DE102023100054A1 - Quantenkaskadenlaserelement, Quantenkaskadenlaservorrichtung und Verfahren zur Fertigung eines Quantenkaskadenlaserelements - Google Patents

Quantenkaskadenlaserelement, Quantenkaskadenlaservorrichtung und Verfahren zur Fertigung eines Quantenkaskadenlaserelements Download PDF

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Abstract

Ein Quantenkaskadenlaserelement (1) hat: ein Halbleitersubstrat (2); ein Halbleiterlaminat (3) mit einer aktiven Schicht (31) und mit einer ersten Endfläche (3a) und einer zweiten Endfläche (3b), welche einander in einer optischen Wellenleiterrichtung (A) gegenüberliegen; eine erste Elektrode (5); eine zweite Elektrode (6); und einen Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C), welcher an der ersten Endfläche (3a) ausgebildet ist. Das Halbleiterlaminat (3) ist konfiguriert, um Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu oszillieren. Der Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C) hat zumindest eines von zumindest einer Schicht eines CeO2-Films (7a), welche durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, und einer Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen, welche durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Quantenkaskadenlaserelement, eine Quantenkaskadenlaservorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung eines Quantenkaskadenlaserelements.
  • Hintergrund
  • Aus dem Stand der Technik ist ein Quantenkaskadenlaserelement bekannt, welches ein Halbleitersubstrat; ein an dem Halbleitersubstrat ausgebildetes Halbleiterlaminat; eine erste Elektrode, welche an einer Fläche an einer zu dem Halbleitersubstrat entgegengesetzten Seite des Halbleiterlaminats ausgebildet ist; und eine zweite Elektrode hat, welche an einer Fläche an einer zu dem Halbleiterlaminat entgegengesetzten Seite des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, bei welchem ein Antireflexionsfilm an einer Endfläche eines Paars von Endflächen ausgebildet ist, die Teil des Halbleiterlaminats sind, welches eine aktive Schicht hat.
  • In den vergangenen Jahren gab es eine zunehmende Nachfrage nach einem Quantenkaskadenlaserelement, welches in der Lage ist, Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu oszillieren. Aus diesem Grund ist in dem vorstehend beschriebenen Quantenkaskadenlaserelement die Realisierung eines Antireflexionsfilms erwünscht, welcher zuverlässig in der Lage ist, eine Reflexion für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu verringern, und welcher eine ausreichende Haltbarkeit sicherstellen kann. Als einen solchen Antireflexionsfilm offenbart JP 2021-163922 A einen Antireflexionsfilm mit einem Isolierfilm, welcher ein CeO2-Film ist, einem ersten Brechungsindexfilm, welcher ein YF3-Film oder ein CeF3-Film ist, und einem zweiten Brechungsindexfilm mit einem Brechungsindex, welcher größer als 1,8 ist.
  • Zusammenfassung des Anmeldungsgegenstands
  • Der Antireflexionsfilm, welcher in JP 2021-163922 Aoffenbart ist, ist ein Antireflexionsfilm, welcher für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr effektiv fungiert, es gibt jedoch Raum für Verbesserungen bei der Wärmebeständigkeit anderer Filme als dem CeO2-Film.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung liegt darin, ein Quantenkaskadenlaserelement mit einem Antireflexionsfilm, welcher für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr effektiv fungiert und welcher eine hohe Wärmebeständigkeit hat, eine Quantenkaskadenlaservorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung eines Quantenkaskadenlaserelements bereitzustellen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Quantenkaskadenlaserelement bereitgestellt, mit: einem Halbleitersubstrat; einem Halbleiterlaminat, welches an dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, eine aktive Schicht mit einer Quantenkaskadenstruktur aufweist und eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche hat, welche einander in einer optischen Wellenleiterrichtung gegenüberliegen; einer ersten Elektrode, welche an einer Fläche an einer zu dem Halbleitersubstrat entgegengesetzten Seite des Halbleiterlaminats ausgebildet ist; einer zweiten Elektrode, welche an einer Fläche an einer zu dem Halbleiterlaminat entgegengesetzten Seite des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; und einem Antireflexionsfilm, welcher an der ersten Endfläche ausgebildet ist. Das Halbleiterlaminat ist konfiguriert, um Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu oszillieren. Der Antireflexionsfilm hat zumindest eines von zumindest einer Schicht eines CeO2-Films, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, und einer Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen, die durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Quantenkaskadenlaservorrichtung einer Ausführungsform.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht des Quantenkaskadenlaserelements, welches entlang einer in 1 gezeigten Linie II-II geschnitten ist.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht des Quantenkaskadenlaserelements, welches entlang einer in 2 gezeigten Linie III-III geschnitten ist.
    • 4A und 4B sind perspektivische Ansichten, welche einen Abschnitt des in 1 gezeigten Quantenkaskadenlaserelements zeigen.
    • 5 ist eine Querschnittsansicht eines Körperabschnitts eines in 1 gezeigten Antireflexionsfilms.
    • 6A und 6B sind Querschnittsansichten eines ersten zusätzlichen Abschnitts und eines zweiten zusätzlichen Abschnitts des in 1 gezeigten Antireflexionsfilms.
    • 7A und 7B sind Ansichten, welche ein Verfahren zur Fertigung des in 1 gezeigten Quantenkaskadenlaserelements zeigen.
    • 8A und 8B sind Ansichten, welche das Verfahren zur Fertigung des in 1 gezeigten Quantenkaskadenlaserelements zeigen.
    • 9 ist eine Ansicht, welche das Verfahren zur Fertigung des in 1 gezeigten Quantenkaskadenlaserelements zeigt.
    • 10 ist eine Ansicht, welche das Verfahren zur Fertigung des in 1 gezeigten Quantenkaskadenlaserelements zeigt.
    • 11 ist eine REM-Fotografie eines CeO2-Films, welcher nur durch Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist.
    • 12A und 12B sind Querschnittsansichten eines Körperabschnitts eines Antireflexionsfilms eines Modifikationsbeispiels.
    • 13 ist ein Diagramm, welches optische Kennlinien einer Anzahl von Arten von Antireflexionsfilmen zeigt.
    • 14 ist eine Querschnittsansicht eines Körperabschnitts eines Antireflexionsfilms eines Modifikationsbeispiels.
    • 15 ist eine Querschnittsansicht einer Quantenkaskadenlaservorrichtung eines Modifikationsbeispiels.
    • 16A und 16B sind Draufsichten auf die Quantenkaskadenlaservorrichtung eines Modifikationsbeispiels.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Im Übrigen werden in den Zeichnungen die gleichen oder entsprechenden Abschnitte durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und wird eine duplizierte Beschreibung vermieden.
  • [Konfiguration eines Quantenkaskadenlaserelements]
  • Wie in 1 gezeigt, hat eine Quantenkaskadenlaservorrichtung 10 ein Quantenkaskadenlaserelement 1. Wie in 2 und 3 gezeigt, hat das Quantenkaskadenlaserelement 1 ein Halbleitersubstrat 2, ein Halbleiterlaminat 3, einen Isolierfilm 4, eine erste Elektrode 5, eine zweite Elektrode 6 und einen Antireflexionsfilm 7. Das Halbleitersubstrat 2 ist zum Beispiel ein N-Typ-InP-Einkristallstubstrat mit einer rechteckigen Plattenform. Gemäß einem Beispiel beträgt eine Länge des Halbleitersubstrats 2 etwa 3 mm, beträgt eine Breite des Halbleitersubstrats 2 etwa 500 µm und beträgt eine Dicke des Halbleitersubstrats 2 etwa einhundert und mehrere zehn µm. In der nachstehenden Beschreibung wird eine Breitenrichtung des Halbleitersubstrats 2 als eine X-Achsenrichtung bezeichnet, wird eine Längenrichtung des Halbleitersubstrats 2 als eine Y-Achsenrichtung bezeichnet und wird eine Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 2 als eine Z-Achsenrichtung bezeichnet.
  • Das Halbleiterlaminat 3 ist an einer Fläche 2a des Halbleitersubstrats 2 ausgebildet. Das heißt, das Halbleiterlaminat 3 ist an dem Halbleitersubstrat 2 ausgebildet. Das Halbleiterlaminat 3 hat eine aktive Schicht 31 mit einer Quantenkaskadenstruktur. Das Halbleiterlaminat 3 ist konfiguriert, um Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu oszillieren. Gemäß einem Beispiel ist das Halbleiterlaminat 3 konfiguriert, um Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von einem beliebigen Wert von 7,5 bis 16 µm zu oszillieren, was eine Wellenlänge in einem mittleren Infrarotbereich ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Halbleiterlaminat 3 ausgebildet, indem eine untere Hüllschicht 32, eine untere Führungsschicht (nicht gezeigt), die aktive Schicht 31, eine obere Führungsschicht (nicht gezeigt), eine obere Hüllschicht 33 und eine Kontaktschicht (nicht gezeigt) der Reihe nach ausgehend von einer Seite des Halbleitersubstrats 2 gestapelt werden. Die obere Führungsschicht kann eine Beugungsgitterstruktur haben, welche als eine verteilte Rückkopplungsstruktur (Distributed Feedback (DFB) -Struktur) fungiert.
  • Die aktive Schicht 31 ist zum Beispiel eine Schicht mit einer Mehrfachquantentopfstruktur aus InGaAs/InAlAs. Die untere Hüllschicht 32 und die obere Hüllschicht 33 sind zum Beispiel jeweils eine Si-dotierte InP-Schicht. Die untere Führungsschicht und die obere Führungsschicht sind zum Beispiel jeweils eine Si-dotierte InGaAs-Schicht. Die Kontaktschicht ist zum Beispiel eine Si-dotierte InGaAs-Schicht.
  • Das Halbleiterlaminat 3 hat einen Gratabschnitt 30, welcher sich entlang der Y-Achsenrichtung erstreckt. Der Gratabschnitt 30 ist durch einen Abschnitt an einer zu dem Halbleitersubstrat 2 entgegengesetzten Seite der unteren Hüllschicht 32, die untere Führungsschicht, die aktive Schicht 31, die obere Führungsschicht, die obere Hüllschicht 33 und die Kontaktschicht ausgebildet. Eine Breite des Gratabschnitts 30 in der X-Achsenrichtung ist kleiner als eine Breite des Halbleitersubstrats 2 in der X-Achsenrichtung. Eine Länge des Gratabschnitts 30 in der Y-Achsenrichtung ist gleich einer Länge des Halbleitersubstrats 2 in der Y-Achsenrichtung. Gemäß einem Beispiel beträgt die Länge des Gratabschnitts 30 etwa 3 mm, beträgt die Breite des Gratabschnitts 30 etwa mehrere µm bis zu zehn und mehrere µm und beträgt eine Dicke des Gratabschnitts 30 etwa mehrere µm. Der Gratabschnitt 30 befindet sich in der X-Achsenrichtung in einer Mitte des Halbleitersubstrats 2. Jede Schicht, welches das Halbleiterlaminat 3 bildet, existiert nicht an beiden Seiten des Gratabschnitts 30 in der X-Achsenrichtung.
  • Das Halbleiterlaminat 3 hat eine erste Endfläche 3a und eine zweite Endfläche 3b, welche einander in einer optischen Wellenleiterrichtung A des Gratabschnitts 30 gegenüberliegen. Die optische Wellenleiterrichtung A ist eine Richtung parallel zu der Y-Achsenrichtung, welche eine Erstreckungsrichtung des Gratabschnitts 30 ist. Die erste Endfläche 3a und die zweite Endfläche 3b fungieren als Licht-emittierende Endflächen. Die erste Endfläche 3a und die zweite Endfläche 3b befinden sich auf den gleichen Ebenen wie zwei entsprechende Seitenflächen des Halbleitersubstrats 2, welche einander in der Y-Achsenrichtung gegenüberliegen.
