二多孔子层包括交替的多孔的子层和基本上无孔的子层。有利地，利用基本上无孔的子层来有效且可再生产地形成交替的低折射率和高折射率的子层以形成第一DBR，DBR制作更快(例如，少于五分钟)。

在一些方面，第一多孔子层和第二多孔子层具有相同的孔隙率。有利地，由于基本上没有晶格失配(例如，相同的材料)，多孔区域中的应变减少。更有利地，针对第一多孔子层和第二多孔子层利用不同的多孔化技术(例如，电解液浓度、酸电流密度、酸电流流体速度、阳极氧化时间、温度、材料掺杂等)来有效且可再生产地形成交替的低折射率和高折射率的子层以形成第一DBR，DBR制作更快(例如，少于五分钟)。

在一些方面，第一层的单一材料是电介质。有利地，第一层仅包括单一材料以形成第一DBR(例如，不要求多个材料层)。更有利地，电介质(例如，氧化物、氮化物、氮氧化物、陶瓷、玻璃、SOG、聚合物、塑料、热塑性塑料、树脂、层压板等)可以通过任何合适的方法形成，包括真空沉积、热蒸发、电弧蒸发、离子束沉积、电子束沉积、溅射、激光烧蚀、PLD、PVD、ALD、CVD、PECVD、LPCVD、MOCVD、液态源雾化化学沉积、旋涂和/或任何其他合适的沉积方法(例如，可以使用但不要求外延)。

在一些方面，第一层的单一材料是Si、Ge、SiGe、GaAs、GaN、GaP、GaSb、InP、InSb、III-V族半导体或蓝宝石。有利地，第一层仅包括单一材料以形成第一DBR(例如，不要求多个材料层)。更有利地，单一材料可以通过任何合适的方法形成，包括真空沉积、热蒸发、电弧蒸发、离子束沉积、电子束沉积、溅射、激光烧蚀、PLD、PVD、ALD、CVD、PECVD、LPCVD、MOCVD、液态源雾化化学沉积、外延、VPE、LPE、SPE、MBE、ALE和/或任何其他合适的沉积方法(例如，可以使用但不要求外延)。

在一些方面，第一层是单片基板。有利地，第一层仅包括单个(例如，块体)基板以形成第一DBR(例如，不要求多个材料层)。更有利地，基板(例如，晶片)本身可以被多孔化以在基板内形成第一DBR并且避免形成单独的层和/或材料来形成第一DBR。

在一些方面，该方法还包括形成第二层以形成第二DBR。在一些方面，第一层接触空腔的第一侧并且第二层接触空腔的第二侧。有利地，谐振腔可以用第一DBR和第二DBR形成以用于调谐辐射的强度和/或波长。

在一些方面，第二层是第二单一材料。在一些方面，该方法还包括使第二层多孔化以形成第二多孔区域以形成第二DBR。在一些方面，第二多孔区域包括第二单一材料的交替的第一多孔子层和第二多孔子层以形成第二DBR。有利地，第二层仅包括单一材料以形成第二DBR，这提高了制造第二DBR的效率(例如，不要求多个外延层)，减少了第二层中的应变(例如，晶格匹配)，并且减小层状结构的尺寸(例如，厚度)。

在一些方面，该方法还包括在空腔内形成一个或多个嵌入式触点以将电流施加到有源区。有利地，腔内触点可以在空腔本身内部和/或上面形成，减小层状结构的总尺寸(例如，厚度)。更有利地，第一层和/或第二层不需要被掺杂(例如，p型)以便将电流施加到空腔的有源区。

在一些方面，该方法还包括利用层状结构形成VCSEL、LED、谐振腔LED、光学检测器、无线接收器、无线发送器、无线收发器或其组合。有利地，层状结构以紧凑和简单的设计为多种光子、光学和/或电子设备提供平台，包括非光学(例如，无线)辐射发射和/或检测应用。

在一些方面，第一DBR在不到十分钟内制作。有利地，DBR的制造更快、质量高(例如，R≥90％)、更有效，并且减少了层状结构中的诱发应变和/或缺陷。例如，具有10微米厚度的第一DBR可以在不到十分钟内制造出(例如，1μm/分钟的多孔化速率)。

在一些方面，第一DBR在不到五分钟内制作。有利地，DBR的制造更快、质量高(例如，R≥90％)、更有效，并且减少了层状结构中的诱发应变和/或缺陷。例如，具有7.5μm厚度的第一DBR可以在不到五分钟内制造出(例如，1.5μm/分钟的多孔化速率)。

在一些方面，第一DBR在不到两分钟内制作。有利地，DBR的制造更快、质量高(例如，R≥90％)、更有效，并且减少了层状结构中的诱发应变和/或缺陷。例如，具有5μm厚度的第一DBR可以在不到两分钟内制造出(例如，2.5μm/分钟的多孔化速率)。

在一些方面，空腔是电磁(EM)腔以生成EM辐射、检测EM辐射或两者。有利地，层状结构以紧凑和简单的设计为各种光子、光学和/或电子设备提供平台，包括利用EM腔的非光学(例如，无线)辐射发射和/或检测应用。

在一些方面，EM辐射包括RF辐射。有利地，层状结构为无线应用(例如，WiFi、蓝牙、RF接收器、RF发送器、RF收发器等)提供RF辐射(例如，约20kHz至约300GHz)发射、检测或两者。例如，EM腔可以包括具有约1GHz的谐振以检测入射RF辐射和/或发射RF辐射的平面天线。更有利地，层状结构提供RF信号的带宽和/或频率过滤。例如，层状结构可以包括具有约1cm至约10cm的厚度以过滤约1mm至约10mm的波长的一个或多个DBR层。

在一些方面，EM辐射包括微波辐射。有利地，层状结构为电信应用(例如，雷达、卫星、无线、网络等)提供微波辐射(例如，约300MHz至约300GHz)发射、检测或两者。例如，EM腔可以包括具有约100GHz的谐振以检测入射微波辐射和/或发射微波辐射的平面天线。更有利地，层状结构提供微波信号的带宽和/或频率过滤。例如，层状结构可以包括具有约1mm至约1cm的厚度以过滤约100μm至约1mm的波长的一个或多个DBR层。

在一些方面，EM辐射包括IR、VIS和/或UV辐射。有利地，层状结构为光学应用(例如，VCSEL、LED、激光器、检测器、光电二极管、短程无线、光谱等)提供IR-VIS-UV辐射(例如，约10nm至约1mm)发射、检测或两者。例如，EM腔可以包括有源区(例如，量子阱)，该有源区具有在约1μm至约10μm之间的响应，以检测入射IR辐射和/或发射IR辐射。例如，EM腔可以包括有源区(例如，量子阱)，该有源区具有在约400nm至约700nm之间的响应，以检测入射VIS辐射和/或发射VIS辐射。更有利地，层状结构提供光信号的带宽和/或波长过滤。例如，层状结构可以包括具有约10μm至约100μm的厚度以过滤约1μm至约10μm的波长的一个或多个DBR层。例如，层状结构可以包括具有约5μm的厚度以过滤约500nm的波长的一个或多个DBR层。

在一些方面，空腔是用于产生声辐射、检测声辐射或两者的声腔。有利地，层状结构为声学和传感应用(例如，超声、非接触式传感器、电信、成像等)提供声辐射(例如，约1Hz至约10GHz)发射、检测或两者。例如，声腔可以包括平面声学膜(例如，微机电系统(MEMS)振荡器、MEMS麦克风、表面声波(SAW)传感器等)，该平面声学膜具有在约100MHz至10GHz之间的响应，以检测入射声辐射和/或发射声辐射。更有利地，层状结构提供声信号的带宽和/或频率过滤。例如，层状结构可以包括具有约3cm厚度以过滤约1GHz的声辐射的一个或多个DBR层。

