DE102016122676A1 - Semiconductor laser - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Halbleiterlaser (1) mit einem Halbleiterkörper (2), der eine Halbleiterschichtenfolge (200) mit einer zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Schicht (20) aufweist, angegeben, wobei die aktive Schicht in lateraler Richtung eine Mehrzahl von Emissionsbereichen (3) aufweist und innerhalb des Halbleiterkörpers zwischen benachbarten Emissionsbereichen ein Störbereich (4) angeordnet ist.Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers angegeben.A semiconductor laser (1) with a semiconductor body (2), which has a semiconductor layer sequence (200) with an active layer (20) provided for generating radiation, is specified, wherein the active layer has a plurality of emission regions (3) in the lateral direction. and a perturbation region (4) is arranged within the semiconductor body between adjacent emission regions. A process for producing a semiconductor laser is also provided.
Description
Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Halbleiterlaser.The present application relates to a semiconductor laser.
Es sind Halbleiterlaser bekannt, bei denen einzelne Emitter lateral nebeneinander angeordnet sind. Diese Emitter sind durch V-förmige Gräben voneinander räumlich getrennt und weisen typischerweise einen Abstand von 30 µm auf. Bei einer optischen Abbildung der insgesamt von den Emittern abgestrahlten Strahlung führen diese V-förmigen Gräben zu dunklen Stellen. Für die Erzeugung einer räumlich großen und homogenen Emissionsbreite sind derartige Laser deshalb nur bedingt geeignet.Semiconductor lasers are known in which individual emitters are arranged laterally next to one another. These emitters are spatially separated from each other by V-shaped trenches and typically have a pitch of 30 μm. In an optical image of the total radiation emitted by the emitters, these V-shaped trenches lead to dark spots. For the generation of a spatially large and homogeneous emission width such lasers are therefore only partially suitable.
Eine Aufgabe ist es, einen Halbleiterlaser anzugeben, mit dem die Homogenität der abgestrahlten Laserstrahlung in lateraler Richtung verbessert ist. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem ein Halbleiterlaser mit einer hohen Homogenität der abgestrahlten Strahlungsintensität einfach und zuverlässig hergestellt werden kann.One object is to specify a semiconductor laser with which the homogeneity of the emitted laser radiation in the lateral direction is improved. Furthermore, a method is to be specified, with which a semiconductor laser with a high homogeneity of the radiated radiation intensity can be produced easily and reliably.
Diese Aufgaben werden durch einen Halbleiterlaser beziehungsweise ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.These objects are achieved by a semiconductor laser or a method according to the independent patent claims. Further embodiments and expediencies are the subject of the dependent claims.
Es wird ein Halbleiterlaser mit einem Halbleiterkörper angegeben. Der Halbleiterlaser ist beispielsweise als ein kantenemittierender Halbleiterlaser ausgebildet.A semiconductor laser with a semiconductor body is specified. The semiconductor laser is formed, for example, as an edge-emitting semiconductor laser.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers weist der Halbleiterkörper eine Halbleiterschichtenfolge mit einer zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Schicht auf. Die aktive Schicht ist beispielsweise zur Erzeugung von Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich vorgesehen. Beispielsweise weist die aktive Schicht eine Quantenstruktur, etwa eine Mehrfachquantentopfstruktur (Multi Quantum Well, MQW) auf. Zum Beispiel ist die aktive Schicht zwischen einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps und einer zweiten Halbleiterschicht eines vom ersten Leitungstyp verschiedenen zweiten Leitungstyps angeordnet, so dass sich die aktive Schicht in einem pn-Übergang befindet.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the semiconductor body has a semiconductor layer sequence with an active layer provided for generating radiation. The active layer is provided for example for generating radiation in the ultraviolet, visible or infrared spectral range. For example, the active layer has a quantum structure, such as a multi quantum well (MQW). For example, the active layer is disposed between a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type such that the active layer is in a pn junction.
