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Die
Erfindung betrifft eine Halbleiterlaservorrichtung mit mindestens
einem optisch gepumpten oberflächenemittierenden
Vertikalemitter und mindestens einer monolithisch integrierten Pumpstrahlungsquelle
zum optischen Pumpen des Vertikalemitters und ein Verfahren zu deren
Herstellung.
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Mit
optisch gepumpten vertikal emittierenden Halbleiterlaservorrichtungen
lassen sich hohe Ausgangsleistungen bei gleichzeitig guter Strahlqualität verwirklichen.
Durch monolithisch auf einem Substrat integrierte Pumpstrahlungsquellen
kann ein kompakter Aufbau erreicht werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiterlaservorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die flexibel bezüglich der
Wellenlänge
der von ihr erzeugten Laserstrahlung herstellbar ist. Weiterhin
soll ein vorteilhaftes Verfahren zu deren Herstellung angegeben
werden.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß Patentanspruch
1 und ein Verfahren nach Patentanspruch 22 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung weist die Halbleiterlaservorrichtung
mindestens einen optisch gepumpten, oberflächenemittierenden Vertikalemitter
mit mindestens einer strahlungserzeugenden Vertikalemitterzone auf.
Weiter weist sie mindestens eine monolithisch integrierte Pumpstrahlungsquelle
zum optischen Pumpen des Vertikalemitters auf, wobei die mindestens
eine Pumpstrahlungsquelle zur Emission von Pumpstrahlung in einer Hauptstrahlungsrichtung
eingerichtet ist, die quer zu einer Hauptstrahlungsrichtung einer
Vertikalstrahlung des mindestens einen Vertikalemitters verläuft. Die
Halbleiterlaservorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens
eine Vertikalemitter mindestens eine Schicht umfasst, die organisches
Material enthält.
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Die
Gruppe organischer Materialien umfasst eine Vielzahl von organischen
Substanzen, die sich durch eine große Bandbreite unterschiedlicher
optischer und elektrischer Eigenschaften, zum Beispiel ihrer energetischen
Bandlücke,
auszeichnen. Durch Auswahl geeigneter Substanzen für mindestens
eine Schicht des Vertikalemitters können die optischen Eigenschaften
des Vertikalemitters, zum Beispiel die Wellenlänge der Vertikalstrahlung,
in weiten Grenzen gewünschten
Anforderungen angepasst werden. Verglichen mit anorganischen Halbleitermaterialien lassen
sich organische Materialien zudem in relativ einfachen Verfahren,
zum Beispiel durch thermisches Verdampfen oder Aufschleudern in
gelöster Form,
auf Substrate aufbringen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Halbleiterlaservorrichtung
ist das organische Material strahlungserzeugend und in der mindestens
einen Vertikalemitterzone enthalten. Insbesondere auf diese Weise
lassen sich die optischen Eigenschaften des Vertikalemitters in
weiten Grenzen durch die Auswahl eines geeigneten organischen Materials
variieren.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Halbleiterlaservorrichtung
ist das organische Material halbleitend. Auf diese Weise können stromführende oder
ladungsträgerinjizierende
Schichten als organische Schichten ausgeführt werden und mithilfe der
oben genannten relativ einfachen Verfahren aufgebracht werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Halbleiterlaservorrichtung
ist der Vertikalemitterzone in vertikaler Richtung ein interner
Resonatorspiegel, insbesondere ein Bragg-Reflektor, nachgeordnet.
Die Vertikalstrahlung kann dabei entweder auf einer einem Substrat
gegenüberliegenden
Seite ausgekoppelt werden, falls der interne Resonatorspiegel zwischen
der mindestens einen Vertikalemitterzone und dem Substrat angeordnet
ist und die Vertikalstrahlung, oder durch das Substrat, falls der
interne Resonatorspiegel dem Substrat und der mindestens einen Vertikalemitterzone
nachgeordnet ist. Im letzten Fall kann zur Auskopplung der von der
mindestens einen Vertikalemitterzone erzeugten Vertikalstrahlung
ein Auskoppelfenster vorgesehen ein.