在一些方面，层状结构包括：第一层，该第一层是单一材料并且包括多孔区域以形成第一DBR，该多孔区域包括单一材料的交替的多孔的子层和基本上无孔的子层以形成第一DBR；与第一层相对的第二层，该第二层形成第二DBR；以及第一层和第二层之间的光学腔，该光学腔包括有源区以生成光、检测光或两者。有利地，第一层仅包括单一材料以形成第一DBR，这提高了制造DBR的效率(例如，不要求多个外延层)，减少了第一层中的应变(例如，晶格匹配)，并且减小了层状结构的尺寸(例如，厚度)。

在一些方面，第一层的厚度小于第二层的厚度。有利地，第一层减小了层状结构的尺寸(例如，厚度)。

在一些方面，第一层是单片基板。有利地，第一层仅包括单个(例如，块体)基板以形成第一DBR(例如，不要求多个材料层)。还有利地，基板(例如，晶片)本身可以被多孔化以在基板内形成第一DBR并且避免形成单独的层和/或材料来形成第一DBR。

在一些方面，第二层是第二单一材料并且包括第二多孔区域以形成第二DBR，第二多孔区域包括第二单一材料的交替的多孔的子层和基本上无孔的子层以形成第二DBR。有利地，谐振光学腔可以用第一DBR和第二DBR形成，以用于调谐光的强度和/或波长。

在一些方面，层状结构形成VCSEL、LED、光学检测器或其组合。有利地，层状结构以紧凑和简单的设计为各种光子、光学和/或光电设备提供平台。

在一些方面，形成层状结构的方法包括：形成第一层，该第一层是单一材料；使第一层多孔化以形成多孔区域以形成第一DBR，该多孔区域包括单一材料的交替的多孔的子层和基本上无孔的子层以形成第一DBR；形成与第一层相对的第二层，第二层形成第二DBR；以及在第一层和第二层之间形成光学腔，该光学腔包括有源区以生成光、检测光或两者。有利地，第一层仅包括单一材料以通过多孔化形成第一DBR，这提高了制造第DBR的效率(例如，不要求多个外延层)，允许第一层材料选择的更大的自由度，减少了第一层中的应变(例如，晶格匹配)，并且减小了层状结构的尺寸(例如，厚度)。

上述任何技术的实现可以包括系统、方法、处理、设备和/或装置。一种或多种实现的细节在附图和以下描述中阐述。从描述和图以及从权利要求中，其他特征将是清楚的。

下面参照附图详细描述这些方面的其他特征和示例性方面，以及各种方面的结构和操作。注意，这些方面不限于本文描述的具体方面。这样的方面在本文中仅出于说明性目的而呈现。基于本文包含的教导，额外的方面对于(一个或多个)相关领域的技术人员将是清楚的。

附图说明

并入本文并形成说明书的部分的附图说明了这些方面，并且与描述一起，进一步用于说明这些方面的原理并使相关领域的技术人员能够做出和使用这些方面。

图1是根据示例性方面的层状结构的示意性截面图。

图2是根据示例性方面的层状结构的示意性截面图。

图3是根据示例性方面的层状结构的示意性截面图。

图4是根据示例性方面的层状结构的示意性截面图。

图5是根据示例性方面的层状结构的示意性截面图。

图6是根据示例性方面的层状结构的示意性截面图。

图7是根据示例性方面的多孔化系统的示意性截面图。

图8是根据示例性方面的用于形成图2所示的层状结构的示意性制造图。

图9是根据示例性方面的用于形成图3所示的层状结构的示意性制造图。

图10是根据示例性方面的用于形成图4所示的层状结构的示意性制造图。

图11是根据示例性方面的用于形成图3所示的层状结构的替代示意性制造图。

图12是根据示例性方面的用于形成图6所示的层状结构的示意性制造图。

图13是根据示例性方面的用于形成图2所示的层状结构的流程图。

图14是根据示例性方面的用于形成图3所示的层状结构的流程图。

图15是根据示例性方面的用于形成图4所示的层状结构的流程图。

图16是根据示例性方面的用于形成图3所示的层状结构的替代流程图。

图17是根据示例性方面的用于形成图6所示的层状结构的流程图。

当结合附图进行以下阐述的详细描述时，这些方面的特征和示例性方面将变得更加清楚，其中类似的参考字符贯穿标识对应的元素。在附图中，类似的参考编号通常指示相同的、功能相似的和/或结构相似的元素。另外，一般来说，参考编号的最左边的数字(一个或多个)标识第一次出现参考编号的附图。除非另有指示，否则贯穿公开中提供的附图不应被解释为按比例绘制的附图。

具体实施方式

本说明书公开了并入本发明特征的一个或多个方面。所公开的(一个或多个)方面仅举例说明本发明。本发明的范围不限于所公开的(一个或多个)方面。本发明由所附权利要求限定。

所描述的(一个或多个)方面以及说明书中对“一个方面”、“方面”、“示例方面”、“示例性方面”等的引用，指示所描述的(一个或多个)方面可以包括特定的特征、结构或特性，但每个方面可能不一定包括特定的特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指的是相同的方面。此外，当特定的特征、结构或特性被结合方面描述时，应当理解，结合其他方面结合实现这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内，无论是否明确描述。

为了便于描述，诸如“下方(beneath)”、“下(below)”、“下面(lower)”、“上方(above)”、“上(on)”、“上面(upper)”等空间相对术语在本文可用来描述如图中所示的一个元素或特征的与另一个元素(一个或多个)或特征(一个或多个)的关系。除了图中描绘的取向之外，空间相对术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或以其他取向)，并且本文使用的空间相对描述符同样可被相应地解释。

如本文所用，术语“约”或“基本上”或“大约”是指可以基于特定技术而变化的给定量的值。基于特定技术，术语“约”或“基本上”或“大约”可以指示在例如值的0.1-10％内变化(例如，值的±0.1％、±1％、±2％、±5％或±10％)的给定量的值。

如本文所用，术语“辐射”是指电磁辐射或声辐射。电磁辐射包括射频(RF)、微波、红外线(IR)、可见光(VIS)、紫外线(UV)、X射线和伽马辐射。声辐射包括超声波或声波。

如本文所用，术语“外延”或“外延的”是指例如经由高温沉积的材料的结晶生长。外延可以在MBE工具中实现，其中层在超高真空环境中在加热的基板上生长。元素源在熔炉中加热，并在没有载气的情况下被朝向基板引导。元素成分在基板表面反应以创建沉积层。在下一层生长之前，每个层被允许达到其最低能量状态，使得在层之间形成键。

外延也可以在也称为MOCVD工具的金属有机气相外延(MOVPE)工具中执行。使用载气(例如氢气)使复合金属有机物和氢化物源流过加热的表面。MOCVD工具中的外延沉积发生在比MBE工具中高得多的压力下。复合成分在气相中被破坏，然后在表面反应以生长所期望的组成的层。

如本文所用，术语“基板”是指后续层可以在其上沉积、形成或生长的平面晶片。基板可以由单一元素(例如，Si)或复合材料(例如，GaAs)形成，并且可以是掺杂的或未掺杂的。在一些方面，例如，基板可以包括Si、Ge、SiGe、硅锗锡(SiGeSn)、GaAs、GaN、GaP、GaSb、InP、InSb、IV族半导体、III-V族半导体、II-VI族半导体、石墨烯、碳化硅(SiC)或蓝宝石。

基板可以在轴上，即-生长的表面与晶面对齐的地方。例如，基板可以具有<100>晶体取向。本文提及的以给定的晶体取向的基板还涵盖朝向另一晶向错切多达20°的基板。例如，(100)基板朝(111)平面错切。

