DE102004040077A1 - Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserbauelement mit einer vertikalen Emissionsrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein oberflächenemittierendes Halbleiterlaser-Bauelement, insbesondere elektrisch gepumptes Halbleiterlaser-Bauelement, mit einer vertikalen Emissionsrichtung angegeben, das zur Erzeugung von Laserstrahlung mittels eines externen optischen Resonators (4, 5) vorgesehen ist, umfassend einen Halbleiterkörper mit einer Halbleiterschichtenfolge (2), die eine laterale Haupterstreckungsrichtung und eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Zone (3) aufweist, wobei innerhalb des Resonators eine strahlungsdurchlässige Kontaktschicht (6) angeordnet und mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein oberflächenemittierendes Halbleiterlaser-Bauelement, insbesondere ein elektrisch gepumptes Halbleiterlaser-Bauelement, mit einer vertikalen Emissionsrichtung, das zur Erzeugung von Laserstrahlung mittels eines optischen Resonators vorgesehen ist, und einen Halbleiterkörper mit einer Halbleiterschichtenfolge, die eine laterale Haupterstreckungsrichtung und eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Zone aufweist, umfasst.
  • In herkömmlichen elektrisch gepumpten oberflächenemittierenden Halbleiterlaser-Bauelementen wird wegen der gewöhnlich geringen Leitfähigkeit der Halbleitermaterialien des Halbleiterkörpers in lateraler Richtung der Pumpstrom oftmals über eine Stromaufweitungsschicht von der n-leitenden Seite des Halbleiterkörpers in diesen injiziert. Hierzu werden beispielsweise Schichten aus III-V-Halbleitermaterialien, wie n-GaAs, benutzt. Derartige Stromaufweitungsschichten weisen jedoch häufig ebenfalls eine geringe, oftmals mit der des Halbleiterkörpers vergleichbare, Leitfähigkeit in lateraler Richtung auf oder absorbieren die in der aktiven Zone erzeugte Strahlung. Aufgrund der geringen Leitfähigkeit muss eine derartige Stromaufweitungsschicht zur effizienten Strominjektion oftmals mit hoher Dicke ausgeführt werden, wodurch die in der Stromaufweitungsschicht absorbierte Strahlungsleistung jedoch erhöht wird. Insgesamt wird ist die Gefahr einer Effizienzminderung des Halbleiterlaser-Bauelements aufgrund der geringen Leitfähigkeit in lateraler Richtung und/oder der Absorption erhöht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes oberflächenemittierendes Halbleiterlaser-Bauelement anzugeben.
    •
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Halbleiterlaser-Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Ein erfindungsgemäßes oberflächenemittierendes Halbleiterlaser-Bauelement mit einer vertikalen Emissionsrichtung, das zur Erzeugung von Laserstrahlung mittels eines externen optischen Resonators vorgesehen ist, umfasst einen Halbleiterkörper mit einer Halbleiterschichtenfolge, die eine laterale Hauptstreckungsrichtung und eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Zone aufweist, wobei innerhalb des Resonators eine strahlungsdurchlässige Kontaktschicht angeordnet und mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden ist. Vorzugsweise wird das Halbleiterlaser-Bauelement mittels der strahlungsdurchlässigen Kontaktschicht elektrisch gepumpt.
  • Absorptionsverluste in einer absorbierenden Stromaufweitungsschicht können dadurch vorteilhaft verringert werden, was sich vorteilhaft auf die Effizienz und/oder die Lasertätigkeitsschwelle des Bauelements auswirkt.
  • Gegebenenfalls kann noch zusätzlich zur strahlungsdurchlässigen Kontaktschicht eine absorbierende Stromaufweitungsschicht, welche eine geringere Transmission als die Kontaktschicht aufweist, vorgesehen sein. Die Dicke dieser Stromaufweitungsschicht kann jedoch verglichen mit herkömmlichen Halbleiterlaser-Bauelementen vorteilhaft verringert sein.
  • Bevorzugt ist die Leitfähigkeit der Kontaktschicht in lateraler Richtung so hoch, dass eine homogene Stromeinprägung des Pumpstroms in den Halbleiterkörper mittels der Kontaktschicht ermöglicht wird. Besonders bevorzugt weist die Kontaktschicht eine derartige Leitfähigkeit oder Struktur in lateraler Richtung auf, dass die laterale Pumpstromdichte über dem Zentralbereich des Halbleiterkörpers größer ist als über dem Randbereich des Halbleiterkörpers, über dem vorzugsweise die Stromeinprägung in die Kontaktschicht erfolgt.
  • Die laterale Pumpstromdichte kann im wesentlichen ein quasigaußförmiges Profil mit einem Maximum im Zentralbereich, ausgehend vom Maximum vergleichsweise flachen Flanken im Zentralbereich und steiler werdenden Flanken im Randbereich aufweisen.
  • Mittels der Kontaktschicht kann über einen vergleichsweise hohen lateralen Bereich, beispielsweise mit einer lateralen Ausdehnung von 10–10000 μm, vorzugsweise 100 μm bis 1000 μm oder 100 μm bis 500 μm, eine in lateraler Richtung im wesentlichen homogene Pumpstromdichteverteilung im Zentralbereich über dem Halbleiterkörper erreicht werden.
