DE102015106722A1 - Kantenemittierender Halbleiterlaser mit Tunnelkontakt - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen kantenemittierender Halbleiterlaser mit wenigstens einer aktiven Schicht und zwei Wellenleiterschichten, wobei die aktive Schicht zwischen den Wellenleiterschichten angeordnet ist, wobei die aktive Schicht ausgebildet ist, um eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, und wobei eine Tunnelkontaktschicht zwischen den zwei Wellenleiterschichten angeordnet ist, wobei die Tunnelkontaktschicht eine negativ dotierte Schicht und eine positiv dotierte Schicht aufweist, wobei die aktive Schicht an eine dritte Wellenleiterschicht angrenzt, und wobei die dritte Wellenleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und der Tunnelkontaktschicht angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen kantenemittierenden Halbleiterlaser mit Tunnelkontakt gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10.
  • Aus EP 1 328 050 A2 ist ein kantenemittierender Halbleiterlaser mit einem Tunnelkontakt bekannt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Halbleiterlaser mit einem Tunnelkontakt bereitzustellen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Halbleiterlaser gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
  • Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein Vorteil des beschriebenen Halbleiterlasers besteht darin, dass eine verbesserte Wellenführung erreicht wird.
  • Dies wird dadurch erreicht, dass der Tunnelkontakt zwischen den zweite Wellenleiterschichten angeordnet ist, wobei eine dritte Wellenleiterschicht vorgesehen ist, wobei die dritte Wellenleiterschicht zwischen der aktiven Zone und der Tunnelkontaktschicht angeordnet ist. Dadurch wird eine Reduzierung der Ladungsträgerabsorption erreicht. Insbesondere positiv dotierte Halbleiterschichten absorbieren freie Ladungsträger. Somit ist der Abstand zwischen der aktiven Zone und der nächsten positiv dotierten Schicht vergrößert. Somit wird eine geringere Einsatzschwelle für die Laserstrahlung, eine größere Steilheit und eine bessere Effizienz erreicht.
  • Weiterhin wird die Kristallqualität der aktiven Zone und des Tunnelkontaktes verbessert.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die dritte Wellenleiterschicht gering dotiert, insbesondere undotiert. Auf diese Weise wird eine weitere Verbesserung der Wellenführung erreicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die erste und die zweite Wellenleiterschicht negativ dotiert.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind zwei elektrischen Kontaktschichten für eine elektrische Stromversorgung des Lasers vorgesehen, wobei die zwei Kontaktschichten auf zwei negativ dotierten Schichten, insbesondere auf einer negativ dotierten Wellenleiterschicht und auf einem negativ dotierten Substrat angeordnet sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist eine Blockierschicht für Elektronen vorgesehen, die ein Abwandern der Elektronen aus dem Bereich der aktiven Zone begrenzen, insbesondere verhindern.
  • Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, dass die Blockierschicht zwischen der dritten Wellenleiterschicht und dem Tunnelkontakt angeordnet ist. Auch dadurch wird eine weitere Verbesserung der elektrischen Eigenschaften des Lasers erreicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Blockierschicht für die Elektronen zwischen dem Tunnelkontakt und einer ersten Wellenleiterschicht angeordnet. Auch dadurch wird eine weitere Verbesserung der elektrischen Eigenschaften bereitgestellt.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Wellenleiterschicht negativ dotiert und einem elektrischen p-Kontakt zugeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht ist ebenfalls negativ dotiert und einem elektrischen n-Kontakt zugeordnet. Zudem grenzt die aktive Zone an die zweite Wellenleiterschicht an.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Wellenleiterschicht negativ dotiert und einem elektrischen p-Kontakt zugeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht ist ebenfalls negativ dotiert und einem elektrischen n-Kontakt zugeordnet. Weiterhin grenzt die aktive Zone an die erste Wellenleiterschicht an. Auch dadurch wird eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Halbleiterlasers erreicht.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
  • 1 eine erste Ausführungsform eines Halbleiterlasers,
  • 2 eine zweite Ausführungsform eines Halbleiterlasers,
  • 3 eine dritte Ausführungsform eines Halbleiterlasers, und
  • 4 eine vierte Ausführungsform eines Halbleiterlasers darstellt.