如本文所用，术语“单片”是指层或基板整个包括块状(例如，单一)材料。可替代地，层或基板对于其厚度中的一些或全部可以是多孔的。

如本文所用，术语“复合材料”或“III-V族半导体”是指包括来自元素周期表III族的一种或多种材料(例如，13族元素：硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl))与元素周期表V族中的一种或多种材料(例如，15族元素：氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi))。这些化合物具有III族和V族的1:1组合，无论来自每个族的元素数量如何。化合物的化学符号中的下标是指该元素在该族中的比例。例如，Al

如本文所用，术语“IV族半导体”指示包括来自元素周期表IV族的一种或多种材料(例如，14族元素：碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb))。

如本文所用，术语“II-VI族半导体”指示包括来自元素周期表的II族的一种或多种材料(例如，12族元素：锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg))以及来自元素周期表VI族的一种或多种材料(例如，16族元素：氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te))。

如本文所用，术语“分布式布拉格反射器层”或“DBR层”是指包括交替的折射率并且可以操作为反射器的层或材料。DBR层可以由单一元素(例如，Si)或复合材料(例如，GaAs)形成。在一些方面，例如，DBR层可以包括Si、Ge、SiGe、SiGeSn、GaAs、GaN、GaP、GaSb、InP、InSb、IV族半导体、III-V族半导体、II-VI族半导体、石墨烯、碳化硅或蓝宝石。

如本文所用，术语“反射率”或“反射比”或“R”是指表面反射辐射的有效性。反射率(R)可以描述为百分比(例如，R＝95％)，例如，R＝100％是指入射辐射的完全反射并且R＝0％是指入射辐射没有反射(例如，吸收)。

如本文所用，术语“空腔”是指包括被配置为生成和/或检测辐射的有源区的层或材料。空腔可由单一元素(例如，Si)、复合材料(例如，GaAs)或几种不同的材料(例如，GaInAsSb/AlGaAsSb)形成，以形成一个或多个量子阱或量子点。在一些方面，例如，空腔可以包括Si、Ge、SiGe、SiGeSn、GaAs、GaN、GaP、GaSb、InP、InSb、IV族半导体、III-V族半导体、II-VI族半导体、石墨烯、碳化硅或蓝宝石。

如本文所用，术语“腔内”是指在空腔内(例如掺杂)、空腔上、空腔下或层状结构内形成的层或材料，以形成与空腔的有源区的一个或多个触点。

如本文所用，术语“电介质”是指电绝缘的层或材料。在一些方面，例如，电介质可以包括氧化物、氮化物、氮氧化物、陶瓷、玻璃、旋涂玻璃(SOG)、聚合物、塑料、热塑性塑料、树脂、层压板、高k电介质和/或任何其他电介质绝缘材料。

如本文所用，术语“掺杂(doping)”或“掺杂过的(doped)”是指层或材料包含少量杂质浓度的另一种元素(掺杂剂)，其从母体材料中提供(施主)或提取(受主)电荷载流子并因此改变电导率。电荷载流子可以是电子或空穴。具有额外电子的掺杂材料被称为n型，而具有额外空穴(较少电子)的掺杂材料称为p型。

如本文所用，术语“结晶”是指具有单晶取向的材料或层。在外延生长或沉积中，具有相同或相似晶格常数的后续层遵循先前结晶层的记录(registry)，因此以相同的晶体取向或结晶度生长。如本领域普通技术人员将理解的，晶体取向例如<100>是指立方晶体结构的面并且涵盖使用米勒指数的[100]、[010]和[001]取向。相似地，例如，<0001>涵盖[0001]和[000-1]，除非材料极性是临界的。此外，任何一个或多个指数的整数倍等价于指数的单一版本。例如，(222)等价于(111)。

如本文所用，术语“晶格匹配”是指两个结晶层具有相同或相似的晶格间距，使得第二层将倾向于在第一层上同构(isomorphically)地生长(例如，相同的结晶形式)。

如本文所用，术语“晶格常数”是指结晶晶胞的无应变晶格间距。

如本文所用，术语“晶格重合”是指结晶层具有是或接近于先前层的整数倍的晶格常数，使得原子可以与先前层对齐(registry)。

如本文所用，术语“晶格失配”是指两个相邻层的晶格常数既不晶格匹配也不是晶格重合。晶格失配将弹性应变引入层状结构，例如第二层，因为第二层采用第一层的面内晶格间距。在第二层具有较大的晶格常数的情况下应变是压缩的，而在第二层具有较小的晶格常数的情况下应变是拉伸的。

在应变太大的情况下，层状结构松弛以通过缺陷生成(例如，称为滑移的位错或附加的间隙键，其每一个都允许层恢复到其晶格常数)来最小化能量。由于大的晶格失配或由于许多层上的小失配的累积，应变可能太大。

多个层之间的晶格失配(Δa)可能导致层状结构中的增加的应变。晶格失配(Δa)可以被归一化(例如，Δa/a)并表达为百分比(％)。任何两层(例如，材料1和材料2)之间的晶格结构的失配诱发两层之间的应变。由第一层上方的第二层诱发的晶格应变被表示为第一层和第二层之间的晶格失配与第二层厚度的乘积：应变＝Δa·t

此外，如果：

(Δa

则基板上的第一层(例如，材料1)和第一层上的第二层(例如，材料2)相对于基板是应变平衡的。

其中Δa

如本文所用，术语“基本上无晶格失配”是指小于10％(例如，Δa≤10％)的晶格失配。

如本文所用，术语“沉积”是指在层在另一层或基板上的沉积。沉积涵盖外延、PVD、CVD、粉末床沉积和/或用来在层中沉积材料的其他已知技术。

如本文所用，术语“横向”或“平面内”是指平行于基板的表面并且垂直于生长方向。

如本文所用，术语“垂直”或“平面外”是指垂直于基板的表面并在生长方向上。

如本文所用，术语“多孔区域”是指包括空气或真空孔的层，其中孔隙率被定义为由孔而不是块体(例如，单一)材料占据的面积的比例(例如，百分比％)。孔隙率可以通过层的厚度而变化。例如，层在一个或多个子层中可以是多孔的。层可以包括多孔的上方部分和无孔的下方部分。孔隙率在多孔区域内可以是恒定的或可变的。在孔隙率可变的情况下，孔隙率可以通过厚度线性地变化，或者可以根据不同的函数(例如二次函数、对数函数或阶跃函数)变化。

可替代地，层可以包括作为多孔的一个或多个离散的、非连续的部分(域)，其余部分是无孔的(例如，具有块体材料属性)。这些部分在子层的平面内和/或通过层的厚度(例如，相对于生长方向水平和/或垂直)可以是不连续的。这些部分可以以规则的阵列或不规则的图案跨层和/或通过层分布。

如本文所用，术语“基本上无孔”是指具有低孔隙率(例如，小于35％)和长程结晶度的块体材料属性的层。例如，基本上无孔的层是相对结晶的，并且层的长程结晶度不受多孔化处理的显著影响。基本上无孔的层至少包含一些孔隙率，以便于酸电流(例如电解液)穿过基本上无孔的层到达位于基本上无孔的层下面的子层或下方层。

如本文所用，术语“多孔化(porosifying)”或“多孔化(porosification)”是指在层或基板中形成具有特定的孔隙率的多孔区域。材料的孔隙率受电解液浓度、酸电流密度、酸电流流体速度、阳极氧化时间、温度和/或材料掺杂的影响。多孔化可以包括电化学(EC)刻蚀或光电化学(PEC)刻蚀以在层或基板中形成一个或多个多孔的子层。例如，酸电流(例如，100mA/cm