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Gemäß weiterer
vorteilhafter Ausgestaltungen der Halbleiterlaservorrichtung ist
der mindestens einen Vertikalemitterzone ein externer Spiegel zugeordnet,
der zusammen mit dem internen Resonatorspiegel einen Resonator für den Vertikalemitter
bildet, oder es ist ein weiterer interner Resonatorspiegel vorgesehen,
wobei der weitere interne Resonatorspiegel und der interne Resonatorspiegel
die Vertikalemitterzone in vertikaler Richtung umschließen und so
einen Resonator für
die Vertikalstrahlung bilden und wobei der weitere interne Resonatorspiegel
teildurchlässig
ist und der Auskopplung der Vertikalstrahlung dient. Im Fall des internen
Resonators kann ein kompakter Aufbau ermöglicht werden. Im Fall des externen
Resonators kann eine hohe Resonatorgüte und eine entsprechend enge
spektrale Breite der Vertikalstrahlung erreicht werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Halbleiterlaservorrichtung
ist die mindestens eine Pumpstrahlungsquelle ein kantenemittierender
Laser ist. Bevorzugt sind mindestens zwei Pumpstrahlungsquellen
auf einander gegenüberliegenden
Seiten des mindestens einen Vertikalemitters angeordnet, wobei die
mindestens zwei Pumpstrahlungsquellen einen gemeinsamen Resonator
aufweisen und zusammen einen Laser bilden.
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In
weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Halbleiterlaservorrichtung
weist die mindestens eine Pumpstrahlungsquelle eine aktive, strahlungserzeugende
Pumpschicht, die in vertikaler Richtung entweder zumindest teilweise
mit der aktiven Vertikalemitterzone überlappend angeordnet ist,
oder die in vertikaler Richtung der aktiven Vertikalemitterzone nachgeordnet
ist.
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In
weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Halbleiterlaservorrichtung
weist die mindestens eine Pumpstrahlungsquelle eine Schichtfolge
auf Basis eines III-V oder eines II-VI Verbindungshalbleiters auf
oder sie weist eine Schicht auf, die ein halbleitendes organisches
Material enthält.
Im letzteren Fall kann das halbleitende organische Material der Pumpstrahlungsquelle
ein Polymer oder eine niedermolekulare organische Verbindung sein.
Ebenfalls bevorzugt ist, als halbleitendes organisches Material der
mindestens einen Schicht des Vertikalemitters ein Polymer einzusetzen.
Weiter ist bevorzugt, dass das halbleitende organisches Material
niedermolekulare organisches Verbindungen aufweist. Polymerschichten
lassen sich vorteilhaft auch großflächig, beispielsweise durch
Aufschleudern in gelöster Form,
einfach herstellen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Halbleiterlaservorrichtung
ist die Wellenlänge
der Pumpstrahlung kleiner als die Wellenlänge der Vertikalstrahlung.
Auf diese Weise wird effektives optisches Pumpen ermöglicht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Halbleiterlaservorrichtung
sind mindestens zwei Vertikalemitter mit unterschiedlichen Wellenlängen ihrer
Vertikalstrahlung vorgesehen. Besonders bevorzugt ist eine Mehrzahl
von Vertikalemittern in einer regelmäßigen Anordnung vorgesehen.
Auf diese Weise lassen sich vorteilhaft Anzeigeeinheiten und wie
Flächenstrahler
wirkende Einheiten realisieren.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung
einer Halbleiterlaservorrichtung der zuvor beschriebenen Art die folgenden
Schritte: Es wird ein Substrat bereitgestellt, auf das eine Halbleiterschichtenfolge
aufgebracht wird, wobei die Halbleiterschichtenfolge eine strahlungserzeugende
Schicht aufweist und geeignet ist, eine Pumpstrahlungsquelle zu
bilden. Weiter wird eine Ausnehmung in der Halbleiterschichtenfolge
gebildet, in die eine Schichtenfolge aufgebracht wird, wobei die
Schichtenfolge mindestens eine strahlungserzeugende Schicht aufweist
und mindestens eine Schicht aufweist, die ein organisches Material enthält, und wobei
die Schichtenfolge geeignet ist, einen Vertikalemitter zu bilden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung
einer Halbleiterlaservorrichtung enthält die mindestens eine strahlungserzeugende
Schicht, die in die Ausnehmung in der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht
wird, das organische Material.