  • Die im Folgenden beschriebenen Halbleiterlaser sind auf nitridbasierten Halbleitermaterialien aufgebaut. Die Halbleiterlaser weisen Elemente der chemischen Gruppe III, wie Aluminium, Gallium oder Indium auf und das Element Stickstoff aus der chemischen Gruppe V des Periodensystems. Nitridbasierte Halbleitermaterialien können als binäre Verbindungen wie z.B. Gallium-Nitrid oder als ternäre Verbindungen wie z.B. Aluminium-Gallium-Nitrid oder Indium-Aluminium-Nitrid oder als quaternäre Verbindungen, wie z.B. Indium-Gallium-Aluminium-Nitrid ausgebildet sein. Diese Materialien werden auf einem Substrat abgeschieden, um Halbleiterschichten zu erzeugen, die eine aktive Zone zum Erzeugen von Licht aufweisen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine erste Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1. Der Halbleiterlaser 1 weist einen elektrischen n-Kontakt 2 auf, der auf einer Unterseite eines Substrates 3 aufgebracht ist. Auf einer Oberseite des Substrates 3 ist eine negativ dotierte erste Wellenleiterschicht 4 aufgebracht. Auf der ersten Wellenleiterschicht 4 ist eine aktive Schicht 5 angeordnet. Auf der aktiven Schicht 5 ist eine dritte Wellenleiterschicht 6 angeordnet. Auf der dritten Wellenleiterschicht 6 ist eine Blockierschicht 7 angeordnet. Auf der Blockierschicht 7 ist eine hoch positiv dotierte erste Tunnelkontaktschicht 8 angeordnet. Auf der ersten Tunnelkontaktschicht 8 ist eine zweite Tunnelkontaktschicht 9 angeordnet. Die zweite Tunnelkontaktschicht 9 ist hoch negativ dotiert. Auf der zweiten Tunnelkontaktschicht 9 ist eine zweite Wellenleiterschicht 10 angeordnet, die negativ dotiert ist. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 10 ist ein elektrischer p-Kontakt 11 aufgebracht. An den p-Kontakt 11 wird eine positive Spannung und an den n-Kontakt 2 Masse angelegt, um mithilfe der aktiven Schicht 5 Licht zu erzeugen. Eine Vorderseite und eine Rückseite des Halbleiterlasers 1, die parallel zur Bildebene angeordnet sind, sind mit Spiegeln versehen, sodass sich eine Verstärkung des Laserlichtes entlang einer Längsachse des Halbleiterlasers 1 ausbildet. Die Längsachse des Halbleiterlasers 1 ist senkrecht zur Bildebene angeordnet.
  • 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Halbleiterlasers, die im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der 1 aufgebaut ist. Der Halbleiterlaser 1 weist einen elektrischen n-Kontakt 2 auf, der auf einer Unterseite eines Substrates 3 aufgebracht ist. Auf einer Oberseite des Substrates 3 ist eine negativ dotierte erste Wellenleiterschicht 4 aufgebracht. Auf der ersten Wellenleiterschicht 4 ist eine aktive Schicht 5 angeordnet. Auf der aktiven Schicht 5 ist eine dritte Wellenleiterschicht 6 angeordnet. Auf der dritten Wellenleiterschicht 6 ist eine hoch positiv dotierte erste Tunnelkontaktschicht 8 angeordnet. Auf der ersten Tunnelkontaktschicht 8 ist eine zweite Tunnelkontaktschicht 9 angeordnet. Die zweite Tunnelkontaktschicht 9 ist hoch negativ dotiert. Auf der zweiten Tunnelkontaktschicht 9 ist eine Blockierschicht 7 für Elektronen angeordnet. Auf der Blockierschicht 7 ist eine zweite Wellenleiterschicht 10 angeordnet, die negativ dotiert ist. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 10 ist ein elektrischer p-Kontakt 11 aufgebracht. An den p-Kontakt 11 wird eine positive Spannung und an den n-Kontakt 2 Masse angelegt, um mithilfe der aktiven Schicht 5 Licht zu erzeugen. Eine Vorderseite und eine Rückseite des Halbleiterlasers 1, die parallel zur Bildebene angeordnet sind, sind mit Spiegeln versehen, sodass sich eine Verstärkung des Laserlichtes entlang einer Längsachse des Halbleiterlasers 1 ausbildet. Die Längsachse des Halbleiterlasers 1 ist senkrecht zur Bildebene angeordnet.