  • Weiterhin bevorzugt ist die Kontaktschicht auf dem Halbleiterkörper angeordnet. Hierdurch kann eine vorteilhaft effiziente Stromeinprägung in den Halbleiterkörper erreicht werden. Besonders bevorzugt zeichnet sich die Kontaktschicht durch vorteilhafte elektrische Kontakteigenschaften zum Halbleiterkörper aus. Beispielsweise bildet die Kontaktschicht zum Halbleiterkörper einen im Wesentlichen ohmschen Kontakt aus.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die Kontaktschicht ein Oxid, insbesondere ein Metalloxid. Strahlungsdurchlässige leitfähige Oxide (TCO: Transparent Conducting Oxide), insbesondere Metalloxide, zeichnen sich durch hohe Strahlungsdurchlässigkeit über einen weiten Wellenlängenbereich bei gleichzeitig hohen Leitfähigkeiten in lateraler Richtung aus. Die Kontaktschicht kann beispielsweise eines oder mehrere TCO-Materialien, etwa ein Zinkoxid, wie ZnO, ein Indiumzinnoxid, wie ITO, ein Zinnoxid, wie SnO2, oder ein Titanoxid, wie TiO2, enthalten oder daraus bestehen. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit kann die Kontaktschicht, vorzugsweise mit einem Metall, dotiert sein. ZnO kann beispielsweise mit Al dotiert sein.
  • Bevorzugt enthält die Kontaktschicht ZnO oder ITO. ZnO zeichnet sich durch besonders vorteilhafte Kontakteigenschaften zu p-leitenden Halbleitermaterialien aus.
  • ZnO beispielsweise weist für Wellenlängen zwischen 400 nm und ungefähr 1100 nm annähernd einen Absorptionskoeffizienten von 0 und für Wellenlängen zwischen ungefähr 340 nm und 1200 nm einen Absorptionskoeffizienten von 0,1 oder weniger auf. ITO weist beispielsweise für Wellenlängen größer 500 nm bis 1000 nm und darüber hinaus annähernd einen Absorptionskoeffizienten von 0 und für Wellenlängen von 400 bis 500 nm einen Absorptionskoeffizienten von 0,1 oder weniger auf. Derartig geringe Absorptionskoeffizienten entsprechen hohen Werten der Transmission.
  • Mit Vorzug beträgt die Dicke der Kontaktschicht 100 nm oder mehr und ist kleiner oder gleich 1000 nm. Ein Schichtwiderstand der Kontaktschicht in lateraler Richtung kann beispielsweise 20 Ω_sq oder weniger betragen. Die Einheit Ω_sq bezeichnet hierbei den Widerstand einer quadratischen Fläche (square) der Kontaktschicht.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Resonator durch einen ersten, vorzugsweise im Halbleiterkörper und/oder als Bragg-Spiegel ausgebildeten, Spiegel und mindestens einen weiteren externen Spiegel begrenzt.
  • Der externe Spiegel kann als Auskoppelspiegel für die Strahlung aus dem Resonator ausgebildet sein und weist hierzu bevorzugt eine geringere Reflektivität als der erste Spiegel auf. Besonders bevorzugt ist der externe Spiegel über einen Freistrahlbereich von dem Halbleiterkörper beabstandet.
  • Die in der aktiven Zone erzeugte Strahlung kann zwischen dem ersten Spiegel und dem externen Spiegel derart reflektiert werden, dass sich im Resonator ein Strahlungsfeld für die Erzeugung kohärenter Strahlung (Laserstrahlung) über induzierte Emission in der aktiven Zone ausbildet, die über den Auskoppelspiegel aus dem Resonator ausgekoppelt werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kontaktschicht im direkten Strahlengang zwischen der aktiven Zone und dem externen Spiegel des Resonators angeordnet.
  • Mittels oberflächenemittierender Halbleiterlaser-Bauelemente mit externem Resonator (VECSEL: Vertical External Cavity Surface Emitting Laser oder Halbleiterscheibenlaser) können verglichen mit Bauelementen mit internem Resonator (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser) hohe Ausgangsleistungen erreicht werden.
  • Die aktive Zone umfasst gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine Einfach- oder Mehrfach-Quantentopfstruktur. Derartige Strukturen sind für Halbleiterlaser-Bauelemente besonders geeignet. Gegebenenfalls kann die aktive Zone auch einen oder mehrere Quantenpunkte oder einen oder mehrere Quantendrähte umfassen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Halbleiterkörper und Kontaktschicht oder auf der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Kontaktschicht eine optische Vergütung vorgesehen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die optische Vergütung zumindest teilweise als Antireflexionsvergütung oder Hochreflexionsvergütung für Strahlung oder Strahlungsmoden im Resonator ausgebildet. Mittels einer Hochreflexionsvergütung kann über einen reflexionsbedingt erhöhten Anteil an induzierter Emission in der aktiven Zone die Lasertätigkeitsschwelle verringert werden, wobei in der Folge geringere Strahlungsleistung aus dem Resonator ausgekoppelt wird. Eine Antireflexionsvergütung kann zu einer erhöhten Schwelle bei folglich erhöhter ausgekoppelter Strahlungsleistung führen.
  • Die Antireflexionsvergütung oder Hochreflexionsvergütung können beispielsweise schichtartig ausgeführt sein und eine oder mehrere Schichten, gegebenenfalls unterschiedlicher Materialien, umfassen.