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In
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens umfasst der
Schritt des Herstellen der mindestens einen Ausnehmung einen Ätzschritt
oder wird durch eine Maskierung des Substrats während des Aufbringens der Halbleiterschichtenfolge
realisiert.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe
von vier Figuren näher
erläutert.
Die Figuren zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Halbleiterlaservorrichtung,
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2 eine
schematische Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer Halbleiterlaservorrichtung,
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3 eine
schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
einer Halbleiterlaservorrichtung und
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4 eine
schematische Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel einer Halbleiterlaservorrichtung.
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Die
Figuren sind schematische Zeichnungen. Insbesondere sind die Größenverhältnisse
der Elemente und die Schichtdicken nicht maßstabsgerecht dargestellt.
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Das
in 1 schematisch in einer Schnittzeichnung dargestellte
Ausführungsbeispiel
einer Halbleiterlaservorrichtung weist einen zentral angeordneten
Vertikalemitter 1 und zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Vertikalemitters
angeordnete Pumpstrahlungsquellen 2 auf. Der Vertikalemitter 1 und
die Pumpstrahlungsquellen 2 sind auf einem gemeinsamen
Substrat 3 aufgewachsen. Im Bereich des Vertikalemitters 1 ist
auf das Substrat 3 ein Bragg-Reflektor 4 aufgebracht.
Auf diesem ist eine aktive Vertikalemitterzone 5 angeordnet,
auf die eine Deckschicht 6 aufgebracht ist. Im Bereich
der Pumpstrahlungsquellen 2 ist auf dem Substrat 3 jeweils eine
p-seitige Schichtenfolge 7 angeordnet, gefolgt von einer
aktiven Pumpstrahlungsschicht 8 sowie einer n-seitigen Schichtenfolge 9.
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Das
Ausführungsbeispiel
in 1 zeigt eine Halbleiterlaservorrichtung, bei der
ein organischer Vertikalemitter 1 von anorganischen Pumpstrahlungsquellen 2 gepumpt
wird. Die Klassifizierung des Vertikalemitter 1 als organisch
besagt dabei, dass zumindest eine der Schichten des Vertikalemitters 1 organisches
Material enthält.
Insbesondere ist dieses eine optisch aktive Schicht in der Vertikalemitterzone 5.
Die Klassifizierung der Pumpstrahlungsquellen 2 als anorganisch
besagt umgekehrt, dass die Pumpstrahlungsquellen 2 im Wesentlichen
anorganische Schichten aufweisen. Die Pumpstrahlungsquellen 2 können beispielsweise
auf der Basis eines III-V Verbindungshalbleiter-Materialsystem realisiert
werden und Schichten einer Zusammensetzung wie InxAlyGa1-x-yN, InxAlyGa1-x-yAs,
InxAlyGa1-x-yP oder InxGa1-xAsyN1-y mit
0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1 aufweisen.
Selbstverständlich
sind die Pumpstrahlungsquellen nicht auf dieses Materialsystem beschränkt, sondern
können
je nach Wellenlänge
oder sonstiger Anforderungen auch auf der Basis anderer Halbleitermaterialsysteme,
zum Beispiel auf Basis eines II-VI Verbindungshalbleiter-Materialsystems, realisiert
werden.
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Die
Pumpstrahlungsquellen 2 sind in dem gezeigten Beispiel
als kantenemittierende Pumplaser ausgeführt, derer laseraktives Medium
die aktive Pumpschicht 8 darstellt. Die äußeren Seitenflächen der
Pumpstrahlungsschicht 8 sind verspiegelt ausgeführt, sodass
die beiden Pumpstrahlungsschichten 8 der Pumpstrahlungsquellen 2 zusammen
mit der Vertikalemitterzone 5 gemeinsam einen Resonator
für Pumpstrahlung
bilden. Die Verspiegelung der Enden der Pumpstrahlungsschicht 8 kann
entweder durch Aufdampfen einer hoch reflektiven Metallschicht erfolgen.