  • Somit ist bei diesem Halbleiterlaser im Gegensatz zu der Ausführung von 1 die Blockierschicht 7 zwischen der zweiten Tunnelkontaktschicht 9 und der zweiten Wellenleiterschicht 10 angeordnet. Zudem grenzt die erste Tunnelkontaktschicht 8 an die dritte Wellenleiterschicht 6 an.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Halbleiterlasers. Der Halbleiterlaser 1 weist einen elektrischen n-Kontakt 2 auf, der auf einer Unterseite eines Substrates 3 aufgebracht ist. Auf einer Oberseite des Substrates 3 ist eine negativ dotierte erste Wellenleiterschicht 4 aufgebracht. Auf der ersten Wellenleiterschicht 4 ist die Blockierschicht 7 angeordnet. Auf der Blockierschicht 7 ist die zweite Tunnelkontaktschicht 9 angeordnet, die hoch negativ dotiert ist. Auf der zweiten Tunnelkontaktschicht 9 ist die erste Tunnelkontaktschicht 8 aufgebracht, die hoch positiv dotiert ist. Auf der ersten Tunnelkontaktschicht 8 ist die dritte Wellenleiterschicht 6 angeordnet. Die dritte Wellenleiterschicht 6 ist gering dotiert oder undotiert. Auf der dritten Wellenleiterschicht 6 ist die aktive Schicht 5 angeordnet. Auf der aktiven Schicht 5 ist die zweite Wellenleiterschicht 10 angeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht 10 ist negativ dotiert. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 10 ist der p-Kontakt 11 aufgebracht.
  • 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der 3 ausgebildet ist. Der Halbleiterlaser 1 weist einen elektrischen n-Kontakt 2 auf, der auf einer Unterseite eines Substrates 3 aufgebracht ist. Auf einer Oberseite des Substrates 3 ist eine negativ dotierte erste Wellenleiterschicht 4 aufgebracht. Auf der ersten Wellenleiterschicht 4 ist die zweite Tunnelkontaktschicht 9 angeordnet, die hoch negativ dotiert ist. Auf der zweiten Tunnelkontaktschicht 9 ist die erste Tunnelkontaktschicht 8 aufgebracht, die hoch positiv dotiert ist. Auf der ersten Tunnelkontaktschicht 8 ist die Blockierschicht 7 für Elektronen angeordnet. Auf der Blockierschicht 7 für Elektronen ist die dritte Wellenleiterschicht 6 angeordnet. Die dritte Wellenleiterschicht 6 ist gering dotiert oder undotiert. Auf der dritten Wellenleiterschicht 6 ist die aktive Schicht 5 angeordnet. Auf der aktiven Schicht 5 ist die zweite Wellenleiterschicht 10 angeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht 10 ist negativ dotiert. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 10 ist der p-Kontakt 11 aufgebracht.
  • Der nitridbasierte Halbleiterlaser 1 der beschriebenen Ausführungsbeispiele kann als Substrat eine Saphirschicht, eine Siliconcarbidschicht, eine Spinellschicht, eine Aluminiumnitridschicht oder eine Galliumnitridschicht aufweisen. Auf das Substrat 3 werden der Reihe nach die darauf angeordneten Halbleiterschichten epitaktisch abgeschieden. Zwischen den in den 1 bis 4 dargestellten Schichten können weitere Zwischenschichten vorgesehen sein, wie z.B. eine keimbildende Schicht, die auf dem Substrat 3 angeordnet ist.
