DE10039435A1 - Radiation-emitting semiconductor component used as an illuminating diode or semiconductor laser comprises an active layer, a contact surface and a cylindrical semiconductor body - Google Patents
Radiation-emitting semiconductor component used as an illuminating diode or semiconductor laser comprises an active layer, a contact surface and a cylindrical semiconductor bodyInfo
- Publication number
- DE10039435A1 DE10039435A1 DE2000139435 DE10039435A DE10039435A1 DE 10039435 A1 DE10039435 A1 DE 10039435A1 DE 2000139435 DE2000139435 DE 2000139435 DE 10039435 A DE10039435 A DE 10039435A DE 10039435 A1 DE10039435 A1 DE 10039435A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- radiation
- active layer
- semiconductor component
- component according
- emitting semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/14—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
- H01L33/145—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure with a current-blocking structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/24—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate of the light emitting region, e.g. non-planar junction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1071—Ring-lasers
- H01S5/1075—Disk lasers with special modes, e.g. whispering gallery lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Halblei terbauelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so wie ein Herstellungsverfahren hierfür.The invention relates to a radiation-emitting semi-lead terbauelement according to the preamble of claim 1 so like a manufacturing process for this.
Bei strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen, wie bei spielsweise Leuchtdioden oder Halbleiterlasern, besteht ein weithin bekanntes Problem darin, daß aufgrund von Totalrefle xion ein Großteil der erzeugten Strahlung im Halbleiterkörper verbleibt und nicht ausgekoppelt wird. Die durch Totalrefle xion verursachten Auskoppelverluste hängen unter anderem von der Form des Halbleiterkörpers und dem Halbleitermaterial ab.With radiation-emitting semiconductor components, such as for example, light emitting diodes or semiconductor lasers well known problem in that due to total reflection xion a large part of the radiation generated in the semiconductor body remains and is not decoupled. The through total reflection Coupling losses caused by xion depend, among other things, on the shape of the semiconductor body and the semiconductor material.
Große Auskoppelverluste weisen hierbei insbesondere Materia lien auf, die auf GaAs oder GaN basieren und einen hohen Bre chungsindex besitzen. Ein hoher Brechungsindex führt zu einem kleinen Totalreflexionswinkel (bezogen auf die Normale der reflektierenden Oberfläche) und damit zu einem geringen Aus koppungsgrad, da nur die Strahlungsanteile ausgekoppelt wer den, die unter einem Winkel auf die Auskoppelfläche einfal len, der kleiner ist als der Totalreflexionswinkel.Materia has a particularly high decoupling loss lines based on GaAs or GaN and a high bre own index. A high refractive index leads to one small total reflection angle (based on the normal of the reflective surface) and thus to a small extent degree of coupling, since only the radiation components are decoupled the one that falls onto the decoupling surface at an angle len, which is smaller than the total reflection angle.
Bei zylindrischen Bauelementen mit vorwiegend lateraler Emis sionsrichtung (senkrecht zur Zylinderlängsachse) wird das To talreflexionsproblem weiter verschärft, da der Zylindermantel als totalreflektierender Ringresonator wirkt und mit hoher Effizienz die Auskopplung der erzeugten Strahlung verhindert.For cylindrical components with predominantly lateral emis direction (perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder) the To Valley reflection problem further exacerbated because of the cylinder jacket acts as a totally reflective ring resonator and with high Efficiency prevents the generated radiation from being decoupled.
Zylindrische Bauelemente mit lateraler Emissionsrichtung stellen beispielsweise Microcavity-Laser dar, die aus US 5,825,799 bekannt sind. Cylindrical components with lateral emission direction represent, for example, microcavity lasers, which from US 5,825,799 are known.
Gezeigt ist hier ein zylinderförmiger Halbleiterkörper mit einer aktiven Schichtfolge, wobei die einzelnen Schichtebenen senkrecht zur Zylinderlängsachse angeordnet sind. Die erzeug te Laserstrahlung propagiert in der Schichtebene und wird über benachbarte Strukturen ausgekoppelt. Die Kopplung zwi schen der laseraktiven Schicht und den Auskoppelstrukturen basiert dabei auf dem resonanten Tunneleffekt.A cylindrical semiconductor body is shown here an active layer sequence, with the individual layer levels are arranged perpendicular to the cylinder longitudinal axis. The generate Laser radiation propagates in the layer plane and is coupled out via neighboring structures. The coupling between the laser-active layer and the decoupling structures is based on the resonant tunnel effect.
Solche zusätzlichen Auskopplungsstrukturen verursachen bei der Herstellung zusätzlichen Aufwand und müssen mit hoher Präzision auf die laseraktiven Schichten ausgerichtet werden. Weiterhin sind solche Strukturen auf bestimmte Lasertypen be schränkt.Such additional decoupling structures cause the production of additional effort and must with high Precision can be aimed at the laser-active layers. Furthermore, such structures are based on certain types of lasers limits.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein lateral strah lungsemittierendes Halbleiterbauelement zu schaffen, das eine erhöhte Strahlungsausbeute aufweist und zugleich einfach und kostengünstig herstellbar ist.The invention is based, a lateral beam to create lung-emitting semiconductor device, the one has increased radiation yield and at the same time simple and is inexpensive to manufacture.
Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Her stellungsverfahren hierfür anzugeben.Furthermore, it is an object of the present invention, a Her procedures for this.
Diese Aufgabe wird durch ein strahlungsemittierendes Halblei terbauelement nach Patentanspruch 1 beziehungsweise durch ein Herstellungsverfahren nach einem der Patentansprüche 13 bis 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 12 und 19.This task is accomplished by a radiation-emitting semi-lead terbauelement according to claim 1 or by a Manufacturing method according to one of claims 13 to 18 solved. Advantageous developments of the invention are Subject of subclaims 2 to 12 and 19.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Halbleiterkörper des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements zylindrisch zu formen, wobei die aktive Schicht senkrecht zur Zylinderlängs achse angeordnet ist und die im Betrieb generierte Strahlung zumindest teilweise senkrecht zur Zylinderlängsachse emit tiert wird. Unter einem zylindrischen Körper ist hierbei ne ben einem Kreiszylinder allgemein ein Körper mit übereinstim mender Grund- und Deckfläche zu verstehen, beispielsweise ein Zylinder mit einer Ellipse oder einem Oval als Grund- und Deckfläche. According to the invention, the semiconductor body of the radiation-emitting semiconductor component cylindrically shape, with the active layer perpendicular to the cylinder lengthways axis is arranged and the radiation generated during operation at least partially perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder is tiert. Under a cylindrical body is ne ben a circular cylinder generally a body with coincident to understand mender base and top surface, for example a Cylinder with an ellipse or an oval as the base and Cover surface.
In der aktiven Schicht ist ein erster Bereich ausgebildet, in dem elektromagnetische Strahlung generiert wird.A first region is formed in the active layer, in which is generated by electromagnetic radiation.