折射率(n)随着增加的孔隙率而降低。折射率决定了光路在进入材料时弯曲或折射的程度以及光行进通过材料有多快(例如，n＝c/v，其中c是光速，3x10

例如，不同的交替的第一多孔子层和第二多孔子层可以通过周期性地改变酸电流(例如，高孔隙率、低孔隙率、高孔隙率等)来形成，使得子层具有交替的不同的折射率(例如，低折射率、高折射率、低折射率等)以形成DBR。在另一个示例中，不同的交替的多孔子层和基本上无孔的子层可以通过周期性地改变酸电流(例如，第一孔隙率、低孔隙率、第一孔隙率等)来形成，使得子层具有交替的不同的折射率(例如，低折射率、高折射率、低折射率等)以形成DBR。

如本文所用，术语“多孔化速率”是指在层中形成或刻蚀多孔区域的速率。例如，1μm/min的多孔化速率在1分钟内形成具有1微米厚度的多孔区域(例如，交替的第一多孔子层和第二多孔子层)。

包括范围的端点的数值在本文中可被表达为由术语“约”、“基本上”、“大约”等为先导的近似值。在这样的情况下，其他方面包括特定的数值。不管数值是否被表达为近似值，本公开包括两个方面：一个被表达为近似值，并且另一个不被表达为近似值。将进一步理解，每个范围的端点相对于另一个端点和独立于另一个端点都是重要的。

本公开的方面可以在硬件、固件、软件或其任何组合中实现。本公开的方面还可以实现为存储在机器可读介质上的指令，这些指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)以及其他。此外，固件、软件、例程和/或指令可以在本文中被描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这样的动作实际上是从执行固件、软件、例程、指令等的计算设备、处理器、控制器或其他设备产生的。

示例性层状结构装置

如上所述，DBR是从具有交替的折射率(n)的多层的交替材料形成的反射器。平面DBR镜包括具有交替的高折射率和低折射率的多个层(例如，对(pair))。每个层边界导致波(例如，光波)的部分反射，并且部分反射可以相长干涉以充当针对一系列波长的高质量反射器(例如，反射率R≥90％)。增加DBR中的对数增加了反射率(R)，并且增加折射率对比度(Δn)增加了反射率和带宽两者。因为DBR可用于形成空腔谐振器(例如，光学腔)，所以DBR是VCSEL以及其他光子、光学和/或电子设备(例如，LED、RF开关)中的关键组件。

VCSEL是一种具有垂直于顶面和底面的发射的半导体激光二极管。用于VCSEL的空腔谐振器(例如，光学腔)可以包括两个DBR之间的有源区(例如，一个或多个量子阱或量子点)。常规的VCSEL利用外延生长的多个交替的III-V族半导体层(例如，Al

然而，交替的材料层的外延生长昂贵且耗时，使用MOCVD或MBE方法需要十多个小时，这减小了产量和产率。此外，用来形成DBR的多个层的外延生长可能将不需要的应变和/或缺陷引入层状堆叠中。此外，先前的外延DBR要求相同的(一个或多个)波长来穿过整个层状堆叠。

如下所讨论的多孔DBR装置、系统和方法的方面可以提高制造光子、光学和/或电子设备的层状结构中的DBR的速度和效率，减少来自制造处理的层状结构中的诱发应变和/或缺陷，减少层状结构的整体尺寸(例如，厚度)以获得更紧凑和简单的设计，并提高制造产量和产率。

图1示出了根据示例性方面的常规的层状结构100。如图1中所示，层状结构100可以具有厚度102并且包括基板110、第一外延DBR层120、光学腔130和第二外延DBR层140。层状结构100可以被配置为形成VCSEL或其他光学设备。厚度102为约300μm至约700μm。在一些方面，基板110可以被掺杂(例如，n型、n+)以向光学腔130提供电流和/或充当用于生长第一外延DBR层120的平台。

第一外延DBR层120被配置为在层状结构100中形成底部DBR。第一外延DBR层120通过MOCVD或MBE方法从交替的折射率的多个交替的外延层(例如，AlGaAs/AlGaAs、GaSb/AlAsSb等)形成并且具有厚度122。厚度122为约3μm至约6μm。使用MOCVD或MBE方法，第一外延DBR层120需要约两小时至约五小时来形成。在一些方面，第一外延DBR层120可以是具有交替的高折射率和低折射率的外延层的平面DBR镜。在一些方面，第一外延DBR层120可以被掺杂(例如，n型、n+)以充当向光学腔130提供电流的触点。

光学腔130被配置为在层状结构100中生成光。光学腔130可以包括一个或多个量子阱或量子点以在其间生成激光并且具有厚度132。厚度132为约500nm至约2μm。在一些方面，光学腔130可以生成约650nm至约1300nm的光波长。

第二外延DBR层140被配置为在层状结构100中形成顶部DBR。与第一外延DBR层120类似，第二外延DBR层140也通过MOCVD或MBE方法从交替的折射率的多个交替的外延层(例如，AlGaAs/AlGaAs、GaSb/AlAsSb等)形成并且具有厚度142。厚度142为约3μm至约6μm。使用MOCVD或MBE方法，第二外延DBR层140需要约两小时至约五小时来形成。在一些方面，第二外延DBR层140可以是具有交替的高折射率和低折射率的外延层的平面DBR镜。在一些方面，第二外延DBR层140可以被掺杂(例如，p型、p+)以向光学腔130提供电流。在一些方面，第二外延DBR层140可以在多个交替的外延层中具有与第一外延DBR层120中的相同的材料。

如上所述，层状结构100是常规的并且制造成本高且耗时，使用标准MOCVD和MBE方法制造需要十多个小时或更长。此外，由于大量的交替的外延层，第一外延DBR层120和第二外延DBR层140将不需要的应变和/或缺陷引入层状结构100中。另外，层状结构100被限制以通过整个堆叠(例如，从基板110到第二外延DBR层140)输出相同的(一个或多个)波长。

图2-6示出了根据各个示例性方面的层状结构200、300、400、400'、600。尽管层状结构200、300、400、400'、600分别在图2-6中示出，但是作为独立的装置和/或系统，本公开的方面可以与其他装置、系统和/或方法一起使用。

如图2所示，层状结构200可以具有厚度202并且包括基板210、第二DBR层220、空腔230和第一DBR层240。层状结构200可以被配置为包括从单一材料制成的多孔DBR(例如，第一DBR层240)，以用于更快地制造和减少应变。层状结构200可以被进一步配置为形成各种光子、光学和/或电子设备(例如，VCSEL、LED、谐振腔LED、光学检测器、光电二极管、无线接收器、无线发射器、无线收发器等)。厚度202为约50μm至约250μm。在一些方面，基板210可以包括电介质、半导体、复合半导体和/或任何其他合适的材料。在一些方面，基板210可以是单片的。在一些方面，基板210可以被掺杂(例如，n型、n+)以向空腔230提供电流和/或充当用于形成第二DBR层220的平台。在一些方面，如图2所示，第二DBR层220可以接触空腔230的底侧并且第一DBR层240可以接触空腔230的顶侧。在一些方面，层状结构200形成VCSEL、LED、谐振腔LED、光学检测器、无线接收器、无线发射器、无线收发器或其组合。

第二DBR层220被配置为在层状结构200中形成底部DBR。相似于第一外延DBR层120，第二DBR层220通过MOCVD或MBE方法从交替的折射率的多个交替的外延层(例如，AlGaAs/AlGaAs、GaSb/AlAsSb等)形成并且具有厚度222。厚度222为约3μm至约6μm。在一些方面，第二DBR层220可以是具有交替的高折射率和低折射率的外延层的平面DBR镜。在一些方面，第二DBR层220可以被掺杂(例如，n型、n+、n++)以充当向空腔230提供电流的触点。例如，如图2所示，第二DBR层220可以包括高度掺杂(例如，n++)的底部触点224。在一些方面，第二DBR层220可以包括向空腔230提供电流的外部导电触点。例如，如图2所示，底部触点224可以包括导电层(例如，金属、金属氧化物等)。

