垂直共振腔面射型雷射 Vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) 由於其共振腔的方向與發光層垂直，相較於edge emitting lasers (EELs)有著圓形出光以及可製作陣列等優點。GaN VCSEL可應用於高密度光學儲存、高解析度印表機以及微投影上。但是GaN VCSEL的發展相較於GaN EEL或是其他材料製作的長波長VCSEL來說相對遲緩許多，主要原因還是在於缺乏高品質的磊晶DBR。氮化鎵系統磊晶DBR主要分成兩種，包含AlN/GaN、與AlInN/GaN。AlN/GaN DBR可以提供最大的折射率差異與禁止帶寬度(Stopband width)，但AlN與GaN之晶格常數差異高達2.4%，成長時容易因為應力累積而產生裂痕(crack)與晶格缺陷，並導致DBR反射率的降低。為了消除此效應，國立交通大學Huang等人在AlN/GaN DBR中插入5對的AlN/GaN超晶格結構(Superlattice)以釋放所累積的應力成功成長出高反射率且無裂痕的AlN/GaN DBR。而瑞士EPFL團隊則選用AlInN/GaN材料系統，利用適當調整銦(In)含量使AlInN可晶格匹配於GaN，但高含量的銦容易形成相位分離的現象以及薄膜中銦含量的不均勻分布等問題，因此此種DBR的發展仍極其有限。
依據共振腔的DBR結構不同，GaN VCSEL可分為三種:全磊晶式、混合式與全介質式，如上圖所示。全磊晶式GaN VCSEL在1996年成功的被製作出來，其發光層以及DBR全由磊晶製作完成。但由於應力以及晶體品質的考量與高反射DBR的磊晶過程十分困難，此種型式的VCSEL已無研究團隊繼續投入研發。混合式的GaN VCSEL則是由在基板上磊晶成長DBR與發光層，再由鍍膜沉積上介質DBR。由於介質式DBR不需受限於晶格匹配的問題，可自由選用折射率差異大的兩種介質材料，因此更易於製作出高反射率以及寬禁止帶的DBR。室溫連續波操作電激發GaN VCSEL在2010年首次由本實驗室以磊晶成長AlN/GaN DBR以及InGaN MQW發光層再搭配Ta2O5/SiO2氧化物DBR所實現。在2012年瑞士EPFL也使用AlInN/GaN DBR搭配TiO2 /SiO2氧化物DBR成功製作出室溫脈衝電激發混合型GaN VCSEL。最後全介質式GaN VCSEL在DBR結構全使用介質材料DBR來得到高品質微共振腔。但發光層無法以磊晶方式成長於介質材料上，因此全介質式GaN VCSEL須搭配雷射剝離(Laser lift-off, LLO)以及金屬接合(Metal bonding)等技術將結晶薄膜發光層由基板上取下並整合進介質DBR的共振腔中。此種結構在2008年成功由日本日亞化學團隊實現藍光室溫連續波電激發操作。此外，在2012年加州大學中村修二教授團隊也利用光電化學蝕刻(Photo electrochemical, PEC)的方式製作出了可室溫操作的脈衝電激發的m面非極性GaN VCSEL，成功的解決了傳統成長於C晶面的氮化銦鎵量子井中惱人的量子侷限史塔克效應(Quantum confined Stark effect, QCSE)也開啟了另一種製作高品質GaN VCSEL的方法。目前在GaN VCSEL的發展仍因為製程以及DBR磊晶的難度太高而僅止於實驗室階段，而各國的研究團隊也紛紛在尋找能更有效簡化製程步驟以及提高樣品良率的方法，相信在未來能找出適合的方法並成功導入商業化。