  • Diese Schichten sind vorzugsweise bezüglich ihrer, gegebenenfalls unterschiedlichen, Brechungsindices und/oder Dicken (z.B. in Form einer oder mehrerer λ/4-Schichten) entsprechend den gewünschten hochreflektierenden oder antireflektierenden Eigenschaften angeordnet. Beispielsweise enthält mindestens eine der weiteren Schichten ein im wesentlichen dielektrisches Material. Insbesondere kann die Kontaktschicht als eine Schicht der optischen Vergütung ausgeführt sein.
  • Besonders bevorzugt grenzt die optische Vergütung direkt an die Kontaktschicht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im Resonator ein Selektionselement vorgesehen oder die Kontaktschicht als Selektionselement ausgeführt. Bevorzugt ist das Selektionselement zur Wellenlängenselektion und/oder zur Polarisationsselektion der Strahlung im Resonator ausgebildet. Bestimmte Wellenlängen und/oder Polarisationen der Strahlung im Resonator können über geeignete Ausbildung des Selektionselements gegenüber anderen Wellenlängen bzw. Polarisationen bevorzugt werden. Hierüber kann gegebenenfalls die Wellenlänge bzw. der Polarisationszustand der vom Halbleiterlaser-Bauelement emittierten Strahlung beeinflusst werden.
  • Insbesondere kann die Polarisation von Strahlung im Resonator auf diese Weise derart stabilisiert werden, dass eine Abweichung der Polarisation der Strahlung von der vom Selektionselement vorgegebenen Polarisation, etwa linearer Polarisation (z. B. s-polarisiert oder p-polarisiert), erschwert wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Selektionselement eine Gitterstruktur. Über die Gitterparameter wie die Anordnung und Abstände von Gitterlinien mit entsprechend resultierender Beugung oder Reflexion von Strahlung an der Gitterstruktur können die Selektionseigenschaften des Selektionselements eingestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Halbleiterkörper auf einem Träger angeordnet, der den Halbleiterkörper vorzugsweise mechanisch stabilisiert.
  • Der Träger geht bevorzugt aus einer Trägerschicht hervor, auf der ein Halbleiterschichtsystem, das vorzugsweise für die Ausbildung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern vorgesehen ist und eine dementsprechende Abfolge von Halbleiterschichten umfasst, im Waferverbund angeordnet ist.
  • Aus dem Halbleiterschichtsystem kann, beispielsweise mittels photolithographischer Methoden in Kombination mit Ätzprozessen, eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern strukturiert werden, die auf der gemeinsamen Trägerschicht angeordnet sind. Der Träger kann beispielsweise beim Vereinzeln dieser Struktur in Halbleiterchips (mindestens ein auf dem Träger angeordneter Halbleiterkörper) aus der Trägerschicht hervorgehen.
  • Die Trägerschicht kann, insbesondere ein Aufwachssubstrat des Halbleiterschichtsystems, auf dem das Halbleiterschichtsystem, vorzugsweise epitaktisch, gewachsen ist, umfassen oder aus diesem gebildet sein.
  • Die Trägerschicht kann jedoch auch vom Aufwachssubstrat des Halbleiterschichtsystems verschieden sein.
  • Beispielsweise kann ein solcher Träger ein vom Aufwachssubstrat verschiedenes Halbleitermaterial oder ein Metall enthalten und/oder als Wärmesenke ausgebildet sein.
  • Ist der Träger vom Aufwachssubstrat des Halbleiterschichtsystems verschieden, kann beispielsweise bei der Herstellung das auf dem Aufwachssubstrat angeordnete Halbleiterschichtsystem oder die Mehrzahl von Halbleiterkörpern seitens der dem Aufwachssubstrat gegenüberliegenden Seite auf einer vom Aufwachssubstrat verschiedenen Trägerschicht befestigt werden. Hierzu können sich beispielsweise Waferbonding-Verfahren, wie anodisches Bonden, eutektisches Bonden oder Löten eignen. Das Aufwachssubstrat wird in der Folge abgelöst, beispielsweise mittels eines Laserablationsverfahren, eines mechanischen Verfahrens, wie etwa Abschleifen, oder eines chemischen Verfahrens, wie Ätzen. Beim Vereinzeln kann der Träger des Halbleiterkörpers aus der vom Aufwachssubstrat verschiedenen Trägerschicht hervorgehen.
  • Der Halbleiterkörper kann jedoch auch nach dem Vereinzeln, auf einem vom Aufwachssubstrat verschiedenen Träger angeordnet und oder befestigt werden, wonach gegebenenfalls das Aufwachssubstrat oder Reste des Aufwachssubstrats vom Halbleiterkörper entfernt werden.
  • Das Ablösen des Aufwachssubstrats erhöht mit Vorteil die Freiheitsgrade bezüglich der Wahl des Trägers. Der Träger muss nicht den hohen Anforderungen an ein Aufwachssubstrat genügen, sondern kann vergleichsweise frei hinsichtlich vorteilhafter Eigenschaften, wie hoher thermischer und/oder elektrischer Leitfähigkeit, gewählt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Halbleiterkörper vorgefertigt und die Kontaktschicht ist nach der Fertigung des Halbleiterkörpers auf diesen aufgebracht. Halbleiterkörper und Kontaktschicht können so mittels unterschiedlichen Verfahren und/oder nacheinander hergestellt sein. Der Halbleiterkörper kann beispielsweise mittels Epitaxie hergestellt sein und eine, vorzugsweise TCO-haltige, Kontaktschicht nach beendeter Epitaxiephase, etwa mittels Sputtern, auf den Halbleiterkörper aufgebracht sein.