Der Halbleiterkörper kann auch mehr als eine aktive Schicht, beispielsweise zwei oder mehr aktive Schichten aufweisen, die in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind. Zum Beispiel sind in vertikaler Richtung benachbarte aktive Schichten mittels eines Tunnelübergangs elektrisch leitend miteinander verbunden. Mit anderen Worten können die in vertikaler Richtung übereinander angeordneten aktiven Schichten elektrisch zueinander in Serie verschaltet sein.The semiconductor body can also have more than one active layer, for example two or more active layers, which are arranged one above the other in the vertical direction. For example, adjacent active layers in the vertical direction are electrically conductively connected to one another by means of a tunnel junction. In other words, the active layers stacked one above the other in the vertical direction may be electrically connected to each other in series.
Der Halbleiterkörper weist beispielsweise einen, insbesondere genau einen, stegförmigen Bereich auf. Der stegförmige Bereich ist für die Wellenführung entlang einer Hauptabstrahlungsrichtung des Halbleiterlasers vorgesehen.The semiconductor body has, for example, one, in particular exactly one, web-shaped region. The ridge-shaped portion is provided for waveguiding along a main radiation direction of the semiconductor laser.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers weist die aktive Schicht in lateraler Richtung eine Mehrzahl von Emissionsbereichen auf. Zum Beispiel sind zumindest zwei Emissionsbereiche, insbesondere alle in lateraler Richtung nebeneinander angeordnete Emissionsbereiche, im Betrieb des Halbleiterlasers unabhängig voneinander extern elektrisch kontaktierbar.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the active layer has a plurality of emission regions in the lateral direction. For example, at least two emission regions, in particular all emission regions arranged side by side in the lateral direction, can be externally electrically contacted independently of one another during operation of the semiconductor laser.
Eine laterale Richtung verläuft im Zweifel parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge und senkrecht zur Hauptabstrahlungsrichtung des Halbleiterlasers.In case of doubt, a lateral direction runs parallel to a main extension plane of the semiconductor layers of the semiconductor layer sequence and perpendicular to the main emission direction of the semiconductor laser.
Eine vertikale Richtung verläuft im Zweifel senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge.A vertical direction is in doubt perpendicular to the main extension plane of the semiconductor layers of the semiconductor layer sequence.
Eine laterale Ausdehnung eines Emissionsbereichs weist beispielsweise zwischen einschließlich 10 µm und einschließlich 500 µm, zum Beispiel zwischen einschließlich 20 µm und einschließlich 300 µm auf.A lateral extent of an emission range has, for example, between 10 μm and 500 μm inclusive, for example between 20 μm and 300 μm inclusive.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers weist der Halbleiterlaser einen Störbereich auf.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the semiconductor laser has an interference region.
Beispielsweise ist der Störbereich innerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet. Der Störbereich ist also Teil des Halbleiterkörpers.By way of example, the interference region is arranged within the semiconductor body. The interference region is thus part of the semiconductor body.
Beispielsweise ist der Störbereich zwischen benachbarten Emissionsbereichen angeordnet, insbesondere entlang der vertikalen Richtung auf den Halbleiterlaser gesehen, also in einer Draufsicht auf den Halbleiterlaser.For example, the interference region between adjacent emission regions is arranged, in particular seen along the vertical direction on the semiconductor laser, ie in a plan view of the semiconductor laser.
Der Störbereich ist insbesondere dafür vorgesehen, dass eine im Betrieb des Halbleiterlasers im Halbleiterlaser propagierende Strahlung, insbesondere auch Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge der zu erzeugenden Strahlung, im Bereich des Störbereichs nicht verstärkt wirkt. Vielmehr wird diese Strahlung gezielt absorbiert. Mit anderen Worten ist der Störbereich entgegen dem üblichen Bestreben einer möglichst verlustfreien Strahlungsausbreitung innerhalb eines Wellenleiters bewusst dafür vorgesehen, eine Strahlungsabsorption zu erzielen.The interference region is provided in particular for the purpose of ensuring that radiation propagating in the semiconductor laser during operation of the semiconductor laser, in particular radiation having a peak wavelength of the radiation to be generated, does not appear to be amplified in the region of the interference region. Rather, this radiation is absorbed selectively. In other words, contrary to the usual tendency of lossless radiation propagation within a waveguide, the noise region is deliberately designed to achieve radiation absorption.