空腔230可以包括有源区238并且具有厚度232。有源区238被配置为在层状结构200中生成和/或检测辐射。厚度232为约500nm至约2μm。在一些方面，有源区238可以包括一个或多个量子阱或量子点以在其间生成辐射。在一些方面，有源区238可以生成约10nm至约1mm的波长。在一些方面，有源区238可以包括平面电路和/或导电图案(例如，换能器、天线、发射器、收发器等)以生成和/或检测辐射(例如，EM辐射、声辐射等)。例如，有源区238可以生成和/或检测无线、RF、微波和/或声辐射。在一些方面，空腔230可以包括嵌入式触点(例如，p型、p+、p++、隧道结、掩埋隧道结(BTJ)等)以向有源区238提供电流。例如，如图2所示，空腔230可以包括高度掺杂(例如，n++)的顶部触点234(腔内)。在一些方面，层状结构200可以包括外部导电顶部触点(例如，金属、金属氧化物等)以向空腔230提供电流。

第一DBR层240被配置为在层状结构200中形成顶部多孔DBR。第一DBR层240从单一材料(例如，电介质、半导体、复合半导体、块体材料等)形成并且包括多孔区域250并具有厚度242。厚度242为约1μm至约50μm。在一些方面，第一DBR层240的厚度242小于第二DBR层220的厚度222。多孔区域250通过将单一材料多孔化而形成。多孔区域250包括交替的折射率的交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258(如图8所示)。在一些方面，第一DBR层240可以是具有交替的高折射率和低折射率的层的平面DBR镜。例如，如图2和图8中所示，交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258可以具有交替的高折射率和低折射率的层。在一些方面，第一DBR层240可以被掺杂(例如，p型、p+)以向空腔230提供电流。

在一些方面，第一DBR层240可以基本上无晶格失配。例如，因为第一DBR层240是单一材料，所以第一DBR层240可以具有小于10％的晶格失配。在一些方面，交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258之间的晶格失配可以小于0.1％。例如，因为交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258从相同的单一材料形成，所以它们可以具有小于0.1％的晶格失配。在一些方面，交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258可以分别具有第一孔隙率和第二孔隙率。例如，交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258(例如，高孔隙率、低孔隙率、高孔隙率等)可以形成交替的低折射率和高折射率的子层。在一些方面，交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258可以是交替的多孔和基本上无孔的子层。例如，交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258(例如，高孔隙率、低孔隙率、高孔隙率等)可以形成交替的低折射率和高折射率的子层。在一些方面，交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258可以具有相同的孔隙率。例如，通过对每个多孔的子层利用不同的多孔化技术(例如，通过改变电解液浓度、酸电流密度、酸电流流体速度、阳极氧化时间、温度和/或材料掺杂)，具有相同孔隙率的交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258可以形成交替的低折射率和高折射率的子层。

在一些方面，第一DBR层240的单一材料可以是电介质。例如，电介质可以是氧化物、氮化物、氮氧化物、陶瓷、玻璃、SOG、聚合物、塑料、热塑性塑料、树脂、层压板或其组合。在一些方面，第一DBR层240的单一材料可以是半导体、复合半导体、块体材料和/或任何其他合适的材料。例如，单一材料可以是Si、Ge、SiGe、SiGeSn、GaAs、GaN、GaP、GaSb、InP、InSb、III-V族半导体或蓝宝石。

如图3所示，层状结构300可以具有厚度302并且包括第二DBR层340、空腔330和第一DBR层320。层状结构300可以被配置为包括从单一材料制成的多孔DBR(例如，第一DBR层320)，以用于更快地制造和减少应变。层状结构300可以被进一步配置为形成各种光子、光学和/或电子设备(例如，VCSEL、LED、谐振腔LED、光学检测器、光电二极管、无线接收器、无线发射器、无线收发器等)。厚度302为约50μm至约250μm。在一些方面，第一DBR层320可以从基板(例如，晶片)形成。例如，如图9所示，第一DBR层320可以从基板310形成，该基板310可以包括电介质、半导体、复合半导体和/或任何其他合适的材料。在一些方面，基板310可以是单片的。在一些方面，基板310可以被掺杂(例如，n型、n+)以向空腔330提供电流和/或充当用于形成第一DBR层320的平台。在一些方面，如图3所示，第一DBR层320可以接触空腔330的底侧并且第二DBR层340可以接触空腔330的顶侧。在一些方面，层状结构300形成VCSEL、LED、谐振腔LED、光学检测器、无线接收器、无线发射器、无线收发器或其组合。

第二DBR层340被配置为在层状结构300中形成顶部DBR。相似于图2所示的第二DBR层220，第二DBR层340可以通过MOCVD或MBE方法从交替的折射率的多个交替的外延层(例如，AlGaAs/AlGaAs、GaSb/AlAsSb等)形成并且具有厚度342。厚度342为约3μm至约6μm。在一些方面，第二DBR层340可以是具有交替的高折射率和低折射率的外延层的平面DBR镜。在一些方面，第二DBR层340可以被掺杂(例如，p型、p+、p++)以充当向空腔330提供电流的触点。例如，如图3中所示，第二DBR层340可以包括高度掺杂(例如，p++)的顶部触点344。在一些方面，第二DBR层340可以包括外部导电触点以向空腔330提供电流。例如，如图3中所示，顶部触点344可以包括导电层(例如，金属、金属氧化物等)。

空腔330可以包括有源区338并且具有厚度332。有源区338被配置为在层状结构300中生成和/或检测辐射。例如，图2中所示的空腔230的方面和图3所示的空腔330的方面可能相似。相似的参考编号用于指示图2中所示的空腔230的方面的特征和图3中所示的空腔330的方面的相似特征。在一些方面，空腔330可以包括嵌入式触点(例如，n型、n+、n++、隧道结、BTJ等)以向有源区338提供电流。例如，如图3所示，空腔330可以包括高度掺杂(例如，n++)的底部触点334(腔内)。在一些方面，层状结构300可以包括外部导电底部触点(例如，金属、金属氧化物等)以向空腔330提供电流。

第一DBR层320被配置为在层状结构300中形成底部多孔DBR。第一DBR层320从单一材料(例如，电介质、半导体、复合半导体、块体材料等)形成并且包括多孔区域350并具有厚度322。厚度322为约1μm至约50μm。在一些方面，第一DBR层320的厚度322小于第二DBR层340的厚度342。多孔区域350通过将单一材料(例如，图9中所示的基板310)多孔化而形成。多孔区域350包括交替的折射率的交替的第一多孔子层和第二多孔子层351-358(如图9所示)。在一些方面，第一DBR层320可以是具有交替的高折射率和低折射率的层的平面DBR镜。例如，如图3和图9所示，交替的第一多孔子层和第二多孔子层351-358可以具有交替的高折射率和低折射率的层。在一些方面，第一DBR层320可以被掺杂(例如，n型、n+)以向空腔330提供电流。

例如，图2中所示的第一DBR层240的方面和图3中所示的第一DBR层320的方面可能相似。相似的参考编号用于指示图2所示的第一DBR层240的方面的特征和图3中所示的第一DBR层320的方面的相似特征。