Dieser erste Bereich wird von einem zweiten Bereich umgeben, der strahlungsinaktiv ist. Unter strahlungsinaktiv ist hier bei zu verstehen, daß in diesem Bereich keine Strahlung er zeugt oder verstärkt wird oder daß eine Strahlungserzeugung oder -verstärkung in wesentlich geringerem Maß als im ersten Bereich stattfindet.This first area is surrounded by a second area that is radiation inactive. Under radiation inactive is here to understand that there is no radiation in this area creates or amplifies or that radiation generation or reinforcement to a much lesser extent than in the first Area takes place.
Entsprechend ist der zweite Bereich für die im ersten Bereich erzeugte Strahlung transparent oder bis zu einem gewissen Grad absorbierend gebildet.Accordingly, the second area is for those in the first area generated radiation transparent or to a certain extent Degrees absorbent.
Diese Anordnung bewirkt, daß der Strahlungsanteil, der unter einem größeren Winkel als dem Totalreflexionswinkel auf die Zylindermantelfläche auftrifft, verringert wird und daß eine mehrfache, zyklische Totalreflexion an der Zylindermantelflä che unterdrückt wird. Mit Vorteil werden so die Totalrefle xionsverluste reduziert.This arrangement causes the proportion of radiation that is below a larger angle than the total reflection angle on the Cylinder surface hits, is reduced and that a multiple, cyclical total reflection on the cylinder surface che is suppressed. The total reflections are thus advantageous xions losses reduced.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Halbleiterkörper als Halbleiterlaser ausgeführt. Da bei bildet die Zylindermantelfläche des Halbleiterkörpers den Laserresonator, so daß die generierte Laserstrahlung senk recht zur Zylinderlängsachse emittiert wird.In a particularly preferred development of the invention the semiconductor body is designed as a semiconductor laser. because at forms the cylindrical surface of the semiconductor body Laser resonator, so that the laser radiation generated lower is emitted right to the cylinder longitudinal axis.
In der aktiven Schicht ist wiederum ein erster Bereich ausge bildet, der von einem zweiten Bereich umgeben ist, wobei die stimulierte Emission im wesentlichen im ersten Bereich statt findet.A first area is again formed in the active layer forms, which is surrounded by a second region, the stimulated emission essentially takes place in the first area place.
Diese Anordnung unterdrückt vorteilhafterweise die Ausbildung unerwünschter, da schwer auskoppelbarer Ringmoden im Laserre sonator. This arrangement advantageously suppresses training undesirable, because ring modes are difficult to decouple in the laser sonator.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, den Halbleiterkörper beziehungsweise den Resonator als Kreis zylinder auszubilden.An advantageous development of the invention consists in the semiconductor body or the resonator as a circle training cylinders.
Bei kreiszylindrischen Halbleiterkörpern können aufgrund der hohen Rotationssymmetrie besonders leicht zyklische Mehrfach totalreflexionen beziehungsweise Ringmoden entstehen, so daß deren Unterdrückung durch die Erfindung hier von besonders großem Vorteil ist.In the case of circular cylindrical semiconductor bodies, the high rotational symmetry particularly easy cyclic multiple total reflections or ring modes arise, so that their suppression by the invention is particularly important here is a big advantage.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der er ste, strahlungserzeugende oder -verstärkende Bereich kreis förmig gebildet. Mit Vorteil wird dadurch eine radial homoge ne Leuchtdichte erzielt.In a preferred embodiment of the invention, it is most radiation generating or amplifying area shaped. This advantageously makes it a radially homogeneous one ne luminance achieved.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, den ersten Bereich kreisförmig und konzentrisch zur Zylinderlängsachse anzuordnen.A particularly preferred development of the invention exists in making the first area circular and concentric to the To arrange the cylinder longitudinal axis.
Bei Kreiszylindern ist unter Zylinderlängsachse die Rotati onssymmetrieachse zu verstehen, bei Zylindern mit anderem Querschnitt die parallel zur Mantelfläche verlaufende Achse durch den Schwerpunkt der Querschnittsfläche. Mit Vorteil ist so der erste, strahlungsaktive Bereich gleichmäßig von der Mantelfläche beabstandet, so daß eine effiziente Unterdrüc kung der Ringmoden gewährleistet ist.In the case of circular cylinders, the rotati is below the cylinder's longitudinal axis to understand axis of symmetry, with cylinders with other Cross section the axis running parallel to the lateral surface by the focus of the cross-sectional area. It is an advantage so the first, radiation active area evenly from the Shell surface spaced, so that an efficient suppress ring mode is guaranteed.
Die aktive Schicht ist bei der Erfindung vorzugsweise als Einfachquantentopf (SQW, single quantum well) oder Mehrfach quantentopf (MQW, multiple quantum well) ausgeführt. Diese Schichtstrukturen erlauben den Aufbau von hocheffizienten La sern mit geringer Schwellstromdichte.In the invention, the active layer is preferably as Single quantum well (SQW, single quantum well) or multiple quantum well (MQW, multiple quantum well) executed. This Layer structures allow the construction of highly efficient La with low threshold current density.
Quantentopfstrukturen lassen sich bevorzugt durch Schichtsy steme auf GaAs-Basis realisieren. Als Material eignen sich insbesondere neben GaAs die darauf basierenden ternären oder quaternären Mischsysteme AlGaAs, AlGaSb, AlGaAsSb, InGaAsP sowie die verwandten Verbindungen wie InP oder GaSb. Quantum well structures can be preferred by layering implement systems based on GaAs. Are suitable as material in particular, in addition to GaAs, the ternaries or quaternary mixing systems AlGaAs, AlGaSb, AlGaAsSb, InGaAsP as well as the related compounds such as InP or GaSb.
Mit großem Vorteil wird hierbei die Ausbildung von Ringmoden verhindert, die ansonsten aufgrund des hohen Brechungsindex GaAs-basierender Materialien leicht entstehen können.The formation of ring modes is of great advantage here prevents that otherwise due to the high refractive index GaAs-based materials can easily arise.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, auf dem Halbleiterkörper oder im Halbleiterkörper ringförmige Isolationsschichten auszubilden.A particularly preferred development of the invention exists in it, on the semiconductor body or in the semiconductor body to form annular insulation layers.
Diese Isolationsschichten konzentrieren im Betrieb den Strom im Zentrum der aktiven Schicht, so daß sich dort der erste strahlungsemittierende oder strahlungsverstärkende Bereich ausbildet, während in die Randbereiche der aktiven Schicht kein Strom injiziert wird. Dort entsteht der strahlungsinak tive, den ersten Bereich umgebende zweite Bereich.These insulation layers concentrate the current during operation in the center of the active layer, so that the first radiation-emitting or radiation-amplifying area trains while in the peripheral areas of the active layer no electricity is injected. The radiation inak arises there tive, second area surrounding the first area.