An Stelle oder in Kombination mit einer Verspiegelung kann der Resonator
für die
Pumpstrahlung auch durch eine Strukturierung der Pumpstrahlungsschicht 8 gebildet
werden, wenn durch die Strukturierung Totalreflexion an einer inneren
Grenzschicht der Pumpstrahlungsschicht 8 erreicht wird. Eine
solche Strukturierung besteht zum Beispiel in der Ausformung der
Enden der Pumpstrahlungsschicht als prismenförmiger Retro-Reflektor.
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Die
p-seitige Schichtenfolge 7 und die n-seitige Schichtenfolge 9 umfassen
die Pumpstrahlungsschicht 8 in vertikaler Richtung und
dienen sowohl der Zufuhr von Ladungsträgern, die in der Pumpstrahlungsschicht 8 strahlend
rekombinieren, als auch der Wellenführung der im Betrieb entstehenden Pumpstrahlung.
Um einen effektiven Pumpprozess zu ermöglichen sollte bei diesem,
wie auch bei den im Folgenden gezeigten Ausführungsbeispielen die Wellenlänge der
Pumpstrahlung kleiner sein als die Wellenlänge der vom Vertikalemitter 1 erzeugten
Vertikalstrahlung.
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Die
p-seitige Schichtenfolge 7 beziehungsweise die n-seitige
Schichtenfolge 9 können
Kontaktschichten, Mantelschichten, Wellenleiterschichten und Barriereschichten
umfassen. Das Substrat 3, beispielsweise ein GaN-Substrat,
ist vorteilhafterweise wie die p-seitige Schichtenfolge 7 p-dotiert. Selbstverständlich kann
die Reihenfolge der p- beziehungsweise
n-seitigen Schichtenfolge 7 und 9 getauscht sein
und ein n-dotiertes Substrat 3 eingesetzt werden. Auf der
jeweils von der aktiven Pumpstrahlungsschicht 8 abgewandten
Seite der n-seitigen Schichtenfolge 9 und des Substrats 3 ist
eine hier nicht gezeigte Kontaktmetallisierung zur Ladungsträgerinjektion
in die Pumpstrahlungsquellen 2 vorgesehen.
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Im
Bereich des Vertikalemitters 1 ist auf das Substrat 3 der
Bragg-Reflektor 4 aufgebracht, eine Schichtenfolge, die
alternierend gestapelte dielektrische Schichten mit unterschiedlichem
Brechungsindex aufweist. Als Materialien kommen hier zum Beispiel
TiO2 und SiO2 in
Frage. Der Bragg-Reflektor 4 ist
so ausgelegt, dass er für
von dem Vertikalemitter 1 im Betrieb emittierte Vertikalstrahlung
reflektierend ist.
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Auf
dem Bragg-Reflektor 4 ist die aktive Vertikalemitterzone 5 angeordnet.
Im gezeigten Beispiel umfasst die Vertikalemitterzone 5 strahlungserzeugendes
organischem Material, zum Beispiel ein organisches Material mit
geringem Molekulargewicht, auch niedermolekulare Verbindung oder
kleinmoleküliges
organisches Material genannt, ein Polymer oder eine Kombination
dieser beiden Materialien.
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Kleinmolekülige organische
Materialien (small molecule material) werden typischerweise durch
thermisches Verdampfen unter Vakuumbedingungen aufgebracht. Beispiele
für strahlungserzeugende
kleinmolekülige
organische Materialien sind Tris(8-hydroxychinolinato)aluminium
(Alq), 1,3-Bis(N,N-dimethylaminophenyl)-1,3,4-oxidazol (OXD-8),
Oxo-bis(2-methyl-8-chinolinato)aluminium, Bis
(2-methyl-8-hydroxychinolinato)aluminium; Bis(hydroxybenzochinolinato)beryllium
(BeQ.sub.2), Bis(diphenylvinyl)biphenylen (DPVBI) und Arylaminsubstituiertes
Distyrylarylen (DSA-Amin).