如图4所示，层状结构400可以具有厚度402并且包括第二DBR层440、空腔430和第一DBR层420。层状结构400可以被配置为包括各自从单一材料制成的两个多孔DBR(例如，第二DBR层440和第一DBR层420)，以用于更快地制造和减少应变。层状结构400可以被进一步配置为形成各种光子、光学和/或电子设备(例如，VCSEL、LED、谐振腔LED、光学检测器、光电二极管、无线接收器、无线发射器、无线收发器等)。厚度402为约25μm至约100μm。在一些方面，第一DBR层420可以从基板(例如，晶片)形成。例如，如图10所示，第一DBR层420可以从基板410形成，该基板410可以包括电介质、半导体、复合半导体和/或任何其他合适的材料。在一些方面，基板410可以是单片的。在一些方面，基板410可以被掺杂(例如，n型、n+)以向空腔430提供电流和/或充当用于形成第一DBR层420的平台。在一些方面，如图4所示，第一DBR层420可以接触空腔430的底侧并且第二DBR层440可以接触空腔430的顶侧。在一些方面，层状结构400形成VCSEL、LED、谐振腔LED、光学检测器、无线接收器、无线发射器、无线收发器或其组合。

第二DBR层440被配置为在层状结构400中形成顶部多孔DBR。第二DBR层440从单一材料(例如，电介质、半导体、复合半导体、块体材料等)形成并且包括多孔区域450并具有厚度442。厚度442为约1μm至约50μm。多孔区域450通过将单一材料多孔化而形成。多孔区域450包括交替的折射率的交替的第一多孔子层和第二多孔子层451-458(如图10所示)。在一些方面，第二DBR层440可以是具有交替的高折射率和低折射率的层的平面DBR镜。例如，如图4和图10所示，交替的第一多孔子层和第二多孔子层451-458可以具有交替的高折射率和低折射率的层。在一些方面，第二DBR层440可以被掺杂(例如，p型、p+)以向空腔430提供电流。

例如，图2中所示的第一DBR层240的方面和图4中所示的第二DBR层440的方面可能相似。相似的参考编号用于指示图2所示的第一DBR层240的方面的特征和图4中所示的第二DBR层440的方面的相似特征。

空腔430可以包括有源区438并且具有厚度432。有源区438被配置为在层状结构400中生成和/或检测辐射。例如，图2中所示的空腔230的方面和图3所示的空腔330的方面以及图4所示的空腔430的方面可能相似。相似的参考编号用于指示图2中所示的空腔230和图3中所示的空腔330的方面的特征和图4中所示的空腔430的方面的相似特征。在一些方面，空腔430可以包括一个或多个嵌入式触点(例如，n型、n+、n++、p型、p+、p++、隧道结、BTJ等)以向有源区438提供电流。例如，如图4所示，空腔330可以包括高度掺杂(例如，n++)的底部触点434(腔内)和高度掺杂(例如，p++)的顶部触点436(腔内)。在一些方面，层状结构400可以包括外部导电底部触点(例如，金属、金属氧化物等)和外部导电顶部触点(例如，金属、金属氧化物等)以向空腔430提供电流。例如，如图5所示，具有厚度402'的层状结构400'可以包括底部触点434'(例如，n+掺杂、金属等)和顶部触点436'(例如，p+掺杂、金属等)。

第一DBR层420被配置为在层状结构400中形成底部多孔DBR。第一DBR层420从单一材料(例如，电介质、半导体、复合半导体、块体材料等)形成并且包括多孔区域460并具有厚度422。厚度422为约1μm至约50μm。多孔区域460通过将单一材料(例如，图10中所示的基板410)多孔化而形成。多孔区域460包括交替的折射率的交替的第一多孔子层和第二多孔子层461-468(如图10所示)。在一些方面，第一DBR层420可以是具有交替的高折射率和低折射率的层的平面DBR镜。例如，如图4和图10所示，交替的第一多孔子层和第二多孔子层461-468可以具有交替的高折射率和低折射率的层。在一些方面，第一DBR层420可以被掺杂(例如，n型、n+)以向空腔430提供电流。

例如，图3中所示的第一DBR层320的方面和图4中所示的第一DBR层420的方面可能相似。相似的参考编号用于指示图3所示的第一DBR层320的方面的特征和图4中所示的第一DBR层420的方面的相似特征。

如图5所示，层状结构400'可以具有厚度402'并且包括第二DBR层440、空腔430和第一DBR层420。例如，图4中所示的层状结构400的方面和图5中所示的层状结构400'的方面可能相似。相似的参考编号用于指示图4所示的层状结构400的方面的特征和图5中所示的层状结构400'的方面的相似特征。层状结构400'可以包括外部底部触点434'(例如，n+掺杂、金属等)和顶部触点436'(例如，p+掺杂、金属等)，而不是如图4所示的层状结构400中的腔内底部触点434和顶部触点436。

如图6所示，层状结构600可以具有厚度602并且包括DBR层620和空腔630。层状结构600可以被配置为包括从单一材料制成的多孔DBR(例如，DBR层620)以用于更快地制造和减少应变，以及暴露的空腔630。层状结构600可以被进一步配置为形成各种光子、光学和/或电子设备(例如，VCSEL、LED、谐振腔LED、光学检测器、光电二极管、无线接收器、无线发射器、无线收发器等)。厚度602为约15μm至约75μm。在一些方面，DBR层620可以从基板(例如，晶片)形成。例如，如图12所示，DBR层620可以从基板610形成，该基板610可以包括电介质、半导体、复合半导体和/或任何其他合适的材料。在一些方面，基板610可以是单片的。在一些方面，基板610可以被掺杂(例如，n型、n+)以向空腔630提供电流和/或充当用于形成DBR层620的平台。在一些方面，如图6所示，DBR层620可以接触空腔630的底侧并且空腔630的顶侧可被暴露。在一些方面，层状结构600形成VCSEL、LED、谐振腔LED、光学检测器、无线接收器、无线发射器、无线收发器或其组合。

空腔630可以包括有源区638并且具有厚度632。有源区638被配置为在层状结构600中生成和/或检测辐射。例如，图4中所示的空腔430的方面和图6中所示的空腔630的方可能相似。相似的参考编号用于指示图4中所示的空腔430的方面的特征和图6中所示的空腔630的方面的相似特征。在一些方面，空腔630可以包括一个或多个嵌入式触点(例如，n型、n+、n++、p型、p+、p++、隧道结、BTJ等)以向有源区638提供电流。例如，如图6所示，空腔630可以包括高度掺杂(例如，n++)的底部触点634(腔内)和高度掺杂(例如，p++)的顶部触点636(腔内)。在一些方面，层状结构600可以在空腔630的顶侧上包括透镜和/或过滤器。

DBR层620被配置为在层状结构600中形成底部多孔DBR。DBR层620从单一材料(例如，电介质、半导体、复合半导体、块体材料等)形成并且包括多孔区域650并具有厚度622。厚度622为约1μm至约50μm。多孔区域650通过将单一材料(例如，图12中所示的基板610)多孔化而形成。多孔区域650包括交替的折射率的交替的第一多孔子层和第二多孔子层651-658(如图12所示)。在一些方面，DBR层620可以是具有交替的高折射率和低折射率的层的平面DBR镜。例如，如图6和图12所示，交替的第一多孔子层和第二多孔子层651-658可以具有交替的高折射率和低折射率的层。在一些方面，DBR层620可以被掺杂(例如，n型、n+)以向空腔630提供电流。

例如，图4中所示的第一DBR层420的方面和图6中所示的DBR层620的方面可能相似。相似的参考编号用于指示图4所示的第一DBR层420的方面的特征和图6中所示的DBR层620的方面的相似特征。

示例性多孔化系统

图7示出了根据示例性方面的多孔化系统700。尽管多孔化系统700作为独立装置和/或系统在图7中示出，但本公开的方面可以与其他装置、系统和/或方法一起使用，例如，层状结构200、300、300'、400、400'、600、制造图800、900、1000、1100、1200，和/或流程图1300、1400、1500、1600、1700。