  • Der Isolierfilm 4 ist an Seitenflächen 30b des Gratabschnitts 30 und an einer Fläche 32a der unteren Hüllschicht 32 derart ausgebildet, dass eine Fläche 30a an einer zu dem Halbleitersubstrat 2 entgegengesetzten Seite des Gratabschnitts 30 freiliegt. Die Seitenflächen 30b des Gratabschnitts 30 sind beides jeweilige Seitenflächen des Gratabschnitts 30, welche einander in der X-Achsenrichtung gegenüberliegen. Die Fläche 32a der unteren Hüllschicht 32 ist eine Fläche eines Abschnitts an einer zu dem Halbleitersubstrat 2 entgegengesetzten Seite der unteren Hüllschicht 32, wobei der Abschnitt nicht den Gratabschnitt 30 bildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Isolierfilm 4 ein CeO2-Film.
  • Die erste Elektrode 5 ist an einer Fläche 3c an einer zu dem Halbleitersubstrat 2 entgegengesetzten Seite des Halbleiterlaminats 3 ausgebildet. Die Fläche 3c des Halbleiterlaminats 3 ist eine Fläche, welche durch die Fläche 30a des Gratabschnitts 30, die Seitenflächen 30b des Gratabschnitts 30 und die Fläche 32a der unteren Hüllschicht 32 gebildet ist. Betrachtet in der Z-Achsenrichtung befindet sich ein äußerer Rand der ersten Elektrode 5 innerhalb äußerer Ränder des Halbleitersubstrats 2 und des Halbleiterlaminats 3. Die erste Elektrode 5 ist an der Fläche 30a des Gratabschnitts 30 in Kontakt mit der Fläche 30a des Gratabschnitts 30 und ist an den Seitenflächen 30b des Gratabschnitts 30 und an der Fläche 32a der unteren Hüllschicht 32 in Kontakt mit dem Isolierfilm 4. Somit ist die erste Elektrode 5 mit der oberen Hüllschicht 33 durch die Kontaktschicht elektrisch verbunden.
  • Die erste Elektrode 5 hat eine metallische Basisschicht 51 und eine metallische Plattierungsschicht 52. Die metallische Basisschicht 51 ist ausgebildet, um sich entlang der Fläche 3c des Halbleiterlaminats 3 zu erstrecken. Die metallische Basisschicht 51 ist zum Beispiel eine Ti/Au-Schicht. Die metallische Plattierungsschicht 52 ist an der metallischen Basisschicht 51 derart ausgebildet, dass der Gratabschnitt 30 in die metallische Plattierungsschicht 52 eingebettet ist. Die metallische Plattierungsschicht 52 ist zum Beispiel eine Au-Plattierungsschicht. Eine Fläche 52a an einer zu dem Halbleitersubstrat 2 entgegengesetzten Seite der metallischen Plattierungsschicht 52 ist eine ebene Fläche, welche senkrecht zu der Z-Achsenrichtung ist. Gemäß einem Beispiel ist die Fläche 52a der metallischen Plattierungsschicht 52 eine polierte Fläche, welche durch chemisch-mechanisches Polieren geebnet ist, und sind Polierflecken an der Fläche 52a der metallischen Plattierungsschicht 52 ausgebildet. Im Übrigen bedeutet der Umstand, dass der Gratabschnitt 30 in der metallischen Plattierungsschicht 52 eingebettet ist, dass der Gratabschnitt 30 in einem Zustand mit der metallischen Plattierungsschicht 52 bedeckt ist, in welchem eine Dicke von Abschnitten der metallischen Plattierungsschicht 52 (Dicke der Abschnitte in der Z-Achsenrichtung) größer als die Dicke des Gratabschnitts 30 in der Z-Achsenrichtung ist, wobei die Abschnitte sich in der X-Achsenrichtung an beiden Seiten des Gratabschnitts 30 befinden.
  • Die zweite Elektrode 6 ist an einer Fläche 2b an einer zu dem Halbleiterlaminat 3 entgegengesetzten Seite des Halbleitersubstrats 2 ausgebildet. Die zweite Elektrode 6 ist zum Beispiel ein AuGe/Au-Film, ein AuGe/Ni/Au-Film oder ein Au-Film. Die zweite Elektrode 6 ist mit der unteren Hüllschicht 32 durch das Halbleitersubstrat 2 elektrisch verbunden.
  • Der Antireflexionsfilm 7 ist an der ersten Endfläche 3a ausgebildet. Der Antireflexionsfilm 7 hat eine Funktion, die Resonanz von Laserlicht an der ersten Endfläche 3a zu unterdrücken, und eine Funktion, eine Reflexion für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu verringern, wenn das Laserlicht von der ersten Endfläche 3a emittiert wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Antireflexionsfilm 7 ausgebildet, um ausgehend von der ersten Endfläche 3a sowohl die erste Elektrode 5 als auch die zweite Elektrode 6 zu erreichen. Genauer erstreckt sich der Antireflexionsfilm 7 von der ersten Endfläche 3a über eine Fläche der ersten Elektrode 5 auf einer Seite der ersten Endfläche 3a zu einer Fläche 5a an einer zu dem Halbleiterlaminat 3 entgegengesetzten Seite der ersten Elektrode 5. Zudem erstreckt sich der Antireflexionsfilm 7 von der ersten Endfläche 3a über jede Fläche des Halbleitersubstrats 2 und der zweiten Elektrode 6 an einer Seite der ersten Endfläche 3a zu einer Fläche 6a an einer zu dem Halbleitersubstrat 2 entgegengesetzten Seite der zweiten Elektrode 6.
  • [Konfiguration eines Antireflexionsfilms]
  • Wie in 3, 4A und 4B gezeigt, hat der Antireflexionsfilm 7 ein Körperabschnitt 70, einen ersten zusätzlichen Abschnitt 71, einen zweiten zusätzlichen Abschnitt 72 und einen dritten zusätzlichen Abschnitt 73. Der Körperabschnitt 70, der erste zusätzliche Abschnitt 71, der zweite zusätzliche Abschnitt 72 und der dritte zusätzliche Abschnitt 73 sind integral (das heißt, kontinuierlich) ausgebildet. Der Körperabschnitt 70 ist ein an der ersten Endfläche 3a ausgebildeter Abschnitt des Antireflexionsfilms 7. Der Körperabschnitt 70 ist ausgebildet, um die erste Endfläche 3a zu bedecken. Der erste zusätzliche Abschnitt 71 ist ein auf der Fläche 5a der ersten Elektrode 5 ausgebildeter Abschnitt des Antireflexionsfilms 7. Der erste zusätzliche Abschnitt 71 ist entlang eines Randabschnitts der Fläche 5a der ersten Elektrode 5 an der Seite der ersten Endfläche 3a ausgebildet. Der zweite zusätzliche Abschnitt 72 ist ein auf der Fläche 6a der zweiten Elektrode 6 ausgebildeter Abschnitt des Antireflexionsfilms 7. Der zweite zusätzliche Abschnitt 72 ist entlang eines Randabschnitts der Fläche 6a der zweiten Elektrode 6 an der Seite der ersten Endfläche 3a ausgebildet. Der dritte zusätzliche Abschnitt 73 ist ein auf dem Isolierfilm 4 ausgebildeter Abschnitt des Antireflexionsfilms 7. Der dritte zusätzliche Abschnitt 73 ist auf dem Isolierfilm 4 entlang eines Randabschnitts (das heißt, eines Randabschnitts, an welchem die erste Elektrode 5 nicht ausgebildet ist) der Fläche 3c des Halbleiterlaminats 3 an der Seite der ersten Endfläche 3a ausgebildet. Der Isolierfilm 4 erstreckt sich von einer Lücke zwischen dem Halbleiterlaminat 3 und der ersten Elektrode 5 zu einem äußeren Randabschnitt (das heißt, einem äußeren Randabschnitt, an welchem die erste Elektrode 5 nicht ausgebildet ist) der Fläche 3c des Halbleiterlaminats 3 und ist an dem Randabschnitt der Fläche 3c des Halbleiterlaminats 3 an der Seite der ersten Endfläche 3a in Kontakt mit dem dritten zusätzlichen Abschnitt 73. Im Übrigen zeigt 4A einen Abschnitt des Quantenkaskadenlaserelements 1 in einem Zustand, in welchem der Antireflexionsfilm 7 nicht ausgebildet ist, und zeigt 4B einen Abschnitt des Quantenkaskadenlaserelements 1 in einem Zustand, in welchem der Antireflexionsfilm 7 ausgebildet ist.
  • Wie in 5 gezeigt, ist der Antireflexionsfilm 7 ein Einzelschichtfilm, welcher aus nur einer Schicht eines CeO2-Films 7a gebildet ist, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist. Der CeO2-Film 7a ist unmittelbar (das heißt, ohne einen anderen dazwischen angeordneten Film oder dergleichen) an der ersten Endfläche 3a ausgebildet. Der CeO2-Film 7a hat eine Eigenschaft, ausreichend Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu transmittieren. Ein Beispiel für Spezifikationen des Antireflexionsfilms 7 lautet wie folgt. Und zwar beträgt ein Brechungsindex des CeO2-Films 7a 1,786 und beträgt eine Dicke des CeO2-Films 7a in dem Körperabschnitt 70 1,26 µm. Wenn in diesem Fall die mittlere Wellenlänge von dem Halbleiterlaminat 3 oszilliertem Laserlicht λ = 9,0 µm beträgt, ein effektiver Brechungsindex einer optischen Wellenleiterstruktur, welche durch das Halbleiterlaminat 3 ausgebildet ist, n' = 3,19 beträgt, der Brechungsindex des CeO2-Films 7a n = 1,786 beträgt und die Dicke des CeO2-Films 7a in dem Körperabschnitt 70 t = 1,26 µm beträgt, sind n = (n')1/2 und t = λ/4n im Wesentlichen erfüllt. Folglich kann der Antireflexionsfilm 7 eine Reflexion für das von dem Halbleiterlaminat 3 oszillierte Laserlicht auf weniger als 0,1% verringern. Im Übrigen wird „das Ausbilden von zumindest einer Schicht eines CeO2-Films durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen“ später beschrieben.
  • Wie in 6A und 6B gezeigt, hat der erste zusätzliche Abschnitt 71 einen ersten Endabschnitt 71a. Je weiter der erste Endabschnitt 71a in der optischen Wellenleiterrichtung A von der ersten Endfläche 3a distanziert ist (siehe 3), desto kleiner ist die Dicke des ersten Endabschnitts 71a. Der erste Endabschnitt 71a hat eine erste Seitenfläche 71b, welche die Fläche 5a der ersten Elektrode 5 schneidet. Die erste Seitenfläche 71b ist zum Beispiel eine ebene Fläche, welche orthogonal zu der Fläche 5a der ersten Elektrode 5 liegt. Der zweite zusätzliche Abschnitt 72 hat einen zweiten Endabschnitt 72a. Je weiter der zweite Endabschnitt 72a in der optischen Wellenleiterrichtung A von der ersten Endfläche 3a distanziert ist (siehe 3), desto kleiner ist die Dicke des zweiten Endabschnitts 72a. Der zweite Endabschnitt 72a hat eine zweite Seitenfläche 72b, welche die Fläche 6a der zweiten Elektrode 6 schneidet. Die zweite Seitenfläche 72b ist zum Beispiel eine ebene Fläche, welche orthogonal zu der Fläche 6a der zweiten Elektrode 6 liegt.
