DE112017005952T5

DE112017005952T5 - Oberflächenemissionslaser und elektronikvorrichtung

Info

Publication number: DE112017005952T5
Application number: DE112017005952.6T
Authority: DE
Inventors: Tatsushi Hamaguchi; Jugo Mitomo; Hiroshi Nakajima; Masamichi Ito; Susumu Sato; Noriyuki Futagawa
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-08-29
Also published as: US11031752B2; WO2018096850A1; JPWO2018096850A1; CN110268587B; US20190334318A1; CN110268587A

Abstract

Ein Oberflächenemissionslaser einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird bereitgestellt mit: einem Stromeinschnürungsbereich mit einem Öffnungsteil, der durch Verunreinigungen ausgebildet wird, die von einer Seite einer zweiten Halbleiterschicht in ein Laminat injiziert werden; und einer ersten DBR-Schicht einer ersten Halbleiterschichtseite und einer zweiten DBR-Schicht der zweiten Halbleiterschichtseite, die das Laminat in einer einem Öffnungsteil zugewandten Position greifen. Im Öffnungsteil ist der Öffnungsdurchmesser in der Nähe der ersten DBR-Schicht größer als der Öffnungsdurchmesser in der Nähe der zweiten DBR-Schicht.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Oberflächenemissionslaser und eine Elektronikvorrichtung, die den Oberflächenemissionslaser aufweist.
Stand der Technik
In einem Oberflächenemissionslaser sind verschiedene Technologien im Zusammenhang mit einer Stromeinschnürung offenbart worden.
Liste der Anführungen
Patentliteratur

PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2011-151364
PTL 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2011-29607
PTL 3: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2010-192824
PTL 4: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2010-123921

NPTL 1: H.E. Shin, Electronics Letters, 32, 1287, 1996
NPTL 2: Japanese Journal of Applied Physics 52(2013) 08J G04
NPTL 3: Phys. Status Solidi A, 1-7(2016)/DOI 10.100 2/ pssa.20 1532759

Kurzfassung der Erfindung
Im Übrigen ist es wünschenswert, dass ein Oberflächenemissionslaser den optischen Verlust aufgrund eines Stromeinschnürungsbereichs reduziert. Dies liegt daran, dass die Reduzierung des optischen Verlusts es ermöglicht, einen Schwellenwert oder eine Lichtausbeute des Oberflächenemissionslasers zu verbessern. Daher ist es wünschenswert, einen Oberflächenemissionslaser mit einem geringeren optischen Verlust aufgrund des Stromeinschnürungsbereichs und eine Elektronikvorrichtung mit dem Oberflächenemissionslaser bereitzustellen.
Ein Oberflächenemissionslaser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist ein Laminat auf. Das Laminat weist eine aktive Schicht und eine erste Halbleiterschicht und eine zweite Halbleiterschicht auf, zwischen denen die aktive Schicht angeordnet ist. Der Oberflächenemissionslaser weist ferner einen Stromeinschnürungsbereich auf, der durch Verunreinigungen ausgebildet wird und eine Öffnung aufweist, wobei die Verunreinigungen von der Seite der zweiten Halbleiterschicht in das Laminat injiziert werden; und eine erste DBR(Distributed Bragg Reflector, verteilter Bragg-Reflektor)-Schicht auf der Seite der ersten Halbleiterschicht und eine zweite DBR-Schicht auf der Seite der zweiten Halbleiterschicht, wobei die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht das Laminat dazwischen an einer der Öffnung zugewandten Position angeordnet haben. An der Öffnung ist ein Öffnungsdurchmesser in der Nähe der ersten DBR-Schicht größer als ein Öffnungsdurchmesser in der Nähe der zweiten DBR-Schicht.
Eine Elektronikvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist den oben beschriebenen Oberflächenemissionslaser als eine Lichtquelle auf.
Im Oberflächenemissionslaser und in der Elektronikvorrichtung gemäß den jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist an der Öffnung des Stromeinschnürungsbereichs der Öffnungsdurchmesser in der Nähe der ersten DBR-Schicht größer als der Öffnungsdurchmesser näher zur zweiten DBR-Schicht. Dies macht es für den Stromeinschnürungsbereich schwierig, Licht zu absorbieren, das zu einer Außenseite eines Strominjektionsbereichs austritt, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Öffnungsdurchmesser des Stromeinschnürungsbereichs gleichförmig ist, oder einem Fall, in dem der Öffnungsdurchmesser des Stromeinschnürungsbereichs von der Seite der zweiten DBR-Schicht zur Seite der ersten DBR-Schicht kleiner wird.
Im Oberflächenemissionslaser und in der Elektronikvorrichtung gemäß den jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird es für den Stromeinschnürungsbereich schwierig gemacht, das zur Außenseite des Strominjektionsbereichs austretende Licht zu absorbieren, wodurch ermöglicht wird, den optischen Verlust aufgrund der Stromeinschnürung zu reduzieren. Es ist zu beachten, dass die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen beschränkt sind und beliebige der hierin beschriebenen Wirkungen sein können.
Figurenliste

[1 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Oberflächenemissionslasers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
2A ist eine Darstellung, die einen Stromeinschnürungsbereich aus 1 schematisch veranschaulicht.
2B ist eine Darstellung, die den Stromeinschnürungsbereich aus 2A schematisch veranschaulicht.
2C ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Oberseitenkonfiguration des Stromeinschnürungsbereichs aus 2B veranschaulicht.
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Oberflächenemissionslasers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Oberflächenemissionslasers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
5 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration eines Oberflächenemissionslasers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
6A ist eine Darstellung, die ein Modifikationsbeispiel einer Querschnittskonfiguration eines Stromeinschnürungsbereichs aus 1, 3, 4 und 5 veranschaulicht.
6B ist eine Darstellung, die den Stromeinschnürungsbereich aus 6A schematisch veranschaulicht.
6C ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Oberseitenkonfiguration des Stromeinschnürungsbereichs aus 6B veranschaulicht.
7A ist eine Darstellung, die ein Modifikationsbeispiel einer Querschnittskonfiguration des Stromeinschnürungsbereichs aus 1, 3, 4 und 5 schematisch veranschaulicht.
7B ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Oberseitenkonfiguration des Stromeinschnürungsbereichs aus 7A veranschaulicht.
