DE102022107520A1 - Laser mit horizontaler stromeinprägung und verfahren zur herstellung eines lasers mit horizontaler stromeinprägung - Google Patents

Laser mit horizontaler stromeinprägung und verfahren zur herstellung eines lasers mit horizontaler stromeinprägung Download PDF

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Abstract

Es wird ein Laser (10) mit einem Halbleiterkörper (2) und einer Anschlussstruktur (3) angegeben, wobei- der Halbleiterkörper (2) einen ersten Wellenleiter (21), einen zweiten Wellenleiter (22) und eine dazwischenliegende Rekombinationszone (23) aufweist,- die Anschlussstruktur (3) zumindest eine erste Anschlussschicht (31) und eine zweite Anschlussschicht (32) aufweist, wobei die erste Anschlussschicht (31) und die zweite Anschlussschicht (32) zur horizontalen Stromeinprägung in die Rekombinationszone (23) eingerichtet sind, und- der erste Wellenleiter (21) nicht zur Stromeinprägung in die Rekombinationszone (23) eingerichtet ist.Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lasers (10) oder einer Mehrzahl solcher Laser (10) angegeben.

Description

  • Es wird ein Laser mit horizontaler Stromeinprägung angegeben. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Lasers, insbesondere einer Mehrzahl von Lasern angegeben.
  • Absorptionsverluste und ohmsche Verluste sind zwei Hauptquellen, die die Effizienz eines Lasers negativ beeinträchtigen. Um die Effizienz eines Lasers zu verbessern, ist es daher wünschenswert, die Absorptionsverluste und die ohmschen Verluste möglichst gering zu halten.
  • Eine Aufgabe ist es, einen hocheffizienten und kostengünstig herstellbaren Laser anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein vereinfachtes, effektives und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines solchen Lasers oder einer Mehrzahl von solchen Lasern anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch den Laser und durch das Verfahren zur Herstellung eines Lasers gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens oder des Lasers sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Lasers weist dieser einen Halbleiterkörper und eine Anschlussstruktur auf, wobei der Halbleiterkörper eine Rekombinationszone aufweist, die im Betrieb des Lasers zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere zur Erzeugung kohärenter elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist. Die Anschlussstruktur weist zumindest eine erste Anschlussschicht und eine zweite Anschlussschicht auf, wobei die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht insbesondere auf derselben Seite des Halbleiterkörpers und somit auf derselben Seite der Rekombinationszone angeordnet sind. Zum Beispiel sind die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht eine p-Anschlussschicht beziehungsweise eine n-Anschlussschicht, oder umgekehrt. Aufgrund der Anordnung der Anschlussschichten können elektrische Ladungsträger, hier Löcher und Elektronen, von derselben Seite des Halbleiterkörpers im Wesentlichen horizontal in die Rekombinationszone eingeprägt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers weist der Halbleiterkörper einen ersten Wellenleiter und einen zweiten Wellenleiter auf, wobei die Rekombinationszone in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter angeordnet ist. Zum Beispiel ist der zweite Wellenleiter in der vertikalen Richtung zwischen der Rekombinationszone und der Anschlussstruktur angeordnet. Im Betrieb des Lasers können elektrische Ladungsträger, insbesondere sowohl Löcher als auch Elektronen, durch den zweiten Wellenleiter hindurch in die Rekombinationszone hinein injiziert werden. Zum Beispiel ist der erste Wellenleiter nicht zur Stromeinprägung in die Rekombinationszone eingerichtet. Der erste Wellenleiter kann undotiert ausgeführt sein und einen besonders geringen Absorptionsgrad aufweisen.
  • Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsfläche des Halbleiterkörpers oder der Rekombinationszone des Halbleiterkörpers gerichtet ist. Unter einer lateralen oder horizontalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere parallel zu der Haupterstreckungsfläche verläuft. Die horizontale Richtung ist im Wesentlichen eine laterale Richtung. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind orthogonal zueinander.
  • Bei einem herkömmlichen Laser werden normalerweise Elektronen entlang einer Wachstumsrichtung von einer Seite und Löcher von einer anderen Seite in die Rekombinationszone injiziert. Es wird vorgeschlagen, dass beide Ladungsträger entlang der Wachstumsrichtung, also entlang der vertikalen Richtung, von der gleichen Seite in die Rekombinationszone injiziert werden. In diesem Fall handelt es sich um eine horizontale Stromeinprägung. Es wurde bei der horizontalen Stromeinprägung festgestellt, dass die Betriebsspannung bei hohen Strömen reduziert wird. Dies führt zur Verbesserung der Effizienz des Lasers.
  • Bei der horizontalen Stromeinprägung ist es nicht erforderlich, dass sich ein Wellenleiter, hier der erste Wellenleiter, an der Stromeinprägung in die Rekombinationszone beteiligt. Der erste Wellenleiter kann daher niedrig dotiert oder nicht dotiert ausgeführt sein. Zum Beispiel ist der erste Wellenleiter eine intrinsische Halbleiterschicht. Aufgrund der niedrigen Dotierung oder der Nichtdotierung des ersten Wellenleiters kann die Strahlungsabsorption in dem ersten Wellenleiter reduziert werden, da eine Dotierung des Wellenleiters in der Regel negative Einflüsse auf dessen Strahlungsdurchlässigkeit hat.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers weist der erste Wellenleiter eine erste vertikale Schichtdicke auf. Der zweite Wellenleiter weist eine zweite vertikale Schichtdicke auf, die insbesondere kleiner ist als die vertikale Schichtdicke des ersten Wellenleiters. Zum Beispiel ist ein Verhältnis der ersten Schichtdicke zu der zweiten Schichtdicke mindestens 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20 oder 30. Ein solches Verhältnis kann zwischen einschließlich 2 und 50, 2 und 40, 2 und 30, 2 und 20, 2 und 10, 2 und 5 oder zwischen einschließlich 5 und 50, 10 und 50, 15 und 50, 20 und 50 oder zwischen einschließlich 30 und 50 sein.
  • Ist der erste Wellenleiter dicker als der zweite Wellenleiter ausgeführt, breitet sich ein größerer Anteil der erzeugten Laserstrahlung innerhalb des ersten Wellenleiters aus. Zum Bespiel schwingt die Laserstrahlung entlang einer lateralen Richtung zwischen zwei gegenüberliegenden Teilbereichen eines optischen Resonators des Lasers, bevor die Laserstrahlung aus dem Laser ausgekoppelt wird. Dementsprechend breitet sich ein geringer Anteil der erzeugten Laserstrahlung innerhalb des zweiten Wellenleiters oft mit einem größeren Absorptionsgrad aus. Das Maximum der Intensitätsverteilung der im Betrieb des Lasers erzeugten Laserstrahlung befindet sich auf der vertikalen Höhe des ersten Wellenleiters. Aufgrund der Ausbreitung eines größeren Strahlungsanteils der Laserstrahlung im ersten Wellenleiter mit einem kleineren Absorptionsgrad können Absorptionsverluste insgesamt reduziert werden.
  • In mindestens einer Ausführungsform eines Lasers weist dieser einen Halbleiterkörper und eine Anschlussstruktur auf, wobei der Halbleiterkörper einen ersten Wellenleiter, einen zweiten Wellenleiter und eine dazwischenliegende Rekombinationszone aufweist. Die Anschlussstruktur weist zumindest eine erste Anschlussschicht und eine zweite Anschlussschicht auf, wobei die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht zur horizontalen Stromeinprägung in die Rekombinationszone eingerichtet sind. Der erste Wellenleiter ist nicht zur Stromeinprägung in die Rekombinationszone eingerichtet.
  • Im Vergleich mit einem herkömmlichen Laser, der einen n-dotierten Wellenleiter und einen p-dotierten Wellenleiter aufweist, kann der erste Wellenleiter niedrig dotiert, undotiert oder im Wesentlichen undotiert ausgeführt sein. Der zweite Wellenleiter kann zur Stromeinprägung in die Rekombinationszone eingerichtet sein. In diesem Fall kann der zweite Wellenleiter dotiert, insbesondere hoch dotiert ausgeführt sein. Ist der zweite Wellenleiter nicht zur Stromeinprägung in die Rekombinationszone eingerichtet, kann der zweite Wellenleiter undotiert oder im Wesentlichen undotiert ausgeführt sein. Die erste Anschlussschicht, insbesondere in Form einer p-Anschlussschicht, und die zweite Anschlussschicht, insbesondere in Form einer n-Anschlussschicht, sind auf derselben Seite des zweiten Wellenleiters oder der Rekombinationszone angeordnet, wobei im Betrieb des Lasers Elektronen und Löcher über die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht durch den zweiten Wellenleiter hindurch in die Rekombinationszone injiziert werden. Es ist möglich, dass die erste Anschlussschicht und/oder die zweite Anschlussschicht in den zweiten Wellenleiter hinein oder durch den zweiten Wellenleiter hindurch ausgeführt sind/ist. In diesem Fall können Elektronen und Löcher direkt in die Rekombinationszone oder in die Quantentopfschicht/en der Rekombinationszone injiziert werden.
  • Unterschiedliche Kontaktschichten zur elektrischen Kontaktierung der Anschlussschichten können ebenfalls auf derselben Seite des zweiten Wellenleiters oder der Rekombinationszone angeordnet sein, wodurch kürzere elektrische Zuleitungen erforderlich sind. Dies führt zu geringeren Verlusten und damit zu geringerer Operationsspannung. Da der erste Wellenleiter nicht zur Stromeinprägung in die Rekombinationszone eingerichtet ist, kann dieser undotiert oder im Wesentlichen undotiert ausgeführt sein. Die Absorptionsverluste im ersten Wellenleiter können dadurch deutlich reduziert werden. Außerdem ergibt sich hierdurch mehr Freiheit, den optischen Resonator zu verlängern oder die Chipgröße des Lasers anzupassen, wodurch bessere Kühlung erzielbar ist und ohmsche Verluste reduziert werden können. Die externe Quanteneffizienz, die Gesamtenergieeffizienz und/oder die sogenannte Wall-Plug-Effizienz des Lasers werden/wird dadurch verbessert.