  • Es sei angemerkt, dass unter Vorfertigung des Halbleiterkörpers auch die Vorfertigung eines Halbleiterschichtsystems, das für die Ausbildung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern vorgesehen ist, zu verstehen ist.
  • In einer wiederum weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im Resonator ein nichtlineares optisches Element, vorzugsweise zur Frequenzkonversion, angeordnet. Beispielsweise ist das nichtlineare optische Element als Frequenzverdoppler (SHG: Second Harmonic Generation) ausgebildet. Bevorzugt ist das nichtlineare optische Element zur Frequenzkonversion von Strahlung im unsichtbaren Spektralbereich, wie dem Infraroten, in Strahlung im sichtbaren Spektralbereich ausgebildet.
    •
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
  • Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements anhand einer schematischen Schnittansicht,
  • 2 eine schematische Aufsicht auf einen Halbleiterkörper eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements in 2A und in dem Diagramm in 2B qualitativ den der 2A entsprechenden lateralen Verlauf der Pumpstromdichte,
  • 3 eine schematische Aufsicht auf einen Halbleiterkörper eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements und
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements anhand einer schematischen Schnittansicht.
  • Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements anhand einer schematischen Schnittansicht.
  • Auf einem Träger 1, ist eine Halbleiterschichtenfolge 2, mit einer zur Strahlungserzeugung, vorzugsweise Strahlung einer Wellenlänge im infraroten Spektralbereich, vorgesehenen aktiven Zone 3 angeordnet. Die aktive Zone ist zum Beispiel als Mehrfach-Quantentopfstruktur ausgebildet.
  • Zwischen der aktiven Zone 3 und dem Träger 1 ist ein Bragg-Spiegel 4 angeordnet, der zusammen mit einem externen Spiegel 5 einen optischen Resonator für die in der aktiven Zone 3 erzeugte Strahlung bildet. Der Bragg-Spiegel 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel zusammen mit der Halbleiterschichtenfolge 2 in den Halbleiterkörper des Halbleiterlaser-Bauelements integriert.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das Halbleiterlaser-Bauelement, insbesondere der Halbleiterkörper oder die aktive Zone, mindestens ein III-V-Halbleitermaterial, etwa ein Halbleitermaterial aus den Materialsystemen InxGayAl1-x-yP, InxGayAl1-x-yAs oder InxGayAl1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Auch kann der Halbleiterkörper ein Halbleitermaterial aus dem III-V-Halbleitermaterialsystem InyGa1-yAsxP1-x mit 0 ≤ x ≤ 1 und 0 ≤ y ≤ 1 enthalten.
  • Diese Materialien zeichnen sich durch vereinfacht erreichbare hohe interne Quanteneffizienzen aus und eignen sich für Strahlung vom ultravioletten (insbesondere InxGayAl1-x-yN) über den sichtbaren (insbesondere InxGayAl1-x-yN, InxGayAl1-x-yP), bis in den infraroten Spektralbereich (insbesondere InxGayAl1-x-yAs, InyGa1-yAsxP1-x).
  • Bevorzugt basiert der Halbleiterkörper auf dem Materialsystem InxGayAl1-x-yAs. Strahlung im infraroten Spektralbereich, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 1100 nm, kann in diesem Materialsystem besonders effizient erzeugt werden. Beispielsweise enthält der Träger GaAs und die Halbleiterschichtenfolge basiert auf dem Materialsystem InxGayAl1-x-yAs mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt eine Wellenlänge der in der aktiven Zone erzeugten Strahlung im Spektralbereich zwischen 200 nm und 2000 nm. Die Kontaktschicht weist mit Vorzug für die Wellenlänge der in der aktiven Zone erzeugten Strahlung eine besonders hohe Transmission auf.
  • Der externe Spiegel 5 ist als Auskoppelspiegel der im Resonator mittels induzierter Emission erzeugten Laserstrahlung ausgebildet und besitzt eine geringere Reflektivität als der Bragg-Spiegel 4. Über die Anordnung des externen Spiegels bzw. die Resonatorlänge, kann die Abstrahlprofil der aus dem Resonator ausgekoppelten kohärenten Laserstrahlung beeinflusst werden.
  • Der Bragg-Spiegel weist eine Mehrzahl von Halbleiterschichtenpaaren mit einem vorteilhaft hohen Brechungsindexunterschied auf. Beispielsweise bilden je eine GaAs- und eine AlGaAs-λ/4-Schicht ein Halbleiterschichtenpaar. Die Mehrzahl von Schichtpaaren im Bragg-Spiegel 4 ist in 1 schematisch angedeutet. Bevorzugt umfasst der Bragg-Spiegel eine Abfolge von 20 bis 30 oder mehr Halbleiterschichtenpaaren, woraus eine Gesamtreflektivität des Bragg-Spiegels von 99,9% oder mehr für die Laserstrahlung resultiert. Mit Vorteil wird der Bragg-Spiegel gemeinsam mit der Halbleiterschichtenfolge, beispielsweise epitaktisch, hergestellt.