  • [Konfiguration einer Quantenkaskadenlaservorrichtung]
  • Wie in 1 gezeigt, hat die Quantenkaskadenlaservorrichtung 10 das Quantenkaskadenlaserelement 1, einen Lagerabschnitt 11, ein Fügebauteil 12, eine Anzahl von Leitungen (Drähten) 15 und eine Antriebseinheit 14.
  • Der Lagerabschnitt 11 lagert das Quantenkaskadenlaserelement 1 in einem Zustand, in welchem das Halbleitersubstrat 2 sich mit Bezug auf das Halbleiterlaminat 3 an einer Seite des Lagerabschnitts 11 befindet (das heißt, einem Zustand mit nach oben gewandter Epi-Seite (epi-side-up-Zustand)). Der Lagerabschnitt 11 hat einen Körperabschnitt 111 und ein Elektrodenpad 112, welches an einer Hauptfläche des Körperabschnitts 111 ausgebildet ist. Zum Beispiel ist der Körperabschnitt 111 in einer rechteckigen Plattenform aus AIN ausgebildet. Das Elektrodenpad 112 ist zum Beispiel ein Ti/Pt/Au-Film oder ein Ti/Pd/Au-Film und ist in einer rechteckigen Film-Form ausgebildet. Der Lagerabschnitt 11 ist ein Unterbau und ist mit einer Wärmesenke (nicht gezeigt) thermisch verbunden.
  • Das Fügebauteil 12 fügt das Elektrodenpad 112 des Lagerabschnitts 11 und die zweite Elektrode 6 des Quantenkaskadenlaserelements 1 in dem Zustand mit nach oben gewandter Epi-Seite. Das Fügebauteil 12 ist zum Beispiel ein Lötbauteil, wie ein AuSn-Bauteil. Ein Maximalwert einer Dicke des Fügebauteils 12 ist kleiner als ein Maximalwert einer Dicke des zweiten zusätzlichen Abschnitts 72 des Antireflexionsfilms 7 zwischen dem Elektrodenpad 112 und der zweiten Elektrode 6. Das Quantenkaskadenlaserelement 1 ist durch den Lagerabschnitt 11 derart gelagert, dass eine Distanz zwischen dem Elektrodenpad 112 und der zweiten Elektrode 6 umso kleiner ist, je größer die Distanz von dem zweiten zusätzlichen Abschnitt 72 in der optischen Wellenleiterrichtung A ist. Eine Dicke eines Abschnitts des Fügebauteils 12, welches zwischen dem Elektrodenpad 112 und der zweiten Elektrode 6 angeordnet ist, beträgt zum Beispiel etwa mehrere µm. In der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite zusätzliche Abschnitt 72 in Kontakt mit dem Elektrodenpad 112.
  • Gemäß einem Beispiel fallen, betrachtet in der Z-Achsenrichtung, beide Ränder des Elektrodenpads 112 in der Y-Achsenrichtung mit beiden jeweiligen Rändern des Körperabschnitts 111 in der Y-Achsenrichtung zusammen. Betrachtet in der Z-Achsenrichtung befinden sich beide Ränder des Elektrodenpads 112 in der X-Achsenrichtung innerhalb beider Ränder des Körperabschnitts 111 in der X-Achsenrichtung. Betrachtet in der Z-Achsenrichtung fallen beide Ränder des Fügebauteils 12 in der Y-Achsenrichtung mit beiden jeweiligen Rändern des Elektrodenpads 112 in der Y-Achsenrichtung zusammen. Betrachtet in der Z-Achsenrichtung fallen beide Ränder des Fügebauteils 12 in der X-Achsenrichtung mit beiden der jeweiligen Ränder des Elektrodenpads 112 in der X-Achsenrichtung zusammen. Betrachtet in der Z-Achsenrichtung fällt ein Rand an der Seite der ersten Endfläche 3a des Quantenkaskadenlaserelements 1 in der Y-Achsenrichtung mit einem Rand des Fügebauteils 12 in der Y-Achsenrichtung zusammen. Betrachtet in der Z-Achsenrichtung befindet sich ein Rand an einer Seite der zweiten Endfläche 3b des Quantenkaskadenlaserelements 1 in der Y-Achsenrichtung innerhalb des anderen Rands des Fügebauteils 12 in der Y-Achsenrichtung. Betrachtet in der Z-Achsenrichtung befinden sich beide Ränder des Quantenkaskadenlaserelements 1 in der X-Achsenrichtung innerhalb der beiden Ränder des Fügebauteils 12 in der X-Achsenrichtung.
  • Die Anzahl von Leitungen (Drähten) 15 ist mit der ersten Elektrode 5 verbunden. Jede der Leitungen (Drähte) 15 wird ausgebildet, indem Leitungsbonden (Drahtbonden) an der ersten Elektrode 5 durchgeführt wird und ein Verbindungsendabschnitt 15a von jeder der Leitungen (Drähte) 15 an die Fläche 52a der metallischen Plattierungsschicht 52 angefügt wird. Zumindest eine Leitung (Draht) 15 kann mit der ersten Elektrode 5 verbunden sein.
  • Die Antriebseinheit 14 ist mit dem Elektrodenpad 112 und mit jeder der Leitungen (Drähte) 15 elektrisch verbunden. Das heißt, die Antriebseinheit 14 ist jeweils mit der ersten Elektrode 5 und der zweiten Elektrode 6 des Quantenkaskadenlaserelements 1 elektrisch verbunden. Die Antriebseinheit 14 treibt das Quantenkaskadenlaserelement 1 derart an, dass das Quantenkaskadenlaserelement 1 kontinuierlich Laserlicht oszilliert.
  • Wenn die Antriebseinheit 14 eine Antriebsspannung an die aktive Schicht 31 des Quantenkaskadenlaserelements 1 anlegt, wird in der wie vorstehend beschrieben konfigurierten Quantenkaskadenlaservorrichtung 10 Licht von der aktiven Schicht 31 emittiert und schwingt Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr des Licht in einer verteilten Rückkopplungsstruktur. In diesem Fall ist der Antireflexionsfilm 7, welcher eine Funktion hat, die Reflexion für das Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu verringern, an der ersten Endfläche 3a ausgebildet. Somit wird das Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr kontinuierlich von der ersten Endfläche 3a durch den Antireflexionsfilm 7 oszilliert.
  • [Verfahren zur Fertigung eines Quantenkaskadenlaserelements]
  • Zunächst wird, wie in 7A gezeigt, ein Wafer 100 vorbereitet. Der Wafer 100 hat eine Anzahl von Abschnitten 110, welche jeweils einem Set des Halbleitersubstrats 2, des Halbleiterlaminats 3, des Isolierfilms 4, der ersten Elektrode 5 und der zweiten Elektrode 6 entsprechen. In dem Wafer 100 ist die Anzahl von Abschnitten 110 in einem Matrixmuster angeordnet, wobei die X-Achsenrichtung eine Reihenrichtung ist und die Y-Achsenrichtung (das heißt, eine Richtung, welche in jedem der Abschnitte 110 parallel zu der optischen Wellenleiterrichtung A ist) eine Spaltenrichtung ist. Gemäß einem Beispiel wird der Wafer 100 durch das folgende Verfahren gefertigt.
  • Zunächst wird eine Halbleiterschicht mit einer Anzahl von Abschnitten, welche jeweils dem Halbleiterlaminat 3 entsprechen, an einer Fläche eines Halbleiterwafers mit einer Anzahl von Abschnitten ausgebildet, welche jeweils dem Halbleitersubstrat 2 entsprechen. Anschließend wird ein Teil der Halbleiterschicht durch Ätzen derart entfernt, dass jeder der Anzahl von Abschnitten der Halbleiterschicht, welche jeweils dem Halbleiterlaminat 3 entsprechen, den Gratabschnitt 30 aufweist. Anschließend wird an der Halbleiterschicht eine Isolierschicht mit einer Anzahl von Abschnitten, welche jeweils dem Isolierfilm 4 entsprechen, derart ausgebildet, dass die Fläche 30a von jedem der Gratabschnitte 30 freiliegt. Anschließend wird eine kontinuierliche metallische Basisschicht mit einer Anzahl von Abschnitten, welche jeweils der metallischen Basisschicht 51 entsprechen, ausgebildet, um die Fläche 30a von jedem der Gratabschnitte 30 zu bedecken und die Isolierschicht zu bedecken. Anschließend wird eine Anzahl von metallischen Plattierungsschichten, welche jeweils der metallischen Plattierungsschicht 52 entsprechen, auf der kontinuierlichen metallischen Basisschicht ausgebildet und wird der Gratabschnitt 30 in jeder der metallischen Plattierungsschichten eingebettet. Anschließend wird eine Fläche von jeder der metallischen Plattierungsschichten durch Polieren geebnet und wird eine Anzahl der metallischen Plattierungsschichten 52 ausgebildet. Anschließend werden Abschnitte der kontinuierlichen metallischen Basisschicht, welche zwischen den benachbarten metallischen Plattierungsschichten 52 freiliegen, durch Ätzen entfernt und wird eine Anzahl der metallischen Basisschichten 51 ausgebildet. Anschließend wird der Halbleiterwafer durch Polieren einer Rückfläche des Halbleiterwafers verdünnt und wird eine Elektrodenschicht mit einer Anzahl von Abschnitten, welche jeweils der zweiten Elektrode 6 entsprechen, auf der Rückfläche des Halbleiterwafers ausgebildet.
  • Wenn der Wafer 100 wie vorstehend beschrieben vorbereitet ist, wird, wie in 7B gezeigt, eine Anzahl von Laserstangen 200 erhalten, indem der Wafer 100 entlang der X-Achsenrichtung zerteilt wird (Schritt eines Vorbereitens der Laserstangen 200). Jede der Laserstangen 200 hat die Anzahl von Abschnitten 110. In jeder der Laserstangen 200 ist die Anzahl von Abschnitten 110 in der X-Achsenrichtung (das heißt, einer Richtung, welche in jedem der Abschnitte 110 senkrecht zu der optischen Wellenleiterrichtung A ist) eindimensional angeordnet. Jede der Laserstangen 200 hat ein Paar von Endflächen 200a und 200b, welche einander in der Y-Achsenrichtung gegenüberliegen. Die Endfläche 200a hat eine Anzahl der ersten Endflächen 3a, welche entlang der X-Achsenrichtung eindimensional angeordnet sind, und die Endfläche 200b hat eine Anzahl der zweiten Endflächen 3b, welche entlang der X-Achsenrichtung eindimensional angeordnet sind.
  • Anschließend wird, wie in 8A gezeigt, an einer Fläche eines Abschnitts 210 der Laserstange 200, welcher die Endfläche 200a aufweist, eine Antireflexionsschicht 700 ausgebildet (Schritt eines Ausbildens der Antireflexionsschicht 700 an der Laserstange 200). Die Antireflexionsschicht 700 hat eine Anzahl von Abschnitten, welche jeweils dem Antireflexionsfilm 7 entsprechen. Anschließend wird die Laserstange 200 entlang der Y-Achsenrichtung zerteilt, sodass, wie in 8B gezeigt, die Laserstange 200 und die Antireflexionsschicht 700 für jeden der Anzahl von Abschnitten 110 geteilt werden, und wird eine Anzahl der Quantenkaskadenlaserelemente 1 erhalten (Schritt eines Teilens der Laserstange 200 und der Antireflexionsschicht 700).