  • Zwei Probleme werden somit angepackt, nämlich die Absorptionsverluste und die ohmschen Verluste. Durch die Reduzierung der Dotierung auf zumindest einen Teil des Wellenleiters wird die Absorption reduziert. Dadurch kann die Steilheit der optischen Leistung gesteigert werden, weil weniger interne Verluste auftreten. Außerdem kann die Dimension des Lasers vergrößert werden, da die Absorption bei längeren Resonatoren weniger stark zunimmt. Die Wärmeabfuhr, die mit der Länge skaliert, kann verbessert werden. Der ohmsche Widerstand, der ebenfalls mit der Länge skaliert, kann reduziert werden. Weiterhin kann die Reflektivität an der Auskoppelseite erhöht werden, wodurch die Schwelle sinkt. Diese positiven Effekte führen zur Steigerung der Effizienz des Lasers. Insbesondere wird dadurch die externe Quanteneffizienz des Lasers verbessert. Hinsichtlich der ohmschen Verluste konnte gezeigt werden, dass mit einem solchen Laser hohe Stromdichten bei geringeren Operationsspannungen erzielt werden können. Dies führt ebenfalls zur Steigerung der Effizienz des Lasers.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers ist das Verhältnis der ersten Schichtdicke zu der zweiten Schichtdicke mindestens 2, 3, 4, 5, 10 oder mindestens 20. Zum Beispiel ist das Verhältnis zwischen einschließlich 5 und 50, 5 und 30, 5 und 20, 5 und 10, 10 und 50 oder zwischen einschließlich 20 und 50. Das Verhältnis ist jedoch nicht auf die oben genannten Werte beschränkt. Abweichend davon ist es möglich, dass die erste Schichtdicke und die zweite Schichtdicke ungefähr gleich groß sind, oder dass die erste Schichtdicke kleiner als die zweite Schichtdicke ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers ist der Halbleiterkörper entlang einer lateralen Richtung zwischen einem ersten Teilbereich und einem zweiten Teilbereich eines optischen Resonators angeordnet. Zum Beispiel ist der Laser aufgrund der größeren Schichtdicke des ersten Wellenleiters im Vergleich zur kleineren Schichtdicke des zweiten Wellenleiters eingerichtet, dass ein Mitschwingen eines Hauptteils einer im Betrieb des Lasers erzeugten Laserstrahlung zwischen den Teilbereichen des optischen Resonators im ersten Wellenleiter stattfindet. Der Hauptteil der erzeugten Laserstrahlung im ersten Wellenleiter kann größer als 50 % der gesamten erzeugten Strahlungsintensität oder Strahlungsleistung sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers sind die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht auf derselben Seite des zweiten Wellenleiters angeordnet. Der zweite Wellenleiter ist insbesondere dotiert ausgeführt. Der erste Wellenleiter kann eine geringere Dotierkonzentration als der zweite Wellenleiter aufweisen oder nicht dotiert ausgeführt sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers sind sowohl der erste Wellenleiter als auch der zweite Wellenleiter nicht dotiert ausgeführt. Zum Beispiel erstrecken/erstreckt sich die erste Anschlussschicht und/oder die zweite Anschlussschicht entlang der vertikalen Richtung zumindest in den zweiten Wellenleiter hinein oder durch den zweiten Wellenleiter hindurch. Löcher oder Elektronen können in diesem Fall über die erste Anschlussschicht und/oder die zweite Anschlussschicht im Wesentlichen direkt in die Rekombinationszone injiziert werden. Es ist in diesem Fall möglich, dass der zweite Wellenleiter nicht oder kaum zur Stromeinprägung in die Rekombinationszone eingerichtet ist. Die erste Anschlussschicht und/oder die zweite Anschlussschicht können/kann bereichsweise direkt an die Rekombinationszone angrenzen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers ist ein Lasersteg entlang einer lateralen Richtung zwischen der ersten Anschlussschicht und der zweiten Anschlussschicht und auf dem Halbleiterkörper angeordnet, wobei im Betrieb des Lasers Laserstrahlung durch Rekombination von über die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht in die Rekombinationszone injizierten Ladungsträgern entlang des Laserstegs erzeugt wird. In Draufsicht auf den Laser ist der Lasersteg zum Beispiel zwischen der ersten Anschlussschicht und der zweiten Anschlussschicht angeordnet. In lateralen Richtungen ist der Lasersteg insbesondere von den Anschlussschichten räumlich beabstandet.
  • Der Lasersteg kann ein sogenannter Rigde-Bereich sein. Insbesondere wird elektromagnetische Strahlung im Wesentlichen ausschließlich unterhalb des Laserstegs erzeugt, das heißt im Wesentlichen ausschließlich in einer Überlappungsregion der Rekombinationszone mit dem Lasersteg. Zum Beispiel ist der Lasersteg streifenförmig ausgeführt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers basieren der Lasersteg und der Halbleiterkörper auf demselben Halbleiterverbindungsmaterialsystem, insbesondere auf einem III-V- oder II-VI-Halbleiterverbundmaterial. Alternativ ist es möglich, dass der Lasersteg aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel aus ITO, oder aus einem dielektrischen Material gebildet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers weist dieser zumindest eine erste Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung der ersten Anschlussschicht und zumindest eine zweite Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Anschlussschicht auf. Insbesondere verlaufen die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht in Draufsicht parallel zueinander und/oder parallel zu einem Lasersteg. Insbesondere weisen der Lasersteg und die Kontaktschichten in Draufsicht keine Überlappungen auf. Alternativ ist es möglich, dass die Kontaktschichten und/oder die Anschlussschichten Teilbereiche, zum Beispiel in Form von Fingerstrukturen, aufweisen, die bereichsweise auf dem Lasersteg angeordnet sind und somit den Lasersteg bereichsweise bedecken.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers weist dieser zumindest eine erste Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung der ersten Anschlussschicht und zumindest eine zweite Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Anschlussschicht auf, wobei die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht jeweils kammartig ausgeführt sind und Fingerstrukturen aufweisen. Die Fingerstrukturen der ersten Kontaktschicht und die Fingerstrukturen der zweiten Kontaktschicht können entlang einer lateralen Richtung alternierend angeordnet sein. Insbesondere greifen die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht in Draufsicht bereichsweise ineinander.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers ist die zweite Anschlussschicht eine n-dotierte Halbleiterschicht. Die erste Anschlussschicht kann eine p-dotierte Halbleiterschicht sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers ist die erste Anschlussschicht eine durch Überdotierung umgewandelte dotierte Halbleiterschicht, wobei vorhandene n-Dotierstoffe in der umgewandelten n-dotierten Halbleiterschicht durch zusätzliche p-Dotierstoffe überkompensiert sind, oder umgekehrt. Mit anderen Worten kann die erste Anschlussschicht eine ursprünglich n-dotierte Halbleiterschicht sein, die durch Überkompensierung in eine p-dotierte Halbleiterschicht umgewandelt ist. Ist die erste Anschlussschicht eine ursprünglich p-dotierte Halbleiterschicht, kann diese durch Überkompensierung mit zusätzlichen n-Dotierstoffen in eine n-dotierte Halbleiterschicht umgewandelt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lasers weist dieser eine an den zweiten Wellenleiter angrenzende Zwischenschicht aus einem Halbleiterverbindungsmaterial auf, wobei die Zwischenschicht zumindest bereichsweise nicht dotiert ausgeführt ist oder zumindest bereichsweise eine geringere Dotierkonzentration als die erste Anschlussschicht, die zweite Anschlussschicht und/oder der zweite Wellenleiter aufweist.
  • In mindestens einem Verfahren zur Herstellung eines Lasers, der einen Halbleiterkörper und eine Anschlussstruktur aufweist, wird ein Aufwachssubstrat bereitgestellt. Der Halbleiterkörper wird auf dem Aufwachssubstrat aufgewachsen, wobei der Halbleiterkörper einen ersten Wellenleiter, einen zweiten Wellenleiter und eine dazwischenliegende Rekombinationszone aufweist. Die Anschlussstruktur wird auf dem Halbleiterkörper gebildet, wobei die Anschlussstruktur zumindest eine erste Anschlussschicht und eine zweite Anschlussschicht aufweist. Die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht sind zur horizontalen Stromeinprägung in die Rekombinationszone eingerichtet angeordnet, wobei der erste Wellenleiter nicht zur Stromeinprägung in die Rekombinationszone eingerichtet ist.
  • Das hier beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines hier beschriebenen Lasers oder für die Herstellung einer Mehrzahl von hier beschriebenen Lasern besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit dem Laser beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einem Verfahren zur Herstellung des Lasers umfasst das Ausbilden der Anschlussstruktur das Aufwachsen einer zusammenhängenden Halbleiterschicht, die nachträglich in eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten strukturiert wird. Die zweiten Anschlussschichten sind insbesondere durch Öffnungen der Halbleiterschicht voneinander lateral getrennt. Insbesondere wird ein Halbleiterverbindungsmaterial nachträglich in Bereichen der Öffnungen zur Bildung einer Mehrzahl von ersten Anschlussschichten aufgewachsen. Insbesondere erstrecken sich die Öffnungen entlang der vertikalen Richtung durch die zunächst zusammenhängende Halbleiterschicht hindurch und zertrennt die zusammenhängende Halbleiterschicht in eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Teilschichten. Die Teilschichten können eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten bilden. Es ist auch möglich, dass einige der Teilschichten zur Bildung der ersten Anschlussschichten umdotiert werden.