  • Auf der dem Träger 1 abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 ist über einem Kontaktbereich der Halbleiterschichtenfolge eine für die erzeugte Strahlung durchlässige Kontaktschicht 6, etwa ZnO mit Al dotiert, z.B. mit einer Konzentration von 2%, enthaltend oder daraus bestehend, angeordnet. Die Kontaktschicht 6 ist mit der Halbleiterschichtenfolge elektrisch leitend verbunden. Vorzugsweise ist die Kontaktschicht direkt auf der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Der elektrische Kontakt zwischen Halbleiterschichtenfolge und Kontaktschicht weist bevorzugt eine im wesentlichen ohmsche Charakteristik auf. Das Halbleiterlaser-Bauelement wird über einen auf der der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite des Trägers angeordneten ersten Anschluss 7 und einen auf der dem Träger gegenüberliegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge angeordneten zweiten Anschluss 8, beispielsweise jeweils mindestens ein Metall enthaltend, elektrisch gepumpt.
  • Um Absorption in dem zweiten Anschluss 8, etwa einem metallischen Anschluss, zu vermeiden ist der schichtartige zweite Anschluss 8 über dem Zentralbereich der Halbleiterschichtenfolge ausgespart und verläuft beispielsweise ringartig über dem Randbereich der Halbleiterschichtenfolge. Der zweite Anschluss 8 ist mit der Kontaktschicht 6 elektrisch leitend verbunden und kann beispielsweise Ti, Al, Pt oder Legierungen mit mindestens einem dieser Materialien enthalten.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem zweiten Anschluss 8 und der Halbleiterschichtenfolge 2 eine Isolationsschicht 9 angeordnet, welche eine Aussparung mit einem lateralen Ausdehnung aufweist, die vorzugsweise zumindest in Teilbereichen größer als die der Aussparung im zweiten Anschluss ist, so dass in diesen Teilbereichen ein Überlapp von Anschluss und Kontaktschicht entsteht. Ein elektrisches Pumpen des unter der Isolationsschicht angeordneten Randbereichs der aktiven Zone wird so aufgrund der verglichen mit der Kontaktschicht geringen Leitfähigkeit der Halbleiterschichtenfolge in lateraler Richtung und einer Strominjektion über die Kontaktschicht vorwiegend im Zentralbereich vorteilhaft vermieden.
  • Die Isolationsschicht 9 kann beispielsweise ein Siliziumnitrid, ein Siliziumoxid oder ein Siliziumoxinitrid enthalten Bevorzugt ist die Isolationsschicht zugleich als Passivierungsschicht ausgebildet, die den Schutz des Halbleiterkörpers vor schädlichen äußeren Einflüssen vorteilhaft erhöht.
  • Über den zweiten Anschluss 8 in die Kontaktschicht eingespeister Strom wird aufgrund der vorteilhaft hohen Querleitfähigkeit der Kontaktschicht 6 in lateraler Richtung vorwiegend über den Zentralbereich des Halbleiterkörpers in die Halbleiterschichtenfolge injiziert. Die über den vollflächigen ersten Anschluss 7, den Träger 1 und den Bragg-Spiegel 4 großflächig homogen in die aktive Zone injizierten Ladungsträger können mit den über den zweiten Anschluss 8 und die Kontaktschicht 6 in die aktive Zone 3 injizierten Ladungsträgern strahlend rekombinieren. Die strahlende Rekombination bzw. Strahlungserzeugung findet aufgrund der vergleichsweise geringen Querleitfähigkeit der Halbleiterschichtenfolge vorwiegend im Zentralbereich der aktiven Zone statt.
  • Der Strompfad des Pumpstroms im Halbleiterkörper kann bei der Erfindung durch die Kontaktfläche der Kontaktschicht mit dem Halbleiterkörper und die Ausbildung der Isolationsschicht bestimmt werden. Auf zusätzliche, vergleichsweise aufwendige Maßnahmen zur Stromführung im Halbleiterkörper, etwa gezielte elektrische Verödung durch Implantation oder Oxidblenden im Randbereich innerhalb des Halbleiterkörpers bzw. der Halbleiterschichtenfolge kann mit Vorteil verzichtet werden.
  • In der aktiven Zone erzeugte Strahlung wird in vertikaler Richtung seitens der Oberfläche 10 aus dem Halbleiterkörper emittiert, verläuft über einen Freistrahlbereich 11 und trifft auf den externen Spiegel 5.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Halbleiterschichtenfolge, vorzugsweise auf ihrer der Kontaktschicht von der aktiven Zone aus gesehen zugewandten Seite, zumindest eine p-leitende Halbleiterschicht. Besonders bevorzugt ist ein Bereich der Halbleiterschichtenfolge zwischen der Kontaktschicht und der aktiven Zone p-leitend und/oder ein Bereich zwischen dem Bragg-Spiegel und der aktiven Zone n-leitend ausgebildet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind Träger und Bragg-Spiegel n-leitend ausgebildet.
  • Der Träger 1 kann aus einem Teilstück des Aufwachssubstrats des Halbleiterkörpers, auf dem zuerst der Bragg-Spiegel und nachfolgend die Halbleiterschichtenfolge, vorzugsweise epitaktisch, gewachsen wurden, gebildet sein.