如图7所示，多孔化系统700可以包括照明源710、槽(bath)720和电流源730。多孔化系统700可以被配置为在层或基板(例如，层状结构200、300、300'、400、400'、600)内多孔化或形成多孔区域。多孔化系统700可以被进一步配置为在层或基板(例如，层状结构200、300、300'、400、400'、600)中形成一个或多个多孔子层。多孔化系统700可以被进一步配置为进行EC刻蚀、PEC刻蚀或其组合以将层或基板多孔化。在一些方面，层或基板的一部分(例如，面内或面外)可以暴露于酸电流，使得该部分被刻蚀并且多孔区域保留。在一些方面，多孔区域的孔隙率可以通过调节电解液浓度、酸电流密度、酸电流流体速度、阳极氧化时间、温度、材料掺杂、照明功率和/或照明波长来控制。

照明源710被配置成利用PEC刻蚀来补充槽720中的层或基板(例如，层状结构726)的EC刻蚀，以在层或基板中形成多孔区域。PEC刻蚀是掺杂剂并且是带隙选择性的，并在层或基板的表面创建孔。照明源710可以包括UV源(例如，汞灯、弧光灯等)并且在层或基板的一部分或全部上产生PEC照明712。在一些方面，照明源710可以是脉冲光源或包括机械调制器(例如，斩波器)、声光调制器(AOM)或电光调制器(EOM)以生成具有特定频率的脉冲照明。在一些方面，照明源710可以具有约1mW至10W的功率。在一些方面，照明源710可以包括滤光器以将特定的(一个或多个)波长施加到层或基板。在一些方面，对于纯EC刻蚀，照明源710可被省略。

槽720被配置为提供层或基板(例如，层状结构726)的EC刻蚀(例如，化学刻蚀)以在层或基板中形成多孔区域。槽720可以包括电解液722、电极724和层状结构726(例如，层状结构200、300、300'、400、400'、600)。在一些方面，电解液722可以包括任何材料(例如，酸、氧化剂等)以促进层状结构726的EC刻蚀。例如，电解液722可以包括氢氟(HF)酸、盐酸(HCl)酸、氢溴酸(HBr)酸、硫酸(H

电流源730被配置为提供层或基板(例如，层状结构726)的EC刻蚀(例如，电流刻蚀)以在层或基板中形成多孔区域。电流源730可以包括阴极732和阳极734。当组合时，电流源730和槽720形成酸电流。如图7所示，阴极732可以连接到电极724并且阳极734可以连接到层状结构726以完成电路。在有或没有照明源710的情况下，当电流被施加时，层状结构726被刻蚀(例如，多孔化)，并且电流流动从层状结构726朝向电极724。电子在层状结构726中的孔尖端处共振并且孔隙延伸通过层状结构726。在一些方面，酸电流密度为约1mA/cm

示例性制造图

图8-图12示出了根据各种示例性方面的用于形成层状结构200、300、300'、400、400'、600的制造图800、900、1000、1100、1200。应当理解，并非图8-12中的所有步骤都需要执行本文提供的公开。此外，一些步骤可以同时地、顺次地和/或以与图8-图12所示不同的次序来执行。制造图800、900、1000、1100、1200应被参考图1-图7描述。然而，制造图800、900、1000、1100、1200不限于这些示例方面。

如图8所示，制造图800被配置为形成图2所示的层状结构200。在步骤810中，基板210被选择。在步骤820中，第二DBR层220在基板210上形成(例如，沉积)。在一些方面，底部触点224可以在步骤820期间形成(例如，掺杂的n++)。在步骤830中，空腔230在第二DBR层220上形成(例如，沉积)。在步骤840中，顶部触点234作为单独的外部导电触点在空腔230(腔内)上形成或者在空腔230(腔内)内部形成(例如，掺杂的p++)。在步骤850中，第一DBR层240在空腔230上利用单一材料形成(例如，沉积)。在步骤860中，第一DBR层240(例如，利用图7所示的多孔化系统700)被多孔化以形成具有交替的第一多孔子层和第二多孔子层251-258的多孔区域250以形成顶部多孔DBR，以便形成如图2所示的层状结构200。

如图9所示，制造图900被配置为形成图3所示的层状结构300。在步骤910中，基板310选自单一材料(例如，块体材料)。在步骤920中，底部触点334作为单独的外部导电触点在基板310(腔内)上形成或者作为空腔330(腔内)的一部分形成(例如，掺杂的n++)。在步骤930中，空腔330在基板310和底部触点334上形成(例如，沉积)。在步骤940中，第二DBR层340在空腔330上形成(例如，沉积)。在步骤950中，基板310被减薄。在一些方面，步骤950可被省略并且基板310可被多孔化而不被减薄。在一些方面，基板310可以通过刻蚀、抛光、研磨、化学机械抛光(CMP)或其他合适的材料减少工艺来减薄。在步骤960中，减薄的基板310(例如，第一DBR层320)被(例如，利用图7中所示的多孔化系统700)多孔化以形成具有交替的第一多孔子层和第二多孔子层351-358的多孔区域350以形成底部多孔DBR，以便形成如图3所示的层状结构300。

如图10所示，制造图1000被配置为形成图4所示的层状结构400。在步骤1010中，基板410选自单一材料(例如，块体材料)。在步骤1020中，底部触点434作为单独的外部导电触点在基板410(腔内)上形成或者作为空腔430(腔内)的一部分形成(例如，掺杂的n++)。在步骤1030中，空腔430在基板410和底部触点434上形成(例如，沉积)，并且顶部触点436作为单独的外部导电触点在空腔(腔内)430上形成或者在空腔430(腔内)内部形成(例如，掺杂的p++)。在步骤1040中，第二DBR层440利用单一材料在空腔330上形成(例如，沉积)。在步骤1050中，基板410被减薄以形成第一DBR层420。在一些方面，步骤1050可被省略并且基板410可被多孔化而不被减薄。在一些方面，基板410可以通过刻蚀、抛光、研磨、CMP或其他合适的材料减少工艺来减薄。在步骤1060中，第二DBR层440和第一DBR层420被(例如，利用图7中所示的多孔化系统700)多孔化以分别形成具有交替的第一多孔子层和第二多孔子层451-458的多孔区域450以形成顶部多孔DBR、和具有交替的第一多孔子层和第二多孔子层461-468的多孔区域460以形成底部多孔DBR，以便形成如图4所示的层状结构400。

如图11所示，制造图1100被配置为形成相似于图3中所示的层状结构300的层状结构300'。在步骤1110中，基板310选自单一材料(例如，块体材料)。在步骤1120中，基板310被(例如，利用图7中所示的多孔化系统700)多孔化以形成具有交替的第一多孔子层和第二多孔子层351'-358'的多孔区域350'以形成底部多孔DBR。在一些方面，多孔区域350'可以大约形成到基板310的中间或中点深度。在一些方面，例如，多孔区域350'可以通过边缘多孔化形成，其中基板310的边缘部分被暴露(例如，制作掩模，例如，氮化硅)并通过基板310的边缘部分被横向多孔化。在一些方面，例如，多孔区域350'可以通过施加低电流酸刻蚀一段时间直到酸刻蚀到达基板310的中点深度的中间为止来形成，在该点处基板310的多孔化可以以高电流酸刻蚀开始。

在步骤1130中，底部触点334作为单独的外部导电触点在基板310(腔内)上形成或者作为空腔330(腔内)的一部分形成(例如，掺杂的n++)。在步骤1140中，空腔330在基板310和底部触点334上形成(例如，沉积)。在步骤1150中，第二DBR层340在空腔330上形成(例如，沉积)。在步骤1160中，基板310(例如，第一DBR层320)被减薄以形成底部多孔DBR和层状结构300'。在一些方面，步骤1160可被省略并且基板310可被多孔化而不被减薄。