Die Ausbildung ringförmiger Isolationsstrukturen ist bei spielsweise aus der VCSEL-Technologie bekannt und etabliert und kann mit Vorteil bei der vorliegenden Erfindung einge setzt werden.The formation of annular insulation structures is at known and established for example from VCSEL technology and can advantageously be used in the present invention be set.
Die Isolationsschichten können dabei beispielsweise durch ringförmige Oxidschichten, semiisolierende Halbleiterschich ten oder ringförmige, im Betrieb sperrende pn-Übergänge ge bildet sein.The insulation layers can, for example, by annular oxide layers, semi-insulating semiconductor layer th or ring-shaped pn junctions, which block during operation be educated.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die aktive Schicht selbst in lateraler Richtung in der Größe des ersten Bereichs ausgebildet. Mit Vorteil kann in diesem Fall die Größe des ersten, strahlenden Bereichs bei der Herstellung sehr genau festgelegt werden.In a further advantageous embodiment of the invention is the active layer itself in the lateral direction Size of the first area. Advantageously, in in this case the size of the first, radiating area of the production can be determined very precisely.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung weist auf einer Hauptfläche des zylindrischen Halbleiterkörpers eine Kontaktfläche auf, deren Fläche kleiner ist als die Quer schnittsfläche des zylindrischen Halbleiterkörpers und die im Zentrum der Hauptfläche ausgebildet ist. A further preferred embodiment of the invention has a main surface of the cylindrical semiconductor body Contact area whose area is smaller than the cross sectional area of the cylindrical semiconductor body and the im Center of the main surface is formed.
Diese Kontaktfläche bewirkt mit Vorteil, daß im Betrieb in der aktiven Schicht ein Bereich bestromt wird, der etwa der axialen Projektion der Kontaktfläche auf die aktive Schicht entspricht und den ersten Bereich bildet, während in die Randzone der aktiven Schicht kein Strom injiziert wird, so daß diese Randzone den zweiten Bereich bildet.This contact surface has the advantage that in operation the active layer is energized an area that is about the axial projection of the contact surface onto the active layer corresponds and forms the first area, while in the Edge zone of the active layer no current is injected, so that this edge zone forms the second area.
Alternativ kann sich die Kontaktfläche auch über die gesamte Hauptfläche des Halbleiterkörpers erstrecken, wobei zwischen Kontaktfläche und Halbleiterkörper ein isolierender Ring, beispielsweise ein Oxidring, gebildet ist, der mit gleicher Wirkung dazu führt, daß nur das Zentrum der aktiven Schicht bestromt wird.Alternatively, the contact area can also cover the entire area Main surface of the semiconductor body, wherein between Contact surface and semiconductor body an insulating ring, for example, an oxide ring is formed with the same Effect causes only the center of the active layer is energized.
Mit großem Vorteil können beide Alternativen bei bestehenden Halbleiterstrukturen eingesetzt werden, da lediglich die au ßenliegende Kontaktgeometrie geändert werden muß.Both alternatives can be of great advantage to existing ones Semiconductor structures are used because only the au External contact geometry must be changed.
Bei einem bevorzugten Herstellungsverfahren für ein erfin dungsgemäßes Bauelement mit einer ringförmigen Isolations schicht wird diese Isolationsschicht durch selektive Abschei dung eines isolierenden Materials gebildet.In a preferred manufacturing method for an invent component according to the invention with a ring-shaped insulation This insulation layer becomes layer by selective separation an insulating material.
Ein weiteres vorteilhaftes Herstellungsverfahren besteht dar in, einen ringförmigen Bereich des Halbleiterkörpers durch selektive Oxidation, Ionenimplantation oder Diffusion in ei nen Isolator umzuwandeln.Another advantageous manufacturing process is in, an annular region of the semiconductor body selective oxidation, ion implantation or diffusion in egg to convert an isolator.
Bei Oxidation entsteht dabei auf chemischen Weg aus dem Halb leitermaterial ein nichtleitendes Oxid. Ionenimplantation führt zu einer hohen Zahl von Gitterdefekten im Implantati onsbereich, so daß der Halbleiter aufgrund der deformierten Gitterstruktur als Isolator wirkt. Durch Diffusion kann bei Verwendung eines geeigneten Diffusionsmaterials die Leitfä higkeit des Halbleiters im Diffusionsbereich so weit herabge setzt werden, daß der Diffusionsbereich gegenüber dem diffu sionsfreien Gebiet isolierend wirkt. Alle drei Verfahren wer den häufig bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet und können daher leicht in den Herstellungsprozeß eines erfindungsgemäßen Bauelements integriert werden.In the case of oxidation, chemical originates from the half a non-conductive oxide. ion implantation leads to a high number of lattice defects in the implant onsbereich, so that the semiconductor due to the deformed Lattice structure acts as an insulator. By diffusion can Use a suitable diffusion material ability of the semiconductor in the diffusion region so far be set that the diffusion area compared to the diffu non-ionic area has an isolating effect. All three procedures often used in the manufacture of semiconductor devices used and can therefore easily in the manufacturing process of a component according to the invention can be integrated.
Bei einem weiteren bevorzugten Herstellungsverfahren wird die aktive Schicht durch selektive Epitaxie im Zentrum des Halb leiterkörpers aufgewachsen, so daß die aktive Schicht selbst die Größe des ersten, strahlungsaktiven Bereichs festlegt. Mit Vorteil kann bei diesem Herstellungsverfahren auf Zusatz schritte zur Ausbildung einer ringförmigen Isolationsschicht verzichtet werden.In a further preferred production method, the active layer through selective epitaxy in the center of the half conductor body grew up, so that the active layer itself defines the size of the first radiation-active area. In this manufacturing process, it can be advantageous to add steps to form an annular insulation layer to be dispensed with.
Bei einem weiterem Herstellungsverfahren wird zunächst in ei nem ersten Schritt die aktive Schicht über den gesamten Quer schnitt des Halbleiterkörpers ausgebildet.In a further manufacturing process is initially in egg In the first step, the active layer over the entire cross section of the semiconductor body formed.
Im nächsten Schritt wird der ringförmige Randbereich dieser aktiven Schicht durch Implantation oder Diffusion durch mischt, so daß in diesem Bereich im wesentlichen keine Strah lungserzeugung im Betrieb stattfindet.In the next step, the annular edge area becomes this active layer by implantation or diffusion through mixes so that there is essentially no jet in this area generation takes place in the company.
Dieses Verfahren ist besonders geeignet für Quantentopf schichten, die aufgrund der äußerst dünnen Schichtstrukturen leicht nachträglich durch Diffusion oder Implantation degra diert werden können.This method is particularly suitable for quantum wells layers due to the extremely thin layer structures easily afterwards by diffusion or implantation degra can be dated.
Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung werden im folgenden anhand von zehn Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 11 erläutert.Further features, advantages and expediencies of the invention are explained below with reference to ten exemplary embodiments in conjunction with FIGS. 1 to 11.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, Fig. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a device according to the invention,
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zum Stand der Technik, Fig. 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of a device according to the invention compared to the prior art,
Fig. 3 eine schematische, perspektivische Darstellung ei nes dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bau elements, Fig. 3 elements is a schematic, perspective view of egg nes third embodiment of a construction according to the invention,
Fig. 4 das Schwellenverhalten des ersten Ausführungsbei spiels eines erfindungsgemäßen Bauelements in Abhängigkeit der Größe des ersten, strahlungsverstärkenden Bereichs, Fig. 4, the threshold behavior of the first game Ausführungsbei an inventive device in dependence of the size of the first radiation-reinforcing area,
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, Fig. 5 is a schematic sectional view of a fourth embodiment of a device according to the invention,
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, Fig. 6 is a schematic sectional view of a fifth embodiment of a device according to the invention,
Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, Fig. 7 is a schematic sectional view of a sixth embodiment of a device according to the invention,
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung eines siebten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, Fig. 8 is a schematic sectional view of a seventh embodiment of a device according to the invention,
Fig. 9 eine schematische Schnittdarstellung eines achten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, Fig. 9 is a schematic sectional view of an eighth embodiment of a device according to the invention,
Fig. 10 eine schematische Schnittdarstellung eines neunten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, und Fig. 10 is a schematic sectional view of a ninth embodiment of a device according to the invention, and
Fig. 11 eine schematische Schnittdarstellung eines zehnten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements. Fig. 11 is a schematic sectional view of a tenth embodiment of a device according to the invention.
Gleiche oder gleichwirkende Teile sind hierbei mit demselben Bezugszeichen versehen.The same or equivalent parts are here with the same Provide reference numerals.
Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch den Halbleiterkörper ei nes zylindrischen Microcavity-Lasers auf GaAs-Basis. Die Zy linderlängsachse steht senkrecht auf der Schnittebene. Die Zylindermantelfläche 1 bildet einen zylindrischen, im Schnitt kreisförmigen Resonator. Fig. 1 shows the cross section through the semiconductor body egg nes cylindrical microcavity laser based on GaAs. The Zy longitudinal axis is perpendicular to the cutting plane. The cylindrical surface 1 forms a cylindrical resonator, which is circular in section.
In einem solchen Resonator sind einerseits Moden 2 ausbrei tungsfähig, die durch den Resonatormittelpunkt verlaufen und an der Mantelfläche 1 unter senkrechtem Einfall in sich zu rückreflektiert werden (Zentralmoden). Bei der Reflexion an der Mantelfläche 1 wird ein Teil der Strahlung aus dem Laser resonator ausgekoppelt.In such a resonator, modes 2 are capable of spreading on the one hand, which run through the center of the resonator and are reflected back on the lateral surface 1 under normal incidence (central modes). When reflecting on the outer surface 1 , part of the radiation is coupled out of the laser resonator.
Eine weitere ausbreitungsfähige Mode stellt die Ringmode 3 in Form eines gleichseitigen Dreiecks dar. Diese Mode 3 trifft unter 30° (bezogen auf die Mantelflächennormale im Auftreff punkt) auf die Zylindermantelfläche 1 auf.Ring mode 3 in the form of an equilateral triangle represents another mode that can be propagated. This mode 3 strikes cylinder jacket surface 1 at 30 ° (based on the surface normal at the point of impact).
Da dieser Winkel größer ist als der Totalreflexionswinkel, der für GaAs gegen Luft 17,6° beträgt, läuft die Ringmode 3 unter Totalreflexion nahezu verlustfrei im Resonator um.Since this angle is greater than the total reflection angle, which is 17.6 ° for GaAs against air, the ring mode 3 runs in the resonator with almost no loss under total reflection.
Ringmoden höherer Ordnung in Form von regelmäßigen Polygonen höherer Eckenzahl sind ebenfalls ausbreitungsfähig. Aufgrund ihrer Propagationsart werden die Ringmode 3 und höhere Ring moden als "Flüstergaleriemoden" (WG-Mode, wispering gallery mode) bezeichnet. Sie besitzen eine hohe Umlaufverstärkung und können daher leicht angeregt werden.Ring modes of higher order in the form of regular polygons with a higher number of corners are also spreadable. Because of their mode of propagation, ring fashion 3 and higher ring fashions are referred to as "whispering gallery fashions" (WG mode, wispering gallery mode). They have a high circulation gain and can therefore be easily excited.
Die Ausbildung solcher WG-Moden ist nachteilig, da die von WG-Moden abgebaute Besetzungsinversionsdichte der erwünschten Zentralmode 2 nicht mehr zur Verfügung steht, so daß die Zen tralmode 2 abgeschwächt oder sogar ausgelöscht wird.The formation of such a shared mode is disadvantageous because the degraded modes of WG-population inversion density of the desired central Mode 2 is not longer available, so that the Zen tralmode attenuated 2 or even extinguished.
Die Erfindung unterdrückt ein Anschwingen dieser WG-Moden da durch, daß der verstärkende, laseraktive erste Bereich 4 im Zentrum der Querschnittsfläche ausgebildet ist.The invention suppresses an oscillation of these WG modes by the fact that the reinforcing, laser-active first region 4 is formed in the center of the cross-sectional area.
Dadurch ist der Überlapp zwischen dem Modenvolumen und dem laseraktiven Bereich bei der WG-Mode 3 geringer als bei der Zentralmode 2. As a result, the overlap between the mode volume and the laser-active area in WG mode 3 is less than in central mode 2 .
Entsprechend erfährt die WG-Mode 3 eine geringere Umlaufver stärkung als die Zentralmoden 2, so daß bevorzugt die er wünschte und auskoppelfähige Zentralmoden 2 anschwingt. Da der Brechungsindex der beiden Bereiche 4 und 5 annähernd gleich ist, ist der Totalreflexionswinkel an dieser Grenzflä che so groß, daß sich innerhalb des laseraktiven Bereichs 4 keine WG-Moden ausbilden können.Accordingly, the WG mode 3 experiences a lower Umlaufver gain than the central modes 2 , so that preferably the desired and decouplable central modes 2 swings. Since the refractive index of the two areas 4 and 5 is approximately the same, the total reflection angle at this interface is so large that no WG modes can form within the laser-active area 4 .
Die Richtung der Zentralmode 2 und der WG-Mode 3 ist aufgrund der Rotationssymmetrie des Resonators nicht festgelegt. Im Betrieb bildet sich daher eine Vielzahl von Zentralmoden ver schiedener Richtung aus. Die in Fig. 1 gezeigten Moden 2 und 3 sind nur ein mögliches Beispiel.The direction of the central mode 2 and the WG mode 3 is not fixed due to the rotational symmetry of the resonator. A large number of central modes are therefore formed in different directions during operation. Modes 2 and 3 shown in Fig. 1 are only one possible example.
In Fig. 2a ist der Fig. 1 entsprechende Querschnitt durch den kreiszylindrischen Halbleiterkörper einer Hochleistungs- LED gezeigt. Zum Vergleich ist in Fig. 2b eine LED nach dem Stand der Technik dargestellt. FIG. 2a shows a cross section corresponding to FIG. 1 through the circular cylindrical semiconductor body of a high-performance LED. For comparison, an LED according to the prior art is shown in FIG. 2b.