In einer Draufsicht auf den Halbleiterlaser verläuft der Störbereich insbesondere parallel zu einer Hauptabstrahlungsrichtung des Halbleiterlasers. Der Störbereich ist insbesondere dafür vorgesehen, quer zur Hauptabstrahlungsrichtung propagierende Strahlungsanteile zu unterdrücken oder zumindest zu schwächen, um ein Anschwingen von Lasermoden in lateraler Richtung, also senkrecht zur Hauptabstrahlungsrichtung, zu unterdrücken. In a plan view of the semiconductor laser, the interference region extends in particular parallel to a main emission direction of the semiconductor laser. The interference region is in particular provided for suppressing or at least weakening radiation components propagating transversely to the main emission direction, in order to suppress oscillation of laser modes in the lateral direction, ie perpendicular to the main emission direction.
In mindestens einer Ausführungsform des Halbleiterlasers weist der Halbleiterlaser einen Halbleiterkörper auf, der eine Halbleiterschichtenfolge mit einer zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Schicht aufweist. Die aktive Schicht weist in lateraler Richtung eine Mehrzahl von Emissionsbereichen auf. Innerhalb des Halbleiterkörpers ist zwischen benachbarten Emissionsbereichen ein Störbereich angeordnet.In at least one embodiment of the semiconductor laser, the semiconductor laser has a semiconductor body which has a semiconductor layer sequence with an active layer provided for generating radiation. The active layer has a plurality of emission regions in the lateral direction. Within the semiconductor body, an interference region is arranged between adjacent emission regions.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers wirkt der Störbereich in einem Betrieb des Halbleiterlasers, bei dem die Emissionsbereiche kohärente Strahlung emittieren, für die im Halbleiterkörper propagierende Strahlung absorbierend. Insbesondere werden Strahlungsanteile, die senkrecht zur Hauptabstrahlungsrichtung in lateraler Richtung propagieren, mittels des Störbereichs unterdrückt oder zumindest geschwächt.According to at least one embodiment of the semiconductor laser, the interference region in an operation of the semiconductor laser, in which the emission regions emit coherent radiation, acts to absorb the radiation propagating in the semiconductor body. In particular, radiation components which propagate perpendicular to the main emission direction in the lateral direction are suppressed or at least attenuated by means of the interference region.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers ist der Störbereich in der aktiven Schicht angeordnet oder der Störbereich ist in vertikaler Richtung um höchstens 3 µm von der aktiven Schicht beabstandet. Bei einem Halbleiterlaser mit mehreren aktiven Schichten bezieht sich der maximale Abstand in vertikaler Richtung auf den Abstand zu der dem Störbereich nächstgelegenen aktiven Schicht.According to at least one embodiment of the semiconductor laser, the interference region is arranged in the active layer or the interference region is spaced in the vertical direction by at most 3 μm from the active layer. In a semiconductor laser having a plurality of active layers, the maximum distance in the vertical direction refers to the distance to the active layer closest to the noise region.
Im Unterschied zu einer konventionellen Laserstruktur befindet sich also stellenweise innerhalb der aktiven Schicht oder in vertikaler Richtung gesehen zumindest in der Nähe der aktiven Schicht ein Störbereich, der für die in der aktiven Schicht zu erzeugende Strahlung gezielt absorbierend wirkt.In contrast to a conventional laser structure, an interference region is thus located in places within the active layer or in the vertical direction, at least in the vicinity of the active layer, which has a targeted absorbing effect on the radiation to be generated in the active layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers ist der Störbereich ein Dotierbereich, in dem eine Dotierung von einer Dotierung eines lateral angrenzenden Materials verschieden ist. Zum Beispiel unterscheidet sich eine Konzentration für zumindest einen Dotierstoff im Störbereich um mindestens 20 % oder um mindestens 50 % von der Konzentration dieses Dotierstoffs einem in lateraler Richtung angrenzenden Material.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the interference region is a doping region in which a doping is different from a doping of a laterally adjoining material. For example, a concentration for at least one dopant in the noise region differs by at least 20%, or at least 50%, from the concentration of this dopant in a laterally adjacent material.