  • Zum Beispiel werden zur Bildung einer Mehrzahl von ersten Anschlussschichten einige der zweiten Anschlussschichten durch Überdotierung in erste Anschlussschichten umgewandelt, wobei n-Dotierstoffe in der einigen zweiten Anschlussschichten durch zusätzliche p-Dotierstoffe überkompensiert werden, oder wobei p-Dotierstoffe in der einigen zweiten Anschlussschichten durch zusätzliche n-Dotierstoffe überkompensiert werden.
  • Gemäß zumindest einem Verfahren zur Herstellung des Lasers umfasst das Ausbilden der Anschlussstruktur das Aufwachsen einer zusammenhängenden Halbleiterschicht und einer Zwischenschicht, wobei die zusammenhängende Halbleiterschicht nachträglich in eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten strukturiert wird. Die zweiten Anschlussschichten sind durch Öffnungen der strukturierten Halbleiterschicht voneinander lateral getrennt. Insbesondere ist die Zwischenschicht in den Öffnungen der strukturierten Halbleiterschicht bereichsweise freigelegt, wobei eine Mehrzahl von ersten Anschlussschichten in Draufsicht in den Bereichen der Öffnungen und/oder in der Zwischenschicht gebildet wird.
  • Zur Bildung der ersten Anschlussschichten kann die Zwischenschicht bereichsweise umdotiert werden. Die nachträglich in die Zwischenschicht eingeführten Dotierstoffe können zum Beispiel einen n-leitenden Teilbereich der Zwischenschicht in einen p-leitenden Teilbereich der Zwischenschicht umwandeln, oder umgekehrt. Das heißt, die nachträglich zum Beispiel durch Implantation oder Diffusion in die Zwischenschicht eingeführten Dotierstoffe überkompensieren die vorhandene n-Dotierung oder p-Dotierung.
  • Weitere Ausführungsformen und Weiterbildungen des Lasers oder des Verfahrens zur Herstellung des Lasers ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1A bis 8D erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
    • 1A und 1B schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines Lasers in Schnittansicht und in Draufsicht,
    • 2 und 3 schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele eines Lasers in Schnittansichten,
    • 4A und 4B schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Lasers in Draufsicht bzw. in Schnittansicht,
    • 5 eine schematische Darstellung eines möglichen Schichtaufbaus eines Lasers,
    • 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Lasers in Schnittansicht,
    • 7A und 7B schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines Lasers mit einer tief verlegten Anschlussstruktur in Schnittansicht, und
    • 8A, 8B, 8C und 8D schematische Darstellungen verschiedener Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Lasers oder einer Mehrzahl von Lasern.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. 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.
  • 1A zeigt ein Laserbauelement oder eine Laserdiode, kurz Laser 10 genannt, mit einem Träger 1 und einem auf dem Träger 1 angeordneten Halbleiterkörper 2. Der Träger 1 kann ein Aufwachssubstrat sein. Zum Beispiel ist der Halbleiterkörper 2 ein auf dem Aufwachssubstrat epitaktisch aufgewachsener Halbleiterkörper. Der Träger 1 kann ein Substrat, insbesondere ein Aufwachssubstrat, und weitere Epitaxie-Schichten aufweisen, wobei die weiteren Epitaxie-Schichten vor dem Wachstum einer Laserstruktur auf dem Substrat aufgebracht sind. Abweichend davon ist es möglich, dass der Träger 1 verschieden von einem Aufwachssubstrat ist. In diesem Fall kann das Aufwachssubstrat nach dem Aufwachsen des Halbleiterkörpers 2 entfernt werden, wobei der Halbleiterkörper 2 nachträglich auf dem Träger 1 befestigt wird.
  • Der Halbleiterkörper 2 weist einen ersten Wellenleiter 21 mit einer vertikalen Schichtdicke 21D und einen zweiten Wellenleiter 22 mit einer vertikalen Schichtdicke 22D auf. Der Halbleiterkörper 2 weist eine Rekombinationszone 23 auf, die entlang der vertikalen Richtung zwischen dem ersten Wellenleiter 21 und dem zweiten Wellenleiter 22 angeordnet ist. Im Betrieb des Lasers 10 ist die Rekombinationszone 23 zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere kohärenter elektromagnetischer Strahlung, zum Beispiel im ultravioletten, sichtbaren oder im infraroten Spektralbereich eingerichtet. Der Halbleiterkörper 2 basiert insbesondere auf einem Halbleiterverbundmaterial, zum Beispiel auf einem III-V- oder II-VI-Halbleiterverbundmaterial, etwa auf GaN, InGaN, InGaAlN, InGaP, InGaAlP oder auf AlGaAs.
  • Zum Beispiel umfasst die Rekombinationszone 23 eine einfache Quantentopfstruktur oder eine Mehrfachquantentopfstruktur. Die Rekombinationszone 23 kann eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Quantentopfschichten 23W und Quanten-Barriereschichten 23B aufweisen, die zum Beispiel in den 7A und 7B gezeigt sind. Insbesondere ist jede Quantentopfschicht 23W zwischen zwei ihr zugeordneten Quanten-Barriereschichten 23B angeordnet. Die Quantentopfstruktur kann abgesehen von den 7A und 7B mehr als 2, 3, 5 oder 10 Quantentopfschichten 23W und mehrere den Quantentopfschichten 23W zugeordnete Quanten-Barriereschichten 23B aufweisen.
  • Der Laser 10 weist eine Anschlussstruktur 3 mit zumindest einer ersten Anschlussschicht 31 und einer zweiten Anschlussschicht 32 auf. Die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 sind zur Injektion bzw. zur Einprägung unterschiedlich geladener Ladungsträger in die Rekombinationszone 23 eingerichtet. Zum Beispiel ist die erste Anschlussschicht 31 zur Injektion von Löchern und die zweite Anschlussschicht 32 zur Injektion von Elektronen in die Rekombinationszone 23 eingerichtet, oder umgekehrt. Die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 sind zum Beispiel aus einem Halbleiterverbindungsmaterial gebildet. Es ist möglich, dass der zweite Wellenleiter 22 und die erste Anschlussschicht 31 und/oder die zweite Anschlussschicht 32 auf demselben Halbleiterverbindungsmaterial basieren. Weiterhin ist es möglich, dass die erste Anschlussschicht 31 und/oder die zweite Anschlussschicht 32 als TCO- oder Metallkontakte ausgeführt sind/ist. Auf eine weitere Kontaktstruktur kann in diesem Fall verzichtet werden. Dies ist zum Beispiel in 2 schematisch dargestellt.
  • Zwei Halbleiterschichten oder zwei Halbleiterkörper, die auf demselben Halbleiterverbindungsmaterial basieren, weisen mindestens zwei gleiche Elemente aus zwei unterschiedlichen Hauptgruppen III-V oder II-VI auf, müssen in diesem Sinne jedoch nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung aufweisen. Dies gilt insbesondere für alle hier beschriebenen Halbleiterschichten oder Halbleiterkörper, die auf demselben III-V-Halbleiterverbindungsmaterial oder auf demselben II-VI-Halbleiterverbindungsmaterial basieren. Zum Beispiel basieren eine Halbleiterschicht aus GaN und eine Halbleiterschicht AlGaN auf demselben Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial.
  • Die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 können unterschiedlich dotiert oder aus Materialien unterschiedlicher Zusammensetzungen gebildet sein. Zum Beispiel ist die erste Anschlussschicht 31 eine p-Anschlussschicht, die zur Einprägung von Löchern in die Rekombinationszone 23 eingerichtet ist. Die zweite Anschlussschicht 32 kann eine n-Anschlussschicht sein, die zur Einprägung von Elektronen in die Rekombinationszone 23 eingerichtet ist. Es ist möglich, dass die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 etwa auf derselben vertikalen Höhe auf dem Halbleiterkörper 2 befinden. Des Weiteren ist es möglich, dass die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 sowie der Halbleiterkörper 2 in einem gemeinsamen Epitaxie-Verfahren hergestellt werden/sind. In diesem Sinne können die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 als Bestandteile des Halbleiterkörpers 2 angesehen werden.
  • Zur externen elektrischen Kontaktierung der Anschlussstruktur 3 weist der Laser 10 eine Kontaktstruktur 4 auf. Die Kontaktstruktur 4 weist eine erste Kontaktschicht 41 zur elektrischen Kontaktierung der ersten Anschlussschicht 31 und eine zweite Kontaktschicht 42 zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Anschlussschicht 32 auf. Analog zu den Anschlussschichten 31 und 32 befinden sich sowohl die erste Kontaktschicht 41 als auch die zweite Kontaktschicht 42 auf derselben Seite des Halbleiterkörpers 2 oder der Rekombinationszone 23 des Lasers 10. Es ist möglich, dass die erste Kontaktschicht 41 unmittelbar an die erste Anschlussschicht 31 angrenzt. Die zweite Kontaktschicht 42 kann unmittelbar an die zweite Anschlussschicht 32 angrenzen. Zum Beispiel ist die Kontaktstruktur 4 aus einem Metall gebildet.