  • Das Ausbilden der Antireflexionsschicht 700 an der Laserstange 200 wird unter Bezugnahme auf 9 und 10 beschrieben. Zunächst werden, wie in 9 gezeigt, eine Anzahl der Laserstangen 200 und eine Anzahl von Dummy-Stangen 300 vorbereitet. Eine Länge der Dummy-Stangen 300 in der Y-Achsenrichtung ist kürzer als eine Länge der Laserstangen 200 in der Y-Achsenrichtung. Eine Länge der Dummy-Stangen 300 in der X-Achsenrichtung ist gleich oder größer als eine Länge der Laserstangen 200 in der X-Achsenrichtung. Anschließend werden die Laserstangen 200 und die Dummy-Stangen 300 in einem Zustand, in welchem sich die Endfläche 200b jeder der Laserstangen 200 und eine Endfläche 300b jeder der Dummy-Stangen 300 in der gleichen Ebene befinden, wechselweise angeordnet, um in der Z-Achsenrichtung benachbart zueinander zu sein, und werden die Anzahl von Laserstangen 200 und die Anzahl von Dummy-Stangen 300 durch ein Haltebauteil (nicht gezeigt) gehalten. Somit wird eine Stangeneinheit 400 erhalten, welche von der Anzahl von Laserstangen 200 und der Anzahl von Dummy-Stangen 300 gebildet ist. In der Stangeneinheit 400 steht der Abschnitt 210 jeder der Laserstangen 200 von einer Endfläche 300a (einer Endfläche, welche zu der Endfläche 300b in der Y-Achsenrichtung entgegengesetzt ist) der dazu benachbarten Dummy-Stange 300 vor. In diesem Zustand wird die Antireflexionsschicht 700 an der Fläche des Abschnitts 210 jeder der Laserstangen 200 ausgebildet, indem „das Ausbilden von zumindest einer Schicht eines CeO2-Films durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen“ durchgeführt wird.
  • Das „Ausbilden von zumindest einer Schicht eines CeO2-Films durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen“ bedeutet, dass zumindest eine Schicht eines CeO2-Films ausgebildet wird, indem kontinuierlich ein Sputtern von CeO2 und ein Vakuum-Aufdampfen von CeO2 auf ein Target ausgeführt wird. Das Ausbilden von zumindest einer Schicht eines CeO2-Films durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen wird zum Beispiel in einer in 10 gezeigten Filmbildungsvorrichtung 500 durchgeführt. Wie in 10 gezeigt, hat die Filmbildungsvorrichtung 500 eine Halterung 510, einen Sputter-Mechanismus 520 und einen Vakuum-Aufdampf-Mechanismus 530. Die Halterung 510 dreht sich in einem Zustand um eine Achslinie CL, in welchem die Halterung 510 die Stangeneinheit 400 hält. Der Sputter-Mechanismus 520 führt ein Sputtern von CeO2 auf die Endfläche 200a der Stangeneinheit 400 durch, welche durch die Halterung 510 in eine Sputterkammer (nicht gezeigt) eingeführt ist. Der Vakuum-Aufdampf-Mechanismus 530 führt ein Vakuum-Aufdampfen von CeO2 auf die Endfläche 200a der Stangeneinheit 400 durch, welche durch die Halterung 510 in eine Vakuum-Aufdampf-Kammer (nicht gezeigt) eingeführt ist. In der Filmbildungsvorrichtung 500 wird ein Brechungsindex der zumindest einen Schicht des CeO2-Films, welche durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet wird, für jede Schicht des CeO2-Films eingestellt, indem ein Verhältnis zwischen einer „Intensität vom Sputtern von CeO2 durch den Sputter-Mechanismus 520“ und einer „Intensität vom Vakuum-Aufdampfen von CeO2 durch den Vakuum-Aufdampf-Mechanismus 530“ für jede Schicht des CeO2-Films eingestellt wird. Das heißt, zumindest eine Schicht eines CeO2-Films wird durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen derart ausgebildet, dass jede Schicht des CeO2-Films eine gewünschte Dicke und einen gewünschten Brechungsindex hat. Wenn die „Intensität vom Vakuum-Aufdampfen von CeO2 durch den Vakuum-Aufdampf-Mechanismus 530“ stärker als die „Intensität vom Sputtern von CeO2 durch den Sputter-Mechanismus 520“ ist, nimmt der Brechungsindex einer Schicht eines CeO2-Films ab und umgekehrt nimmt der Brechungsindex einer Schicht eines CeO2-Films zu, wenn die „Intensität vom Vakuum-Aufdampfen von CeO2 durch den Vakuum-Aufdampf-Mechanismus 530“ schwächer als die „Intensität vom Sputtern von CeO2 durch den Sputter-Mechanismus 520“ ist.
  • Im Übrigen bedeutet in der nachstehenden Beschreibung das „Ausbilden einer Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen“, dass eine Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen ausgebildet wird, indem nacheinander das Ausbilden einer Schicht eines CeO2-Films nur durch Sputtern und das Ausbilden einer Schicht eines CeO2-Films nur durch Vakuum-Aufdampfen ausgeführt wird. Das Ausbilden einer Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen wird zum Beispiel in der in 10 gezeigten Filmbildungsvorrichtung 500 wie folgt durchgeführt. Das heißt, eine Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen wird ausgebildet, indem nacheinander das Ausbilden einer Schicht eines CeO2-Films, bei welchem die „Intensität vom Vakuum-Aufdampfen von CeO2 durch den Vakuum-Aufdampf-Mechanismus 530“ mit Bezug auf die „Intensität vom Sputtern von CeO2 durch den Sputter-Mechanismus 520“ auf 0 eingestellt ist, und das Ausbilden einer Schicht eines CeO2-Films, bei welchem die „Intensität vom Sputtern von CeO2 durch den Sputter-Mechanismus 520“ mit Bezug auf die „Intensität vom Vakuum-Aufdampfen von CeO2 durch den Vakuum-Aufdampf-Mechanismus 530“ auf 0 eingestellt ist, ausgeführt wird. Bei dem Ausbilden einer Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen kann das Ausbilden der Filme mit jedem vom Sputtern und Vakuum-Aufdampfen gestartet werden und mit jedem davon beendet werden und kann ein Sputtern und Vakuum-Aufdampfen beliebig oft wiederholt werden, solange das Ausbilden einer Schicht eines CeO2-Films nur durch Sputtern und das Ausbilden einer Schicht eines CeO2-Films nur durch Vakuum-Aufdampfen wechselweise durchgeführt werden.
  • In Bezug auf die zumindest eine Schicht des CeO2-Films, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet wird, und in Bezug auf die Anzahl von Schichten der CeO2-Filme, welche durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet werden, ist es nicht immer praktisch, die CeO2-Filme unmittelbar anhand ihrer Struktur und Kennlinien zu spezifizieren. Der Brechungsindex der zumindest einen Schicht des CeO2-Films, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet wird, kann jedoch auf einen Wert eingestellt sein, welcher jeweils unterschiedlich zu einem Brechungsindex von CeO2-Filmen, welche nur durch Sputtern ausgebildet sind, und einem Brechungsindex von CeO2-Filmen, welche nur durch Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind, ist, und hat zum Beispiel einen Wert größer als 1,65 und niedriger als 2,1. Unter der Anzahl von Schichten der CeO2-Filme, welche durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind, beträgt zudem ein Brechungsindex von CeO2-Filmen, welche nur durch Sputtern ausgebildet sind, etwa 2,1 und beträgt ein Brechungsindex von CeO2-Filmen, welche nur durch Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind, etwa 1,65.
  • 11 ist eine REM-Fotographie eines CeO2-Films, welcher nur durch Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist. Wie in 11 gezeigt, ändert sich in einem Fall, in welchem das Ausbilden von CeO2-Filmen nur durch Vakuum-Aufdampfen durchgeführt wird, der Brechungsindex in einer Dickenrichtung aufgrund von Sauerstoffmangel in einer Verdampfungsquelle, Polykristallisation der Filme und dergleichen, wenn die Dicke der CeO2-Filme größer als 500 nm ist. Aus diesem Grund ist es in einem Fall, in welchem das Ausbilden von CeO2-Filmen nur durch Vakuum-Aufdampfen durchgeführt wird, bevorzugt, dass die Dicke der CeO2-Filme auf 500 nm oder weniger eingestellt ist.
  • [Aktionen und Effekte]
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement 1 hat der Antireflexionsfilm 7 zumindest eine Schicht des CeO2-Films 7a, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist. Der Brechungsindex der zumindest einen Schicht des CeO2-Films 7a, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, kann, verglichen mit dem Brechungsindex der CeO2-Filme, welche nur durch Sputtern ausgebildet sind, und verglichen mit dem Brechungsindex der CeO2-Filme, welche nur durch Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind, auf einen Wert gesteuert werden, welcher nahe an „einer Quadratwurzel des effektiven Brechungsindexes der optischen Wellenleiterstruktur, welche durch das Halbleiterlaminat 3 ausgebildet ist,“ liegt. Folglich kann der Antireflexionsfilm 7 die Reflexion für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zuverlässig verringern. Ferner ist es gemäß dem CeO2-Film 7a möglich, ein Sicherstellen einer Eigenschaft eines Transmittierens von Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr, ein Verhindern eines Kurzschlusses an der ersten Endfläche 3a und ein Verbessern einer Adhäsion an der ersten Endfläche 3a zu realisieren. Darüber hinaus hat der CeO2-Film 7a eine hohe Wärmebeständigkeit. Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß dem Quantenkaskadenlaserelement 1 der Antireflexionsfilm 7, welcher für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr effektiv fungiert und welcher eine hohe Wärmebeständigkeit hat, realisiert werden. Aus dem gleichen Grund kann der Antireflexionsfilm 7, welcher für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr effektiv fungiert und welcher eine hohe Wärmebeständigkeit hat, auch bei der Quantenkaskadenlaservorrichtung 10, welche das Quantenkaskadenlaserelement 1 aufweist, und auch bei dem Verfahren zur Fertigung des Quantenkaskadenlaserelements 1 realisiert werden.
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement 1 hat der Antireflexionsfilm 7 eine Schicht des CeO2-Films 7a, welche die zumindest eine Schicht eines CeO2-Films ist, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist. Somit kann eine Konfiguration des Antireflexionsfilms 7 vereinfacht werden.
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement 1 hat der Antireflexionsfilm 7 den zweiten zusätzlichen Abschnitt 72, welcher an der Fläche 6a der zweiten Elektrode 6 ausgebildet ist, hat der zweite zusätzliche Abschnitt 72 den zweiten Endabschnitt 72a, bei welchem die Dicke des zweiten Endabschnitts 72a umso kleiner ist, je weiter der zweite Endabschnitt 72a in der optischen Wellenleiterrichtung A von der ersten Endfläche 3a distanziert ist, und hat der zweite Endabschnitt 72a die zweite Seitenfläche 72b, welche die Fläche 6a der zweiten Elektrode 6 schneidet. Wenn die zweite Elektrode 6 durch das Fügebauteil 12 an das Elektrodenpad 112 des Lagerabschnitts 11 angefügt ist oder wird, ist oder wird somit das geschmolzene Fügebauteil 12 durch die zweite Seitenfläche 72b des zweiten zusätzlichen Abschnitts 72 blockiert und durch den zweiten zusätzlichen Abschnitt 72 zurückgedrängt, sodass das geschmolzene Fügebauteil 12 daran gehindert werden kann, hin zu dem Körperabschnitt 70 des Antireflexionsfilms 7 zu kriechen.