Beispielsweise weist der Dotierbereich eine Dotierkonzentration zwischen einschließlich 1018 cm-3 und einschließlich 1023 cm-3 auf.For example, the impurity region to a dopant concentration between 10 18 cm -3 and 10 23 cm -3 inclusive.
Je höher die Dotierkonzentration ist, desto stärker kann die Strahlungsabsorption in dem Störbereich sein. Beispielsweise kann eine Absorption durch freie Ladungsträger (free carrier absorption) eine Strahlungsabsorption bewirken.The higher the doping concentration, the stronger the radiation absorption in the noise region can be. For example, free carrier absorption can cause radiation absorption.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers erstreckt sich die aktive Schicht durchgängig über zumindest zwei benachbarte Emissionsbereiche, wobei die aktive Schicht im Betrieb des Halbleiterkörpers nur in den Emissionsbereichen für die zu erzeugende Strahlung verstärkend wirkt. Insbesondere ist der Halbleiterkörper frei von Ausnehmungen, die die aktive Schicht zwischen benachbarten Emissionsbereichen durchtrennt. Mit anderen Worten ist der Störbereich ein Bereich des Halbleiterkörpers, in dem das Material der aktiven Schicht zwischen den angrenzenden Emissionsbereichen nicht entfernt ist. Beispielsweise ist die aktive Schicht und/oder eine über oder unter der aktiven Schicht angeordnete Schicht lokal modifiziert, beispielsweise durch lokales Einbringen von Dotierstoffen.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the active layer extends continuously over at least two adjacent emission regions, wherein the active layer acts amplifying during operation of the semiconductor body only in the emission regions for the radiation to be generated. In particular, the semiconductor body is free of recesses, which cuts through the active layer between adjacent emission regions. In other words, the noise region is a region of the semiconductor body in which the material of the active layer is not removed between the adjacent emission regions. For example, the active layer and / or a layer arranged above or below the active layer is locally modified, for example by local introduction of dopants.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers beträgt ein Abstand zwischen benachbarten Emissionsbereichen zwischen einschließlich 0,5 µm und einschließlich 25 µm. Je kleiner der Abstand zwischen benachbarten Emissionsbereichen ist, desto geringer ist die Gefahr, dass bei einer optischen Abbildung der insgesamt von dem Halbleiterlaser abgestrahlten Strahlung zwischen den Emissionsbereichen entstehende dunkle Bereiche störend wirken. Andererseits ist eine effiziente Strahlungsabsorption bei einer größeren lateralen Ausdehnung vereinfacht erzielbar. Es hat sich gezeigt, dass durch einen Abstand in dem genannten Bereich eine lateral homogene Abstrahlung und eine effiziente Strahlungsabsorption zur Unterdrückung lateraler Moden zuverlässig erzielt werden können.According to at least one embodiment of the semiconductor laser, a distance between adjacent emission regions is between 0.5 μm and 25 μm inclusive. The smaller the distance between adjacent emission regions, the lower the risk that, in the case of optical imaging, the dark regions which arise between the emission regions of the total radiation emitted by the semiconductor laser have a disturbing effect. On the other hand, efficient radiation absorption can be achieved in a simplified manner with a larger lateral extent. It has been found that a laterally homogeneous radiation and an efficient radiation absorption for the suppression of lateral modes can be reliably achieved by a distance in said region.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers ist der Halbleiterkörper auf einem Substrat angeordnet. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the semiconductor body is arranged on a substrate.
Beispielsweise ist das Substrat ein Aufwachssubstrat für die epitaktische Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers. Alternativ kann das Substrat auch vom Aufwachssubstrat verschieden sein.For example, the substrate is a growth substrate for the epitaxial semiconductor layer sequence of the semiconductor body. Alternatively, the substrate may also be different from the growth substrate.