  • Das Substrat 3 ist negativ dotiert und kann beispielsweise als n-Typ Galliumnitridschicht ausgebildet sein, die mithilfe von Silicium dotiert ist. Zudem kann das Substrat 3 auch in Form einer n-dotierten Aluminium-Galliumnitridschicht ausgebildet sein, die mit Silicium dotiert ist.
  • Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform zwischen dem Substrat 3 und der ersten Wellenleiterschicht 4 eine Mantelschicht vorgesehen sein. Die Mantelschicht kann beispielsweise als n-dotierte Aluminium-Galliumnitridschicht, die mit Silicium dotiert ist, ausgebildet sein.
  • Die erste Wellenleiterschicht 4 kann aus einem III-V Nitridmaterial gebildet sein. Beispielsweise kann die erste Wellenleiterschicht 4 aus einer undotierten Galliumnitridschicht, einer undotierten Aluminium-Galliumnitridschicht, einer negativ mit Silicium dotierten Aluminium-Galliumntridschicht, einer undotierten Indium-Galliumnitridschicht oder einer negativ dotierten Indium-Galliumnitridschicht ausgebildet sein. Die erste Wellenleiterschicht 4 weist eine größere Bandlücke als die folgende aktive Schicht 5 auf.
  • Die aktive Schicht 5 kann in einer einfachen Ausführungsform aus aneinander angrenzenden positiv dotierten und negativ dotierten Schichten aufgebaut sein. Zudem kann die aktive Schicht 5 in Form von Quantentopfstrukturen ausgebildet sein und beispielsweise Quantentöpfe aus InxAlyGa1-x-yN (1 ≥ x ≥ 0, 1 ≥ y ≥ 0, 1 ≥ x + y ≥ 0) aufweisen. Bei einer Multiquantentopfanordnung weisen die einzelnen Quantentopfschichten eine Dicke im Bereich von 10 Å bis 100 Å auf. Zwischen den Quantentopfschichten sind Schichten aus Indium-Galliumnitrid, Aluminium-Galliumnitrid oder Galliumnitrid als Barriereschichten angeordnet, die üblicherweise eine Dicke im Bereich von 10 Å bis 200 Å aufweisen. Die Indium-Gallium-Aluminiumnitrid-Quantentopfschichten und die Barriereschichten sind typischerweise undotiert oder können negativ mit Silicium dotiert sein.
  • Die Blockierschicht 7 ist als positiv dotierte Schicht ausgebildet und kann beispielsweise aus Aluminium-Galliumnitrid mit Magnesiumdotierung ausgebildet sein und dient dazu, um das Abwandern der Elektronen aus dem Bereich der aktiven Zone zu erschweren bzw. zu verhindern. Die Magnesiumkonzentration innerhalb der Blockierschicht 7 kann im Bereich zwischen 1 × 1018/cm3 und 2 × 1020/cm3 liegen.
  • Die erste Tunnelschicht 8, die als hoch positiv dotierte Schicht ausgebildet ist, kann aus Galliumnitrid bestehen, das mit Magnesium dotiert ist. Die Dotierung kann im Bereich zwischen 1 × 1019/cm3 und 2 × 1020/cm3 liegen. Zudem kann die erste Tunnelkontaktschicht 8 auch aus einem hoch positiv dotierten Indium-Galliumnitrid oder Indium-Gallium-Aluminiumnitrid bestehen, das mit Magnesium dotiert ist.
  • Die zweite Tunnelkontaktschicht 9 ist als hoch negativ dotierte Schicht ausgebildet und kann beispielsweise aus Galliumnitrid mit Siliciumdotierung ausgebildet sein. Die Dotierung kann im Bereich zwischen 5 × 1018/cm3 und 1 × 1020/cm3 liegen. Zudem kann die zweite Tunnelkontaktschicht 9 auch aus einer negativ mit Silicium dotierten Indium-Galliumnitridschicht oder Indium-Gallium-Aluminiumnitridschicht gebildet sein.