  • Die Isolationsschicht kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung zunächst vollflächig auf den vorgefertigten Halbleiterkörper aufgebracht werden. Nach dem Aufbringen wird sie über dem Kontaktbereich der Halbleiterschichtenfolge entfernt. In dem Bereich, in dem die Isolationsschicht entfernt ist, wird das Kontaktschichtmaterial auf den Halbleiterkörper aufgebracht. Die Kontaktschicht kann ebenso wie die Isolationsschicht auf den Halbleiterkörper bzw. die Halbleiterschichtenfolge gesputtert sein.
  • Die Kontaktschicht kann gegebenenfalls in Kombination mit einer oder mehreren seitens des Halbleiterkörpers angeordneten Schichten oder einer oder mehreren nachträglich auf die Kontaktschicht aufgebrachten, vorzugsweise im wesentlichen dielektrischen, Schichten, als Hochreflexions- oder Antireflexionsbeschichtung für Strahlung oder Strahlungsmoden im Resonator ausgebildet sein.
  • Gegebenenfalls kann ein nicht lineares optisches Element zur Frequenzkonversion im Resonator, vorzugsweise im Freistrahlbereich 11, angeordnet sein.
  • 2 zeigt schematisch eine Aufsicht von oben auf einen Halbleiterkörper eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements in 2A und in 2B qualitativ den Verlauf der Pumpstromdichte in der Kontaktschicht in Abhängigkeit von der lateralen Position über dem Halbleiterkörper.
  • 2A zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Halbleiterkörper eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements. Beispielsweise ist eine Aufsicht aus dem Freistrahlbereich 11 aus 1 auf die dortige Kontaktschicht gezeigt. 1 kann beispielsweise im wesentlichen eine Schnittansicht entlang der Linie A–A aus 2A zeigen. Auf eine Darstellung des zweiten Anschlusses aus 1 wurde verzichtet.
  • In 2A ist eine auf einem Halbleiterkörper angeordnete Isolationsschicht 9 dargestellt. Diese ist in einem Kontaktbereich 12, der einen Zentralbereich 120 und Anschlussfinger 121 umfasst, die vorzugsweise vom Zentralbereich ausgehend im wesentlichen radial nach außen verlaufen und eine vergleichsweise geringe Fläche des Kontaktbereichs 12 einnehmen, ausgespart.
  • Die Kontaktschicht 6 ist in der Aussparung der Isolationsschicht 9 über den gesamten Kontaktbereich 12 aufgebracht. Die Ausbildung der Aussparung bestimmt somit die Form der Kontaktfläche zwischen Kontaktschicht und Halbleiterkörper. Über einen beispielsweise ringförmigen Anschluss der mit der Kontaktschicht 6 im Bereich der Anschlussfinger 121 leitend verbunden und über dem Zentralbereich 120 ausgespart ist, kann mittels der Kontaktschicht 6 Strom in die aktive Zone injiziert werden.
  • 2B zeigt qualitativ die Abhängigkeit der Pumpstromdichte j über dem Halbleiterkörper seitens der Kontaktschicht von der lateralen Position r. Die Abschnitte 900 der Kurve entsprechen den Randbereichen aus 2A in denen der Halbleiterkörper von der Isolationsschicht 9 überdeckt ist, die Abschnitte 1210 den Anschlussfingern 121 und der Abschnitt 1200 dem Zentralbereich 120.
  • Im Zentralbereich 120 ist die Pumpstromdichte vergleichsweise hoch und im wesentlichen homogen. Sie fällt ausgehend von einem Maximum im Mittenbereich des Zentralbereichs 120 im Abschnitt 1200 in Richtung der Anschlussfinger nur leicht ab, während sie in den Abschnitten 900 der Randbereiche, in denen die Isolationsschicht 9 angeordnet ist, vergleichsweise gering ist. In den Abschnitten 1210 der Anschlussfinger fällt die Pumpstromdichte vergleichsweise stark nach außen hin ab.
  • Über die strahlungsdurchlässige Kontaktschicht kann somit eine vergleichsweise homogene Pumpstromdichteverteilung über den lateralen Zentralbereich 120 realisiert werden. Die laterale Ausdehnung des Zentralbereichs kann beispielsweise 10-10000 μm, vorzugsweise 100 μm oder mehr, betragen. Bevorzugt kann die laterale Pumpstromdichteverteilung über dem Halbleiterkörper seitens der Kontaktschicht entsprechend einer Gauß- oder Hypergaußverteilung realisiert werden.
  • Die Gestalt des in 2B qualitativ gezeigten Pumpprofils ist aufgrund der hohen Leitfähigkeit des Kontaktschichtmaterials in lateraler Richtung über weite Dicken-Bereiche unabhängig von der Dicke der Kontaktschicht. Die Kontaktschicht kann daher im Rahmen der Erfindung mit. einer vergleichsweise geringen Dicke, beispielsweise von 10 μm oder weniger, ausgeführt sein.
  • In 3 ist eine Aufsicht auf einen weiteren Halbleiterkörper eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements schematisch dargestellt.