Auf einer dem Substrat abgewandten Seite weist der stegförmige Bereich des Halbleiterkörpers eine Oberseite auf. Die Oberseite ist insbesondere frei von Einbuchtungen. Insbesondere weist der stegförmige Bereich an der Oberseite keine Ausnehmungen auf, die sich zwischen zwei benachbarten Emissionsbereichen in die aktive Schicht hinein erstreckt.On a side facing away from the substrate, the web-shaped region of the semiconductor body has an upper side. The top is in particular free of indentations. In particular, the web-shaped region on the upper side has no recesses which extend into the active layer between two adjacent emission regions.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers ist auf dem Halbleiterkörper eine Kontaktschicht angeordnet. Die Kontaktschicht ist beispielsweise eine auf dem Halbleiterkörper abgeschiedene metallische Schicht. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, a contact layer is arranged on the semiconductor body. The contact layer is, for example, a metal layer deposited on the semiconductor body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers ist die Kontaktschicht in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist. Die Segmente der Kontaktschicht sind insbesondere dafür vorgesehen, die Emissionsbereiche im Betrieb des Halbleiterlasers unabhängig voneinander anzusteuern. Insbesondere kann jedem Emissionsbereich genau ein Segment zugeordnet sein, so dass jeder Emissionsbereich einzeln ansteuerbar ist.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the contact layer is subdivided into a plurality of segments. The segments of the contact layer are in particular provided for independently controlling the emission regions during operation of the semiconductor laser. In particular, each emission area can be assigned exactly one segment, so that each emission area can be controlled individually.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers erstreckt sich die Kontaktschicht durchgängig über zumindest zwei Emissionsbereiche, insbesondere über alle Emissionsbereiche.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the contact layer extends continuously over at least two emission regions, in particular over all emission regions.
Eine sich in lateraler Richtung durchgängig erstreckende Kontaktschicht eignet sich insbesondere für einen Halbleiterlaser, bei dem eine lange räumliche Emissionsbreite gewünscht ist, ohne dass einzelne Emissionsbereiche unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar sein müssen.A contact layer that extends continuously in the lateral direction is particularly suitable for a semiconductor laser in which a long spatial emission width is desired without individual emission regions having to be electrically actuated independently of each other.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlasers wird eine Halbleiterschichtenfolge mit einer zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Schicht bereitgestellt. Innerhalb der Halbleiterschichtenfolge wird zumindest ein Störbereich ausgebildet.In accordance with at least one embodiment of a method for producing a semiconductor laser, a semiconductor layer sequence with an active layer provided for generating radiation is provided. Within the semiconductor layer sequence, at least one interference region is formed.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf einer Oberseite der Halbleiterschichtenfolge eine Kontaktschicht aufgebracht. Die Kontaktschicht dient insbesondere der externen elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge.In accordance with at least one embodiment of the method, a contact layer is applied to an upper side of the semiconductor layer sequence. The contact layer is used in particular for external electrical contacting of the semiconductor layer sequence.
In einer Ausgestaltungsvariante wird die Kontaktschicht nach dem Ausbilden des zumindest einen Störbereichs aufgebracht.In one embodiment variant, the contact layer is applied after the formation of the at least one interference region.
Das Ausbilden des zumindest einen Störbereichs und das Aufbringen der Kontaktschicht können also unabhängig voneinander erfolgen. Insbesondere kann die Kontaktschicht auch zumindest einen Störbereich in Draufsicht auf den Halbleiterlaser überdecken.The formation of the at least one interference region and the application of the contact layer can therefore take place independently of one another. In particular, the contact layer can also cover at least one interference region in plan view of the semiconductor laser.