例如，图3中所示的层状结构300的方面可以与图11中所示的层状结构300'的方面相似。相似的参考编号用于指示图3中所示的层状结构300的方面的特征以及图11所示的层状结构300'方面的相似特征。

如图12所示，制造图1200被配置为形成图6所示的层状结构600。在步骤1210中，基板610选自单一材料(例如，块体材料)。在步骤1220中，底部触点634作为单独的外部导电触点在基板610(腔内)上形成或者作为空腔630(腔内)的一部分形成(例如，掺杂的n++)。在步骤1230中，空腔630在基板610和底部触点634上形成(例如，沉积)。在步骤1240中，顶部触点636作为单独的外部导电触点在空腔630(腔内)上形成或者在空腔630(腔内)内部形成(例如，掺杂的p++)。在步骤1250中，基板610被减薄。在一些方面，步骤1250可被省略并且基板610可被多孔化而不被减薄。在一些方面，基板610可以通过刻蚀、抛光、研磨、CMP或其他合适的材料减少工艺来减薄。在步骤1260中，减薄的基板610(例如，DBR层620)被(例如，利用图7中所示的多孔化系统700)多孔化以形成具有交替的第一多孔子层和第二多孔子层651-658的多孔区域650以形成底部多孔DBR，以便形成如图6所示的层状结构600。

示例性流程图

图13-图17示出了根据各种示例性方面的用于描述形成层状结构200、300、300'、400、400'、600的处理的流程图1300、1400、1500、1600、1700。应当理解，并非图13-图17中的所有步骤都需要执行本文提供的公开。此外，一些步骤可以同时地、顺次地和/或以与图13-图17所示不同的次序来执行。流程图1300、1400、1500、1600、1700应被参考图1-图12描述。然而，流程图1300、1400、1500、1600、1700不限于这些示例方面。

如图13所示，流程图1300描述了形成图2和图8所示的层状结构200的处理。在步骤1302中，如图2和图8的示例所示，第二DBR层220在基板210上形成(例如沉积)以形成底部DBR。在步骤1304中，空腔230在第二DBR层220上形成(例如，沉积)，具有有源区238以生成和/或检测辐射。在步骤1306中，作为单一材料的第一DBR层240在空腔230上形成(例如，沉积)。在步骤1308中，第一DBR层240被多孔化以形成顶部DBR。在一些方面，第一DBR层240以约0.1μm/min至约10μm/min的多孔化速率被多孔化。在一些方面，第一DBR层240在约两分钟至约五分钟的时间中制造。例如，第一DBR层240的制造更快、质量高(例如，R≥90％)、更有效，并且减少了层状结构200中的诱发应变和/或缺陷。

如图14所示，流程图1400描述了形成图3和图9所示的层状结构300的处理。在步骤1402中，如图3和图9的示例所示，空腔330在基板310上形成(例如，沉积)，具有有源区338以生成和/或检测辐射。在步骤1404中，第二DBR层340在空腔330上形成(例如沉积)以形成顶部DBR。在步骤1406中，基板310被减薄(例如，第一DBR层320)，基板310是单一材料(例如，块体材料)。在一些方面，步骤1406可被省略并且基板310可被多孔化而不被减薄。在步骤1408中，第一DBR层320被多孔化以形成底部DBR。在一些方面，第一DBR层320以约0.1μm/min至约10μm/min的多孔化速率被多孔化。在一些方面，第一DBR层320在约两分钟至约五分钟的时间中制造。例如，第一DBR层320的制造更快、质量高(例如，R≥90％)、更有效，并且减少了层状结构300中的诱发应变和/或缺陷。

如图15所示，流程图1500描述了形成图4和图10所示的层状结构400的处理。在步骤1502中，如图4和图10的示例所示，空腔430在基板410上形成(例如，沉积)，具有有源区438以生成和/或检测辐射。在步骤1504中，作为单一材料的第二DBR层440在空腔430上形成(例如，沉积)。在步骤1506中，基板410被减薄(例如，第一DBR层420)，基板410是单一材料(例如，块体材料)。在一些方面，步骤1506可被省略并且基板410可被多孔化而不被减薄。在步骤1508中，第二DBR层440和第一DBR层420分别被多孔化以形成顶部DBR和底部DBR。在一些方面，第二DBR层440和/或第一DBR层420以约0.1μm/min至约10μm/min的多孔化速率被多孔化。在一些方面，第二DBR层440和/或第一DBR层420在约两分钟至约五分钟的时间中制造。例如，第二DBR层440和/或第一DBR层420的制造更快、质量高(例如，R≥90％)、更有效，并且减少了层状结构400中的诱发应变和/或缺陷。

如图16所示，流程图1600描述了形成相似于图3和图9中所示的层状结构300的图11所示的层状结构300'的处理。在步骤1602中，如图3、图9和图11的示例所示，作为单一材料(例如，块体材料)的基板310被多孔化以形成底部DBR(例如，第一DBR层320)。在步骤1604中，空腔330在基板310上形成(例如，沉积)，具有有源区338以生成和/或检测辐射。在步骤1606中，第二DBR层340在空腔330上形成(例如，沉积)以形成顶部DBR。在步骤1608中，基板310被减薄(例如，第一DBR层320)。在一些方面，步骤1608可被省略并且基板310可被多孔化而不被减薄。在一些方面，基板301(例如，第一DBR层320)以约0.1μm/min至约10μm/min的多孔化速率被多孔化。在一些方面，第一DBR层320在约两分钟至约五分钟的时间中制造。例如，第一DBR层320的制造更快、质更高(例如，R≥90％)、更有效，并且减少了层状结构300'中的诱发应变和/或缺陷。

如图17所示，流程图1700描述了形成图6和图12所示的层状结构600的处理。在步骤1702中，如图6和图12的示例所示。空腔630在基板610上形成(例如，沉积)，具有有源区638以生成和/或检测辐射。在步骤1704中，基板610被减薄(例如，DBR层620)，基板610是单一材料(例如，块体材料)。在一些方面，步骤1704可被省略并且基板610可被多孔化而不被减薄。在步骤1706中，DBR层620被多孔化以形成底部DBR。在一些方面，DBR层620以约0.1μm/min至约10μm/min的多孔化速率被多孔化。在一些方面，DBR层620在约两分钟至约五分钟的时间中制造。例如，DBR层620的制造更快、质量高(例如，R≥90％)、更有效，并且减少了层状结构600中的诱发应变和/或缺陷。

应当理解，本文中的措辞或术语是出于描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由相关领域(一个或多个)的技术人员根据本文的教导来解释。

以下示例是本公开的说明性而非限制性的方面。对本领域中通常遇到的并且对于相关领域(一个或多个)的技术人员来说清楚的多种条件和参数的其他合适的修改和调整在本公开的精神和范围内。

尽管上面已经描述了具体方面，但是应当理解，这些方面可以以不同于所描述的来实践。该描述并非旨在限制权利要求的范围。

上面已经借助图示了指定功能的实现及其关系的功能构建块描述了方面。为了描述的方便，本文已经任意限定了这些功能构建块的边界。只要适当地执行指定的功能及其关系，就可以限定可替代的边界。

上述具体方面的描述将充分地揭示这些方面的一般性质，使得在不偏离这些方面的一般概念的情况下，其他人可以通过应用本领域技术内的知识，容易地修改和/或适应这样的具体方面的各种应用，而无需过度实验。因此，基于本文所呈现的教导和指导，这种修改和适应旨在落入所公开方面的等同物的含义和范围内。

这些方面的广度和范围不应受任何上述示例性方面的限制，而应仅根据所附权利要求及其等同物来限定。