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Polymere
werden üblicherweise
durch ein Aufschleuderverfahren, auch Spincasting oder Spincoating
genannt, aufgetragen. Alternativ kann auch ein räumlich selektives Abscheiden
erfolgen, z.B. durch Tintenstrahldrucken. Beispiele für strahlungserzeugende
Polymere sind Poly(p-phenylenvinylen) und Polyarylenvinylen sowie
Copolymere von Arylen-Vinylen-Oligomeren, Polyarylene, Polychinolin
sowie jeweils deren Derivate und Mischungen.
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Bevorzugt
ist die Vertikalemitterzone 5 nicht als eine homogene Schicht
ausgestaltet, sondern als eine Schichtenfolge aus alternierend aufgebrachten optisch
aktiven und optisch inaktiven Schichten. Die optisch aktiven Schichten
zeichnen sich dabei durch eine hohe Quanteneffizienz für eine strahlende
Rekombination von Ladungsträgerpaaren
aus. Die Ladungsträgerpaare
werden im Betrieb der Halbleiterlaservorrichtung durch optisches
Pumpen durch die seitlich in die Vertikalemitterzone 5 eingestrahlte Pumpstrahlung
der Pumpstrahlungsquellen 2 in den optisch inaktiven und/oder
den optisch aktiven Schichten der Vertikalemitterzone 5 gebildet.
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Auf
die Vertikalemitterzone 5 ist die Deckschicht 6 aufgebracht,
die aus einem Material besteht, das möglichst transparent für die erzeugte
Vertikalemitterstrahlung ist und die typischerweise hydrophile Vertikalemitterzone 5 vor
eindringender Feuchtigkeit schützt.
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Zum
Betrieb der Halbleiterlaservorrichtung ist ein in der Figur nicht
gezeigter externer teildurchlässiger
Resonatorspiegel vorgesehen. Der externe Resonatorspiegel bildet
zusammen mit dem internen Bragg-Reflektor 4 einen Resonator
für den
Vertikalemitter 1.
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Die
in 1 gezeigte Halbleiterlaservorrichtung kann hergestellt
werden, indem zunächst
die Schichtenfolge der Pumpstrahlungsquellen 2 flächig in
einem Epitaxieverfahren auf eine Halbleiterscheibe (Wafer) als Substrat 3 aufgebracht
wird. Anschließend
wird die entstandene Schichtfolge zum Beispiel durch einen Ätzvorgang
strukturiert, sodass voneinander beabstandete, stabförmige Pumpstrahlungsquellen 2 mit
dazwischen liegenden Öffnungen
für die
Vertikalemitter 1 gebildet werden. In einem anschließenden Schritt
werden mit Hilfe einer Beschichtungsmaske zunächst die Bragg-Reflektoren 4 in
die Öffnungen
zwischen den Pumpstrahlungsquellen abgeschieden. Danach werden in
einem nächsten
Prozessschritt die Vertikalemitterzonen 5, zum Beispiel
durch thermisches Verdampfen geeigneter organischer Substanzen,
aufgebracht und mit der Deckschicht 6 abgedeckt. In einem
abschließenden Schritt
werden einzelne Halbleiterlaservorrichtungen, jeweils einen oder
mehrere Vertikalemitter 1 und zugeordnete Pumpstrahlungsquellen 2 aufweisend,
separiert und die Seitenflächen
der Pumpstrahlungsquellen 2 zur Ausbildung von Resonatoren
für die Pumpstrahlung
verspiegelt bzw. strukturiert. Alternativ ist eine Verspiegelung
bereits im Waferverbund möglich
oder wegen des Einsatzes von Elementen wie Retro-Reflektoren, in
denen Totalreflexion ausgenutzt wird, nicht erforderlich.