  • Beispielsweise ist eine Aufsicht aus dem Freistrahlbereich 11 aus 1 auf die dortige Kontaktschicht gezeigt. 1 kann beispielsweise im wesentlichen eine Schnittansicht entlang der Linie B–B aus 3 zeigen. Auf eine Darstellung des zweiten Anschlusses aus 1 wurde verzichtet.
  • Hier ist ein Selektionselement 13 in Form eines durch die Gitterlinien 130 gebildeten Gitters vorgesehen. Eine Gitterstruktur, beispielsweise in Form eines Liniengitters, kann etwa mittels Ätzen in die Isolationsschicht 9 und/oder die Kontaktschicht 6 eingebracht sein. Vorzugsweise ist die Gitterstruktur zumindest im Mittenbereich des Kontaktbereichs 12 in der Kontaktschicht 6 über dem Halbleiterkörper vorgesehen.
  • Über die Gitterstruktur, insbesondere die Abstände der Gitterlinien, kann die Wellenlänge der im Resonator verstärkten Strahlung und somit die Wellenlänge der vom Bauelement emittierten Laserstrahlung beeinflusst werden. So führt Beugung- oder Reflexion einer Laserstrahlungs-Mode am Gitter dazu, dass die Verluste für diese Mode erhöht sind und folglich die Lasertätigkeitsschwelle für diese Mode nicht oder nur erschwert erreichbar ist. Über die Abstände der Gitterlinien können die Beugungs- oder Reflexionseigenschaften des Gitters eingestellt werden.
  • Das Selektionselement kann weiterhin zur Polarisationsstabilisierung ausgebildet sein, indem über die Gitterstruktur ein Polarisationszustand der einer Laserstrahlungs-Mode gegenüber anders polarisierten Moden bevorzugt wird.
  • Das Selektionselement 13 kann somit als Polarisations- und/oder Wellenlängenfilter wirken.
  • Der Kontaktbereich 12 und die Kontaktschicht 6 sind hier im wesentlichen kreisförmig ausgebildet und die Kontaktschicht kann durch geeigneten Überlapp mit einem zweiten Anschluss etwa wie in 1 schematisch dargestellt, kontaktiert werden.
  • 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements anhand einer schematischen Schnittansicht.
  • Das in 4 dargestellte Halbleiterlaser-Bauelement entspricht im Wesentlichen dem in 1 gezeigten. Im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements ist der Halbleiterkörper mit dem Bragg-Spiegel 4 und der Halbleiterschichtenfolge 2 mit der aktiven Zone 3 seitens des Bragg-Spiegels 4 über eine Verbindungsschicht 14 auf dem Träger 1 angeordnet und vorzugsweise stabil befestigt. Der Träger 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise vom Aufwachssubstrat des Halbleiterkörpers verschieden und umfasst beispielsweise eine Wärmesenke, welche etwa CuW, CuDia, Cu, SiC oder BN enthält.
  • Mit Vorteil erleichtert die Wärmesenke die Wärmeableitung von der aktiven Zone, sodass die Gefahr wärmebedingter Effizienzminderung des Bauelements, insbesondere bei hohen Leistungen, welche oftmals auch hohe Verlustwärmen nach sich ziehen, verringert wird.
  • Zur Herstellung eines derartigen Bauelements wird beispielsweise zunächst der Halbleiterkörper vorgefertigt, wobei der Bragg-Spiegel nach der Halbleiterschichtenfolge auf einem Aufwachssubstrat hergestellt wird. Seitens des Bragg-Spiegels wird der Halbleiterkörper hierauf mittels eutektischem Bonden auf dem Träger befestigt, wonach das Aufwachssubstrat, z.B. mittels nasschemischem Ätzen oder eines Laserablationsverfahrens, abgelöst wird. Die Verbindungsschicht 14 kann beispielsweise eine mittels eutektischem Bonden ausgebildete Schicht sein. Der Halbleiterkörper gemäß 4 kann demnach in umgekehrter Reihenfolge zu dem in 1 gezeigten Halbleiterkörper hergestellt sein.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims (21)

  1. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaser-Bauelement, insbesondere elektrisch gepumptes Halbleiterlaser-Bauelement, mit einer vertikalen Emissionsrichtung, das zur Erzeugung von Laserstrahlung mittels eines externen optischen Resonators (4, 5) vorgesehen ist, umfassend einen Halbleiterkörper mit einer Halbleiterschichtenfolge (2), die eine laterale Haupterstreckungsrichtung und eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Zone (3) aufweist, wobei innerhalb des Resonators eine strahlungsdurchlässige Kontaktschicht (6) angeordnet und mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden ist.
  2. Halbleiterlaser-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (6) ein Oxid enthält.
  3. Halbleiterlaser-Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (6) ein TCO-Material enthält.
  4. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (6) ZnO oder ITO enthält.
  5. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (6) auf dem Halbleiterkörper angeordnet ist.
  6. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (6) im direkten Strahlengang zwischen der aktiven Zone (3) und einem externen Spiegel (5) des Resonators (4, 5) angeordnet ist.
  7. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator durch einen Bragg-Spiegel (4) begrenzt ist.
  8. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper auf seiner der Kontaktschicht (6) zugewandten Seite mindestens eine p-leitende Schicht aufweist.
  9. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der in der aktiven Zone erzeugten Strahlung im unsichtbaren, vorzugsweise infraroten, Spektralbereich liegt.