In einer alternativen Ausgestaltungsvariante wird die Kontaktschicht vor dem Ausbilden des zumindest einen Störbereichs aufgebracht. In diesem Fall kann die Kontaktschicht als Maske für die Ausbildung des zumindest einen Störbereichs dienen. Die Ausbildung der Kontaktschicht und des Störbereichs erfolgt also selbstjustiert zueinander. Auf eine Maskenschicht zusätzlich zur Kontaktschicht kann verzichtet werden. Alternativ kann jedoch eine Maskenschicht Anwendung finden, die beispielsweise Bereiche, die nicht von der Kontaktschicht bedeckt sind und nicht als Störbereiche ausgebildet werden sollen, abdeckt.In an alternative embodiment variant, the contact layer is applied before the formation of the at least one interference region. In this case, the contact layer can serve as a mask for the formation of the at least one interference region. The formation of the contact layer and the interference region is thus self-aligned to each other. On a mask layer in addition to the contact layer can be omitted. Alternatively, however, a mask layer can be used which, for example, covers areas which are not covered by the contact layer and should not be formed as interference regions.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der zumindest eine Störbereich mittels eines Implantationsverfahrens ausgebildet. Beispielsweise können p-Dotierstoffe, etwa Kohlenstoff, Beryllium, Zink oder Magnesium implantiert werden. Es hat sich gezeigt, dass p-Dotierstoffe besonders effiziente Verlustmechanismen darstellen und deshalb für den Störbereich besonders geeignet sind. Alternativ können auch n-Dotierstoffe Anwendung finden, beispielsweise Silizium oder Tellur.In accordance with at least one embodiment of the method, the at least one interference region is formed by means of an implantation method. For example, p-dopants such as carbon, beryllium, zinc or magnesium may be implanted. It has been shown that p-dopants represent particularly efficient loss mechanisms and are therefore particularly suitable for the interference region. Alternatively, it is also possible to use n-dopants, for example silicon or tellurium.
Das beschriebene Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Halbleiterlasers. Im Zusammenhang mit dem Halbleiterlaser beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.The method described is particularly suitable for the production of a semiconductor laser described above. Therefore, features described in connection with the semiconductor laser can also be used for the method and vice versa.
Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.Further embodiments and expediencies will become apparent from the following description of the embodiments in conjunction with the figures.
Es zeigen:
- Die
1A und1B ein Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterlaser in Draufsicht (1B ) und zugehöriger Schnittansicht (1A ); - die
2 ,3 und4 jeweils ein Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterlaser; und - die
5A bis5C und6A bis6C jeweils ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers anhand von jeweils schematisch in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten.
- The
1A and1B an exemplary embodiment of a semiconductor laser in plan view (1B ) and associated sectional view (1A ); - the
2 .3 and4 in each case an exemplary embodiment of a semiconductor laser; and - the
5A to5C and6A to6C in each case one exemplary embodiment of a method for producing a semiconductor laser on the basis of intermediate steps respectively shown schematically in a sectional view.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals.
Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.The figures are each schematic representations and therefore not necessarily to scale. Rather, comparatively small elements and in particular layer thicknesses may be exaggerated for clarity.
In den
Die Halbleiterschichtenfolge
Der Halbleiterlaser
Der Halbleiterlaser
Zwischen zwei benachbarten Emissionsbereichen
Die aktive Schicht
Der Halbleiterkörper
Die aktive Schicht
Eine laterale Ausdehnung der Störbereiche
Je größer die laterale Ausdehnung des Störbereichs ist, desto stärker kann die Strahlungsabsorption innerhalb des Störbereichs bei gleicher Dotierkonzentration sein.The greater the lateral extent of the interference region, the stronger the radiation absorption within the interference region can be at the same doping concentration.
Andererseits ist der Abstand zwischen benachbarten Emissionsbereichen
In vertikaler Richtung, also senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge
Davon abweichend können sich die Störbereiche
Die Störbereiche
Auf der Oberseite des Halbleiterkörpers
Weiterhin weist der Halbleiterlaser
Der Halbleiterkörper
Eine laterale Ausdehnung der einzelnen Emissionsbereiche
Eine dem Substrat
Die aktive Schicht
Der Halbleiterkörper
III-V-Verbindungs-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten (Alx Iny Ga1-x-y N) über den sichtbaren (Alx Iny Ga1-x-y N, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder Alx Iny Ga1-x-y P, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (Alx Iny Ga1-x-y As) Spektralbereich besonders geeignet. Hierbei gilt jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, insbesondere mit x ≠ 1, y ≠ 1, x ≠ 0 und/oder y ≠ 0. Mit III-V-Verbindungs-Halbleitermaterialien, insbesondere aus den genannten Materialsystemen, können weiterhin bei der Strahlungserzeugung hohe interne Quanteneffizienzen erzielt werden.III-V compound semiconductor materials are capable of generating radiation in the ultraviolet (Al x In y Ga 1-xy N) over the visible (Al x In y Ga 1-xy N, especially for blue to green radiation, or Al x In y Ga 1-xy P, in particular for yellow to red radiation) up to the infrared (Al x In y Ga 1-xy As) spectral range is particularly suitable. In each case, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 and x + y ≦ 1, in particular with x ≠ 1, y ≠ 1, x ≠ 0 and / or y ≠ 0. With III-V compound semiconductor materials, In particular, from the said material systems, high internal quantum efficiencies can continue to be achieved in the generation of radiation.