8 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration einer optischen Kommunikationsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
9 ist eine Darstellung, die ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Druckers gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
10 ist eine Darstellung, die ein schematisches Konfigurationsbeispiel einer Informationswiedergabe- und -aufzeichnungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

Modi zur Ausführung der Erfindung
Im Folgenden werden einige Ausführungsformen der Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen jeweils ein spezielles Beispiel der vorliegenden Offenbarung, und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die nachfolgenden Ausführungsformen beschränkt. Darüber hinaus ist die vorliegende Offenbarung nicht auf Positionen, Abmessungen, Abmessungsverhältnisse und andere Faktoren der jeweiligen Komponenten beschränkt, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung in der nachfolgenden Reihenfolge erfolgt.
Erste Ausführungsform (Oberflächenemissionslaser)
Ein Beispiel für das Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht mit einer darin eingebetteten ersten DBR-Schicht mittels eines Verfahrens für ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth, epitaktisches laterales Überwachsen)
Zweite Ausführungsform (Oberflächenemissionslaser)
Ein Beispiel für das Ausbilden der ersten Halbleiterschicht auf der ersten DBR-Schicht mittels eines allgemeinen Verfahrens für MOCVD (Metal Organic Chemical Vapour Deposition, metallorganische chemische Gasphasenabscheidung)
Dritte Ausführungsform (Oberflächenemissionslaser)
Ein Beispiel für das Entfernen eines Substrats mittels eines CMP (chemisch-mechanischen Polierens) und anschließendem Ausbilden der ersten DBR-Schicht
Vierte Ausführungsform (Oberflächenemissionslaser)
Ein Beispiel für das Ausbilden der ersten DBR-Schicht eines Konkavspiegeltyps 5. Modifikationsbeispiele, die den jeweiligen Ausführungsformen gemeinsam sind (Oberflächenemissionslaser)

Modifikationsbeispiel A: Ein Beispiel für das Konfigurieren eines Stromeinschnürungsbereichs in drei Verunreinigungsbereichen
Modifikationsbeispiel B: Ein Beispiel für das Konfigurieren des Stromeinschnürungsbereichs in einem invertierten konischen Verunreinigungsbereich

Fünfte Ausführungsform (optische Kommunikationsvorrichtung)
Ein Beispiel für das Verwenden des Oberflächenemissionslasers jeder der vorstehenden Ausführungsformen als eine Lichtquelle einer optischen Kommunikationsvorrichtung
Sechste Ausführungsform (Drucker)
Ein Beispiel für das Verwenden des Oberflächenemissionslasers jeder der vorstehenden Ausführungsformen als eine Lichtquelle eines Druckers
Siebte Ausführungsform (Informationswiedergabe- und -aufzeichnungsvorrichtung)
Ein Beispiel für das Verwenden des Oberflächenemissionslasers jeder der vorstehenden Ausführungsformen als eine Lichtquelle einer Informationswiedergabe- und -aufzeichnungsvorrichtung
<Erste Ausführungsform>
[Konfiguration]
Es wird eine Konfiguration eines Oberflächenemissionslasers 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 1 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration des Oberflächenemissionslasers 10.
Der Oberflächenemissionslaser 10 ist ein Halbleiterlaser eines Oberseitenemissionstyps, der als eine Lichtquelle für einen optischen Laser, einen Laserdrucker, optische Kommunikationen usw. geeignet ist. Der Oberflächenemissionslaser 10 weist einen Vertikalresonator auf einem Substrat 11 auf. Der Vertikalresonator ist so konfiguriert, dass er mit einer vorbestimmten Oszillationswellenlänge λ durch zwei DBRs oszilliert, die sich in einer normalen Richtung des Substrats 11 zugewandt sind. Der Vertikalresonator weist beispielsweise ein Laminat 10A und die zwei DBR-Schichten auf, zwischen denen das Laminat 10A an einer einer Öffnung 16H eines Stromeinschnürungsbereichs 16 zugewandten Position angeordnet ist. Die vorstehenden zwei DBR-Schichten sind durch eine erste DBR-Schicht 12 auf der Seite einer ersten Halbleiterschicht 13, die später beschrieben wird, und eine zweite DBR-Schicht 18 auf der Seite einer zweiten Halbleiterschicht 15, die später beschrieben wird, konfiguriert. Die erste DBR-Schicht 12 ist näher am Substrat 11 ausgebildet als die zweite DBR-Schicht 18. Das Laminat 10A weist beispielsweise eine aktive Schicht 14 und zwei Halbleiterschichten auf, zwischen denen die aktive Schicht 14 angeordnet ist. Die beiden oben beschriebenen Halbleiterschichten sind durch die erste Halbleiterschicht 13 in der Nähe des Substrats 11 und die zweite Halbleiterschicht 15 entfernt vom Substrat 11 konfiguriert. Die erste Halbleiterschicht 13 ist näher am Substrat 11 ausgebildet als die zweite Halbleiterschicht 15.
Der Oberflächenemissionslaser 10 weist auf dem Substrat 11 beispielsweise die erste DBR-Schicht 12, die erste Halbleiterschicht 13, die aktive Schicht 14, die zweite Halbleiterschicht 15, eine zweite Elektrodenschicht 17A und die zweite DBR-Schicht 18 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 11 auf. Der Oberflächenemissionslaser 10 weist ferner beispielsweise eine dritte Elektrodenschicht 17B auf der zweiten Elektrodenschicht 17A und eine erste Elektrodenschicht 19 auf einer Rückseite des Substrats 11 auf. Das Laminat 10A kann beispielsweise auf einer äußersten Oberfläche 10B auf der Seite der zweiten DBR-Schicht 18 eine Kontaktschicht aufweisen, um zu bewirken, dass die zweite Halbleiterschicht 15 und die zweite Elektrodenschicht 17A in ohmschem Kontakt miteinander stehen. Die Kontaktschicht kann eine Schicht sein, die durch Dotieren einer äußersten Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 15 mit einer hochkonzentrierten Verunreinigung ausgebildet wird, oder kann eine Schicht sein, die getrennt von der zweiten Halbleiterschicht 15 ausgebildet wird und sich in Kontakt mit der äußersten Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 15 befindet.