  • Im Übrigen werden die gleichen Effekte erreicht, selbst wenn das Quantenkaskadenlaserelement 1 durch den Lagerabschnitt 11 in einem später beschriebenen Zustand mit nach unten gewandter Epi-Seite gelagert ist. Das heißt, in dem Quantenkaskadenlaserelement 1 hat der Antireflexionsfilm 7 den ersten zusätzlichen Abschnitt 71, welcher an der Fläche 5a der ersten Elektrode 5 ausgebildet ist, hat der erste zusätzliche Abschnitt 71 den ersten Endabschnitt 71a, bei welchem die Dicke des ersten Endabschnitts 71a umso kleiner ist, je weiter der erste Endabschnitt 71a in der optischen Wellenleiterrichtung A von der ersten Endfläche 3a distanziert ist, und hat der erste Endabschnitt 71a die erste Seitenfläche 71b, welche die Fläche 5a der ersten Elektrode 5 schneidet. Wenn die erste Elektrode 5 durch das Fügebauteil 12 an das Elektrodenpad 112 des Lagerabschnitts 11 angefügt ist oder wird, ist oder wird somit das geschmolzene Fügebauteil 12 durch die erste Seitenfläche 71b des ersten zusätzlichen Abschnitts 71 blockiert und durch den ersten zusätzlichen Abschnitt 71 zurückgedrängt, sodass das geschmolzene Fügebauteil 12 daran gehindert werden kann, hin zu dem Körperabschnitt 70 des Antireflexionsfilms 7 zu kriechen.
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement 1 ist der Isolierfilm 4, welcher an der Fläche 3c des Halbleiterlaminats 3 ausgebildet ist, ein CeO2-Film und hat der Antireflexionsfilm 7 ferner den dritten zusätzlichen Abschnitt 73, welcher an dem Isolierfilm 4 ausgebildet ist. Somit kann ein Verlust des optischen Wellenleiters in dem Halbleiterlaminat 3 verglichen damit, wenn der Isolierfilm 4 zum Beispiel ein SiN-Film oder ein SiO2-Film ist, verringert werden. Da ferner eine Adhäsion zwischen dem dritten zusätzlichen Abschnitt 73 des Antireflexionsfilms 7 und dem Isolierfilm 4 verbessert ist, kann verhindert werden, dass der Antireflexionsfilm 7 sich von der ersten Endfläche 3a abschält.
  • In der Quantenkaskadenlaservorrichtung 10 sind das Elektrodenpad 112 des Lagerabschnitts 11 und die zweite Elektrode 6 durch das Fügebauteil 12 in einem Zustand aneinander angefügt, in welchem das Halbleitersubstrat 2 sich mit Bezug auf das Halbleiterlaminat 3 an der Seite des Lagerabschnitts 11 befindet und der zweite zusätzliche Abschnitt 72 in Kontakt mit dem Elektrodenpad 112 ist. Der Maximalwert der Dicke des Fügebauteils 12 ist kleiner als der Maximalwert der Dicke des zweiten zusätzlichen Abschnitts 72 zwischen dem Elektrodenpad 112 und der zweiten Elektrode 6. Wenn die zweite Elektrode 6 durch das Fügebauteil 12 an das Elektrodenpad 112 des Lagerabschnitts 11 angefügt wird, wird somit das geschmolzene Fügebauteil 12 durch die zweite Seitenfläche 72b des zweiten zusätzlichen Abschnitts 72 blockiert und durch den zweiten zusätzlichen Abschnitt 72 zurückgedrängt, sodass das geschmolzene Fügebauteil 12 daran gehindert werden kann, hin zu dem Körperabschnitt 70 des Antireflexionsfilms 7 zu kriechen.
  • In der Quantenkaskadenlaservorrichtung 10 ist das Quantenkaskadenlaserelement 1 durch den Lagerabschnitt 11 derart gelagert, dass die Distanz zwischen dem Elektrodenpad 112 und der zweiten Elektrode 6 umso kleiner ist, je größer die Distanz von dem zweiten zusätzlichen Abschnitt 72 in der optischen Wellenleiterrichtung A ist. Wenn die zweite Elektrode 6 durch das Fügebauteil 12 an das Elektrodenpad 112 des Lagerabschnitts 11 angefügt ist oder wird, ist oder wird somit eine Lücke zwischen dem Elektrodenpad 112 und der zweiten Elektrode 6 mit dem geschmolzenen Fügebauteil 12 zuverlässig gefüllt, sodass die zweite Elektrode 6 zuverlässig an das Elektrodenpad 112 angefügt werden kann.
  • [Modifikationsbeispiele]
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform begrenzt. Zum Beispiel kann der Antireflexionsfilm 7 eine Anzahl von Schichten der CeO2-Filme 7a aufweisen, welche zumindest eine Schicht des CeO2-Films 7a sind, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, wobei die Anzahl von Schichten der CeO2-Filme 7a unterschiedliche Brechungsindexe haben. Gemäß dieser Konfiguration kann die Reflexion für Laserlicht in einem gewünschten Wellenlängenbereich zuverlässig verringert werden.
  • Zudem kann der Antireflexionsfilm 7 zumindest eine Schicht des CeO2-Films 7a, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, und zumindest eine Schicht eines CeO2-Films, welcher durch Sputtern ausgebildet ist, aufweisen. Gemäß dieser Konfiguration kann die Reflexion für Laserlicht in einem gewünschten Wellenlängenbereich zuverlässig verringert werden. Gemäß einem Beispiel kann das Quantenkaskadenlaserelement 1, wie in 12A und 12B gezeigt, einen Antireflexionsfilm 7A oder einen Antireflexionsfilm 7B aufweisen, welche nur aus „zumindest einer Schicht des CeO2-Films 7a, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist,“ und „zumindest einer Schicht eines CeO2-Films 7b, welcher durch Sputtern ausgebildet ist,“ gebildet sind. Der Antireflexionsfilm 7A ist ein Doppelschichtfilm, welcher nur aus „einer Schicht des CeO2-Films 7a'' und „einer Schicht des CeO2-Films 7b“ gebildet ist. Der Antireflexionsfilm 7B ist ein Mehrschichtfilm, welcher nur aus „zwei Schichten der CeO2-Filme 7a'' und " zwei Schichten der CeO2-Filme 7b'' gebildet ist. Der CeO2-Film 7b ist ein CeO2-Film, welcher nur durch Sputtern ausgebildet ist, und hat eine Eigenschaft, ausreichend Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu transmittieren.
  • Wie in 12A gezeigt, ist in dem Antireflexionsfilm 7A der CeO2-Film 7a einer ersten Schicht unmittelbar an der ersten Endfläche 3a ausgebildet und ist der CeO2-Film 7b einer zweiten Schicht unmittelbar an dem CeO2-Film 7a der ersten Schicht ausgebildet. Ein Beispiel für Spezifikationen des Antireflexionsfilms 7A lautet wie folgt. Ein Brechungsindex des CeO2-Films 7a der ersten Schicht beträgt 1,66 und eine Dicke des CeO2-Films 7a der ersten Schicht in dem Körperabschnitt 70 beträgt 0,77 µm. Ein Brechungsindex des CeO2-Films 7b der zweiten Schicht beträgt 2,1 und eine Dicke des CeO2-Films 7b der zweiten Schicht in dem Körperabschnitt 70 beträgt 0,33 µm. In diesem Fall beträgt eine Dicke des Antireflexionsfilms 7A in dem Körperabschnitt 70 1,10 µm. Im Übrigen kann der CeO2-Film der ersten Schicht der CeO2-Film 7b sein und kann der CeO2-Film der zweiten Schicht der CeO2-Film 7a sein. Zudem kann ein anderer Film als ein CeO2-Film zwischen den benachbarten CeO2-Filmen ausgebildet sein.
  • Wie in 12B gezeigt, ist in dem Antireflexionsfilm 7B der CeO2-Film 7b einer ersten Schicht unmittelbar an der ersten Endfläche 3a ausgebildet und ist der CeO2-Film 7a einer zweiten Schicht unmittelbar an dem CeO2-Film 7b der ersten Schicht ausgebildet. Ferner ist der CeO2-Film 7b einer dritten Schicht unmittelbar an dem CeO2-Film 7a der zweiten Schicht ausgebildet und ist der CeO2-Film 7a einer vierten Schicht unmittelbar an dem CeO2-Film 7b der dritten Schicht ausgebildet. Ein Beispiel für Spezifikationen des Antireflexionsfilms 7B lautet wie folgt. Ein Brechungsindex des CeO2-Films 7b der ersten Schicht beträgt 2,1 und eine Dicke des CeO2-Films 7b der ersten Schicht in dem Körperabschnitt 70 beträgt 1,00 µm. Ein Brechungsindex des CeO2-Films 7a der zweiten Schicht beträgt 1,66 und eine Dicke des CeO2-Films 7a der zweiten Schicht in dem Körperabschnitt 70 beträgt 1,27 µm. Ein Brechungsindex des CeO2-Films 7b der dritten Schicht beträgt 2,1 und eine Dicke des CeO2-Films 7b der dritten Schicht in dem Körperabschnitt 70 beträgt 1,01 µm. Ein Brechungsindex des CeO2-Films 7a der vierten Schicht beträgt 1,66 und eine Dicke des CeO2-Films 7a der vierten Schicht in dem Körperabschnitt 70 beträgt 1,28 µm. In diesem Fall beträgt eine Dicke des Antireflexionsfilms 7B in dem Körperabschnitt 70 4,55 µm. Im Übrigen können die CeO2-Filme der ersten Schicht und der dritten Schicht die CeO2-Filme 7a sein und können die CeO2-Filme der zweiten Schicht und der vierten Schicht die CeO2-Filme 7b sein. Zudem kann zwischen den benachbarten CeO2-Filmen ein anderer Film als ein CeO2-Film ausgebildet sein.
  • 13 ist ein Diagramm, welches optische Kennlinien einer Anzahl von Arten von Antireflexionsfilmen 7, 7A und 7B zeigt (Simulationsergebnis eines Beispiels der Spezifikationen von jedem der vorstehend beschriebenen Antireflexionsfilme 7, 7A und 7B). Wie in 13 gezeigt, wurde erkannt, dass jeder der Antireflexionsfilme 7, 7A und 7B die Reflexion für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zuverlässig verringern konnte. Insbesondere wurde erkannt, dass der Antireflexionsfilm 7 (Einzelschichtfilm, welcher aus nur einer Schicht des CeO2-Films 7a gebildet ist) und der Antireflexionsfilm 7A (Doppelschichtfilm, welcher aus nur „einer Schicht des CeO2-Films 7a“ und „einer Schicht des CeO2-Films 7b“ gebildet ist) eine Reflexion für schmalbandiges Laserlicht verringern konnte. Andererseits wurde erkannt, dass der Antireflexionsfilm 7B (Mehrschichtfilm, welcher aus nur „zwei Schichten der CeO2-Filme 7a“ und „zwei Schichten der CeO2-Filme 7b“ gebildet ist) eine Reflexion für Breitband-Laserlicht verringern konnte. Im Übrigen hat der Antireflexionsfilm 7A, welcher ein Doppelschichtfilm ist, einen Vorteil, gemäß welchem die Dicke dünner als die des Antireflexionsfilms 7 gewählt werden kann, welcher ein Einzelschichtfilm ist.