  10. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterlaser-Bauelement ein mittels der Kontaktschicht (6) elektrisch gepumptes Halbleiterlaser-Bauelement ist.
  11. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper vorgefertigt ist und die Kontaktschicht (6) nachträglich auf den Halbleiterkörper aufgebracht ist.
  12. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper auf einem Träger (1) angeordnet ist.
  13. Halbleiterlaser-Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) vom Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge verschieden ist.
  14. Halbleiterlaser-Bauelement nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) als Wärmesenke ausgebildet ist.
  15. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Halbleiterkörper und Kontaktschicht (6) oder auf der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Kontaktschicht (6) eine optische Vergütung vorgesehen ist.
  16. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Resonator ein Selektionselement (13) vorgesehen ist oder die Kontaktschicht (6) als Selektionselement (13) ausgeführt ist.
  17. Halbleiterlaser-Bauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektionselement (13) zur Wellenlängenselektion und/oder Polarisationsselektion der Strahlung im Resonator ausgebildet ist.
  18. Halbleiterlaser-Bauelement nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektionselement (13) eine Gitterstruktur (130) aufweist.
  19. Halbleiterlaser-Bauelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur (130) zumindest teilweise in der Kontaktschicht (6) ausgebildet ist.
  20. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein nichtlineares optisches Element, vorzugsweise zur Frequenzkonversion, im Resonator angeordnet ist.
  21. Halbleiterlaser-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wellenlänge der in der aktiven Zone erzeugten Strahlung im Spektralbereich zwischen 200 nm und 2000 nm liegt.
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PCT/DE2005/000791 WO2005117070A2 (de) 2004-05-28 2005-04-29 Oberflächenemittierendes halbleiterlaserbauelement mit einer vertikalen emissionsrichtung
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8023547B2 (en) 2007-03-16 2011-09-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Vertical extended cavity surface emission laser and method for manufacturing a light emitting component of the same
ATE516617T1 (de) 2007-05-07 2011-07-15 Koninkl Philips Electronics Nv Lasersensor für selbstmischende interferometrie mit erhöhtem nachweisbereich
DE102008030818B4 (de) * 2008-06-30 2022-03-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit mehreren aktiven Zonen
DE102008036254A1 (de) * 2008-08-04 2010-02-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser
DE102010018322B3 (de) * 2010-04-27 2011-04-07 Laib, Thorsten, Dr. Optischer Sensor zur Detektion der Konzentration von Substanzen in Fluiden basierend auf der Rückkopplung von Laserlicht in einen Laser
DE102012203583B4 (de) * 2012-03-07 2021-03-18 Pictiva Displays International Limited Organisches Licht emittierendes Bauelement
DE102016125857B4 (de) * 2016-12-29 2022-05-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterlaserdiode
CN116918200A (zh) * 2021-03-19 2023-10-20 住友电气工业株式会社 光子晶体面发光激光器及其制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998043329A1 (en) * 1997-03-21 1998-10-01 Novalux, Inc. High power laser devices
WO2001067563A2 (en) * 2000-03-06 2001-09-13 Novalux, Inc. Coupled cavity high power semiconductor laser
WO2002027877A1 (de) * 2000-09-29 2002-04-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiter-laser mit transparenter kontaktfläche
DE10203809A1 (de) * 2002-01-31 2003-08-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5317587A (en) * 1992-08-06 1994-05-31 Motorola, Inc. VCSEL with separate control of current distribution and optical mode
JP3095545B2 (ja) * 1992-09-29 2000-10-03 株式会社東芝 面発光型半導体発光装置およびその製造方法
US5724376A (en) * 1995-11-30 1998-03-03 Hewlett-Packard Company Transparent substrate vertical cavity surface emitting lasers fabricated by semiconductor wafer bonding
JP2000196189A (ja) * 1998-12-24 2000-07-14 Toshiba Corp 面発光型半導体レーザ
US6393038B1 (en) * 1999-10-04 2002-05-21 Sandia Corporation Frequency-doubled vertical-external-cavity surface-emitting laser
US6744805B2 (en) * 2000-04-05 2004-06-01 Nortel Networks Limited Single mode operation of microelectromechanically tunable, half-symmetric, vertical cavity surface emitting lasers
DE10147888A1 (de) * 2001-09-28 2003-04-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisch gepumpter vertikal emittierender Halbleiterlaser
US6862301B2 (en) * 2001-12-31 2005-03-01 Finisar Corporation Tunable laser assembly
DE10214120B4 (de) * 2002-03-28 2007-06-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisch pumpbare oberflächenemittierende Halbleiterlaservorrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998043329A1 (en) * 1997-03-21 1998-10-01 Novalux, Inc. High power laser devices
WO2001067563A2 (en) * 2000-03-06 2001-09-13 Novalux, Inc. Coupled cavity high power semiconductor laser
WO2002027877A1 (de) * 2000-09-29 2002-04-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiter-laser mit transparenter kontaktfläche
DE10203809A1 (de) * 2002-01-31 2003-08-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement

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Publication number Publication date
EP1763913A2 (de) 2007-03-21
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JP2008500711A (ja) 2008-01-10
WO2005117070A2 (de) 2005-12-08
US20080165811A1 (en) 2008-07-10
WO2005117070A3 (de) 2006-05-11

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