Bei der LED nach dem Stand der Technik ist die aktive Schicht durchgehend über den gesamten Querschnitt ausgebildet. Die in den Randschichten erzeugte, lateral emittierte Strahlung, beispielhaft anhand des Randbereichs 6 dargestellt, trifft zu großen Teilen unter einem so flachen Winkel auf der Zylinder mantelfläche 1 auf, daß diese Strahlungsanteile 7 dort total reflektiert werden. Entsprechend wird nur ein geringer Anteil der erzeugten Strahlung ausgekoppelt.In the LED according to the prior art, the active layer is formed continuously over the entire cross section. The laterally emitted radiation generated in the edge layers, shown for example on the basis of the edge region 6 , strikes large parts at such a flat angle on the cylinder surface 1 that these radiation components 7 are totally reflected there. Accordingly, only a small proportion of the radiation generated is coupled out.
Der totalreflektierte Strahlungsanteil 7 läuft unter zykli scher Mehrfachtotalreflexion im Halbleiterkörper um und ver mindert so die Strahlungsausbeute.The totally reflected radiation component 7 runs under cyclic multiple total reflection in the semiconductor body and thus reduces the radiation yield.
Bei der in Fig. 2a dargestellten LED hingegen ist der strah lungserzeugende, erste Bereich 4 kreisförmig und konzentrisch zur Zylinderquerschnittsfläche ausgebildet, wobei der strah lungserzeugende erste Bereich 4 kleiner ist als die Zylinder querschnittsfläche. Der Brechungsindex des strahlungsaktiven Bereichs 4 und des ihn umgebenden strahlungsinaktiven Be reichs 5 ist annähernd gleich.In contrast, in the LED shown in FIG. 2a, the radiation-generating first area 4 is circular and concentric with the cylinder cross-sectional area, the radiation-generating first area 4 being smaller than the cylinder cross-sectional area. The refractive index of the radiation-active region 4 and the radiation-inactive region 5 surrounding it is approximately the same.
Durch die Konzentration der Strahlungserzeugung auf den inne rer Bereich 4 wird Einfallswinkel auf die Zylindermantelflä che 1 verringert und damit der Anteil der totalreflektierten Strahlung verringert beziehungsweise die Strahlungsausbeute erhöht.By concentrating the generation of radiation on the inner region 4 , the angle of incidence on the cylinder surface 1 is reduced and the proportion of the total reflected radiation is reduced or the radiation yield is increased.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, das Radienverhältnis
gemäß der Formel
It is particularly advantageous here that the radius ratio according to the formula
zu wählen, wobei r den Radius des ersten Bereichs 4, R den Radius der Querschnittsfläche, n den Brechungsindex des Halb leitermaterials und n0 den Brechungsindex des den Halbleiter körper umgebenden Mediums bezeichnet.to choose, where r denotes the radius of the first region 4 , R the radius of the cross-sectional area, n the refractive index of the semiconductor material and n 0 the refractive index of the medium surrounding the semiconductor body.
Bei dieser Geometrie trifft jeder aus dem ersten Bereich 4 emittierte Lichtstrahl unter einem kleineren Winkel als dem Totalreflexionswinkel auf die Mantelfläche 1 auf, so daß kei ne Totalreflexion an der Mantelfläche auftritt.In this geometry, each light beam emitted from the first region 4 strikes the lateral surface 1 at a smaller angle than the total reflection angle, so that no total reflection occurs on the lateral surface.
In Fig. 3 ist perspektivisch ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement dargestellt, dessen Querschnitt dem in Fig. 1 beziehungsweise 2a dargestellten Querschnitt ent spricht.In Fig. 3, a radiation-emitting semiconductor component is shown in perspective, the cross section of which speaks ent the cross section shown in Fig. 1 or 2a.
Das Bauelement besteht aus einem kreiszylindrischen Halblei terkörper 8, der auf ein elektrisch leitfähiges Substrat 9 aufgebracht ist. Auf der dem Halbleiterkörper 8 abgewandten Seite weist das Substrat 9 eine Kontaktfläche 14 auf.The component consists of a circular cylindrical semiconductor body 8 , which is applied to an electrically conductive substrate 9 . On the side facing away from the semiconductor body 8 , the substrate 9 has a contact area 14 .
In dem Halbleiterkörper 8 ist senkrecht zur Zylinderlängsach se 10 eine aktive Schicht oder eine Folge von aktiven Schich ten 11 ausgebildet, die sich über den gesamten Querschnitt des Halbleiterkörpers 8 erstreckt. In the semiconductor body 8 , an active layer or a sequence of active layers 11 is formed perpendicular to the cylinder longitudinal axis 10 , which extends over the entire cross section of the semiconductor body 8 .
Auf einer Hauptfläche des Halbleiterzylinders 8 ist ein kreisförmiger Kontakt 12 gebildet und konzentrisch zum Zylin derquerschnitt angeordnet. Der Radius der Kontaktfläche 12 ist hierbei kleiner als der Radius des Halbleiterkörpers 8. Im Betrieb wird daher nur ein kreisförmiger Bereich im Zen trum der aktiven Schicht bestromt. Dieser Bereich bildet den strahlungsaktiven, ersten Bereich 4, da nur diesem Bereich Strahlung generiert beziehungsweise bei einem Laser verstärkt wird, während der Außenring 14 den strahlungsinaktiven, zwei ten Bereich 5 bildet.On a main surface of the semiconductor cylinder 8 , a circular contact 12 is formed and arranged derquerschnitt concentric to the Zylin. The radius of the contact surface 12 is smaller than the radius of the semiconductor body 8 . In operation, therefore, only a circular area in the center of the active layer is energized. This area forms the radiation-active, first area 4 , since only this area generates radiation or is amplified in a laser, while the outer ring 14 forms the radiation-inactive, second area 5 .
In Fig. 4 ist für einen Halbleiterlaser mit einem Fig. 1 entsprechenden Querschnitt die Schwellenverstärkung gth in Abhängigkeit von dem Verhältnis q der Fläche des laseraktiven ersten Bereichs 4 zur Gesamtquerschnittsfläche für die in Fig. 1 gezeigte Zentralmode 2 und WG-Mode 3 Moden aufgetragen.In FIG. 4, for a semiconductor laser with a cross section corresponding to FIG. 1, the threshold gain g th is plotted as a function of the ratio q of the area of the laser-active first region 4 to the total cross-sectional area for the central mode 2 and WG mode 3 modes shown in FIG. 1 ,
Die Schwellenverstärkung einer Mode ist die Verstärkung, für die bei einem Resonatorumlauf Gesamtgewinn und Gesamtverlust gleich sind.The threshold gain of a mode is the gain for the total gain and total loss in a resonator cycle are the same.