  • Zudem kann der Antireflexionsfilm 7 eine Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen aufweisen, welche durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind. Gemäß dieser Konfiguration kann die Reflexion für Laserlicht in einem gewünschten Wellenlängenbereich zuverlässig verringert werden. Zum Beispiel kann die Reflexion für Breitband-Laserlicht verglichen damit, wenn der Antireflexionsfilm 7 aus einer Schicht des CeO2-Films 7a gebildet ist, verringert werden.
  • Zudem kann der Antireflexionsfilm 7 einen anderen Film als einen CeO2-Film aufweisen, solange der Antireflexionsfilm 7 zumindest eine Schicht eines CeO2-Films hat. Gemäß einem Beispiel kann das Quantenkaskadenlaserelement 1, wie in 14 gezeigt, einen Antireflexionsfilm 7C mit einem Si-Film 7d und einer Schicht des CeO2-Films 7a aufweisen, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist. Bei dem Antireflexionsfilm 7C ist der Si-Film 7d einer ersten Schicht unmittelbar an der ersten Endfläche 3a ausgebildet und ist der CeO2-Film 7a einer zweiten Schicht unmittelbar an dem Si-Film 7d der ersten Schicht ausgebildet. In diesem Fall kann eine Adhäsion zwischen dem Halbleiterlaminat 3, dem Si-Film 7d und dem CeO2-Film 7a verbessert werden.
  • Ausgehend von der vorstehenden Beschreibung kann der Antireflexionsfilm 7 zumindest eines von „zumindest einer Schicht des CeO2-Films 7a, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist,“ und „einer Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen, welche durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind,“ aufweisen. Der Brechungsindex der zumindest einen Schicht des CeO2-Films 7a, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, kann auf einen Wert gesteuert werden, welcher, verglichen mit dem Brechungsindex der CeO2-Filme, welche nur durch Sputtern ausgebildet sind, und verglichen mit dem Brechungsindex der CeO2-Filme, welche nur durch Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind, nahe an „der Quadratwurzel des effektiven Brechungsindexes der optischen Wellenleiterstruktur, welche durch das Halbleiterlaminat 3 ausgebildet ist,“ liegt. Zudem sind in der Anzahl von Schichten der CeO2-Filme, welche durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind, der CeO2-Film mit einem Brechungsindex größer als „die Quadratwurzel des effektiven Brechungsindexes der optischen Wellenleiterstruktur, welche durch das Halbleiterlaminat 3 ausgebildet ist,“ und der CeO2-Film mit einem Brechungsindex kleiner als „die Quadratwurzel des effektiven Brechungsindexes der optischen Wellenleiterstruktur, welche durch das Halbleiterlaminat 3 ausgebildet ist,“ zueinander benachbart. Folglich kann der Antireflexionsfilm 7 die Reflexion für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zuverlässig verringern. Ferner ist es gemäß jedem CeO2-Film möglich, ein Sicherstellen einer Eigenschaft eines Transmittierens von Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr, ein Verhindern eines Kurzschlusses an der ersten Endfläche 3a und ein Verbessern einer Adhäsion an der ersten Endfläche 3a zu realisieren. Darüber hinaus hat jeder CeO2-Film eine hohe Wärmebeständigkeit. Wenn der Antireflexionsfilm 7, wie vorstehend beschrieben, zumindest eines von „der zumindest einen Schicht des CeO2-Films 7a, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist,“ und „der Anzahl von Schichten der CeO2-Filme, welche durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet werden,“ hat, kann der Antireflexionsfilm 7 realisiert werden, welcher für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr effektiv fungiert und welcher eine hohe Wärmebeständigkeit hat. Im Übrigen kann auch in dem Verfahren zur Fertigung des Quantenkaskadenlaserelements 1 in dem Schritt eines Ausbildens der Antireflexionsschicht 700 an der Laserstange 200 zumindest eines von „dem Ausbilden von zumindest einer Schicht des CeO2-Films 7a durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen“ und „dem Ausbilden einer Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen“ an der Endfläche 200a der Laserstange 200 durchgeführt werden.
  • Wie in 15 gezeigt, kann zudem in der Quantenkaskadenlaservorrichtung 10 das Quantenkaskadenlaserelement 1 durch den Lagerabschnitt 11 in einem Zustand gelagert sein, in welchem das Halbleiterlaminat 3 sich mit Bezug auf das Halbleitersubstrat 2 an der Seite des Lagerabschnitts 11 (das heißt, dem Zustand mit nach unten gewandter Epi-Seite (epi-side-down-Zustand)) befindet. In diesem Fall kann zumindest eine Leitung (Draht) 15 mit der zweiten Elektrode 6 verbunden sein.
  • In der in 15 gezeigten Quantenkaskadenlaservorrichtung 10 sind das Elektrodenpad 112 des Lagerabschnitts 11 und die erste Elektrode 5 durch das Fügebauteil 12 in dem Zustand mit nach unten gewandter Epi-Seite aneinander angefügt und ist der Maximalwert der Dicke des Fügebauteils 12 kleiner als ein Maximalwert einer Dicke des ersten zusätzlichen Abschnitts 71 zwischen dem Elektrodenpad 112 und der ersten Elektrode 5. Wenn die erste Elektrode 5 durch das Fügebauteil 12 an das Elektrodenpad 112 des Lagerabschnitts 11 angefügt wird, wird somit das geschmolzene Fügebauteil 12 durch die erste Seitenfläche 71b des ersten zusätzlichen Abschnitts 71 blockiert und durch den ersten zusätzlichen Abschnitt 71 zurückgedrängt, sodass das geschmolzene Fügebauteil 12 daran gehindert werden kann, hin zu dem Körperabschnitt 70 des Antireflexionsfilms 7 zu kriechen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste zusätzliche Abschnitt 71 in Kontakt mit dem Elektrodenpad 112.
  • In der in 15 gezeigten Quantenkaskadenlaservorrichtung 10 ist ferner das Quantenkaskadenlaserelement 1 durch den Lagerabschnitt 11 derart gelagert, dass eine Distanz zwischen dem Elektrodenpad 112 und der ersten Elektrode 5 umso kleiner ist, je größer die Distanz von dem ersten zusätzlichen Abschnitt 71 in der optischen Wellenleiterrichtung A ist. Wenn die erste Elektrode 5 durch das Fügebauteil 12 an das Elektrodenpad 112 des Lagerabschnitts 11 angefügt wird, wird somit eine Lücke zwischen dem Elektrodenpad 112 und der ersten Elektrode 5 zuverlässig mit dem geschmolzenen Fügebauteil 12 gefüllt, sodass die erste Elektrode 5 zuverlässig an das Elektrodenpad 112 angefügt werden kann. Im Übrigen beträgt eine Dicke eines Abschnitts des Fügebauteils 12, welches zwischen dem Elektrodenpad 112 und der ersten Elektrode 5 angeordnet ist, zum Beispiel etwa mehrere µm.
  • Betrachtet in der Z-Achsenrichtung kann sich zudem ein äußerer Rand des Elektrodenpads 112, wie in 16A und 16B gezeigt, innerhalb eines äußeren Rands des Körperabschnitts 111 befinden und kann sich ein äußerer Rand des Fügebauteils 12 innerhalb des äußeren Rands des Elektrodenpads 112 befinden. Betrachtet in der Z-Achsenrichtung, wie in 16A gezeigt, können sich beide Ränder des Quantenkaskadenlaserelements 1 in der Y-Achsenrichtung außerhalb beider Ränder des Körperabschnitts 111 in der Y-Achsenrichtung befinden (etwa mehrere µm bis etwa mehrere hundert µm außerhalb). Betrachtet in der Z-Achsenrichtung kann sich, wie in 16B gezeigt, ein Rand an der Seite der ersten Endfläche 3a des Quantenkaskadenlaserelements 1 in der Y-Achsenrichtung außerhalb eines Rands des Körperabschnitts 111 in der Y-Achsenrichtung befinden (etwa mehrere µm bis etwa mehrere hundert µm außerhalb) und kann sich der Rand an der Seite der zweiten Endfläche 3b des Quantenkaskadenlaserelements 1 in der Y-Achsenrichtung innerhalb des äußeren Rands des Fügebauteils 12 befinden. Da sich der Rand an der Seite der ersten Endfläche 3a des Quantenkaskadenlaserelements 1 in der Y-Achsenrichtung betrachtet in der Z-Achsenrichtung außerhalb des einen Rands des Körperabschnitts 111 in der Y-Achsenrichtung befindet, kann in beiden in 16A und 16B gezeigten Beispielen verhindert werden, dass der Körperabschnitt 111 einiges an Laserlicht blockiert, welches von der ersten Endfläche 3a emittiert wird.
  • Das Quantenkaskadenlaserelement 1 ist nicht auf die vorstehend beschriebene Konfiguration begrenzt. Zum Beispiel kann eine bekannte Quantenkaskadenstruktur auf die aktive Schicht 31 angewendet sein. Zudem kann eine bekannte Stapelstruktur auf das Halbleiterlaminat 3 angewendet sein. Gemäß einem Beispiel muss in dem Halbleiterlaminat 3 die obere Führungsschicht keine Beugungsgitterstruktur haben, welche als eine verteilte Rückkopplungsstruktur fungiert. Zudem muss der Gratabschnitt 30 nicht in dem Halbleiterlaminat 3 ausgebildet sein.
  • Zudem kann der Brechungsindex des Isolierfilms 4 eingestellt werden, indem der Isolierfilm 4, welcher ein CeO2-Film ist, unter Verwendung von kontinuierlichem Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet wird. Zudem ist der Isolierfilm 4 nicht auf einen CeO2-Film begrenzt und kann ein SiN-Film oder ein SiO2-Film sein.
  • Zudem kann ein äußerer Rand der metallischen Basisschicht 51 der ersten Elektrode 5 betrachtet in der Z-Achsenrichtung mit den äußeren Rändern des Halbleitersubstrats 2 und des Halbleiterlaminats 3 zusammenfallen. Wenn der äußere Rand der metallischen Basisschicht 51 der ersten Elektrode 5 betrachtet in der Z-Achsenrichtung mit zumindest der ersten Endfläche 3a und der zweiten Endfläche 3b zusammenfällt, kann im Übrigen eine Wärmeableitung an der ersten Endfläche 3a und an der zweiten Endfläche 3b sichergestellt werden.
  • Zudem muss bei der ersten Elektrode 5 die metallische Plattierungsschicht 52 nicht durch Polieren geebnet sein. Zudem muss die erste Elektrode 5 nicht die metallische Plattierungsschicht 52 aufweisen und kann zum Beispiel ein Metallfilm sein, welcher ausgebildet ist, um sich entlang der Fläche 3c des Halbleiterlaminats 3 zu erstrecken.
  • Zudem kann in dem Quantenkaskadenlaserelement 1 ein Metallfilm an der zweiten Endfläche 3b ausgebildet sein, wobei dazwischen ein Isolierfilm angeordnet ist. Somit fungiert der Metallfilm als ein Reflexionsfilm, sodass eine effiziente Lichtausgabe von der ersten Endfläche 3a erreicht wird.