  • Die Schichtdicken der ersten und der zweiten Tunnelkontaktschicht 8, 9 können im Bereich von 10 nm bis 100 nm liegen.
  • Die zweite Wellenleiterschicht 10 kann aus einer negativ dotierten Galliumnitridschicht, Indium-Galliumnitridschicht, Aluminium-Galliumnitridschicht oder Indium-Gallium-Aluminiumnitridschicht gebildet sein.
  • Der n-Kontakt 2 und/oder der p-Kontakt 11 können aus einer Titan/Aluminiumschicht gebildet sein.
  • Für die positive Dotierung der Halbleiterschichten können Magnesium, Kohlenstoff, Calcium oder Beryllium verwendet werden. Für die negative Dotierung können Silicium, Sauerstoff, Selen oder Tellur verwendet werden.
  • Ein Stromfluss zwischen dem p-Kontakt und dem n-Kontakt regt die aktive Schicht 5 des Halbleiterlasers 1 dazu an, Licht zu emittieren. Der Tunnelkontakt, der durch die erste und die zweite Tunnelkontaktschicht 8, 9 gebildet wird, erzeugt eine Strominjektion von der p-Seite bzw. von der n-Seite in Bezug auf die aktive Zone. Durch die hohe Dotierung der ersten und der zweiten Tunnelkontaktschicht 8, 9, die zwischen der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht 4, 10 angeordnet ist, wird eine ausreichende Ladungsträgeranzahl vom Leitungsband in das Valenzband gehoben. Die an die Kontakte 2, 11 angelegte Spannung spannt den Tunnelkontakt in eine Sperrposition, wobei ein Strom über den Tunnelkontakt und die aktive Schicht 5 bei einem geringen Spannungsabfall fließt.
  • Durch die Reduzierung positiv dotierter Schichten wird ein Halbleiterlaser mit einem geringen elektrischen Widerstand und geringer optischer Verluste bereitgestellt. Zudem wird der Serienwiderstand der Schichten dadurch reduziert.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Halbleiterlaser
    2
    n-Kontakt
    3
    Substrat
    4
    erste Wellenleiterschicht
    5
    aktive Schicht
    6
    dritte Wellenleiterschicht
    7
    Blockierschicht
    8
    erste Tunnelkontaktschicht
    9
    zweite Tunnelkontaktschicht
    10
    zweite Wellenleiterschicht
    11
    p-Kontakt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1328050 A2 [0002]

Claims (13)

  1. Kantenemittierender Halbleiterlaser (1) mit wenigstens einer aktiven Schicht (5) und zwei Wellenleiterschichten (4, 10), wobei die aktive Schicht (5) zwischen den Wellenleiterschichten (4, 10) angeordnet ist, wobei die aktive Schicht (5) ausgebildet ist, um eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, und wobei eine Tunnelkontaktschicht (8, 9) zwischen den zwei Wellenleiterschichten (8, 9) angeordnet ist, wobei die Tunnelkontaktschicht (8, 9) eine negativ dotierte Schicht (9) und eine positiv dotierte Schicht (8) aufweist, wobei die aktive Schicht (5) an eine dritte Wellenleiterschicht (6) angrenzt, und wobei die dritte Wellenleiterschicht (6) zwischen der aktiven Schicht (5) und der Tunnelkontaktschicht (8, 9) angeordnet ist.
  2. Laser nach Anspruch 1, wobei die dritte Wellenleiterschicht (6) gering dotiert, insbesondere undotiert ist.
  3. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei Wellenleiterschichten (4, 10) negativ dotiert sind.
  4. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei elektrische Kontaktschichten (4, 11) für eine Stromversorgung des Halbleiterlasers vorgesehen sind, wobei die zwei Kontaktschichten (2, 11) auf zwei negativ dotierten Schichten (3, 10) angeordnet sind.
  5. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Blockierschicht (7) für Elektronen vorgesehen ist.