Das Substrat 11 ist ein Kristallwachstumssubstrat, das im epitaktischen Kristallwachstum der ersten DBR-Schicht 12 und des Laminats 10A verwendet wird. Das heißt, das Substrat 11 ist ein Substrat, das außerhalb des Vertikalresonators bereitgestellt wird. Ferner ist das Substrat 11 in einer Positionsbeziehung zum Vertikalresonator ein Substrat, das auf einer der Lichtemission des Oberflächenemissionslasers 10 gegenüberliegenden Seite bereitgestellt ist. Der Oberflächenemissionslaser 10 ist ein Nitrid-Halbleiterlaser. Das Substrat 11 ist beispielsweise ein GaN-Substrat. Die erste DBR-Schicht 12 und das Laminat 10A sind durch Nitrid-Halbleiter konfiguriert. Beispiele der Nitrid-Halbleiter umfassen GaN, AlGaN, AlInN, GaInN, AlGalnN usw.
Die erste DBR-Schicht 12 ist beispielsweise durch einen Halbleiter-Mehrschichtfilm konfiguriert. Der Halbleiter-Mehrschichtfilm weist eine Struktur auf, bei der eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex und eine Schicht mit hohem Brechungsindex abwechselnd gestapelt sind. Es ist bevorzugt, dass die Schicht mit niedrigem Brechungsindex eine Dicke von ungeradzahligen Malen von λ/4n₁ aufweist (n₁ ist ein Brechungsindex der Schicht mit niedrigem Brechungsindex). Es ist bevorzugt, dass die Schicht mit hohem Brechungsindex die Dicke von ungeradzahligen Malen von λ/4n₂ aufweist (n₂ ist der Brechungsindex der Schicht mit hohem Brechungsindex). Im Halbleiter-Mehrschichtfilm, der die erste DBR-Schicht 12 konfiguriert, umfassen Kombinationen der Schicht mit niedrigem Brechungsindex und der Schicht mit hohem Brechungsindex beispielsweise GaN/AlGaN, GaN/AlInN, GaInN/GaN, AlGaN/GalnN usw. Die erste Halbleiterschicht 13 ist beispielsweise durch GaN konfiguriert. Die erste Halbleiterschicht 13 wird mit der ersten DBR-Schicht 12 als eine Maske ausgebildet, beispielsweise durch ein Verfahren des lateralen epitaktischen Wachstums, wie beispielsweise ein Verfahren für ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth, epitaktisches laterales Überwachsen). Die erste Halbleiterschicht 13 ist beispielsweise eine Halbleiterschicht, die durch Einbetten der ersten DBR-Schicht 12 darin ausgebildet wird. Das Substrat 11, die erste DBR-Schicht 12 und die erste Halbleiterschicht 13 weisen Silizium (Si) usw. als Verunreinigungen vom n-Typ auf. Das heißt, das Substrat 11, die erste DBR-Schicht 12 und die erste Halbleiterschicht 13 sind n-Typ-Halbleiterschichten. Die zweite Halbleiterschicht 15 ist beispielsweise durch GaN konfiguriert. Die zweite Halbleiterschicht 15 weist beispielsweise Magnesium (Mg), Zink (Zn) usw. als Verunreinigungen vom p-Typ auf. Das heißt, die zweite Halbleiterschicht 15 ist eine p-Typ-Halbleiterschicht.
Die aktive Schicht 14 weist beispielsweise eine Quantentopfstruktur auf. Typen von Quantentopfstrukturen umfassen beispielsweise eine Struktur mit einem einzelnen Quantentopf (QW-Struktur, Quantum-Well-Struktur) oder eine Struktur mit mehreren Quantentöpfen (MQW-Struktur, Multiple-Quantum-Well-Struktur). Die Quantentopfstruktur weist eine Struktur auf, bei der eine Topfschicht und eine Sperrschicht abwechselnd gestapelt sind. Kombinationen der Topfschicht und der Sperrschicht umfassen beispielsweise (In_yGa(_1-y)N, GaN), (In_yGa(_1-y)N, In_zGa(_1-z)N) [vorausgesetzt y>z], (In_yGa(_1-y)N, AlGaN) usw.
Der Stromeinschnürungsbereich 16 ist im Laminat 10A ausgebildet. Der Stromeinschnürungsbereich 16 wird durch die Verunreinigung ausgebildet, die von der Seite der zweiten Halbleiterschicht 15 in das Laminat 10A injiziert wird. Der Stromeinschnürungsbereich 16 weist als Verunreinigung eines oder mehrere von Sauerstoff, Bor, Chlor, Kohlenstoff, Fluor, Aluminium, Nickel, Kupfer, Magnesium und Eisen auf. Der Stromeinschnürungsbereich 16 ist durch einen hochohmigen Bereich konfiguriert, der durch Ionenimplantation in eine Oberflächenschicht des Laminats 10A ausgebildet wird. Der Stromeinschnürungsbereich 16 ist ein Bereich zum Einschnüren eines in die aktive Schicht 14 injizierten Stroms. Der Stromeinschnürungsbereich 16 ist ein ringförmiger Bereich mit der Öffnung 16H. Eine innere Umfangsfläche des Stromeinschnürungsbereichs 16 weist beispielsweise eine Kreisringform auf. Eine äußere Umfangsfläche des Stromeinschnürungsbereichs 16 weist beispielsweise die Kreisringform, eine elliptische Ringform oder eine polygonale Ringform auf. In der Öffnung 16H ist ein Öffnungsdurchmesser L1 in der Nähe der ersten DBR-Schicht 12 größer als ein Öffnungsdurchmesser L2 in der Nähe der zweiten DBR-Schicht 18. Der Öffnungsdurchmesser L1 ist ein Öffnungsdurchmesser in der Umgebung eines unteren Endes des Stromeinschnürungsbereichs 16. Die Umgebung des unteren Endes des Stromeinschnürungsbereichs 16 bezieht sich beispielsweise auf einen Teil, in dem der Stromeinschnürungsbereich 16 und die aktive Schicht 14 einander überlappen. Der Öffnungsdurchmesser L2 ist der Öffnungsdurchmesser auf der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A des Stromeinschnürungsbereichs 16. Der Öffnungsdurchmesser L1 liegt beispielsweise im Bereich von 1 µm bis 20 µm und beträgt vorzugsweise etwa 10 µm. In der Öffnung 16H ist der Öffnungsdurchmesser L1 um λ/n (λ repräsentiert die Oszillationswellenlänge und n repräsentiert den Brechungsindex des Laminats 10A) oder mehr größer als der Öffnungsdurchmesser L2. In der Öffnung 16H ist es bevorzugt, dass der Öffnungsdurchmesser L1 um 2 µm oder mehr größer als der Öffnungsdurchmesser L2 ist. Der Stromeinschnürungsbereich 16 weist eine Tiefe, die die aktive Schicht 14 erreicht, beispielsweise am tiefsten Punkt in der Öffnung 16H auf. Der Stromeinschnürungsbereich 16 weist die Tiefe von etwa 100 nm beispielsweise am tiefsten Punkt in der Öffnung 16H auf. Der Stromeinschnürungsbereich 16 weist die Tiefe von etwa 3 nm beispielsweise an einem Punkt in der Nähe der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A und in der Nähe einer inneren Oberfläche der Öffnung 16H auf.
Die Tiefe des Stromeinschnürungsbereichs 16 repräsentiert die Tiefe von der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A bis zum unteren Ende des Stromeinschnürungsbereichs 16. Das untere Ende des Stromeinschnürungsbereichs 16 ist ein Teil (im Folgenden als „entsprechender Teil“ bezeichnet) im Stromeinschnürungsbereich 16 mit einer Verunreinigungskonzentration, die 1/100 der Verunreinigungskonzentration in einem Teil beträgt, in dem die Konzentration der Verunreinigungen, die im Stromeinschnürungsbereich 16 verteilt sind, am höchsten ist. Das untere Ende des Stromeinschnürungsbereichs 16 ist beispielsweise durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry), energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX: Energy Dispersive X-ray) usw. messbar. Es ist zu beachten, dass die Verunreinigungskonzentrationsverteilung in einer Tiefenrichtung im Stromeinschnürungsbereich 16 häufig eine monotone Abnahme von der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A ist. Die monotone Abnahme beinhaltet beispielsweise eine exponentielle Abnahme, eine lineare Abnahme, eine schrittweise Abnahme usw. Die monotone Abnahme ist nicht auf die exponentielle Abnahme, die lineare Abnahme oder die schrittweise Abnahme beschränkt. Die Verunreinigungskonzentrationsverteilung in der Tiefenrichtung im Stromeinschnürungsbereich 16 kann jedoch eine Spitze bei einer vorbestimmten Tiefe aufweisen. In diesem Fall ist es möglich, dass es die beiden vorstehenden entsprechenden Teile gibt. In diesem Fall ist ein tieferer Teil das untere Ende des Stromeinschnürungsbereichs 16. Falls zwei oder mehr Typen von Verunreinigungen im Stromeinschnürungsbereich 16 verteilt sind, wird die Tiefe des Stromeinschnürungsbereichs 16 für jede der Verunreinigungen angegeben.
Der Öffnungsdurchmesser der Öffnung 16H ist eine Länge eines Liniensegments, das durch die Mitte des Stromeinschnürungsbereichs 16 in einer Ebene verläuft, die eine Mittelachse des Stromeinschnürungsbereichs 16 als eine normale Linie aufweist, und beide Enden des Liniensegments stehen in Kontakt mit der inneren Oberfläche der Öffnung 16H. Die innere Oberfläche der Öffnung 16H ist der Teil im Stromeinschnürungsbereich 16 mit der Verunreinigungskonzentration, die 1/100 der Verunreinigungskonzentration bei einem Teil beträgt, in dem die Konzentration der Verunreinigungen, die in der äußersten Oberfläche 10B des Stromeinschnürungsbereichs 16 verteilt sind, am höchsten ist. Die innere Oberfläche der Öffnung 16H ist beispielsweise durch SIMS oder EDX usw. messbar. Es ist zu beachten, dass die Verunreinigungskonzentrationsverteilung in einer lateralen Richtung im Stromeinschnürungsbereich 16 im Allgemeinen gleichmäßig ist. In einer Grenze von einem Bereich, der die Verunreinigung aufweist, zu einem Bereich, der keine Verunreinigung aufweist, zeigt die Verunreinigungskonzentrationsverteilung jedoch häufig die monotone Abnahme. Falls zwei oder mehr Verunreinigungen im Stromeinschnürungsbereich 16 verteilt sind, wird die innere Oberfläche der Öffnung 16H für jede der Verunreinigungen angegeben.
2A veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration des Stromeinschnürungsbereichs 16. 2B veranschaulicht schematisch den Stromeinschnürungsbereich 16 aus 2A. 2C veranschaulicht ein Beispiel einer Oberseitenkonfiguration des Stromeinschnürungsbereichs 16 aus 2B. Der Stromeinschnürungsbereich 16 weist beispielsweise einen Verunreinigungsbereich 16A und einen Verunreinigungsbereich 16B auf, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Alternativ ist der Stromeinschnürungsbereich 16 beispielsweise durch den Verunreinigungsbereich 16A und den Verunreinigungsbereich 16B konfiguriert, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Darüber hinaus unterscheiden sich die Verunreinigungen, die den Verunreinigungsbereich 16A ausbilden, und die Verunreinigungen, die den Verunreinigungsbereich 16B ausbilden, voneinander. Der Verunreinigungsbereich 16A weist beispielsweise Bor oder Chlor als die Verunreinigung auf. Der Verunreinigungsbereich 16B weist beispielsweise Sauerstoff als die Verunreinigung auf. Falls der Verunreinigungsbereich 16B Sauerstoff als die Verunreinigung aufweist, kann der Verunreinigungsbereich 16B beispielsweise mittels einer Veraschungsvorrichtung ausgebildet werden. Falls der Verunreinigungsbereich 16B Chlor als die Verunreinigung aufweist, kann der Verunreinigungsbereich 16B beispielsweise mittels einer Vorrichtung für RIE (Reactive Ion Etching, reaktives Ionenätzen) ausgebildet werden.
Eine Tiefe D1 des Verunreinigungsbereichs 16A ist tiefer als eine Tiefe D2 des Verunreinigungsbereichs 16B. Ferner ist der Öffnungsdurchmesser L1 des Verunreinigungsbereichs 16A größer als der Öffnungsdurchmesser L2 des Verunreinigungsbereichs 16B. Das heißt, der Öffnungsdurchmesser L1 des Verunreinigungsbereichs 16A mit einer relativ tiefen Tiefe ist größer als der Öffnungsdurchmesser L2 des Verunreinigungsbereichs 16B mit einer relativ flachen Tiefe. Zu diesem Zeitpunkt nimmt beispielsweise der Öffnungsdurchmesser der Öffnung 16H intermittierend von der Seite der zweiten DBR-Schicht 18 zur Seite der ersten DBR-Schicht 12 zu.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Tiefe D1 des Verunreinigungsbereichs 16A die Tiefe von der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A bis zum unteren Ende des Verunreinigungsbereichs 16A. Das heißt, der Verunreinigungsbereich 16A ist von der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A bis zum unteren Ende des Verunreinigungsbereichs 16A verteilt. Das untere Ende des Verunreinigungsbereichs 16A ist ein Teil im Verunreinigungsbereich 16A mit der Verunreinigungskonzentration, die 1/100 der Verunreinigungskonzentration in einem Teil beträgt, in dem die Konzentration der Verunreinigungen, die im Verunreinigungsbereich 16A verteilt sind, am höchsten ist. Die Tiefe D2 des Verunreinigungsbereichs 16B ist die Tiefe von der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A bis zum unteren Ende des Verunreinigungsbereichs 16B. Das heißt, der Verunreinigungsbereich 16B ist von der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A bis zum unteren Ende des Verunreinigungsbereichs 16B verteilt. Das untere Ende des Verunreinigungsbereichs 16B ist ein Teil im Verunreinigungsbereich 16B mit der Verunreinigungskonzentration, die 1/100 der Verunreinigungskonzentration in einem Teil beträgt, in dem die Konzentration der Verunreinigungen, die im Verunreinigungsbereich 16B verteilt sind, am höchsten ist.
Zusätzlich ist der Öffnungsdurchmesser L1 des Verunreinigungsbereichs 16A die Länge des Liniensegments, das durch die Mitte des Stromeinschnürungsbereichs 16 in der Ebene verläuft, die die Mittelachse des Stromeinschnürungsbereichs 16 als die normale Linie aufweist, und beide Enden des Liniensegments stehen in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Verunreinigungsbereichs 16A. Die innere Oberfläche des Verunreinigungsbereichs 16A ist ein Teil im Stromeinschnürungsbereich 16A mit der Verunreinigungskonzentration, die 1/100 der Verunreinigungskonzentration in einem Teil beträgt, in dem die Konzentration der Verunreinigungen, die auf der äußersten Oberfläche 10B des Stromeinschnürungsbereichs 16B verteilt sind, am höchsten ist. Der Öffnungsdurchmesser L2 des Verunreinigungsbereichs 16B ist die Länge des Liniensegments, das durch die Mitte des Stromeinschnürungsbereichs 16 in der Ebene verläuft, die die Mittelachse des Stromeinschnürungsbereichs 16 als die normale Linie aufweist, und beide Enden des Liniensegments stehen in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Verunreinigungsbereichs 16B. Die innere Oberfläche des Verunreinigungsbereichs 16B ist ein Teil im Stromeinschnürungsbereich 16B mit der Verunreinigungskonzentration, die 1/100 der Verunreinigungskonzentration in einem Teil beträgt, in dem die Konzentration der Verunreinigungen, die auf der äußersten Oberfläche 10B im Stromeinschnürungsbereich 16 verteilt sind, am höchsten ist.
Der Stromeinschnürungsbereich 16 ist beispielsweise wie in 2B dargestellt, unter Verwendung der Tiefe D1 und der Tiefe D2 und des Öffnungsdurchmessers L1 und des Öffnungsdurchmessers L2, die wie oben beschrieben bestimmt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann interpretiert werden, dass, wie beispielsweise in 2B und 2C veranschaulicht, der Stromeinschnürungsbereich 16 einen Verunreinigungsbereich 16X und einen Verunreinigungsbereich 16Y aufweist, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Es kann auch interpretiert werden, dass, wie beispielsweise in 2B und 2C veranschaulicht, der Stromeinschnürungsbereich 16 durch den Verunreinigungsbereich 16X und den Verunreinigungsbereich 16Y konfiguriert ist, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden.
Die Tiefe des Verunreinigungsbereichs 16X ist tiefer als die Tiefe des Verunreinigungsbereichs 16Y. Ferner ist der Öffnungsdurchmesser L1 des Verunreinigungsbereichs 16X größer als der Öffnungsdurchmesser L2 des Verunreinigungsbereichs 16Y. Der Öffnungsdurchmesser L1 des Verunreinigungsbereichs 16X mit einer relativ tiefen Tiefe ist größer als der Öffnungsdurchmesser L2 des Verunreinigungsbereichs 16Y mit einer relativ flachen Tiefe. Zu diesem Zeitpunkt nimmt beispielsweise der Öffnungsdurchmesser der Öffnung 16H intermittierend von der Seite der zweiten DBR-Schicht 18 zur Seite der ersten DBR-Schicht 12 zu.
Der Verunreinigungsbereich 16X weist die Verunreinigung, die den Verunreinigungsbereich 16A ausbildet, und die Verunreinigung, die den Verunreinigungsbereich 16B ausbildet, auf. Einerseits weist der Verunreinigungsbereich 16Y die Verunreinigung, die den Verunreinigungsbereich 16B ausbildet, und eine geringe Verunreinigung, die den Verunreinigungsbereich 16A ausbildet, auf.
Die zweite Elektrodenschicht 17A steht mit der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A auf der zweiten DBR-Schicht 18 in Kontakt. Die zweite Elektrodenschicht 17A steht in Kontakt mit dem gesamten Bereich, der wenigstens der zweiten DBR-Schicht 18 der äußersten Oberfläche 10B zugewandt ist. Das heißt, zwischen der äußersten Oberfläche 10B und der zweiten DBR-Schicht 18 ist kein Stromeinschnürungsbereich aufgrund von SiO₂ usw. vorhanden.