  • Zudem hat der Antireflexionsfilm 7 den Körperabschnitt 70 und kann zumindest einen von dem ersten zusätzlichen Abschnitt 71, dem zweiten zusätzlichen Abschnitt 72 und dem dritten zusätzlichen Abschnitt 73 nicht aufweisen. Wenn der Antireflexionsfilm 7 den Körperabschnitt 70 und den zweiten zusätzlichen Abschnitt 72 hat, kann das geschmolzene Fügebauteil 12, wie vorstehend beschrieben, in einem Fall, in welchem das Quantenkaskadenlaserelement 1 durch einen Lagerabschnitt 11 in dem Zustand mit nach oben gewandter Epi-Seite gelagert ist (siehe 1), daran gehindert werden, hin zu dem Körperabschnitt 70 des Antireflexionsfilms 7 zu kriechen. Wenn der Antireflexionsfilm 7 den Körperabschnitt 70 und den ersten zusätzlichen Abschnitt 71 hat, kann zudem in einem Fall, in welchem das Quantenkaskadenlaserelement 1 durch einen Lagerabschnitt 11 in dem Zustand mit nach unten gewandter Epi-Seite gelagert ist (siehe 15), das geschmolzene Fügebauteil 12 daran gehindert werden, hin zu dem Körperabschnitt 70 des Antireflexionsfilms 7 zu kriechen.
  • Die Quantenkaskadenlaservorrichtung 10 ist nicht auf die vorstehend beschriebene Konfiguration begrenzt. Zum Beispiel kann die Antriebseinheit 14 das Quantenkaskadenlaserelement 1 derart antreiben, dass das Quantenkaskadenlaserelement 1 Laserlicht auf eine pulsende Weise oszilliert.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Quantenkaskadenlaserelement bereitgestellt, mit: einem Halbleitersubstrat; einem Halbleiterlaminat, welches an dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, eine aktive Schicht mit einer Quantenkaskadenstruktur aufweist und eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche hat, welche einander in einer optischen Wellenleiterrichtung gegenüberliegen; einer ersten Elektrode, welche an einer Fläche an einer zu dem Halbleitersubstrat entgegengesetzten Seite des Halbleiterlaminats ausgebildet ist; einer zweiten Elektrode, welche an einer Fläche an einer zu dem Halbleiterlaminat entgegengesetzten Seite des Halbleitersubstrats ausgebildet ist; und einem Antireflexionsfilm, welcher an der ersten Endfläche ausgebildet ist. Das Halbleiterlaminat ist konfiguriert, um Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu oszillieren. Der Antireflexionsfilm hat eine Schicht eines CeO2-Films, welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, und / oder eine Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen, welche durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind.
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement hat der Antireflexionsfilm die zumindest eine Schicht des CeO2-Films, welcher durch das kontinuierliche Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, und / oder die Anzahl von Schichten der CeO2-Filme, welche durch das diskrete Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind. Ein Brechungsindex der zumindest einen Schicht des CeO2-Films, welcher durch das kontinuierliche Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, kann auf einen Wert gesteuert werden, welcher verglichen mit einem Brechungsindex von CeO2-Filmen, welche nur durch Sputtern ausgebildet sind, und verglichen mit einem Brechungsindex von CeO2-Filmen, welche nur durch Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind, nahe an „einer Quadratwurzel eines effektiven Brechungsindexes einer optischen Wellenleiterstruktur, welche durch das Halbleiterlaminat ausgebildet ist“ liegt. Zudem sind in der Anzahl von Schichten der CeO2-Filme, welche durch das diskrete Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind, der CeO2-Film mit einem Brechungsindex, welcher größer als „die Quadratwurzel des effektiven Brechungsindexes der optischen Wellenleiterstruktur, welche durch das Halbleiterlaminat ausgebildet ist“ ist, und der CeO2-Film mit einem Brechungsindex, welcher kleiner als „die Quadratwurzel des effektiven Brechungsindexes der optischen Wellenleiterstruktur, welche durch das Halbleiterlaminat ausgebildet ist“ zueinander benachbart. Folglich kann der Antireflexionsfilm eine Reflexion für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zuverlässig verringern. Ferner ist es gemäß jedem CeO2-Film möglich, ein Sicherstellen einer Eigenschaft eines Transmittierens von Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr, ein Verhindern eines Kurzschlusses an der ersten Endfläche und ein Verbessern einer Adhäsion an der ersten Endfläche zu realisieren. Darüber hinaus hat jeder CeO2-Film eine hohe Wärmebeständigkeit. Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß dem Quantenkaskadenlaserelement der Antireflexionsfilm realisiert werden, welcher für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr effektiv fungiert und welcher eine hohe Wärmebeständigkeit hat.
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Antireflexionsfilm eine Schicht eines CeO2-Films aufweisen, welche die zumindest eine Schicht des CeO2-Films ist, welcher durch das kontinuierliche Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist. Gemäß dieser Konfiguration kann eine Konfiguration des Antireflexionsfilms vereinfacht werden.
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Antireflexionsfilm eine Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen aufweisen, welche die zumindest eine Schicht des CeO2-Films sind, welche durch das kontinuierliche Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, wobei die Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen unterschiedliche Brechungsindexe haben. Gemäß dieser Konfiguration kann die Reflexion für Laserlicht in einem gewünschten Wellenlängenbereich zuverlässig verringert werden.
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Antireflexionsfilm ferner zumindest eine Schicht eines CeO2-Films aufweisen, welcher durch Sputtern ausgebildet ist. Gemäß dieser Konfiguration kann die Reflexion für Laserlicht in einem gewünschten Wellenlängenbereich zuverlässig verringert werden.
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Antireflexionsfilm die Anzahl von Schichten der CeO2-Filme aufweisen, welche durch das diskrete Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind. Gemäß dieser Konfiguration kann die Reflexion für Laserlicht in einem gewünschten Wellenlängenbereich zuverlässig verringert werden. Zum Beispiel kann die Reflexion für Breitband-Laserlicht verglichen damit, wenn der Antireflexionsfilm aus einer Schicht des CeO2-Films ausgebildet ist, verringert werden.
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Antireflexionsfilm einen Körperabschnitt, welcher an der ersten Endfläche ausgebildet ist, und einen ersten zusätzlichen Abschnitt aufweisen, welcher an einer Fläche an einer zu dem Halbleiterlaminat entgegengesetzten Seite der ersten Elektrode ausgebildet ist. Der erste zusätzliche Abschnitt kann einen ersten Endabschnitt aufweisen, bei welchem eine Dicke des ersten Endabschnitts umso kleiner ist, je weiter der erste Endabschnitt von der ersten Endfläche in der optischen Wellenleiterrichtung distanziert ist. Der erste Endabschnitt kann eine erste Seitenfläche haben, welche die Fläche der ersten Elektrode schneidet. Wenn gemäß dieser Konfiguration die erste Elektrode durch ein Fügebauteil an ein Elektrodenpad eines anderen Bauteils angefügt ist oder wird, ist oder wird das geschmolzene Fügebauteil durch die erste Seitenfläche des ersten zusätzlichen Abschnitts blockiert und durch den ersten zusätzlichen Abschnitt zurückgedrängt, sodass das geschmolzene Fügebauteil daran gehindert werden kann, hin zu dem Körperabschnitt des Antireflexionsfilms zu kriechen.
  • In dem Quantenkaskadenlaserelement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Antireflexionsfilm einen Körperabschnitt, welcher an der ersten Endfläche ausgebildet ist, und einen zweiten zusätzlichen Abschnitt aufweisen, welcher an einer Fläche an einer zu dem Halbleitersubstrat entgegengesetzten Seite der zweiten Elektrode ausgebildet ist. Der zweite zusätzliche Abschnitt kann einen zweiten Endabschnitt aufweisen, in welchem eine Dicke des zweiten Endabschnitts umso kleiner ist, je weiter der zweite Endabschnitt in der optischen Wellenleiterrichtung von der ersten Endfläche distanziert ist. Der zweite Endabschnitt kann eine zweite Seitenfläche haben, welche die Fläche der zweiten Elektrode schneidet. Wenn gemäß dieser Konfiguration die zweite Elektrode durch ein Fügebauteil an ein Elektrodenpad eines anderen Bauteils angefügt ist oder wird, ist oder wird das geschmolzene Fügebauteil durch die zweite Seitenfläche des zweiten zusätzlichen Abschnitts blockiert und durch den zweiten zusätzlichen Abschnitt zurückgedrängt, sodass das geschmolzene Fügebauteil daran gehindert werden kann, hin zu dem Körperabschnitt des Antireflexionsfilms zu kriechen.
  • Das Quantenkaskadenlaserelement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ferner einen Isolierfilm aufweisen, welcher an der Fläche des Halbleiterlaminats ausgebildet ist. Der Isolierfilm kann ein CeO2-Film sein und der Antireflexionsfilm kann einen Körperabschnitt, welcher an der ersten Endfläche ausgebildet ist, und einen dritten zusätzlichen Abschnitt aufweisen, welcher an dem Isolierfilm ausgebildet ist. Gemäß dieser Konfiguration kann ein Verlust des optischen Wellenleiters in dem Halbleiterlaminat verglichen damit, wenn der Isolierfilm zum Beispiel ein SiN-Film oder ein SiO2-Film ist, verringert werden. Da ferner eine Adhäsion zwischen dem dritten zusätzlichen Abschnitt des Antireflexionsfilms und dem Isolierfilm verbessert ist, kann verhindert werden, dass sich der Antireflexionsfilm von der ersten Endfläche abschält.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Quantenkaskadenlaservorrichtung bereitgestellt, mit: dem Quantenkaskadenlaserelement; einem Lagerabschnitt, welcher das Quantenkaskadenlaserelement lagert; und einem Fügebauteil, welches ein Elektrodenpad des Lagerabschnitts und die zweite Elektrode in einem Zustand fügt, in welchem das Halbleitersubstrat sich mit Bezug auf das Halbleiterlaminat an der Seite des Lagerabschnitts befindet. Zwischen dem Elektrodenpad und der zweiten Elektrode ist ein Maximalwert einer Dicke des Fügebauteils kleiner als ein Maximalwert einer Dicke des zweiten zusätzlichen Abschnitts.
  • Gemäß der Quantenkaskadenlaservorrichtung kann der Antireflexionsfilm realisiert werden, welcher für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr effektiv fungiert und welcher eine hohe Wärmebeständigkeit hat. Wenn die zweite Elektrode durch das Fügebauteil an das Elektrodenpad des Lagerabschnitts angefügt ist oder wird, ist oder wird zudem das geschmolzene Fügebauteil durch die zweite Seitenfläche des zweiten zusätzlichen Abschnitts blockiert und durch den zweiten zusätzlichen Abschnitt zurückgedrängt, sodass das geschmolzene Fügebauteil daran gehindert werden kann, hin zu dem Körperabschnitt des Antireflexionsfilms zu kriechen.
  • In der Quantenkaskadenlaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das Quantenkaskadenlaserelement durch den Lagerabschnitt derart gelagert sein, dass eine Distanz zwischen dem Elektrodenpad und der zweiten Elektrode umso kleiner ist, je größer eine Distanz von dem zweiten zusätzlichen Abschnitt in der optischen Wellenleiterrichtung ist. Wenn gemäß dieser Konfiguration die zweite Elektrode durch das Fügebauteil an das Elektrodenpad des Lagerabschnitts angefügt ist oder wird, ist oder wird eine Lücke zwischen dem Elektrodenpad und der zweiten Elektrode zuverlässig mit dem geschmolzenen Fügebauteil gefüllt, sodass die zweite Elektrode zuverlässig an das Elektrodenpad angefügt sein kann.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Quantenkaskadenlaservorrichtung bereitgestellt, mit: dem Quantenkaskadenlaserelement; einem Lagerabschnitt, welcher das Quantenkaskadenlaserelement lagert; und einem Fügebauteil, welches ein Elektrodenpad des Lagerabschnitts und die erste Elektrode in einem Zustand fügt, in welchem das Halbleiterlaminat sich mit Bezug auf das Halbleitersubstrat an der Seite des Lagerabschnitts befindet. Zwischen dem Elektrodenpad und der ersten Elektrode ist ein Maximalwert einer Dicke des Fügebauteils kleiner als ein Maximalwert einer Dicke des ersten zusätzlichen Abschnitts.