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In 2 ist
ein Ausschnitt einer Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Halbleiterlaservorrichtung gezeigt. Bei dieser Halbleiterlaservorrichtung
ist auf einem Substrat 3 eine Mehrzahl von Vertikalemittern 1 in
einem regelmäßigen rechteckigen
Muster angeordnet. Zwischen den Vertikalemittern 1 sind
Pumpstrahlungsquellen 2 vorgesehen.
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Beide
Seiten jeder Pumpstrahlungsquelle 2 können dabei verspiegelt sein,
wobei jeweils entweder eine oder beide der Endflächen teildurchlässig sein
können
und als Auskoppelspiegel dienen können. Jede Pumpstrahlungsquelle 2 stellt
damit einen Laserresonator dar, der zum optischen Pumpen einer oder
beider benachbarter Vertikalemitter 1 vorgesehen ist.
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Die
Halbleiterlaservorrichtung der 2 wirkt
durch ihre Mehrzahl von Vertikalemittern 1 bei entsprechend
geringem Abstand der Vertikalemitter 1 voneinander wie
ein Flächenstrahler.
Wenn die Pumpstrahlungsquellen 2 elektrisch getrennt ansteuerbar
sind, kann die Halbleiterlaservorrichtung zu Anzeigenzwecken eingesetzt
werden. Eine mehrfarbige Darstellung ist möglich, wenn Vertikalemitter 1 in
unterschiedlicher Farbe, zum Beispiel in den drei Grundfarben rot,
grün, blau,
eingesetzt werden. In einem solchen Fall bietet sich insbesondere
eine Anordnung der Vertikalemitter 1 in einem hexagonalen Muster
an.
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Resonatoren
für die
Vertikalstrahlung können
dabei durch einen parallel zum Substrat 3 angeordneten,
ebenfalls flächigen
und teildurchlässigen externen
Resonatorspiegel gebildet werden. Alternativ ist möglich, für jeden
Vertikalemitter 1 einen weiteren internen Resonatorspiegel
vorzusehen, der ähnlich
dem Bragg-Reflektor 4 ausgeführt sein kann.
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In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Halbleiterlaservorrichtung in einem Schnittbild analog zu 1 dargestellt.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche oder gleich wirkende
Elemente.
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Das
Ausführungsbeispiel
in 3 zeigt eine Halbleiterlaservorrichtung, bei der
ein organischer Vertikalemitter 1 von organischen Pumpstrahlungsquellen 2 gepumpt
wird. Sowohl Vertikalemitter 1 als auch Pumpstrahlungsquellen 2 enthalten
somit zumindest in der jeweiligen optisch aktiven Schicht, der Vertikalemitterzone 5 beziehungsweise
der Pumpschicht 8, organisches Material. In einem solchen
Fall ist es vorteilhaft, den anorganischen Bragg-Reflektor 4 in
einem ersten Prozessierungsschritt flächig auf das Substrat 3 aufzubringen.
Anschließend
werden die Pumpstrahlungsquellen 2, umfassend die p-seitige
Schichtenfolge 7, die Pumpstrahlungsschicht 8 und
die n-seitige Schichtenfolge 9,
aufgebracht. Beim Aufbringen der Pumpstrahlungsquellen 2 werden
Maskierungstechniken derart eingesetzt, dass Bereiche für die anschließend aufzubringenden
Vertikalemitter 1 frei bleiben, wobei selbstverständlich das
Aufbringen von Pumpstrahlungsquellen 2 und Vertikalemitter 1 auch
in umgekehrter Reihenfolge erfolgen kann.
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Da
die Schichten des Bragg-Reflektors 4 üblicherweise dielektrische,
nicht leitende Schichten sind, ist eine Stromeinprägung in
die Pumpstrahlungsquellen 2 durch das Substrat im Gegensatz
zum Ausführungsbeispiel
von 1 in diesem Fall nicht möglich. Durch das Vorsehen von
Gräben
bis auf die Tiefe einer Strom führenden
Schicht innerhalb der p-seitigen
Schichtenfolge 7 und Aufbringen einer Kontaktfläche in diesem
Bereich kann jedoch eine seitliche Stromzufuhr in die p-seitige
Schichtenfolge 7 erfolgen. Diese Art der Stromzufuhr kann
vorteilhaft bei einem Substrat 3 aus einem nichtleitenden
Material wie z.B. Glas, Quarz, Saphir oder Kunststoff eingesetzt
werden.