  • Gemäß 1A weist der Laser 10 einen Lasersteg 5 auf. Entlang einer lateralen Richtung ist der Lasersteg 5 von den Anschlussschichten 31 und 32 und/oder von den Kontaktschichten 41 und 42 räumlich beabstandet. Zum Beispiel ist der Lasersteg 5 in Draufsicht auf den Halbleiterkörper 2 streifenförmig ausgeführt. Die Position des Laserstegs 5 auf dem Halbleiterkörper 2 ist zum Beispiel in der 2 schematisch dargestellt. Insbesondere verläuft der Lasersteg 5 in Draufsicht von einer Kante des Halbleiterkörpers 2 bis zu einer weiteren gegenüberliegenden Kante des Halbleiterkörpers 2. Der Lasersteg 5 kann auch zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten des Halbleiterkörpers 2 angeordnet sein. Zum Beispiel erstreckt sich der Lasersteg 5 nicht bis zu einer Kante oder nicht bis zu den Kanten des Halbleiterkörpers 2 sondern endet kurz vor einer Kante oder von den Kanten des Halbleiterkörpers 2.
  • Der Lasersteg 5 kann als vertikale Erhöhung des Halbleiterkörpers 2 ausgeführt sein. Zum Beispiel ist der Lasersteg 5 aus einem Halbleitermaterial gebildet. Es ist möglich, dass der Lasersteg 5 und der zweite Wellenleiter 22 auf demselben Halbleitermaterial basieren. Alternativ ist es möglich, dass der Lasersteg 5 aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel aus Indiumzinnoxid gebildet ist. Des Weiteren ist es auch möglich, dass der Lasersteg 5 aus einem dielektrischen Material gebildet ist. Der Lasersteg 5 kann im Vergleich zum zweiten Wellenleiter 22 einen kleineren Brechungsindex aufweisen.
  • Auch ist es möglich, dass der Lasersteg 5 einen ähnlichen oder sogar einen höheren Brechungsindex als der zweite Wellenleiter 22 aufweist, um die Mode im Wesentlichen insbesondere symmetrisch auf die aktive Rekombinationszone 23 zu zentrieren. In dem Fall könnte die Umgebungsluft die sogenannte Cladding-Wirkung übernehmen. Alternativ oder zusätzlich könnte der Ridge-Bereich zwei oder mehrere Schichten aufweisen, wobei der Brechungsindex mit zunehmender Entfernung von der Rekombinationszone 23 abnimmt. So könnten ein im Wesentlichen dielektrischer äußerer Wellenleiter und eine dielektrische Mantelstruktur realisiert werden.
  • Im Betrieb des Lasers 10 werden elektrische Ladungsträger über die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 insbesondere durch den zweiten Wellenleiter 22 hindurch in die Rekombinationszone 23 eingeprägt. Zum Beispiel ist der zweite Wellenleiter 22 dotiert ausgeführt. Erstrecken sich die Anschlussschichten 31 und 32 durch den zweiten Wellenleiter 22 hindurch oder in den zweiten Wellenleiter 22 hinein, ist es möglich, dass der zweite Wellenleiter 22 undotiert oder nur geringfügig dotiert ausgeführt ist. In der Rekombinationszone 23 finden Paarvernichtungen unter Erzeugung elektromagnetischer Strahlung statt. Insbesondere ist der erste Wellenleiter 21 nicht an der Einprägung der elektrischen Ladungsträger in die Rekombinationszone 23 beteiligt. Der erste Wellenleiter 21 kann daher undotiert oder nur geringfügig dotiert ausgeführt sein.
  • Unter einer undotierten Schicht wird vorliegend eine Schicht verstanden, die im Wesentlichen frei von einem n-Dotierstoff oder von einem p-Dotierstoff ist. Eine undotierte Schicht kann jedoch - zum Beispiel aufgrund von Diffusion eines n- und/oder p-Dotierstoffs - auch eine geringen Konzentration, insbesondere eine verschwindend geringe Konzentration, des n- und/oder p-Dotierstoffs aufweisen. Diese verschwindend geringe Dotierkonzentration hat insbesondere keinen oder kaum Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit der undotierten Schicht. Bei einer undotierten Schicht ist der Transmissionsgrad bezüglich der im Betrieb des Lasers erzeugten Strahlung besonders hoch.
  • Sowohl die Anschlussschicht 31 und 32 als auch die Kontaktschichten 41 und 42 befinden sich auf derselben Seite des zweiten Wellenleiters 22 oder der Rekombinationszone 23. Aufgrund der Anordnung der Anschlussschichten 31 und 32 können elektrische Ladungsträger von derselben Seite des Halbleiterkörpers 2 horizontal über eine besonders kurze Strecke in die Rekombinationszone 23 eingeprägt werden, wodurch der elektrische Widerstand insgesamt gering gehalten werden kann. Die kurzen elektrischen Zuleitungen führen zu geringeren Verlusten und damit zu geringerer Operationsspannung. Dies erhöht wiederum die Effizienz des Lasers 10. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass der Laser eine Durchkontaktierung oder mehrere Durchkontaktierungen aufweist, die zur externen elektrischen Kontaktierung der ersten Anschlussschicht 31 und/oder der zweiten Anschlussschicht 32 eingerichtet ist/sind. Entlang der vertikalen Richtung kann sich eine solche Durchkontaktierung durch den Träger 1 und den Halbleiterkörper 2 hindurch erstrecken, sodass die erste Anschlussschicht 31 und/oder die zweite Anschlussschicht 32 von der Trägerseite her extern elektrisch kontaktierbar sein können/kann. Dabei soll die Durchkontaktierung von dem Halbleiterkörper 2 elektrisch isoliert sein.
  • Der erste Wellenleiter 21 weist eine erste vertikale Schichtdicke 21D auf. Der zweite Wellenleiter 22 weist eine zweite vertikale Schichtdicke 22D auf. Zum Beispiel ist ein Verhältnis 21D/22D der ersten Schichtdicke 21D zu der zweiten Schichtdicke 22D mindestens 2, 3, 4, 5, 10 oder mindestens 20. Zum Beispiel ist das Verhältnis 21D/22D zwischen einschließlich 2 und 5, 2 und 10, 2 und 20 oder zwischen einschließlich 5 und 50, 5 und 30, 5 und 20, 5 und 10, 10 und 50 oder zwischen einschließlich 20 und 50.
  • Wird im Betrieb des Lasers 10 elektromagnetische Strahlung R erzeugt, kann diese entlang einer lateralen Richtung zwischen einem ersten Teilbereich 91 und einem zweiten Teilbereich 92 eines optischen Resonators 9 des Lasers 10 schwingen, bevor die elektromagnetische Strahlung R aus dem Laser 10 ausgekoppelt wird. Dies ist zum Beispiel in der 2 schematisch dargestellt.
  • Die Teilbereiche 91 und 92 des optischen Resonators 9 befinden sich an zwei gegenüberliegenden Kanten des Halbleiterkörpers 2. Zum Beispiel ist der Teilbereich 92 aus Antireflexbeschichtungen (AR-Verspiegelung) gebildet und der Teilbereich 91 aus hochreflektierenden Beschichtungen (HR-Verspiegelung) gebildet, oder umgekehrt. Die Teilbereiche 91 und 92 des optischen Resonators 9 können durch Verspiegelung von Seitenflächen des Halbleiterkörpers 2 gebildet sein.
  • Zum Beispiel unterscheiden sich die Teilbereiche 91 und 92 bezüglich der Reflektivität um mindestens 1%, 3 %, 5 %, 10 % oder 15 %, zum Beispiel zwischen einschließlich 3 % von 30 %, oder 50 % oder 99 %. Es ist auch möglich, dass die Reflektivität einer HR-Verspiegelung größer oder gleich 80 %, 90 % oder größer oder gleich 95 % ist, zum Beispiel zwischen einschließlich 80 % und 97 %, zwischen einschließlich 85 % und 95 %, oder zwischen einschließlich 90 % und 95 %. Die Reflektivität einer AR-Verspiegelung kann zwischen 0 und 99 % sein, zum Beispiel zwischen einschließlich 10 % und 70 %, zwischen einschließlich 20 % und 70 %, zwischen einschließlich 30 % und 70 % sein. Zum Beispiel können sich die Teilbereiche 91 und 92 bezüglich der Reflektivität um mindestens 10 %, 20 %, 30 %, 60 %, zum Beispiel zwischen einschließlich 10 % und 70 %, etwa zwischen einschließlich 20 % und 60 % oder zwischen einschließlich 30 % und 50 % voneinander unterscheiden.
  • Insbesondere ist der Lasersteg 5 entlang lateraler Richtungen senkrecht zu den Teilbereichen 91 und 92 des optischen Resonators 9 orientiert. Die Kontaktschichten 41 und 42 und/oder die Anschlussschichten 31 und 32 können senkrecht zu den Teilbereichen 91 und 92 des optischen Resonators 9 orientiert sein. Innerhalb des Halbleiterkörpers 2 wird die elektromagnetische Strahlung R in Draufsicht entlang des Laserstegs 5 erzeugt oder geführt. In den Wellenleitern 21 und 22 schwingt die erzeugte elektromagnetische Strahlung R zwischen den Teilbereichen 91 und 92 des optischen Resonators 9, bevor sie aus dem Laser 10 ausgekoppelt wird.
  • Zum Beispiel ist der Laser 10 aufgrund der größeren Schichtdicke 21D des ersten Wellenleiters 21 im Vergleich zur kleineren Schichtdicke 22D des zweiten Wellenleiters 22 eingerichtet, dass ein Schwingen oder ein Mitschwingen eines Hauptteils einer im Betrieb des Lasers 10 erzeugten Laserstrahlung R zwischen den Teilbereichen 91 und 92 des optischen Resonators 9 im ersten Wellenleiter 21 mit einem besonders geringerem Absorptionsgrad stattfindet.