Für die Schwellenverstärkung gth der Zentralmode 2 gilt dabei
folgender Zusammenhang:
The following relationship applies to the threshold gain g th of the central mode 2 :
wobei r den Radius des ersten Bereichs 4, R den Radius der Querschnittsfläche, ρZ den Reflexionsgrad der Auskoppelflä chen und α die Absorption im strahlungsinaktiven, zweiten Bereich bezeichnet.where r is the radius of the first region 4 , R is the radius of the cross-sectional area, ρ Z is the degree of reflection of the coupling out surfaces and α is the absorption in the radiation-inactive second region.
Ohne Verspiegelung ergibt sich der Reflexionsgrad ρZ aus den
Fresnelgleichungen für senkrechte Inzidenz zu
Without mirroring, the reflectance ρ Z results from the Fresnel equations for vertical incidence
Der Brechungsindex des Halbleiterkörpers ist dabei durch n, der Brechungsindex des umgebenden Medium durch n0 gegeben.The refractive index of the semiconductor body is given by n, the refractive index of the surrounding medium by n 0 .
Für die Schwellenverstärkung gth der WG-Mode 3 gilt entspre
chend:
The following applies accordingly to the threshold gain g th of WG mode 3 :
Da die WG-Mode unter Totalreflexion umläuft, beträgt der Re flexionsgrad ρΔ nahezu 100%.Since the WG mode revolves under total reflection, the degree of reflection ρ Δ is almost 100%.
Die Strecke s ist ein Maß für den Überlapp zwischen Modenvo lumen und laseraktivem Bereich. Die Gesamtlänge der innerhalb des laseraktiven Bereichs 4 liegenden Anteile der WG-Mode 3 bei einem Umlauf beträgt 6s.The distance s is a measure of the overlap between the mode volume and the laser-active area. The total length of the portions of WG mode 3 lying within the laser-active area 4 in one revolution is 6s.
Aufgetragen ist in Fig. 4 die Schwellenverstärkung 19 für die Zentralmode 2 und Schwellenverstärkung 20 für die WG-Mode 3 in Abhängigkeit des Verhältnisses q der Fläche des ersten Bereichs 4 zur Querschnittsfläche des Halbleiterkörpers. Im Betrieb schwingt bevorzugt die Mode mit der geringeren Schwellenverstärkung an.The threshold gain is plotted in Fig. 4 for the central 19 Mode 2 and the threshold gain for the WG-20 Mode 3 as a function of the ratio of the surface q of the first region 4 to the cross-sectional area of the semiconductor body. In operation, the mode with the lower threshold gain preferably swings.
Wie die Abbildung zeigt, besitzt die Zentralmode 2 bis zu ei nem Flächenverhältnis von 0,64 eine geringere Schwellenver stärkung als die WG-Mode 3 und schwingt daher bevorzugt an. Für ein Flächenverhältnis unter 0,25, entspechend einem Ra dienverhältnis von 0,5, überlappt die WG-Mode nicht mehr mit dem Verstärkungsbereich 4, so daß in diesem Fall die WG-Mode 3 nicht anschwingen kann.As the figure shows, has the central Mode 2 to egg nem area ratio of 0.64 less than the strengthening Schwellenver WG mode 3, and therefore vibrates preferentially to. For an area ratio below 0.25, corresponding to a radial ratio of 0.5, the WG mode no longer overlaps with the gain region 4 , so that in this case the WG mode 3 cannot oscillate.
Für Radienverhältnisse unter 0,5 ist somit auch die Schwel lenverstärkung gth für die WG-Mode 3 nicht mehr definiert. For radius ratios below 0.5, the threshold gain g th for WG mode 3 is therefore no longer defined.
Ein Radienverhältnis von 0,5 ist aufgrund der effizienten Un terdrückung von WG-Moden bei gleichzeitiger Maximierung der Größe des ersten, strahlungsaktiven Bereichs 4 besonders vor teilhaft.A radius ratio of 0.5 is particularly advantageous because of the efficient suppression of WG modes while maximizing the size of the first radiation-active region 4 .
Da höhere WG-Moden näher an der Zylindermantelfläche 1 propa gieren als die WG-Mode 3, werden diese Moden noch stärker als die WG-Mode 3 unterdrückt.Since higher WG modes propagate closer to the cylinder surface 1 than WG mode 3 , these modes are suppressed even more than WG mode 3 .
In Fig. 5 bis 11 sind sieben verschiedene Realisierungen der Erfindung in einer Schnittansicht gezeigt.In FIG. 5 to 11 seven different realizations of the invention are shown in a sectional view.
Das in Fig. 5 gezeigte Bauelement entspricht dabei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Der auf ein Sub strat 9 aufgebrachte, zylindrische Halbleiterkörper 8 ist mit einem kreisförmigen Kontakt 12 versehen, dessen Radius klei ner ist als der Radius des Halbleiterkörpers. Im Betrieb wird nur in das kreisförmige Zentrum 13 der aktiven Schicht 11 Strom 15 eingeleitet und so der strahlungsaktive erste Be reich 4 ausgebildet.The component shown in FIG. 5 corresponds to the embodiment shown in FIG. 3. The applied to a sub strate 9 , cylindrical semiconductor body 8 is provided with a circular contact 12 , the radius of which is smaller than the radius of the semiconductor body. In operation, current 15 is introduced only into the circular center 13 of the active layer 11 and the radiation-active first region 4 is thus formed.
Ein ähnlicher Stromfluß kann mit dem in Fig. 6 gezeigten Bauelement erreicht werden. Hier ist auf dem Halbleiterkörper 8 eine Isolationsschicht 16 abgeschieden, die eine Hauptflä che des Halbleiterkörpers 8 ringförmig abdeckt. Auf dieser Isolationsschicht 16 ist eine Kontaktfläche 12 über den ge samten Querschnitt des Halbleiterbauelements ausgebildet. In den Halbleiterkörper 8 wird nur durch den von der Isolations schicht 16 unbedeckten Bereich Strom 15 injiziert. Wie oben beschrieben bildet sich daher nur im Zentrum 13 der aktiven Schicht 11 ein erster, strahlungsaktiver Bereich 4 aus.A similar current flow can be achieved with the component shown in FIG. 6. Here, an insulation layer 16 is deposited on the semiconductor body 8 , which covers a main surface of the semiconductor body 8 in an annular manner. On this insulation layer 16 , a contact surface 12 is formed over the entire cross section of the semiconductor component. Into the semiconductor body 8 , current 15 is injected only through the area uncovered by the insulation layer 16 . As described above, therefore, a first radiation-active region 4 is formed only in the center 13 of the active layer 11 .