  • Gemäß der Quantenkaskadenlaservorrichtung kann der Antireflexionsfilm, welcher für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr effektiv fungiert und welcher eine hohe Wärmebeständigkeit hat, realisiert werden. Wenn die erste Elektrode durch das Fügebauteil an das Elektrodenpad des Lagerabschnitts angefügt ist oder wird, ist oder wird zudem das geschmolzene Fügebauteil durch die erste Seitenfläche des ersten zusätzlichen Abschnitts blockiert und durch den ersten zusätzlichen Abschnitt zurückgedrängt, sodass das geschmolzene Fügebauteil daran gehindert werden kann, hin zu dem Körperabschnitt des Antireflexionsfilms zu kriechen.
  • In der Quantenkaskadenlaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das Quantenkaskadenlaserelement durch den Lagerabschnitt derart gelagert sein, dass eine Distanz zwischen dem Elektrodenpad und der ersten Elektrode umso kleiner ist, je größer eine Distanz von dem ersten zusätzlichen Abschnitt in der optischen Wellenleiterrichtung ist. Wenn gemäß dieser Konfiguration die erste Elektrode durch das Fügebauteil an das Elektrodenpad des Lagerabschnitts angefügt ist oder wird, ist oder wird eine Lücke zwischen dem Elektrodenpad und der ersten Elektrode zuverlässig mit dem geschmolzenen Fügebauteil gefüllt, sodass die erste Elektrode zuverlässig an das Elektrodenpad angefügt werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Fertigung des Halbleiterlaserelements bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen Schritt eines Vorbereitens einer Laserstange mit einer Anzahl von Abschnitten, welche jeweils einem Set des Halbleitersubstrats, des Halbleiterlaminats, der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode entsprechen, wobei die Anzahl von Abschnitten in einer Richtung senkrecht zu der optischen Wellenleiterrichtung eindimensional angeordnet sind; einen Schritt eines Ausführens eines Ausbildens von zumindest einer Schicht eines CeO2-Films durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen und / oder einem Ausbilden einer Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen auf einer Endfläche, welche bei jedem der Anzahl von Abschnitten der Laserstange der ersten Endfläche entspricht, und dadurch ein Ausbilden einer Antireflexionsschicht mit einer Anzahl von Abschnitten an der Laserstange, welche jeweils dem Antireflexionsfilm entsprechen; und einen Schritt eines Teilens der Laserstange und der Antireflexionsschicht für jeden der Anzahl von Abschnitten.
  • Gemäß dem Verfahren zur Fertigung des Quantenkaskadenlaserelements, kann der Antireflexionsfilm, welcher für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr effektiv fungiert und welcher eine hohe Wärmebeständigkeit hat, realisiert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, das Quantenkaskadenlaserelement mit dem Antireflexionsfilm, welcher für Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr effektiv fungiert und welcher eine hohe Wärmebeständigkeit hat, die Quantenkaskadenlaservorrichtung und das Verfahren zur Fertigung des Quantenkaskadenlaserelements bereitzustellen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2021163922 [0003, 0004]

Claims (13)

  1. Quantenkaskadenlaserelement (1) mit: einem Halbleitersubstrat (2); einem Halbleiterlaminat (3), welches an dem Halbleitersubstrat (2) ausgebildet ist, eine aktive Schicht (31) mit einer Quantenkaskadenstruktur aufweist und eine erste Endfläche (3a) und eine zweite Endfläche (3b) hat, welche einander in einer optischen Wellenleiterrichtung (A) gegenüberliegen; einer ersten Elektrode (5), welche an einer Fläche (3c) an einer zu dem Halbleitersubstrat (2) entgegengesetzten Seite des Halbleiterlaminats (3) ausgebildet ist; einer zweiten Elektrode (6), welche an einer Fläche (2b) an einer zu dem Halbleiterlaminat (3) entgegengesetzten Seite des Halbleitersubstrats (2) ausgebildet ist; und einem Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C), welcher an der ersten Endfläche (3a) ausgebildet ist, wobei das Halbleiterlaminat (3) konfiguriert ist, um Laserlicht mit einer mittleren Wellenlänge von 7,5 µm oder mehr zu oszillieren, und der Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C) zumindest eines von zumindest einer Schicht eines CeO2-Films (7a), welcher durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, und einer Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen, welche durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind, aufweist.
  2. Quantenkaskadenlaserelement (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C) eine Schicht eines CeO2-Films hat, welche die zumindest eine Schicht des CeO2-Films (7a) ist, der durch das kontinuierliche Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist.
  3. Quantenkaskadenlaserelement (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C) eine Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen hat, welche die zumindest eine Schicht des CeO2-Films (7a) sind, der durch das kontinuierliche Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet ist, wobei die Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen unterschiedliche Brechungsindexe haben.
  4. Quantenkaskadenlaserelement (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C) ferner zumindest eine Schicht eines CeO2-Films (7b) hat, welcher durch Sputtern ausgebildet ist.
  5. Quantenkaskadenlaserelement (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C) die Anzahl von Schichten der CeO2-Filme hat, welche durch das diskrete Sputtern und Vakuum-Aufdampfen ausgebildet sind.
  6. Quantenkaskadenlaserelement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C) einen Körperabschnitt (70), welcher an der ersten Endfläche (3a) ausgebildet ist, und einen ersten zusätzlichen Abschnitt (71) hat, welcher an einer Fläche (5a) an einer zu dem Halbleiterlaminat (3) entgegengesetzten Seite der ersten Elektrode (5) ausgebildet ist, der erste zusätzliche Abschnitt (71) einen ersten Endabschnitt (71a) hat, in welchem eine Dicke des ersten Endabschnitts (71 a) umso kleiner ist, je weiter der erste Endabschnitt (71 a) in der optischen Wellenleiterrichtung (A) von der ersten Endfläche (3a) distanziert ist, und der erste Endabschnitt (71 a) eine erste Seitenfläche (71 b) hat, welche die Fläche (5a) der ersten Elektrode (5) schneidet.
  7. Quantenkaskadenlaserelement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C) einen Körperabschnitt (70), welcher an der ersten Endfläche (3a) ausgebildet ist, und einen zweiten zusätzlichen Abschnitt (72) hat, welcher an einer Fläche (6a) an einer zu dem Halbleitersubstrat (2) entgegengesetzten Seite der zweiten Elektrode (6) ausgebildet ist, der zweite zusätzliche Abschnitt (72) einen zweiten Endabschnitt (72a) hat, in welchem eine Dicke des zweiten Endabschnitts (72a) umso kleiner ist, je weiter der zweite Endabschnitt (72a) in der optischen Wellenleiterrichtung (A) von der ersten Endfläche (3a) distanziert ist, und der zweite Endabschnitt (72a) eine zweite Seitenfläche (72b) hat, welche die Fläche (6a) der zweiten Elektrode (6) schneidet.
  8. Quantenkaskadenlaserelement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit: einem Isolierfilm (4), welcher an der Fläche (3c) des Halbleiterlaminats (3) ausgebildet ist, wobei der Isolierfilm (4) ein CeO2-Film ist, und der Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C) einen Körperabschnitt (70), welcher an der ersten Endfläche (3a) ausgebildet ist, und einen dritten zusätzlichen Abschnitt (73) hat, welcher an dem Isolierfilm (4) ausgebildet ist.
  9. Quantenkaskadenlaservorrichtung mit: dem Quantenkaskadenlaserelement (1) gemäß Anspruch 7; einem Lagerabschnitt (11), welcher das Quantenkaskadenlaserelement (1) lagert; und einem Fügebauteil (12), welches ein Elektrodenpad (112) des Lagerabschnitts (11) und die zweite Elektrode (6) in einem Zustand fügt, in welchem das Halbleitersubstrat (2) sich mit Bezug auf das Halbleiterlaminat (3) an einer Seite des Lagerabschnitts (11) befindet, wobei ein Maximalwert einer Dicke des Fügebauteils (12) kleiner als ein Maximalwert einer Dicke des zweiten zusätzlichen Abschnitts (72) zwischen dem Elektrodenpad (112) und der zweiten Elektrode (6) ist.
  10. Quantenkaskadenlaservorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei das Quantenkaskadenlaserelement (1) durch den Lagerabschnitt (11) derart gelagert ist, dass eine Distanz zwischen dem Elektrodenpad (112) und der zweiten Elektrode (6) umso kleiner ist, je größer eine Distanz von dem zweiten zusätzlichen Abschnitt (72) in der optischen Wellenleiterrichtung (A) ist.
  11. Quantenkaskadenlaservorrichtung (10) mit: dem Quantenkaskadenlaserelement (1) gemäß Anspruch 6; einem Lagerabschnitt (11), welcher das Quantenkaskadenlaserelement (1) lagert; und einem Fügebauteil (12), welches ein Elektrodenpad (112) des Lagerabschnitts (11) und die erste Elektrode (5) in einem Zustand fügt, in welchem das Halbleiterlaminat (3) sich mit Bezug auf das Halbleitersubstrat (2) an einer Seite des Lagerabschnitts (11) befindet, wobei ein Maximalwert einer Dicke des Fügebauteils (12) kleiner als ein Maximalwert einer Dicke des ersten zusätzlichen Abschnitts (71) zwischen dem Elektrodenpad (112) und der ersten Elektrode (5) ist.
  12. Quantenkaskadenlaservorrichtung (10) gemäß Anspruch 11, wobei das Quantenkaskadenlaserelement (1) durch den Lagerabschnitt (11) derart gelagert ist, dass eine Distanz zwischen dem Elektrodenpad (112) und der ersten Elektrode (5) umso kleiner ist, je größer eine Distanz von dem ersten zusätzlichen Abschnitt (71) in der optischen Wellenleiterrichtung (A) ist.
  13. Verfahren zur Fertigung des Quantenkaskadenlaserelements (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen Schritt eines Vorbereitens einer Laserstange (200) mit einer Anzahl von Abschnitten (110), welche jeweils einem Set des Halbleitersubstrats (2), des Halbleiterlaminats (3), der ersten Elektrode (5) und der zweiten Elektrode (6) entsprechen, wobei die Anzahl von Abschnitten (110) in einer Richtung senkrecht zu der optischen Wellenleiterrichtung (A) eindimensional angeordnet sind; einen Schritt eines Ausführens von zumindest einem eines Ausbildens von zumindest einer Schicht eines CeO2-Films (7a) durch kontinuierliches Sputtern und Vakuum-Aufdampfen und eines Ausbildens einer Anzahl von Schichten von CeO2-Filmen durch diskretes Sputtern und Vakuum-Aufdampfen auf eine Endfläche (200a), welche in jedem der Anzahl von Abschnitten (110) der Laserstange (200) der ersten Endfläche (3a) entspricht, und dadurch ein Ausbilden einer Antireflexionsschicht (700) mit einer Anzahl von Abschnitten, welche jeweils dem Antireflexionsfilm (7; 7A; 7B; 7C) entsprechen, an der Laserstange (200); und einen Schritt eines Teilens der Laserstange (200) und der Antireflexionsschicht (700) für jeden der Anzahl von Abschnitten (110).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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