  • Der Hauptteil der erzeugten Laserstrahlung R im ersten Wellenleiter 21 kann mindestens 50 %, 55 %, 60 %, 65 % oder mindestens 75 % der gesamten erzeugten Strahlungsintensität, zum Beispiel die zwischen einschließlich 50 % und 85 %, 50 % und 80 %, 50 % und 70 % oder zwischen einschließlich 50 % und 60 % der gesamten erzeugten Strahlungsintensität sein. Der Anteil der erzeugten Laserstrahlung R im zweiten Wellenleiter 21 kann kleiner als 40 %, 35 %, 30 %, 20 % oder kleiner als 10 % sein, zum Beispiel zwischen einschließlich 3 % und 30 %, 3 % und 20 %, 3 % und 10 % oder zwischen einschließlich 3 % und 6 %.
  • In 1A ist eine Strahlungsintensitätsverteilung IR entlang verschiedenen räumlichen Richtungen x und y in den Wellenleitern 21 und 22 sowie in der Rekombinationszone 23 schematisch dargestellt. I bezeichnet die Strahlungsintensität oder die Intensität des elektrischen Feldes in x und y Richtung. In 1A stellt z eine vertikale Richtung, insbesondere die Wachstumsrichtung dar. Y stellt eine laterale Richtung dar, insbesondere die horizontale Richtung, entlang dieser die elektrischen Ladungsträger in die Rekombinationszone 23 eingeprägt werden. X stellt eine weitere laterale Richtung dar, entlang dieser elektromagnetische Strahlung R zwischen den Teilbereichen 91 und 92 des optischen Resonators schwingt, bevor die elektromagnetische Strahlung R an einem Teilbereich 91 oder 92 insbesondere mit der AR-Verspiegelung aus dem Laser 10 ausgekoppelt wird. Wie in der 1A schematisch dargestellt befindet sich die maximale Strahlungsintensität innerhalb des ersten Wellenleiters 21. Nur ein kleiner Anteil der Strahlung R befindet sich innerhalb des zweiten Wellenleiters 22 mit einem eher größeren Absorptionsgrad oder mit Strahlung absorbierenden Anschlussschichten oder Kontaktschichten. Für eine gute Schwelle ist es weiterhin wünschenswert, dass nicht verschwindender Anteil, insbesondere ein großer Anteil der Strahlung R, mit der Rekombinationszone überlappt. Insgesamt können so die Absorptionsverluste minimiert werden.
  • Der in den 1A und 1B schematisch dargestellte Laser 10 ist zum Beispiel ein sogenannter Singlemode-Laser. Ein solcher Laser 10 kann einen einzigen Lasersteg 5 aufweisen.
  • Es ist möglich, dass ein solcher Laser 10 eine einzige erste Anschlussschicht 31 und eine einzige zweite Anschlussschicht 32 aufweist. Abweichend von den 1A und 1B ist es möglich, dass der Laser 10 als sogenannter Multimode-Laser ausgeführt ist. In diesem Fall kann der Laser 10 eine Mehrzahl von Laserstegen 5 und/oder eine Mehrzahl von ersten Anschlussschichten 31 sowie eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschicht 32 aufweisen. Weiterhin ist es möglich, das der Laser 10 einen breiten Lasersteg 5 aufweist, z.B. breiter als 10 um oder breiter als 100 um. In den 1A und 1B ist der Laser 10 außerdem stark vereinfacht dargestellt. Abweichend davon ist es möglich, dass der Laser 10 oder der Halbleiterkörper 2 zusätzliche funktionelle Schichten aufweist, wie zum Beispiel Mantelschichten, Barriereschichten etc.
  • Das in der 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Lasers 10 entspricht im Wesentlichen dem in der 1A dargestellten Ausführungsbeispiel eines Lasers 10. Im Unterschied hierzu kann die Anschlussstruktur 3 gleichzeitig als Kontaktstruktur 4 ausgeführt sein. Die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 können die Funktionen einer ersten Kontaktschicht 41 bzw. einer zweiten Kontaktschicht 42 übernehmen. In diesem Fall können die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 bzw. die erste Kontaktschicht 41 und die zweite Kontaktschicht 42 eine TCO-Schichten oder Metallschichten sein. Auch ist es möglich, dass die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 jeweils als Schichtenfolge ausgeführt sind und jeweils mehrere übereinander angeordnete Schichten aufweisen.
  • Wie in der 2 schematisch dargestellt kann das Verhältnis 21D/22D der ersten Schichtdicke 21D zu der zweiten Schichtdicke 22D kleiner als oder gleich 2 sein, zum Beispiel kleiner als oder gleich 2 und größer als oder gleich 0,25, kleiner als oder gleich 2 und größer als oder gleich 0,5, kleiner als oder gleich 2 und größer als oder gleich 1, kleiner als oder gleich 1,5 und größer als oder gleich 0,5, oder kleiner als oder gleich 1,25 und größer als oder gleich 0,75.
  • Das in der 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Lasers 10 entspricht im Wesentlichen dem in der 1A oder in der 1B dargestellten Ausführungsbeispiel eines Lasers 10. Im Unterschied hierzu weist der in der 3 dargestellte Laser 10 eine Mehrzahl von ersten Anschlussschichten 31 und eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten 32 auf. Der Laser 10 kann zudem eine Mehrzahl von ersten Kontaktschichten 41 und eine Mehrzahl von zweiten Kontaktschicht 42 aufweisen. Zur vereinfachten Darstellung ist in der 3 nur dargestellt, dass der Laser 10 zwei nebeneinander angeordnete Paare von Anschlussschichten 31 und 32 aufweist, die zur lateralen Stromeinprägung in die Rekombinationszone 23 eingerichtet sind. Der Lasersteg 5 ist in der 3 nicht explizit dargestellt. Der Lasersteg 5 kann jedoch vorhanden oder nicht vorhanden sein. Der in der 3 dargestellte Laser 10 kann ein Multimode-Laser oder ein Hochleistungslaser sein.
  • Das in der 4A dargestellte Ausführungsbeispiel eines Lasers 10 entspricht im Wesentlichen dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Lasers 10. Im Unterschied hierzu weist der in der 4A dargestellte Laser 10 eine Kontaktstruktur 4 mit Fingerstrukturen 41F, auf. Insbesondere weist die erste Kontaktschicht 41 eine Mehrzahl von Fingerstrukturen 41F auf, die bereichsweise auf dem Lasersteg 5 angeordnet sind und den Lasersteg 5 somit bereichsweise bedecken. Die zweite Kontaktschicht 42 weist eine Mehrzahl von Fingerstrukturen 42F auf, die bereichsweise auf dem Lasersteg 5 angeordnet sind und den Lasersteg 5 somit bereichsweise bedecken. Die Fingerstrukturen 41F und 42F sind jeweils mit einem Hauptteil der jeweiligen Kontaktschichten 41 und 42 mechanisch und elektrisch verbunden. Auf dem Lasersteg 5 sind die Fingerstrukturen 41F und 42F alternierend angeordnet.
  • Gemäß 4A sind die erste Kontaktschicht 41 und die zweite Kontaktschicht 42 jeweils bereichsweise kammartig ausgeführt und weisen Fingerstrukturen 41F bzw. 42F auf. Entlang einer lateralen Richtung greifen die Fingerstrukturen 41F der ersten Kontaktschicht 41 und die Fingerstrukturen 42F der zweiten Kontaktschicht 42 bereichsweise ineinander. Ein Hochleistungslaser kann dadurch realisiert werden.
  • 4B zeigt den in der 4A dargestellten Laser 10 in Schnittansicht entlang einer in der 4A dargestellten gestrichelten Linie. Aufgrund der Anwesenheit der Fingerstrukturen 41F und 42F können im Betrieb des Lasers Ladungsträger ausgehend von einer der Fingerstrukturen 41F und 42F entlang verschiedener lateraler Richtungen in die Rekombinationszone 23 injiziert werden. Es ist auch möglich, dass die Kontaktstruktur 4 mit den Kontaktschichten 41 und 42 sowie den Fingerstrukturen 41F und 42F direkt durch die Anschlussstruktur 3 mit Anschlussschichten 31 und 31 und den entsprechenden Fingerstrukturen gebildet ist.
  • 5 zeigt einen möglichen Schichtaufbau eines hier beschriebenen Lasers 10. Der Laser 10 kann jedoch weitere funktionelle Schichten aufweisen. Rechts von dem Schichtaufbau ist in der 5 ein Verlauf der Bandlücke B der Materialien des Lasers 10 schematisch dargestellt.
  • Der Laser 10 weist eine Anschlussschicht 30 auf, wobei lateral beabstandete Teilbereiche der Anschlussschicht 30 als erste Anschlussschicht 31 und zweite Anschlussschicht 32 der Anschlussstruktur 3 ausgeführt sein können. Zum Beispiel ist die Anschlussschicht 30 eine hoch dotierte Halbleiterschicht. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist in 5 die Kontaktstruktur 4 nicht dargestellt. Die Kontaktstruktur 4 kann nachträglich auf den Halbleiterkörper aufgebracht werden.
  • Der Laser 10 weist eine Zwischenschicht 3Z auf, die entlang der vertikalen Richtung zwischen dem zweiten Wellenleiter 22 und der ersten Anschlussschicht 31 oder der zweiten Anschlussschicht 32 angeordnet ist. Die Zwischenschicht 3Z ist zum Beispiel eine niedrig dotierte oder eine intrinsisch ausgeführte Halbleiterschicht. Zum Beispiel ist ein Verhältnis der Dotierkonzentration der Anschlussschicht 31 oder 32 zu der Dotierkonzentration der Zwischenschicht 3Z mindestens 10, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109 oder 1010 oder höher. Es ist möglich, dass die Zwischenschicht 3Z mittelbar oder unmittelbar an die Anschlussschicht 31 oder 32 angrenzt.