Eine weitere Möglichkeit, diesen Bereich 4 zu bilden, ist in Fig. 7 gezeigt. Hier ist in der Nähe der aktiven Schicht ei ne ringförmige Isolationsschicht 17 eingebracht. Durch diesen Isolationsring wird ebenfalls der Strom 15 im Zentrum 13 der aktiven Schicht 11 konzentriert. Der Isolationsring 17 kann dabei durch eine ringförmige Oxidschicht, durch eine ringför mige, protonenisolierte Halbleiterschicht oder einen ringför migen, sperrenden pn-Übergang gebildet sein.A further possibility for forming this area 4 is shown in FIG. 7. Here, a ring-shaped insulation layer 17 is introduced in the vicinity of the active layer. The current 15 is likewise concentrated in the center 13 of the active layer 11 through this insulation ring. The insulation ring 17 can be formed by an annular oxide layer, by a ring-shaped, proton-insulated semiconductor layer or a ring-shaped, blocking pn junction.
Alternativ kann wie in Fig. 8 dargestellt, die ringförmige Isolationsschicht 17 auch direkt auf der aktiven Schicht 11 abgeschieden sein, beispielsweise durch eine semiisolierende Halbleiterschicht oder eine der oben genannten Möglichkeiten.Alternatively, as shown in FIG. 8, the annular insulation layer 17 can also be deposited directly on the active layer 11 , for example by means of a semi-insulating semiconductor layer or one of the possibilities mentioned above.
Das in Fig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den bisherigen Ausführungsbeispielen darin, daß die aktive Schicht 11 nur im Zentrum und nicht über den gesamten Querschnitt des Halbleiterkörpers ausgebildet ist. Hier ist der erste, strahlungsaktive Bereich 4 durch die Größe der ak tiven Schicht 11 selbst gegeben, der strahlungsinaktive Be reich wird von dem die aktive Schicht lateral umgebenden Halbleitermaterial gebildet. Eine solche, lateral begrenzte aktive Schicht kann beispielsweise mittels selektiver Epita xie aufgewachsen werden.The exemplary embodiment shown in FIG. 9 differs from the previous exemplary embodiments in that the active layer 11 is formed only in the center and not over the entire cross section of the semiconductor body. Here, the first radiation-active region 4 is given by the size of the active layer 11 itself, the radiation-inactive region is formed by the semiconductor material laterally surrounding the active layer. Such a laterally delimited active layer can be grown, for example, by means of selective epitaxy.
Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung einer lateral be grenzten aktiven Schicht 11 besteht darin, die aktive Schicht 11 zunächst über den gesamten Querschnitt des Halbleiterkör pers 8 auszubilden und danach die Randzone der aktiven Schicht 11 so zu behandeln, daß hier keine Strahlungserzeu gung mehr stattfinden kann, Fig. 11. Bei SQW- und MQW strukturen kann dies beispielsweise durch diffusions- oder implantationsinduzierte Durchmischung der Quantenschichten erfolgen.Another possibility of forming a laterally limited active layer 11 is to first form the active layer 11 over the entire cross section of the semiconductor body 8 and then to treat the edge zone of the active layer 11 in such a way that radiation generation can no longer take place here, Fig. 11. With SQW and MQW structures, this can be done, for example, by diffusion or implantation-induced mixing of the quantum layers.
Ein weiteres, auf Ionenimplantation oder Diffusion beruhendes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 10 gezeigt. Hier ist durch Protonenisolation oder Diffusion die Leitfähigkeit der Man telschicht 18 des Halbleiterkörpers 8 so verringert, daß im Betrieb nur das Zentrum des Halbleiterkörpers 8 von Strom 15 durchflossen wird und so der strahlungsaktive, erste Bereich 4 im Zentrum der aktiven Schicht 11 ausgebildet wird. Another embodiment based on ion implantation or diffusion is shown in FIG. 10. Here, the conductivity of the man layer 18 of the semiconductor body 8 is reduced by proton isolation or diffusion so that only 15 flows through the center of the semiconductor body 8 during operation, and so the radiation-active, first region 4 is formed in the center of the active layer 11 .
Die beschriebenen Techniken zur Ausbildung eines erfindungs gemäßen Halbleiterkörpers sind dem Fachmann bekannt und wer den häufig bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen an gewandt. Daher erfordern die angegebenen Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren vorteilhafter weise keinen besonderen Mehraufwand bei der Herstellung.The techniques described for training a fiction According semiconductor body are known to those skilled in the art and who often used in the manufacture of semiconductor devices looking. Therefore, the specified embodiments require of a manufacturing method according to the invention more advantageous do not require any special additional effort in the production.
Die Erläuterung der Erfindung anhand der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist selbstverständlich nicht als Be schränkung der Erfindung zu verstehen. Die Merkmale der ein zelnen Ausführungsbeispiele sind nicht auf das jeweilige Aus führungsbeispiel beschränkt, sondern können je nach Erforder nis auch kombiniert werden.The explanation of the invention with reference to that described above Embodiments are of course not as Be understanding the limitation of the invention. The characteristics of one individual embodiments are not on the respective off example, but can be used as required can also be combined.
Claims (19)
- - Ausbildung einer aktiven Schicht (11), die sich über die gesamte Querschnittsfläche des zylindrischen Halbleiterkör pers (8) erstreckt,
- - Durchmischung der dem zweiten Bereich (5) entsprechenden Anteile der aktiven Schicht durch Diffusion oder Implantati on, so daß in dem durchmischten Bereich im Betrieb im wesent lichen keine Strahlung erzeugt wird.
- - Formation of an active layer ( 11 ) which extends over the entire cross-sectional area of the cylindrical semiconductor body ( 8 ),
- - Mixing the portions of the active layer corresponding to the second region ( 5 ) by diffusion or implantation, so that no radiation is generated in the mixed region during operation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000139435 DE10039435A1 (en) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | Radiation-emitting semiconductor component used as an illuminating diode or semiconductor laser comprises an active layer, a contact surface and a cylindrical semiconductor body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000139435 DE10039435A1 (en) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | Radiation-emitting semiconductor component used as an illuminating diode or semiconductor laser comprises an active layer, a contact surface and a cylindrical semiconductor body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10039435A1 true DE10039435A1 (en) | 2002-02-28 |
Family
ID=7652224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000139435 Withdrawn DE10039435A1 (en) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | Radiation-emitting semiconductor component used as an illuminating diode or semiconductor laser comprises an active layer, a contact surface and a cylindrical semiconductor body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10039435A1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005022654A2 (en) | 2003-08-28 | 2005-03-10 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Semiconductor light emitting device, light emitting module, lighting apparatus, display element and manufacturing method of semiconductor light emitting device |
RU2577787C2 (en) * | 2014-03-05 | 2016-03-20 | Юрий Георгиевич Шретер | Semiconductor light emitting device with an axis of symmetry |
WO2018005286A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Apple Inc. | Led structures for reduced non-radiative sidewall recombination |
JP2018505567A (en) * | 2015-01-06 | 2018-02-22 | アップル インコーポレイテッド | LED structure for reducing non-luminous sidewall recombination |
CN108183154A (en) * | 2017-11-28 | 2018-06-19 | 华灿光电(浙江)有限公司 | Light-emitting diode chip for backlight unit, light-emitting-diode panel and the production method of vertical stratification |
US10193013B2 (en) | 2015-01-06 | 2019-01-29 | Apple Inc. | LED structures for reduced non-radiative sidewall recombination |
US20210104861A1 (en) * | 2018-01-29 | 2021-04-08 | Ronald LaComb | Concentric cylindrical circumferential laser |
WO2021144261A1 (en) * | 2020-01-16 | 2021-07-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor laser diode and method for producing a semiconductor laser diode |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1297230B (en) * | 1963-12-13 | 1969-06-12 | Itt Industriesgmbh Deutsche | Semiconductor diode with light-emitting pn junction |
DE2951000A1 (en) * | 1978-12-28 | 1980-07-17 | Fizitscheskij Inst Akademii Na | Flat or spherical laser construction - mounting laser active material in void for peripheral external excitation |
US5264715A (en) * | 1992-07-06 | 1993-11-23 | Honeywell Inc. | Emitting with structures located at positions which prevent certain disadvantageous modes and enhance generation of light in advantageous modes |
WO1996037000A1 (en) * | 1995-05-18 | 1996-11-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Light-emitting semiconductor component |
-
2000
- 2000-08-11 DE DE2000139435 patent/DE10039435A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1297230B (en) * | 1963-12-13 | 1969-06-12 | Itt Industriesgmbh Deutsche | Semiconductor diode with light-emitting pn junction |
DE2951000A1 (en) * | 1978-12-28 | 1980-07-17 | Fizitscheskij Inst Akademii Na | Flat or spherical laser construction - mounting laser active material in void for peripheral external excitation |
US5264715A (en) * | 1992-07-06 | 1993-11-23 | Honeywell Inc. | Emitting with structures located at positions which prevent certain disadvantageous modes and enhance generation of light in advantageous modes |
WO1996037000A1 (en) * | 1995-05-18 | 1996-11-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Light-emitting semiconductor component |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005022654A2 (en) | 2003-08-28 | 2005-03-10 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Semiconductor light emitting device, light emitting module, lighting apparatus, display element and manufacturing method of semiconductor light emitting device |
WO2005022654A3 (en) * | 2003-08-28 | 2005-06-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor light emitting device, light emitting module, lighting apparatus, display element and manufacturing method of semiconductor light emitting device |
US7675075B2 (en) | 2003-08-28 | 2010-03-09 | Panasonic Corporation | Semiconductor light emitting device, light emitting module, lighting apparatus, display element and manufacturing method of semiconductor light emitting device |
US8207548B2 (en) | 2003-08-28 | 2012-06-26 | Panasonic Corporation | Semiconductor light emitting device, light emitting module, lighting apparatus, display element and manufacturing method of semiconductor light emitting device |
US8692285B2 (en) | 2003-08-28 | 2014-04-08 | Panasonic Corporation | Semiconductor light emitting device, light emitting module, lighting apparatus and display element |
US9948065B2 (en) | 2014-03-05 | 2018-04-17 | Yury Georgievich Shreter | Semiconductor light-emitting device with an axis of symmetry |
RU2577787C2 (en) * | 2014-03-05 | 2016-03-20 | Юрий Георгиевич Шретер | Semiconductor light emitting device with an axis of symmetry |
JP2018505567A (en) * | 2015-01-06 | 2018-02-22 | アップル インコーポレイテッド | LED structure for reducing non-luminous sidewall recombination |
US10193013B2 (en) | 2015-01-06 | 2019-01-29 | Apple Inc. | LED structures for reduced non-radiative sidewall recombination |
US10446712B2 (en) | 2015-01-06 | 2019-10-15 | Apple Inc. | LED structures for reduced non-radiative sidewall recombination |
JP2020036038A (en) * | 2015-01-06 | 2020-03-05 | アップル インコーポレイテッドApple Inc. | Led structures for reduced non-radiative sidewall recombination |
US10714655B2 (en) | 2015-01-06 | 2020-07-14 | Apple Inc. | LED structures for reduced non-radiative sidewall recombination |
WO2018005286A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Apple Inc. | Led structures for reduced non-radiative sidewall recombination |
CN108183154A (en) * | 2017-11-28 | 2018-06-19 | 华灿光电(浙江)有限公司 | Light-emitting diode chip for backlight unit, light-emitting-diode panel and the production method of vertical stratification |
US20210104861A1 (en) * | 2018-01-29 | 2021-04-08 | Ronald LaComb | Concentric cylindrical circumferential laser |
US11658453B2 (en) * | 2018-01-29 | 2023-05-23 | Ronald LaComb | Concentric cylindrical circumferential laser |
WO2021144261A1 (en) * | 2020-01-16 | 2021-07-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor laser diode and method for producing a semiconductor laser diode |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1287595B1 (en) | Optically pumped, surface-emitting semiconductor laser device and a method for producing the same | |
DE4135813C2 (en) | Semiconductor surface emitting laser device | |
DE60204007T2 (en) | SURFACE-EMITTING LASER WITH VERTICAL RESONATOR | |
WO2011069769A2 (en) | Laser diode assembly and method for producing a laser diode assembly | |
WO2012150132A2 (en) | Laser light source | |
DE19615193A1 (en) | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
WO2009143813A1 (en) | Edge-emitting semiconductor laser having a phase structure | |
DE10214120B4 (en) | Optically pumpable surface emitting semiconductor laser device | |
EP1683245B1 (en) | Vcsel pumped in a monolithically optical manner and comprising a laterally applied edge emitter | |
DE10153321B4 (en) | Light emitting diode with Bragg reflector and method for producing the same | |
DE102012103549B4 (en) | Semiconductor laser light source with an edge-emitting semiconductor body and light-scattering partial area | |
WO2007098730A2 (en) | Semiconductor laser device | |
DE112005001569B4 (en) | A method of increasing a maximum modulation rate of a light emitting device and quantum well structure for such a light emitting device | |
DE10252574A1 (en) | Optoelectronic device using a blocked tunnel junction to limit current | |
DE19727233A1 (en) | Radiation-emitting optoelectronic component | |
DE10039435A1 (en) | Radiation-emitting semiconductor component used as an illuminating diode or semiconductor laser comprises an active layer, a contact surface and a cylindrical semiconductor body | |
EP1281222B1 (en) | Optically pumped surface-emitting semiconductor laser device and method for the production thereof | |
EP1741170B1 (en) | Optically pumped semiconductor device | |
DE10144826B4 (en) | Process for the production of surface emitting semiconductor devices and surface emitting semiconductor device | |
DE10122063A1 (en) | Surface emitting semiconductor laser device | |
DE19954093A1 (en) | Arrangement for high power lasers | |
WO2017174782A1 (en) | Semiconductor laser | |
DE102004036963A1 (en) | Optically pumped surface emitting semiconductor laser device | |
DE10061701A1 (en) | Semiconductor laser with lateral current conduction and method for its production | |
EP1630914B1 (en) | Vertically emitting semiconductor laser with external resonator and its method of fabrication |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH, 93049 REGENSBURG, |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |