在混合式氮化鎵VCSEL的研究，2010年本研究團隊優(yōu)化制程達(dá)到室溫連續(xù)波操作電激發(fā)氮化鎵VCSEL，此元件是以磊晶成長AlN/GaN DBR以及InGaN MQW發(fā)光層再搭配Ta2O5/SiO2氧化物DBR所實現(xiàn)如圖7-12，其特點為在共振腔中插入了AlGaN電流阻擋層且將ITO厚度減薄至30奈米。2011年，為了達(dá)到更好的電流局限效果以及降低ITO的吸收，本研究團隊移除了結(jié)構(gòu)中的ITO并在共振腔中加入氮化鋁的電流孔徑達(dá)成腔內(nèi)的電流局限效果，如圖7-13，此外此電流局限孔徑之折射率差更可以提供橫向的光學(xué)局限，研究結(jié)果顯示AIN確實有達(dá)到電流局限的目的且得到窄線寬頻譜。

混合式結(jié)構(gòu)直到2012年才另外有瑞士EPFL團隊使用AlInN/GaN DBR搭配TiO2/SiO2氧化物DBR成功制作出室溫脈沖電激發(fā)混合型GaN VCSEL，因為磊晶DBR的制作不易，在混合式VCSEL發(fā)展一直沒有重大突破。在2014年瑞典查默斯科技大學(xué)（Chalmers University of Technology）提出搭配電流局限層設(shè)計與光學(xué)局限關(guān)系之模擬分析，內(nèi)容探討在制作電流局限層設(shè)計如何達(dá)到好的光場局限效果并保有優(yōu)異的電性特性，如圖7-14所示；在同樣結(jié)構(gòu)設(shè)計下在2017年引入了熱透鏡的概念，一般認(rèn)為熱在VCSEL元件是很大的問題，然而熱透鏡效應(yīng)就是為了利用熱造成材料折射系數(shù)在孔徑中央變大進(jìn)而達(dá)到更佳的光場局限效果，但是結(jié)果僅止于模擬，到目前為止尚未有實驗證實。

而本實驗室之研究團隊也于2014年提出電流局限層之設(shè)計如圖7-15所示，并進(jìn)一步模擬分析電性與光場分布狀態(tài)，并提出同時可滿足壓抑高階模態(tài)與預(yù)測和控制載子流向之行為的新穎設(shè)計，提供最佳的指導(dǎo)方針于室溫電激發(fā)元件的制作上，同年也制作出淺蝕刻的結(jié)構(gòu)，其品質(zhì)因子 （quality factor）高達(dá)2600之共振腔，證明此結(jié)構(gòu)具有橫向光學(xué)局限效果；并在2017年將此結(jié)構(gòu)成功制作在電激發(fā)元件中，在p-GaN蝕刻30nm的深度并回填SiO2以達(dá)到電流局限層并同時具有光場局限效果如圖7-16。雖然在結(jié)構(gòu)上對于電流特性與光場局限設(shè)計有不同探討，但是礙于制程技術(shù)的限制，穩(wěn)定制作出GaN VCSEL已經(jīng)是一大挑戰(zhàn)，進(jìn)一步改善結(jié)構(gòu)增加元件特性僅止于模擬分析。2016年，臺灣臺科大團隊成功制作出混合式GaN VCSEL，他們嘗試蝕刻p-GaN制作光學(xué)局限層，且利用Si擴散制作出電流局限層，最后成功制作出3μm直徑之電流局限圖案，并觀察到雷射現(xiàn)象，如圖7-17。

隨著氮化鎵磊晶技術(shù)的提升，日本名城大學(xué)團隊發(fā)表了多篇混合式DBR為主的GaN VCSEL研究結(jié)果，藍(lán)紫光GaN VCSEL的操作特性才有重大的突破，雖然成長使用昂貴的GaN基板，但也因此得到高品質(zhì)的磊晶結(jié)構(gòu)。盡管磊晶DBR不容易達(dá)到極高的反射率，此團隊利用此特點，將磊晶DBR設(shè)計反射率較低并讓元件以下出光方式，因而得到極好的雷射出光效果，其輸出功率可達(dá)3mw以上，此外其元件不只在室溫下連續(xù)操作，因為使用GaN基板與磊晶DBR使得此結(jié)構(gòu)有優(yōu)異的散熱效果，讓操作溫度甚至可達(dá)85°C。日本名城大學(xué)團隊與名古屋大學(xué)團隊合作，憑借著優(yōu)異的經(jīng)驗與制程技術(shù)為基礎(chǔ)，著力于光場設(shè)計以達(dá)到更好的出光效果，在圖7-18中借由加入高折射率材料于介電質(zhì)反射鏡與GaN介面中光學(xué)局限層的范圍，因為在電流局限范圍內(nèi)較厚，其外圍是較低折射率材料進(jìn)而達(dá)到光學(xué)局限的效果；同一年日本名城大學(xué)團隊也與橫濱Stanley電氣公司研發(fā)實驗室合作提出了另一結(jié)構(gòu)，針對此概念在2018年名城大學(xué)團隊在混合式DBR結(jié)構(gòu)中，蝕刻p-GaN并回SiO2作為電流局限層與光學(xué)局限層，并觀察到雷射現(xiàn)象，其出光功率達(dá)到了6 mW，如圖7-19?；旌鲜紾aN VCSEL在磊晶與制程技術(shù)提升下，在雷射輸出功率也達(dá)到非常高的輸出，但是必須使用昂貴的GaN基板是一大問題，此外下出光是利用拋光減薄并沉積抗反射層（anti-reflection, AR）以達(dá)到高出光效果，如何大面積的制作元件是另一項問題。