  • Ist der zweite Wellenleiter 22 dotiert ausgeführt, kann die Dotierkonzentration des zweiten Wellenleiters 22 zwischen einschließlich 1e17 und 1e20 pro cm3 sein, etwa zwischen einschließlich 1e17 und 1e19 pro cm3, zwischen einschließlich 1e17 und 1e18 pro cm3, zwischen einschließlich 1e18 und 1e20 pro cm3, oder zwischen einschließlich 1e19 und 1e18 pro cm3.
  • Der erste Wellenleiter 21 kann undotiert ausgeführt oder niedrig dotiert sein. Ist der erste Wellenleiter 21 niedrig dotiert ausgeführt, kann die Dotierkonzentration des ersten Wellenleiters 21 zwischen einschließlich 1e14 und 1e17 pro cm3 sein, etwa zwischen einschließlich 1e14 und 1e16 pro cm3, zwischen einschließlich 1e14 und 1e15 pro cm3, zwischen einschließlich 1e15 und 1e17 pro cm3, oder zwischen einschließlich 1e16 und 1e17 pro cm3.
  • Die Zwischenschicht 3Z kann niedrig dotiert oder undotiert ausgeführt sein. Ist Zwischenschicht 3Z niedrig dotiert ausgeführt, kann die Dotierkonzentration der Zwischenschicht 3Z zwischen einschließlich 1e15 und 1e18 pro cm3 sein, etwa zwischen einschließlich 1e15 und 1e17 pro cm3, zwischen einschließlich 1e15 und 1e16 pro cm3, zwischen einschließlich 1e16 und 1e18 pro cm3, oder zwischen einschließlich 1e17 und 1e18 pro cm3.
  • Die Anschlussschicht 30 kann hoch dotiert ausgeführt sein. Zum Beispiel weist die Anschlussschicht 30 eine Dotierkonzentration zwischen einschließlich 1e18 und 1e21 pro cm3 auf, etwa zwischen einschließlich 1e18 und 1e20 pro cm3, zwischen einschließlich 1e18 und 1e19 pro cm3, zwischen einschließlich 1e19 und 1e21 pro cm3, oder zwischen einschließlich 1e20 und 1e21 pro cm3.
  • Entlang der vertikalen Richtung von der Anschlussschicht 31 oder 32 bis zu der Rekombinationszone 23 weist der Laser zum Beispiel eine im Wesentlichen abnehmende, etwa eine kontinuierlich oder monoton abnehmende Bandlücke auf. Die Materialien der Schichten des Lasers 10 sind somit gewählt, dass elektrische Ladungsträger in Form von Löchern und Elektronen in Richtung der Rekombinationszone 23 hin gezogen oder geleitet werden. Da die Löcher und Elektronen von derselben Seite in die Rekombinationszone 23 injiziert werden, ist es möglich, dass keine Elektronenbarriere und/oder keine Löcherbarriere entlang der vertikalen Richtung zwischen der Anschlussschicht 31 oder 32 und der Rekombinationszone 23 gebildet sind/ist. Es ist allerdings möglich, dass der Laser 10 Elektronenbarriere und/oder Löcherbarriere entlang der vertikalen Richtung zwischen der Rekombinationszone 23 und dem ersten Wellenleiter 21 aufweist.
  • Gemäß 5 weist der Laser 10 eine Mantelschicht 6 auf, die zwischen dem ersten Wellenleiter 21 und dem Träger 1 angeordnet ist. Die Mantelschicht 6 ist im Vergleich zum ersten Wellenleiter 21 zum Beispiel aus einem Material mit erhöhter Bandlücke und somit mit verringertem Brechungsindex gebildet. Dadurch kann erzielt werden, dass die im Betrieb des Lasers 10 erzeugte elektromagnetische Strahlung R im ersten Wellenleiter 21 verbleibt und nicht entlang der vertikalen Richtung aus dem Laser 10 austritt. Der Laser 10 ist insbesondere ein kantenemittierender Laser.
  • Ganz analog auf der gegenüberliegenden Seite kann die Zwischenschicht 3Z im Vergleich zu dem zweiten Wellenleiter 22 einen verringerten Brechungsindex aufweisen. Somit kann verhindert werden, dass die im Betrieb des Lasers 10 erzeugte elektromagnetische Strahlung R zu den Anschlussschichten 31 und 32 gelangt, die in der Regel hochdotiert ausgeführt sind und somit einen hohen Absorptionsgrad aufweisen.
  • Gemäß 5 weist der Laser 10 eine Ätzstoppschicht 7 und/oder eine Startschicht 8 auf. Die Ätzstoppschicht 7 oder die Startschicht 8 ist entlang der vertikalen Richtung zwischen dem Träger 1 und der Mantelschicht 6 oder dem Halbleiterkörper 2 angeordnet. Die Startschicht 8 kann unmittelbar an den Träger 1 angrenzen. Der Träger 1 kann ein Aufwachssubstrat sein. Zum Beispiel ist die Ätzstoppschicht 7 zwischen der Startschicht 8 und der Mantelschicht 6 angeordnet. Wird der Träger 1, der zum Beispiel ein Aufwachssubstrat ist, vom Laser 10 entfernt, kann die Ätzstoppschicht 7 als Schutzschicht für den Halbleiterkörper 2 bei einem Ätzprozess dienen.
  • 6 zeigt einen Laser 10 mit dem in der 5 dargestellten Schichtaufbau. In der 6 sind die Kontaktstruktur 4 mit den Kontaktschichten 41 und 42 auf den Anschlussschichten 31 und 32 schematisch dargestellt. Des Weiteren ist in der 6 der Lasersteg 5 dargestellt, der entlang der vertikalen Richtung auf der Zwischenschicht 3Z angeordnet ist. Entlang der lateralen Richtung befindet sich der Lasersteg 5 zwischen den Anschlussschichten 31 und 32 oder zwischen den Kontaktschichten 41 und 42.
  • Auch ist es möglich, dass der Lasersteg 5 im Vergleich zu dem zweiten Wellenleiter 22 und oder zu der Zwischenschicht 3Z einen verringerten Brechungsindex aufweist. Des Weiteren ist es möglich, dass der Lasersteg 5 einen ähnlichen oder sogar einen höheren Brechungsindex als der zweite Wellenleiter 22 aufweist. In dem Fall könnte die Umgebungsluft oder eine auf dem Lasersteg 5 angeordnete Passivierungsstruktur mit einem niedrigeren Brechungsindex die Wirkung einer lateralen Wellenführung übernehmen. Ist der Lasersteg 5 mit zusätzlichen Schichten überformt, kann mindestens eine dieser Schichten einen niedrigeren Brechungsindex aufweisen als der Lasersteg 5. Da die elektromagnetische Strahlung R im Wesentlichen unterhalb des Laserstegs 5 erzeugt wird, verhindert der Lasersteg 5 insbesondere mit einem niedrigen Brechungsindex, die Umgebungsluft oder die Passivierungsstruktur das Austreten der elektromagnetischen Strahlung R entlang der vertikalen Richtung.
  • Der Lasersteg 5, auch Ridge genannt, kann aus ITO oder einem anderen transparentem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein. Weiterhin ist es möglich, dass der Lasersteg 5 zumindest teilweise oder ganz aus einem dielektrischen Material oder aus einem Halbleitermaterial wie GaN gebildet ist. Auch ist es möglich, dass die Wellenführung gegen Luft gestaltet wird. In diesem Fall kann der Lasersteg 5 teilweise oder ganz abwesend sein. Dadurch lassen sich starke mögliche Verspannungen im Halbleiterkörper, die die Performance des Lasers 10 negativ beeinträchtigen können, vermeiden. Weiterhin kann der Wellenleiter, insbesondere der zweite Wellenleiter 22, unabhängig vom Strompfad gestaltet werden. Dadurch können ohmsche Verluste, die zum Beispiel durch den Stromtransport durch Mantelschichten mit einer hohen Energielücke (Englisch: Cladding layers) hervorgerufen werden, reduziert werden.
  • Das in der 6 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Lasers 10 entspricht im Wesentlichen den in den 1A-4B dargestellten Ausführungsbeispielen eines Lasers 10. Die im Zusammenhang mit 1A bis 4B beschriebenen Merkmale eines Lasers 10 können daher auch für den in der 6 dargestellten Laser 10 herangezogen werden, und umgekehrt.
  • Das in der 7A dargestellte Ausführungsbeispiel eines Lasers 10 entspricht im Wesentlichen den in den 1A-4B und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen eines Lasers 10. Im Unterschied hierzu weist der Laser 10 eine tief verlegte Anschlussstruktur 3 auf, bei der sich die Anschlussschichten 31 und 32 entlang der vertikalen Richtung in den zweiten Wellenleiter 22 hinein oder durch den zweiten Wellenleiter 22 hindurch erstrecken. Der zweite Wellenleiter 22 kann dotiert oder undotiert ausgeführt sein. Es ist daher möglich, dass der zweite Wellenleiter 22 aus einem intrinsisch leitenden Halbleitermaterial gebildet ist, da der zweite Wellenleiter 22 in diesem Fall kaum oder nicht zur Einprägung elektrische Ladungsträger in die Rekombinationszone 23 eingerichtet ist.
  • In der 7A ist außerdem schematisch dargestellt, dass die Rekombinationszone 23 eine Mehrzahl von Quantentopfschichten 23W und eine Mehrzahl von Quantenbarriereschichten 23B aufweisen kann. Die Quantentopfschichten 23W und die Quantenbarriereschichten 23B sind alternierend angeordnet. Die Quantenbarriereschichten 23B können leicht dotiert sein, zum Beispiel n-dotiert. 7A zeigt, dass sich die erste Anschlussschicht 31 und/oder die zweite Anschlussschicht 32 entlang der vertikalen Richtung in die Rekombinationszone 23 hinein erstrecken können/kann.