Alternativ kann auch ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial Anwendung finden.Alternatively, an II-VI compound semiconductor material may find application.
Das in
Im Unterschied hierzu weist der Halbleiterkörper
Solche in vertikaler Richtung übereinander angeordnete aktive Schichten können auch bei den im Zusammenhang mit den weiteren Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen Anwendung finden.Such active layers arranged one above the other in the vertical direction can also be used in the embodiments described in connection with the further figures.
Das in
Das in
Eine derartige durchgängige Kontaktschicht
Eine solche durchgängige Kontaktschicht eignet sich auch für die übrigen Ausführungsbeispiele.Such a continuous contact layer is also suitable for the other embodiments.
Ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers ist in den
Wie in
In der Halbleiterschichtenfolge
Die Störbereiche können beispielsweise mittels eines Implantationsverfahrens ausgebildet werden, wobei über die Energie der eingebrachten Dotierstoffe die Eindringtiefe in den Halbleiterkörper einstellbar und insbesondere auch während des Einbringens variierbar ist. Das Einbringen der Dotierstoffe ist anhand der Pfeile
Für ein lateral definiertes Einbringen der Dotierstoffe kann eine Maske
Nach dem Ausbilden der Störbereiche
Weitere Herstellungsschritte wie beispielsweise das Ausbilden einer Gegenkontaktschicht sind zur vereinfachten Darstellung nicht gezeigt.Other manufacturing steps such as the formation of a mating contact layer are not shown for ease of illustration.
Das in den
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.The invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or the exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- HalbleiterlaserSemiconductor laser
- 22
- HalbleiterkörperSemiconductor body
- 200200
- HalbleiterschichtenfolgeSemiconductor layer sequence
- 2020
- aktive Schichtactive layer
- 2121
- erste Halbleiterschichtfirst semiconductor layer
- 2222
- zweite Halbleiterschichtsecond semiconductor layer
- 2525
- stegförmiger Bereichrib-shaped area
- 250250
- Seitenflächeside surface
- 2828
- TunnelübergangTunnel junction
- 2929
- Oberseitetop
- 33
- Emissionsbereichemission region
- 44
- Störbereichinterference area
- 55
- Substratsubstratum
- 66
- Kontaktschichtcontact layer
- 6161
- Segmentsegment
- 6565
- GegenkontaktschichtAgainst contact layer
- 77
- Maskemask
- 7070
- Öffnungopening
- 99
- HauptabstrahlungsrichtungMain emission direction
- 9595
- Pfeilarrow
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016122676.9A DE102016122676A1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016122676.9A DE102016122676A1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Semiconductor laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016122676A1 true DE102016122676A1 (en) | 2018-05-24 |
Family
ID=62068496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016122676.9A Withdrawn DE102016122676A1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Semiconductor laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016122676A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4674095A (en) * | 1984-03-27 | 1987-06-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Laser diode array |
DE102004003524A1 (en) * | 2003-08-29 | 2005-04-14 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Laser diode has monolithic integrated semiconductor having active layers, which is provided on micro channel type coolant, through adhesive layer |
-
2016
- 2016-11-24 DE DE102016122676.9A patent/DE102016122676A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4674095A (en) * | 1984-03-27 | 1987-06-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Laser diode array |
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Legal Events
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R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |