如同先前所述，最早被成功制作出来的面射型雷射元件探用 GaInAsP/InP 磷砷化铟镓/磷化铟材料所制作，发光波长在12微米范围，磷砷化铟镓/磷化铟系列材料有一个特性是导带能障差异 △E_c较小所以对于注入载子局限能力较差，经常因为电流注入操作过程中产生的热而让导带电子溢流（overflow）到活性层外，无法在发光层形成电子电洞辐射复合，造成元件量子效率低落且特性温度（characteristic temperature, T_o）也较低，因此初期只能在77K 液态氮冷却的低温环境下以脉冲方式操作。虽然稍后改用砷化镓系列材料已经有效改善载子溢流和特性温度的问题，同时砷化镓/砷化铝镓的显著折射率差异也比较容易获得高反射率的 DBR，相较之下磷化铟系列材料折射率差异较小，因此要获得足够高的反射率的话需要磊晶成长的 DBR 对数相当可观，通常会超过50对，如此一来不仅磊晶成长耗时，所制作的元件串联电阻也相当高，直接用磷化铟系列材料成长全磊晶的面射型雷射并不实际。

1991年由日本冲电气工业前往 UCSB 休假研究的H.Wada 与胡玲院士团队和 Bell Lab. 合作成功制作出可以在室温下脉冲操作的1.3微米 GaInAsP/InP 面射型雷射［37］。该元件结构基本上是利用 MOCVD在p型InP 基板上成长发光波长1.3微米的GalnAsP/InP发光层，然后再利用溅镀法（sputtering）制作在发光区上方和下方分别镀上8对及5对的SiN/Si 介电质 DBR，其反射率分别可达99%以及98.5%。元件在室温下可以电激发光脉冲操作，阈值电流值为 50mA，在 77K 液态氮温度下连续波操作阈值电流为3.9mA，脉冲操作阈值电流则降低为1.5mA。

在1992年日本电信电话公司 NTT 光电实验室 T. Tadokoro 团队发表利用 MOCVD 在n型InP 基板上成长34对反射率可达97%的GaInAsP/InP 磊晶 DBR，以及2倍等效光学波长厚度（2入 cavity）也就是 0.88微米未掺杂的双异质接面GaInAsP 活性层，上方继续成长 0.49 微米厚Zn 掺杂（～7×10¹⁷cm^-3）的InP 披覆层（cladding layer）以及0.22微米厚的 Zn 掺杂（～3×10¹⁸cm^-3）GaInAsP 做为金属电极接触层（contact layer）。在这个磊晶片表面以热蒸镀法（thermal evaporation）镀上环形的p 型金属电极后，用硫酸：双氧水：水=3：1:1的比例以及盐酸：磷酸=1：1的溶液进行湿式蚀刻以形成直径50~15微米的蚀刻高台（mesa），蚀刻深度为1.6微米。去除蚀刻保护光阻后，利用电子束蒸镀（electron beam evaporation）在上方镀上3.5对的SiO₂/Si 介电质 DBR 作为上反射镜，再利用C₂F₆活性离子蚀刻（reactive ion etching, RIE）移除环状金属电极上的介电质以供后续元件点测，基板背面经过研磨抛光后镀上背电极并留下200×300μm²的窗口供雷射输出。完成制程后元件可以在室温下以脉冲电激发光操作，直径40微米的元件阈值电流值为 260mA，在液态氮冷却至77K 环境下最低阈值电流为13mA，这是首次利用磊晶 DBR结合介电质 DBR的混成式GaInAsP长波长1.55微米范围面射型雷射电激发光的纪录［38］。

1993年东京工业大学T.Baba 和Iga 教授团队制作出接近室温下连续波操作的GaInAsP/InP 面射型雷射［39］，与先前成果相较之下主要差异在于发光波长1.37微米的GaInAsP/InP 发光层借由制程方式再成长形成圆形平面埋入式异质结构（circular planar buried heterostructure, CPBH）［40］，p侧镜面由8.5对 MgO/Si DBR与 Au/Ni/Au 所组成，n侧镜面则由6 对 SiO₂/Si 介电质 DBR构成。元件 p侧借由镓焊料（Ga solder）贴合到镀金的钻石导热板，借由 MgO/Si较高的热传导系数以及散热片有助于移除元件电激发光操作过程中产生的热，使元件可以在接近室温环境下连续波操作。在77K 温度下元件可以连续波操作且大多数元件阈值电流值约为10mA，最低可达0.42mA。在20°C下可以脉冲电激发光操作，阈值电流为18mA。最高可以维持连续波操作的温度为14°C，此时阈值电流值为22mA，远场发散角为4.2°，这已经是 GaInAsP 长波长面射型雷射最接近室温下连续波操作的纪录。

由于晶圆贴合（wafer bonding或 wafer fusion）技术的发展［41］，也开始有研究团队尝试结合 GaInAsP/InP 活性层的长波长特性与 GaAs/AlAs的高反射率DBR技术来丰作面射型雷射。在1992年时 UCSE的J.J. Dudley 与胡玲院土团队利用MOVPE在p型InP基板上成长波长1.3微米的 InGaAsP 发光层，另外用MBE 系统在GaAs基板上成长 27对AlAs/GaAs的磊晶DBR，经过表面蚀刻清洗步骤后将两个晶片样品的磊晶面相对贴合在一起放入炉管中并以200克重的石墨块压着，炉管内经过氮气冲吹后通入氢气并升温到650°C持温2小时，两个磊晶片表面因而熔合在一起，随后样品取出后用盐酸将InP 基板移除后再淀镀上5对 Si/SiN_x反射镜［42］。该元件可以光激发光操作，波长为1.22微米，且最高操作温度可以高达144°C。随后在1993年该团队改善制程参数并将晶圆贴合温度设定为630°C通氢气持温30分钟，上方溅镀4对 Si/SiO₂反射镜，元件可以电激发光操作，发光波长为1301nm，最高连续波操作温度为230K，此时间值电流值为3.6mA，在室温 300K 时元件可以电激发光脉冲操作，此时阈值电流值为9mA［43］。1994年同一团队在 InP 基板上以 MOCVD 成长 40 对 InGaAsP/InP DBR 以及2倍等效波长厚度的共振腔（2入 cavity），活性层为发光波长1.55 微米的 InGaAsP。另外上方 DBR 为 MBE 在 GaAs基板上成长的25 对GaAs/AlAS DBR，两个磊晶片在 650°C氢气气氛下持温 10分钟进行贴合，所制作的全磊晶 DBR 元件仅能在室温下光激发光操作，最大平均输出功率仅约1μW。1994年底进一步将上下的DBR都采用AlAS/GaAs并以晶片贴合方式夹着中间具有应选补偿的InGaAsP量子井发光层，在室温下达成脉冲电激发光操作，发光波长1.52微米，最低阈值电流12mA［45］。

在 1995年该团队在 GaAs 基板上以 MBE 成长28 对n型 AlAs/GaAs DBR，另外成长的p型 DBR 为30 对四分之一波长的 Al_0.67Ga_0.33As-GaAs（Be掺杂浓度4×10¹⁷cm^-3）先与 MOVPE 成长的7层应变补偿 InGaAsP 量子井发光层在630°C下通氢气持温20分钟进行第一次晶片贴合，移除InP 基板后再与n型DBR进行第二次晶片贴合。所制作的元件可以在室温下电激发光连续波操作，最低阈值电流为2.3mA，发光波长1542nm，符合玻璃光纤最低损耗的波段。

尽管长波长面射型雷射可以借由晶片贴合方式结合 InGaAsP 的发光层与 Al（Ga）As/GaAs DBR 的高反射率优势同样达成室温下连续波电激发光操作，但是两种材料之间晶格常数不匹配达 3.7%，同时热膨胀系数也有显著差异（α（InP）=4.6×10^-6K^-1，α（GaAs）=6.3×10^-6K^-1）［43］，因此并不适用在较大面积的晶圆贴合制程。同时借由晶片贴合方式制作面射型雷射制程相对复杂，良率及元件可靠度也有疑虑，因此许多研究单位仍然持续寻找与砷化镓基板晶格常数相近，可以直接磊晶成长波长符合1.3微米和1.55微米范围的光通讯波段面射型雷射活性层材料，在本书第六章中我们将会进一步探讨这些可能的材料结构与研究进展。