  • Das in der 7B dargestellte Ausführungsbeispiel eines Lasers 10 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel eines Lasers 10 gemäß 7A. Im Unterschied hierzu zeigt 7B, dass sich die erste Anschlussschicht 31 und/oder die zweite Anschlussschicht 32 entlang der vertikalen Richtung durch die Rekombinationszone 23 hindurch erstrecken können/kann. Die erste Anschlussschicht 31 und/oder die zweite Anschlussschicht 32 können/kann im Bereich der Rekombinationszone 23 eine schräg ausgebildete Seitenfläche aufweisen, die der Rekombinationszone 23 zugewandt ist. Dies führt zu einer Begünstigung der lateralen Stromeinprägung in die Quantentopfschicht 23W oder in die übereinander angeordneten Quantentopfschichten 23W.
  • In 7B ist schematisch dargestellt, dass nur die erste Anschlussschicht 31 im Bereich der Rekombinationszone 23 eine schräg ausgebildete Seitenfläche aufweist. Es ist jedoch möglich, dass nur die zweite Anschlussschicht 32 im Bereich der Rekombinationszone 23 eine schräg ausgebildete Seitenfläche aufweist. Des Weiteren ist es möglich, dass sowohl die erste Anschlussschicht 31 als auch die zweite Anschlussschicht 32 im Bereich der Rekombinationszone 23 jeweils eine schräg ausgebildete Seitenfläche aufweisen.
  • 8A, 8B, 8C und 8D zeigen verschiedene Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Lasers 10 oder eine Mehrzahl von Lasern 10.
  • Es wird ein Aufwachssubstrat 1, zum Beispiel ein GaAs- oder GaN-Substrat, bereitgestellt. Ein Halbleiterkörper 2 wird auf dem Aufwachssubstrat 1 aufgewachsen, wobei der Halbleiterkörper 2 einen ersten Wellenleiter 21, einen zweiten Wellenleiter 22 und eine dazwischenliegende Rekombinationszone 23 aufweist. Eine Anschlussstruktur 3 wird auf dem Halbleiterkörper 2 gebildet, wobei die Anschlussstruktur 3 zumindest eine erste Anschlussschicht 31 und eine zweite Anschlussschicht 32 zur horizontalen Stromeinprägung in die Rekombinationszone 23 aufweist. Insbesondere ist das Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen Lasers 10 oder eine Mehrzahl von hier beschriebenen Lasern 10 eingerichtet.
  • Es wird gemäß 8A der Träger 1, der insbesondere ein Aufwachssubstrat ist, bereitgestellt. Auf dem Aufwachssubstrat werden verschiedene Schichten des Lasers 10 epitaktisch aufgewachsen. Die Schichten des Lasers 10 können in folgender Reihenfolge auf dem Aufwachssubstrat aufgewachsen werden: eine Startschicht 10, eine Ätzstoppschicht 7, eine Mantelschicht, ein erster Wellenleiter 21, eine Rekombinationszone 23, ein zweiter Wellenleiter 22, eine Zwischenschicht 3Z und eine Anschlussschicht 30. Der in der 8A dargestellte Schichtaufbau eines Lasers 10 entspricht dem in der 5 dargestellten Schichtaufbau. Es ist möglich, dass der Schichtaufbau zusätzliche Schichten, zum Beispiel Barriereschichten insbesondere aus einem intrinsischen Halbleitermaterial aufweist.
  • Gemäß 8B wird die Anschlussstruktur 3 mit den ersten Anschlussschichten 31 und zweiten Anschlussschichten 32 gebildet. Die zweiten Anschlussschichten 32 können direkt durch Strukturierung der zunächst zusammenhängenden Anschlussschicht 30 gebildet sein. Bei der Strukturierung der zusammenhängenden Anschlussschicht 30 kann eine Maske zum Beispiel aus einem fotostrukturierbaren Material oder aus SiN oder SiO verwendet werden. Zum Beispiel wird die zusammenhängende Anschlussschicht 30 geätzt. Die verwendete Maske kann nachträglich entfernt werden.
  • Die Anschlussschicht 30 ist zum Beispiel eine n-dotierte Halbleiterschicht. Bei der Strukturierung der Anschlussschicht 30 wird Material der Anschlussschicht 30 abgetragen, sodass Öffnungen der Anschlussschicht 30 entstehen, in denen die darunter liegende Schicht, insbesondere die Zwischenschicht 3Z bereichsweise freigelegt wird. Die Anschlussschicht 30 wird somit in eine Mehrzahl von insbesondere räumlich beabstandeten zweiten Anschlussschichten 32 zerteilt.
  • Zur Bildung der ersten Anschlussschichten 31 bieten sich unterschiedliche Möglichkeiten, die in der 8B zusammengefasst sind. Zum Beispiel können Teilbereiche der Zwischenschicht 3Z in den Bereichen der Öffnungen der Anschlussschicht 30 und/oder einige der ersten Anschlussschichten 31 durch Überkompensierung von vorhandenen Dotierstoffen, zum Beispiel durch Implantation oder Diffusion von Mg-Atomen, Si-Atomen oder anderen geeigneten Atomen, umdotiert werden. Die dadurch erzeugten ersten Anschlussschichten 31 sind in der 8B mit dem Bezugszeichen 31A gekennzeichnet. Diese ersten Anschlussschichten 31A können als erste Anschlussschichten erster Art bezeichnet werden.
  • Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung von ersten Anschlussschichten 31 ist das Wiederaufwachsen (Englisch: regrowth oder second growth) der ersten Anschlussschichten 31 in den Bereichen der Öffnungen der ursprünglichen Anschlussschicht 30. Die dadurch erzeugten ersten Anschlussschichten 31 sind in der 8B mit dem Bezugszeichen 31B gekennzeichnet. Diese ersten Anschlussschichten 31B können als erste Anschlussschichten zweiter Art bezeichnet werden.
  • Auch die in den 7A und 7B dargestellte erste Anschlussschicht 31 und zweite Anschlussschicht 32 können durch gezielte Strukturierung, Wiederaufwachsen und/oder Umdotierung der aufgewachsenen Halbleiterschichten gebildet werden. Die erste Anschlussschicht 31 und zweite Anschlussschicht 32 können epitaktisch aufgewachsene Halbleiterschichten sein, die insbesondere dotiert ausgeführt sind.
  • Gemäß 8C wird eine Kontaktstruktur 4 mit einer Mehrzahl von ersten Kontaktschichten 41 und einer Mehrzahl von zweiten Kontaktschichten 42 gebildet. Die jeweiligen ersten Kontaktschichten 41 und zweiten Kontaktschichten 42 können jeweils unmittelbar an eine der darunter liegenden ersten Anschlussschichten 31 bzw. zweiten Anschlussschichten 32 angrenzen. Die ersten Kontaktschichten 41 und/oder die zweiten Kontaktschichten 42 können Metallkontakte sein.
  • Weitere Prozessschritte zur Bildung eines Laserstegs 5, insbesondere mehrerer Laserstege 5 und optische Resonatoren 9 können durchgeführt werden, die hier jedoch in den 8A bis 8D aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind und daher nicht näher erläutert werden.
  • Schließlich werden die Laser 10 zum Beispiel entlang von Trennlinien T vereinzelt. Dies ist in der 8D schematisch dargestellt. Vor oder nach der Vereinzelung kann der Träger 1, der insbesondere ein Aufwachsubstrat ist, entfernt werden.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Laser/ Laserbauelement
    1
    Träger, Aufwachssubstrat
    2
    Halbleiterkörper
    21
    erster Wellenleiter
    21D
    Schichtdicke des ersten Wellenleiters
    22
    zweiter Wellenleiter
    22D
    Schichtdicke des zweiten Wellenleiters
    23
    Rekombinationszone
    3
    Anschlussstruktur
    30
    Anschlussschicht, Halbleiterschicht
    31
    erste Anschlussschicht
    31A
    erste Anschlussschicht erster Art
    31B
    erste Anschlussschicht zweiter Art
    32
    zweite Anschlussschicht
    3Z
    Zwischenschicht
    4
    Kontaktstruktur
    41
    erste Kontaktschicht
    41F
    Fingerstruktur der ersten Kontaktschicht
    42
    zweite Kontaktschicht
    42F
    Fingerstruktur der zweiten Kontaktschicht
    5
    Lasersteg
    6
    Mantelschicht
    7
    Ätzstoppschicht
    8
    Startschicht
    9
    Resonator
    91
    erster Teilbereich des Resonators
    92
    zweiter Teilbereich des Resonators
    B
    Bandlücke
    R
    Strahlung
    I
    Strahlungsintensität
    IR
    Strahlungsintensitätsverteilungskurve
    T
    Trennlinie

Claims (17)

  1. Laser (10) mit einem Halbleiterkörper (2) und einer Anschlussstruktur (3), wobei - der Halbleiterkörper (2) einen ersten Wellenleiter (21), einen zweiten Wellenleiter (22) und eine dazwischenliegende Rekombinationszone (23) aufweist, - die Anschlussstruktur (3) zumindest eine erste Anschlussschicht (31) und eine zweite Anschlussschicht (32) aufweist, wobei die erste Anschlussschicht (31) und die zweite Anschlussschicht (32) zur horizontalen Stromeinprägung in die Rekombinationszone (23) eingerichtet sind, und - der erste Wellenleiter (21) nicht zur Stromeinprägung in die Rekombinationszone (23) eingerichtet ist.
  2. Laser (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der erste Wellenleiter (21) eine erste vertikale Schichtdicke (21D) und der zweite Wellenleiter (22) eine zweite vertikale Schichtdicke (22D) aufweist, wobei ein Verhältnis (21D/22D) der ersten Schichtdicke (21D) zu der zweiten Schichtdicke (22D) mindestens 2 ist.
  3. Laser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - der Halbleiterkörper (2) entlang einer lateralen Richtung zwischen einem ersten Teilbereich (91) und einem zweiten Teilbereich (92) eines optischen Resonators (9) angeordnet ist, - der Laser (10) aufgrund der größeren Schichtdicke (21D) des ersten Wellenleiters (21) im Vergleich zur kleineren Schichtdicke (22D) des zweiten Wellenleiters (22) eingerichtet ist, dass ein Mitschwingen eines Hauptteils einer im Betrieb des Lasers (10) erzeugten Laserstrahlung (R) zwischen den Teilbereichen (91, 92) des optischen Resonators (9) im ersten Wellenleiter (21) stattfindet.
  4. Laser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Anschlussschicht (31) und die zweite Anschlussschicht (32) auf derselben Seite des zweiten Wellenleiters (22) angeordnet sind, wobei - der zweite Wellenleiter (22) dotiert ausgeführt ist, und - der erste Wellenleiter (21) eine geringere Dotierkonzentration als der zweite Wellenleiter (22) aufweist oder der erste Wellenleiter (21) nicht dotiert ausgeführt ist.
  5. Laser (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem - sowohl der erste Wellenleiter (21) als auch der zweite Wellenleiter (22) nicht dotiert ausgeführt sind, und - sich die erste Anschlussschicht (31) und/oder die zweite Anschlussschicht (32) entlang der vertikalen Richtung zumindest in den zweiten Wellenleiter (22) hinein oder durch den zweiten Wellenleiter (22) hindurch erstrecken/erstreckt.
  6. Laser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Lasersteg (5) entlang einer lateraler Richtung zwischen der ersten Anschlussschicht (31) und der zweiten Anschlussschicht (32) und auf dem Halbleiterkörper (2) angeordnet ist, wobei im Betrieb des Lasers (10) Laserstrahlung (R) durch Rekombination von über die erste Anschlussschicht (31) und die zweite Anschlussschicht (32) in die Rekombinationszone (23) injizierten Ladungsträgern entlang des Laserstegs (5) erzeugt ist.
  7. Laser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Lasersteg (5) und der Halbleiterkörper (2) auf demselben Halbleiterverbindungsmaterial basieren, oder der Lasersteg (5) aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Material oder aus einem dielektrischen Material gebildet ist.
  8. Laser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der zumindest eine erste Kontaktschicht (41) zur elektrischen Kontaktierung der ersten Anschlussschicht (31) und zumindest eine zweite Kontaktschicht (42) zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Anschlussschicht (32) aufweist, wobei die erste Kontaktschicht (41) und die zweite Kontaktschicht (42) in Draufsicht parallel zueinander und/oder parallel zu einem Lasersteg (5) verlaufen.
  9. Laser (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der zumindest eine erste Kontaktschicht (41) zur elektrischen Kontaktierung der ersten Anschlussschicht (31) und zumindest eine zweite Kontaktschicht (42) zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Anschlussschicht (32) aufweist, wobei - die erste Kontaktschicht (41) und die zweite Kontaktschicht (42) jeweils kammartig ausgeführt sind und Fingerstrukturen (41F, 42F) aufweisen, - die Fingerstrukturen (41F) der ersten Kontaktschicht (41) und die Fingerstrukturen (42F) der zweiten Kontaktschicht (42) entlang einer lateralen Richtung alternierend angeordnet sind, und - die erste Kontaktschicht (41) und die zweite Kontaktschicht (42) in Draufsicht bereichsweise ineinander greifen.
  10. Laser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Anschlussschicht (32) eine n-dotierte Halbleiterschicht ist.
  11. Laser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Anschlussschicht (31) eine p-dotierte Halbleiterschicht ist.
  12. Laser (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die erste Anschlussschicht (31) eine durch Überdotierung umgewandelte dotierte Halbleiterschicht ist, wobei n-Dotierstoffe in der umgewandelten n-dotierten Halbleiterschicht durch zusätzliche p-Dotierstoffe überkompensiert sind, oder umgekehrt.
  13. Laser (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer an den zweiten Wellenleiter (22) angrenzenden Zwischenschicht (3Z) aus einem Halbleiterverbindungsmaterial, wobei die Zwischenschicht (3Z) zumindest bereichsweise nicht dotiert ausgeführt ist oder zumindest bereichsweise eine geringere Dotierkonzentration als die erste Anschlussschicht (31), die zweite Anschlussschicht (32) und/oder der zweite Wellenleiter (22) aufweist.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Lasers (10), der einen Halbleiterkörper (2) und eine Anschlussstruktur (3) aufweist, mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (1); - Aufwachsen des Halbleiterkörpers (2) auf dem Aufwachssubstrat (1), wobei der Halbleiterkörper (2) einen ersten Wellenleiter (21), einen zweiten Wellenleiter (22) und eine dazwischenliegende Rekombinationszone (23) aufweist, - Ausbilden der Anschlussstruktur (3) auf dem Halbleiterkörper (2), wobei die Anschlussstruktur (3) zumindest eine erste Anschlussschicht (31) und eine zweite Anschlussschicht (32) aufweist, die erste Anschlussschicht (31) und die zweite Anschlussschicht (32) zur horizontalen Stromeinprägung in die Rekombinationszone (23) eingerichtet angeordnet sind, und wobei der erste Wellenleiter (21) nicht zur Stromeinprägung in die Rekombinationszone (23) eingerichtet ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Ausbilden der Anschlussstruktur (3) das Aufwachsen einer zusammenhängenden Halbleiterschicht (30) umfasst, die nachträglich in eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten (32) strukturiert wird, die durch Öffnungen der Halbleiterschicht (30) voneinander lateral getrennt sind, wobei ein Halbleiterverbindungsmaterial nachträglich in Bereichen der Öffnungen der strukturierten Halbleiterschicht (30) zur Bildung einer Mehrzahl von ersten Anschlussschichten (31) aufgewachsen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Ausbilden der Anschlussstruktur (3) das Aufwachsen einer zusammenhängenden Halbleiterschicht (30) umfasst, die nachträglich in eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten (32) strukturiert wird, die durch Öffnungen der strukturierten Halbleiterschicht voneinander lateral getrennt sind, wobei zur Bildung einer Mehrzahl von ersten Anschlussschichten (31) einige der zweiten Anschlussschichten (32) durch Überdotierung in erste Anschlussschichten (31) umgewandelt werden, und wobei n-Dotierstoffe in der einigen zweiten Anschlussschichten (32) durch zusätzliche p-Dotierstoffe überkompensiert werden, oder umgekehrt.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Ausbilden der Anschlussstruktur (3) das Aufwachsen einer zusammenhängenden Halbleiterschicht (30) und einer Zwischenschicht (3Z) umfasst, wobei - die zusammenhängende Halbleiterschicht (30) nachträglich in eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten (32) strukturiert wird, die durch Öffnungen der strukturierten Halbleiterschicht (30) voneinander lateral getrennt sind, - die Zwischenschicht (3Z) in den Öffnungen der strukturierten Halbleiterschicht (30) bereichsweise freigelegt ist, und - eine Mehrzahl von ersten Anschlussschichten (31) in Bereichen der Öffnungen und in der Zwischenschicht (3Z) gebildet wird.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3409204A1 (de) 1984-03-14 1985-09-19 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Doppel-heterostruktur-laser und verfahren zu seiner herstellung
US5563902A (en) 1994-08-23 1996-10-08 Samsung Electronics, Co. Ltd. Semiconductor ridge waveguide laser with lateral current injection
US20110069730A1 (en) 2009-09-22 2011-03-24 Palo Alto Research Center Incorporated Semiconductor Laser with Integrated Contact and Waveguide
US20110150010A1 (en) 2009-12-02 2011-06-23 Huang Robin K Very large mode slab-coupled optical waveguide laser and amplifier
JP2013222844A (ja) 2012-04-17 2013-10-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光半導体素子
US20150144871A1 (en) 2013-11-22 2015-05-28 Sandia Corporation Laterally-Injected Light-Emitting Diode and Laser Diode

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100569036C (zh) * 2004-02-16 2009-12-09 独立行政法人科学技术振兴机构 发光型晶体管和激光光源
JP6315600B2 (ja) * 2015-03-12 2018-04-25 日本電信電話株式会社 半導体光素子
US10355453B2 (en) * 2017-11-08 2019-07-16 International Business Machines Corporation Electro-optical device with lateral electron blocking layer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3409204A1 (de) 1984-03-14 1985-09-19 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Doppel-heterostruktur-laser und verfahren zu seiner herstellung
US5563902A (en) 1994-08-23 1996-10-08 Samsung Electronics, Co. Ltd. Semiconductor ridge waveguide laser with lateral current injection
US20110069730A1 (en) 2009-09-22 2011-03-24 Palo Alto Research Center Incorporated Semiconductor Laser with Integrated Contact and Waveguide
US20110150010A1 (en) 2009-12-02 2011-06-23 Huang Robin K Very large mode slab-coupled optical waveguide laser and amplifier
JP2013222844A (ja) 2012-04-17 2013-10-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光半導体素子
US20150144871A1 (en) 2013-11-22 2015-05-28 Sandia Corporation Laterally-Injected Light-Emitting Diode and Laser Diode

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