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Im
Bereich des Vertikalemitters 1 ist auf den Bragg-Reflektor 4 die
aktive Vertikalemitterzone 5 aufgebracht. Wie das im Zusammenhang
mit 1 beschriebene Ausführungsbeispiel enthält die Vertikalemitterzone 5 organische
halbleitende Materialien, bevorzugt als Schichtenstapel mit alternierend gestapelten
Schichten eines optisch aktiven und eines optisch inaktiven Materials.
Auf die Vertikalemitterzone 5 ist eine Wellenleiterschicht 10 aufgebracht und
auf diese ein interner Resonatorspiegel 11.
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Im
Unterschied zu 1 sind in diesem Ausführungsbeispiel
die Pumpstrahlungsschicht 8 und die Vertikalemitterzone 5 vertikal
nacheinander angeordnet. Von der Pumpstrahlungsschicht 8 erzeugte Pumpstrahlung
dringt beim Betrieb in die Wellenleiterschicht 10 ein,
in der sie bei ihrer lateralen Ausbreitung auch in vertikaler Richtung
propagiert. Bei geeigneter Auslegung der vertikalen Wellenleitereigenschaften
der Wellenleiterschicht 10 kann auf diese Weise die aktive
Vertikalemitterzone 5 lateral homogener gepumpt werden,
als es bei direktem seitlichen Einstrahlen der Pumpstrahlung in
die Vertikalemitterzone 5 möglich ist.
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Der
interne Resonatorspiegel 11 ermöglicht den Betrieb der Halbleiterlaservorrichtung
auch ohne externen Resonatorspiegel. Aufgrund der kürzeren Resonatorlänge kann
bei Einsatz des internen Resonatorspiegels 11 nur eine
geringere Resonatorgüte erreicht
werden als beim Einsatz eines externen Resonatorspiegels. Eine sich
daraus unter Umständen ergebende
größere Linienbreite
der Vertikalstrahlung ist jedoch beispielsweise für Anzeigenzwecke
unerheblich. Der interne Resonatorspiegel 11 kann analog
zum Bragg-Reflektor 4 als dielektrischer Spiegelstapel
ausgeführt
sein. Besonders vorteilhaft ist, sowohl die Wellenleiterschicht 10 als
auch den internen Resonatorspiegel 11 durch organische
Schichten zu bilden. Ein Aufbringen von anorganischen Schichten auf
organische Schichten, das aus thermischen Gründen nicht unproblematisch
ist, kann so verzichtet werden.
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In 4 ist
ein Ausschnitt einer Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel
einer Halbleiterlaservorrichtung gezeigt. Bei dieser Halbleiterlaservorrichtung
ist auf einem in der Figur nicht sichtbaren Substrat eine Vielzahl
von Vertikalemittern 1 in einem regelmäßigen rechteckigen Muster angeordnet.
Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Halbleiterlaservorrichtung,
die eine Vielzahl an stabförmigen Pumpstrahlungsquellen 2 aufweist,
ist hier nur eine zusammenhängende
Pumpstrahlungsquelle 2 vorgesehen.
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Eine
solche Anordnung kann vorteilhaft mit einer organischen Pumpstrahlungsquelle 2 realisiert werden,
die großflächig beispielsweise
durch Aufschleudern auf das Substrat aufgebracht wird. Die Kanten
einer aktiven Schicht der Pumpstrahlungsquelle 2 werden
nicht verspiegelt, sodass die Pumpstrahlungsquelle 2 kein
Laser darstellt. Dennoch kann Aufgrund der großen Fläche innerhalb der aktiven Schicht
der Pumpstrahlungsquelle 2 eine zum optischen Pumpen der
Vertikalemitter 2 ausreichende Lichtintensität erzeugt
werden.