  6. Laser nach Anspruch 5, wobei die Blockierschicht zwischen der dritten Wellenleiterschicht (6) und der Tunnelkontaktschicht (8, 9) angeordnet ist.
  7. Laser nach Anspruch 5, wobei die Blockierschicht (7) zwischen der Tunnelkontaktschicht (8, 9) und einer ersten Wellenleiterschicht (4) angeordnet ist.
  8. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wellenleiterschicht (10) einem elektrischen p-Kontakt (11) für eine positive Spannung zugeordnet ist, wobei die zweite Wellenleiterschicht (4) einem elektrischen n-Kontakt (2) für eine negative Spannung zugeordnet ist, und wobei die aktive Zone (5) an die zweite Wellenleiterschicht (4) angrenzt.
  9. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Wellenleiterschicht (10) einem elektrischen p-Kontakt (11) für eine positive Spannung zugeordnet ist, wobei die zweite Wellenleiterschicht (4) einem elektrischen n-Kontakt (2) für eine negative Spannung zugeordnet ist, und wobei die aktive Zone (5) an die erste Wellenleiterschicht (10) angrenzt.
  10. Verfahren zur Herstellung eines kantenemittierender Halbleiterlaser mit wenigstens einer aktiven Schicht und zwei Wellenleiterschichten, wobei die aktive Schicht zwischen den Wellenleiterschichten angeordnet wird, wobei die aktive Schicht ausgebildet wird, um eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, und wobei eine Tunnelkontaktschicht zwischen den zwei Wellenleiterschichten angeordnet wird, wobei die Tunnelkontaktschicht in Form von wenigstens einer negativ dotierten Schicht und einer positiv dotierten Schicht ausgebildet wird, die aneinander angrenzen, wobei angrenzend an die aktive Schicht eine dritte Wellenleiterschicht ausgebildet wird, und wobei die dritte Wellenleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und der Tunnelkontaktschicht angeordnet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die dritte Wellenleiterschicht gering dotiert, insbesondere undotiert abgeschieden wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die zwei Wellenleiterschichten negativ dotiert sind.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei zwei elektrische Kontaktschichten für eine Stromversorgung des Lasers vorgesehen sind, wobei die zwei Kontaktschichten auf zwei negativ dotierten Schichten angeordnet sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI741940B (zh) * 2021-01-29 2021-10-01 兆勁科技股份有限公司 邊射型雷射元件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5936266A (en) * 1997-07-22 1999-08-10 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Semiconductor devices and methods with tunnel contact hole sources
US6526082B1 (en) * 2000-06-02 2003-02-25 Lumileds Lighting U.S., Llc P-contact for GaN-based semiconductors utilizing a reverse-biased tunnel junction
US20030116767A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Xerox Corporation Edge-emitting nitride-based laser diode with P-N tunnel junction current injection
US20030151042A1 (en) * 2002-02-08 2003-08-14 Hueschen Mark R. Polarization field enhanced tunnel structures
DE102008064427A1 (de) * 2008-09-08 2010-03-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserbauelement

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5012370B2 (ja) * 2007-09-27 2012-08-29 住友電気工業株式会社 半導体レーザ素子
DE102012220911A1 (de) * 2012-09-27 2014-05-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser mit verbesserter Stromführung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5936266A (en) * 1997-07-22 1999-08-10 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Semiconductor devices and methods with tunnel contact hole sources
US6526082B1 (en) * 2000-06-02 2003-02-25 Lumileds Lighting U.S., Llc P-contact for GaN-based semiconductors utilizing a reverse-biased tunnel junction
US20030116767A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Xerox Corporation Edge-emitting nitride-based laser diode with P-N tunnel junction current injection
EP1328050A2 (de) 2001-12-21 2003-07-16 Xerox Corporation Halbleiterlaserstruktur
US20030151042A1 (en) * 2002-02-08 2003-08-14 Hueschen Mark R. Polarization field enhanced tunnel structures
DE102008064427A1 (de) * 2008-09-08 2010-03-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserbauelement

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