Die zweite Elektrodenschicht 17A ist durch ein leitfähiges Material mit einer optischen Transparenz für Licht der Oszillationswellenlänge λ konfiguriert (die optische Transparenz weist beispielsweise eine Absorptionsfähigkeit von 5 % oder weniger auf). Beispiele der vorstehenden leitfähigen Materialien umfassen Indium-Zinnoxid (einschließlich ITO (Indium Tin Oxide, Indium-Zinnoxid), Sn-dotiertes In₂O₃, kristallines ITO und amorphes ITO), Indium-Zinkoxid (IZO), IFO (F-dotiertes In₂O₃), Zinnoxid (SnO₂), ATO (Sb-dotiertes SnO₂), FTO (F-dotiertes SnO₂), Zinkoxid (ZnO, einschließlich AI-dotiertes ZnO und B-dotiertes ZnO), InGaZnO-basiertes Material (InGaZnO₄ usw., das auch als „IGZO“ bezeichnet werden kann) und ITiO (Ti-dotiertes ITO). Die zweite Elektrodenschicht 17A kann eine Halbleiterschicht mit einem speziellen Leitfähigkeitstyp sein und kann beispielsweise eine mit Si dotierte n-Typ-GaN-Schicht sein.
Die dritte Elektrodenschicht 17B ist durch einen einschichtigen Film oder einen mehrschichtigen Film mit einem oder mehreren Typen von Metallen (einschließlich Legierungen) konfiguriert, die aus einer Gruppe bestehend aus beispielsweise Gold (Au), Silber (Ag), Palladium (Pd), Platin (Pt), Nickel (Ni), Titan (Ti), Vanadium (V), Wolfram (W), Chrom (Cr), Aluminium (A1), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Zinn (Sn) und Indium (In) ausgewählt sind.
Die zweite DBR-Schicht 18 ist beispielsweise durch eine dielektrische Mehrfachschicht konfiguriert. Die dielektrische Mehrfachschicht weist eine Struktur auf, bei der die Schicht mit niedrigem Brechungsindex und die Schicht mit hohem Brechungsindex von Dicke abwechselnd gestapelt sind. Es ist bevorzugt, dass die Schicht mit niedrigem Brechungsindex die Dicke von ungeradzahligen Malen von λ/4n₃ aufweist (n₃ ist der Brechungsindex der Schicht mit niedrigem Brechungsindex). Es ist bevorzugt, dass die Schicht mit hohem Brechungsindex die Dicke von ungeradzahligen Malen von λ/4n₄ aufweist (n₄ ist der Brechungsindex der Schicht mit hohem Brechungsindex). Beispiele für Materialien der dielektrischen Mehrfachschicht, die die zweite DBR-Schicht 18 konfiguriert, umfassen SiO₂, SiN, Al₂O₃, Nb₂O₅, Ta₂O₅, TiO₂, A1N, MgO und ZrO₂. In der dielektrischen Mehrfachschicht, die die zweite DBR-Schicht 18 konfiguriert, weisen die Kombinationen der Schichten mit niedrigem Brechungsindex und der Schichten mit hohem Brechungsindex beispielsweise SiO₂/SiN, SiO₂/Nb₂O₅, SiO₂/ZrO₂ und SiO₂/AlN auf. Die dielektrische Mehrfachschicht, die die zweite DBR-Schicht 18 konfiguriert, wird durch ein Filmbildungsverfahren, wie beispielsweise Sputtern, CVD oder Gasphasenabscheidung usw., ausgebildet.
Die erste Elektrodenschicht 19 weist eine Struktur (Ti/Pt/Au) auf, bei der beispielsweise Titan (Ti), Platin (Pt) und Gold (Au) in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 11 gestapelt sind. Die erste Elektrodenschicht 19 kann auch eine Struktur (V/Pt/Au) aufweisen, bei der beispielsweise Vanadium (V), Platin (Pt) und Gold (Au) in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 11 gestapelt sind. Die erste Elektrodenschicht 19 kann eine Struktur (Ti/Al/Au) aufweisen, bei der beispielsweise Titan (Ti), Aluminium (Al) und Gold (Au) in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 11 gestapelt sind.
[Herstellungsverfahren]
Im Folgenden wird ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens des Oberflächenemissionslasers 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Um den Oberflächenemissionslaser 10 herzustellen, werden die Nitrid-Halbleiter kollektiv auf dem Substrat 11 ausgebildet, beispielsweise mittels eines epitaktischen Kristallwachstumsverfahrens, wie beispielsweise eines Verfahren für MOCVD (Metal Organic Chemical Vapour Deposition, metallorganische chemische Gasphasenabscheidung: organometallisches Gasphasenwachstum) oder eines ELO-Verfahrens. Daraufhin wird für Rohmaterialien von Verbindungshalbleitern beispielsweise Trimethylgallium ((CH₃)₃Ga) als Rohgas von Ga verwendet, Trimethylaluminium ((CH₃)₃Al) wird beispielsweise als Rohgas von Al verwendet, und Trimethylindium ((CH₃)₃In) wird beispielsweise als Rohgas von In verwendet. Zusätzlich wird Ammoniak (NH₃) als Rohgas von N verwendet.
Zunächst wird die erste DBR-Schicht 12 auf dem Substrat 11 ausgebildet. Die erste DBR-Schicht 12 wird durch Ausbilden eines Mehrschichtfilm-Reflexionsspiegels auf einer gesamten Oberseite des Substrats 11 beispielsweise mittels des MOCVD-Verfahrens und dann selektivem Ätzen ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine freiliegende Oberfläche des Substrats 11 in einer Peripherie der ersten DBR-Schicht 12 ausgebildet. Danach wird mit der ersten DBR-Schicht 12 als Maske die erste Halbleiterschicht 13, in der die erste DBR-Schicht 12 eingebettet ist, unter Verwendung des Verfahrens des epitaktischen Wachstums in lateraler Richtung, wie beispielsweise eines ELO-Verfahrens usw., ausgebildet. Anschließend werden die aktive Schicht 14 und die zweite Halbleiterschicht 15 in dieser Reihenfolge auf der ersten Halbleiterschicht 13 ausgebildet, beispielsweise mittels des MOCVD-Verfahrens. Hierdurch wird das Laminat 10A ausgebildet.
Anschließend wird beispielsweise ein kreisförmiges Muster mit einem Durchmesser, der gleich dem Öffnungsdurchmesser L1 ist, an einer der ersten DBR-Schicht 12 zugewandten Position der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A ausgebildet. Danach werden mit dem vorstehenden Muster als Maske vorbestimmte Verunreinigungen bis zu einer vorbestimmten Tiefe von der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A beispielsweise mittels des Ionenimplantationsverfahrens injiziert. Hierdurch wird der Verunreinigungsbereich 16A mit der Öffnung mit dem Öffnungsdurchmesser L1 ausgebildet. Danach wird, nachdem das vorstehende Muster entfernt wurde, das kreisförmige Muster mit dem Durchmesser, der beispielsweise gleich dem Öffnungsdurchmesser L2 ist, an einer Position ausgebildet, die der Öffnung des Verunreinigungsbereichs 16A der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A zugewandt ist. Danach werden mit dem vorstehenden Muster als Maske vorbestimmte Verunreinigungen bis zur vorbestimmten Tiefe von der äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A beispielsweise mittels des Ionenimplantationsverfahrens injiziert. Hierdurch wird der Verunreinigungsbereich 16B mit der Öffnung mit dem Öffnungsdurchmesser L2 ausgebildet. Auf diese Weise wird der Stromeinschnürungsbereich 16 mit dem Verunreinigungsbereich 16A und dem Verunreinigungsbereich 16B ausgebildet.
Anschließend wird die zweite Elektrodenschicht 17A ausgebildet, um beispielsweise mit der gesamten äußersten Oberfläche 10B des Laminats 10A in Kontakt zu stehen. Danach wird die zweite DBR-Schicht 18 durch Ausbilden des dielektrischen Mehrschichtfilm-Reflexionsspiegels auf der gesamten Oberseite der zweiten Elektrodenschicht 17A mittels beispielsweise Sputtern, CVD oder Gasphasenabscheidung und dann selektivem Ätzen ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine freiliegende Oberfläche der zweiten Elektrodenschicht 17A in einer Peripherie der zweiten DBR-Schicht 18 ausgebildet. Dann wird die dritte Elektrodenschicht 17B auf der freiliegenden Oberfläche der zweiten Elektrodenschicht 17A ausgebildet.
Anschließend wird das Substrat 11 durch Polieren der Rückseite des Substrats 11 nach Bedarf gedünnt. Für ein Polierverfahren zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, beispielsweise mechanisches Schleifen, chemisch-mechanisches Polieren oder photoelektrochemisches Ätzen usw. zu verwenden. Danach wird die erste elektronische Schicht 19 auf der Rückseite des Substrats 11 ausgebildet. Auf diese Weise wird der Oberflächenemissionslaser 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt.
[Betrieb]
Im Oberflächenemissionslaser 10 einer derartigen Konfiguration wird in einem Fall, in dem eine vorbestimmte Spannung zwischen der dritten Elektrodenschicht 17B und der ersten Elektrodenschicht 19 angelegt wird, der Strom durch die Öffnung 16H in die aktive Schicht 14 injiziert. Dies führt zu einer Lichtemission aufgrund einer Rekombination eines Elektrons und eines Lochs. Das Licht wird von einem Paar der ersten DBR-Schicht 12 und der zweiten DBR-Schicht 18 reflektiert, und eine Laseroszillation tritt bei einer vorbestimmten Oszillationswellenlänge λ auf. Dann wird ein Laserstrahl mit der Oszillationswellenlänge λ von der Oberseite der zweiten DBR-Schicht 18 nach außen emittiert.
[Wirkungen]
Im Folgenden werden die Wirkungen des Oberflächenemissionslasers 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
In einem vorhandenen weit verbreiteten GaAs-basierten Oberflächenemissionslaser wird die derzeitige Konstruktionsstruktur durch laterales Oxidieren einer AlAs-Schicht ausgebildet, die in der Nähe einer aktiven Schicht ausgebildet wird, um einen nicht erregten Bereich in einer Vorrichtung auszubilden, wodurch der Strom auf eine Stelle konzentriert wird. Eine derartige Technologie wurde jedoch aufgrund von Materialeinschränkungen für ein Nitrid nicht etabliert, und daher wurde eine andere Art und Weise des Aufbaus der Stromeinschnürungsstruktur untersucht.
Beispielsweise ist es möglich, die Stromeinschnürungsstruktur durch teilweises Einfügen von SiO₂ zwischen einer ITO-Elektrode und p-GaN zu erzielen, um den nicht erregten Bereich auszubilden. Dieses Verfahren bildet jedoch eine lange Resonatorverteilung in einem Resonator, was somit möglicherweise zu starken optischen Verlusten durch Anti-Guide-geführte Wellen, d. h. Diffraktion, führen kann. Um ein derartiges Problem zu lösen, ist das Ausbilden der Stromeinschnürungsstruktur durch die Ionenimplantation möglich. Beispielsweise ist das Ausbilden des nicht erregten Bereichs durch Ionenimplantation von Borionen möglich. Dieses Verfahren verhindert das Ausbilden der langen Resonatorverteilung im Resonator und verursacht somit keinen optischen Verlust aufgrund der Diffraktion, ähnlich wie in einem Fall, in dem SiO₂ verwendet wird.
Bei diesem Verfahren wird jedoch das zur Außenseite des Strominjektionsbereichs austretende Licht durch das implantierte Ion oder in einen speziellen Elektronenzustand absorbiert, der durch die Ionenimplantation verursacht wird, wodurch der optische Verlust verursacht und ein Schwellenwert oder eine Effizienz der Vorrichtung verschlechtert wird. In einem Fall, in dem die Borionen bis unter die aktive Schicht implantiert werden, ist die Verteilung der Borionen räumlich weit in eine Richtung des Resonators verteilt, wodurch ein größerer optischer Verlust verursacht wird. Darüber hinaus erzeugt die in die aktive Schicht eingeführte defekte Nichtemissionsrekombination infolge der Implantation der Borionen in die aktive Schicht einen Blindstrom und verschlechtert die Eigenschaften der Vorrichtung.
Im Übrigen ist es bei der Ionenimplantation möglich, eine Eintrittstiefe in eine Halbleitervorrichtung durch Ändern einer Beschleunigungsspannung während der Ionenbestrahlung anzupassen. Daher ist es möglich, einen Betrag des optischen Verlusts innerhalb des Resonators durch flaches Implantieren von Ionen zu reduzieren. In einem derartigen Fall wird jedoch ein Bereich, der hochohmig gemacht werden soll, dünner, und es tritt ein diskretes Stromleck mit einem verbleibenden Defekt in einer äußersten Schicht als Ursprung auf, wodurch es schwierig wird, eine hochwertige Stromeinschnürungsstruktur auszubilden.
Einerseits ist in der vorliegenden Ausführungsform in der Öffnung 16H des Stromeinschnürungsbereichs 16 der Öffnungsdurchmesser L1 in der Nähe der ersten DBR-Schicht 12 größer als der Öffnungsdurchmesser L2 in der Nähe der zweiten DBR-Schicht 18. Dies macht es für den Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig, Licht zu absorbieren, das an der Außenseite des Strominjektionsbereichs austritt, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Öffnungsdurchmesser des Stromeinschnürungsbereichs 16 gleichförmig ist, oder einem Fall, in dem der Öffnungsdurchmesser des Stromeinschnürungsbereichs 16 von der Seite der zweiten DBR-Schicht 18 in Richtung der Seite der ersten DBR-Schicht 12 kleiner wird. Infolgedessen ist es möglich, den optischen Verlust aufgrund der Stromeinschnürung zu reduzieren. Daher ist es möglich, den Schwellenwert oder die Lichtausbeute des Oberflächenemissionslasers 10 zu verbessern.
Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform in der Öffnung 16H der Öffnungsdurchmesser L1 um λ/n oder mehr größer als der Öffnungsdurchmesser L2. Dies macht es für den Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig, das Licht zu absorbieren, das zur Außenseite des Strominjektionsbereichs austritt. Infolgedessen ist es möglich, den optischen Verlust aufgrund der Stromeinschnürung zu reduzieren. Daher ist es möglich, den Schwellenwert oder die Lichtausbeute des Oberflächenemissionslasers 10 zu verbessern.
Zusätzlich weist der Stromeinschnürungsbereich 16 in der vorliegenden Ausführungsform den Verunreinigungsbereich 16A und den Verunreinigungsbereich 16B auf, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Alternativ weist der Stromeinschnürungsbereich 16 den Verunreinigungsbereich 16X und den Verunreinigungsbereich 16Y auf, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Tiefe D1 des Verunreinigungsbereichs 16A (oder des Verunreinigungsbereichs 16X) tiefer als die Tiefe D2 des Verunreinigungsbereichs 16B (oder des Verunreinigungsbereichs 16Y). Ferner ist der Öffnungsdurchmesser L1 des Verunreinigungsbereichs 16A (oder des Verunreinigungsbereichs 16X) größer als der Öffnungsdurchmesser L2 des Verunreinigungsbereichs 16B (oder des Verunreinigungsbereichs 16Y). Dies macht es für den Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig, das Licht zu absorbieren, das zur Außenseite des Strominjektionsbereichs austritt. Darüber hinaus macht es das Auftreten eines Stromlecks im Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig. Infolgedessen ist es möglich, das Stromleck und den optischen Verlust aufgrund der Stromeinschnürung zu reduzieren. Daher ist es möglich, den Schwellenwert oder die Lichtausbeute des Oberflächenemissionslasers 10 zu verbessern.
Zusätzlich ist der Stromeinschnürungsbereich 16 in der vorliegenden Ausführungsform durch den Verunreinigungsbereich 16A und den Verunreinigungsbereich 16B konfiguriert, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Alternativ ist der Stromeinschnürungsbereich 16 durch den Verunreinigungsbereich 16X und den Verunreinigungsbereich 16Y konfiguriert, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Zu diesem Zeitpunkt ist der Öffnungsdurchmesser L1 des Verunreinigungsbereichs 16A (oder des Verunreinigungsbereichs 16X) mit einer relativ tiefen Tiefe größer als der Öffnungsdurchmesser L2 des Verunreinigungsbereichs 16B (oder des Verunreinigungsbereichs 16Y) mit einer relativ flachen Tiefe. Dies macht es für den Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig, das Licht zu absorbieren, das zur Außenseite des Strominjektionsbereichs austritt. Darüber hinaus macht es das Auftreten des Stromlecks im Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig. Infolgedessen ist es möglich, das Stromleck und den optischen Verlust aufgrund der Stromeinschnürung gleichzeitig zu reduzieren. Daher ist es möglich, den Schwellenwert oder die Lichtausbeute des Oberflächenemissionslasers 10 zu verbessern.
Zusätzlich nimmt in der vorliegenden Ausführungsform der Öffnungsdurchmesser der Öffnung 16H intermittierend von der Seite der zweiten DBR-Schicht 18 zur Seite der ersten DBR-Schicht 12 zu. Dies macht es für den Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig, das Licht zu absorbieren, das zur Außenseite des Strominjektionsbereichs austritt. Infolgedessen ist es möglich, den optischen Verlust aufgrund der Stromeinschnürung zu reduzieren. Daher ist es möglich, den Schwellenwert oder die Lichtausbeute des Oberflächenemissionslasers 10 zu verbessern.
Zusätzlich unterscheiden sich in der vorliegenden Ausführungsform die Verunreinigungen, die den Verunreinigungsbereich 16A ausbilden, und diejenigen, die den Verunreinigungsbereich 16B ausbilden, voneinander. Dies macht es möglich, die Verunreinigungen, die leicht tief in das Laminat 10A injiziert werden können, als die Verunreinigungen auszuwählen, die den Verunreinigungsbereich 16A ausbilden. Ferner wird dadurch ermöglicht, die Verunreinigungen, die leicht flach in das Laminat 10A injiziert werden können, als die Verunreinigungen auszuwählen, die den Verunreinigungsbereich 16B ausbilden. Infolgedessen ist es möglich, den Stromeinschnürungsbereich 16 effektiv hochohmig zu machen, wodurch das Stromleck im Stromeinschnürungsbereich 16 reduziert werden kann. Daher ist es möglich, den Schwellenwert oder die Lichtausbeute des Oberflächenemissionslasers 10 zu verbessern.
Zusätzlich wird der Stromeinschnürungsbereich 16 in der vorliegenden Ausführungsform für das durch die Nitrid-Halbleiter konfigurierte Laminat 10A ausgebildet. Ferner weist der Stromeinschnürungsbereich 16 als Verunreinigungen eines oder mehrere von Sauerstoff, Bor, Chlor, Kohlenstoff, Fluor, Aluminium, Nickel, Kupfer, Magnesium und Eisen auf. Dies macht es möglich, die Verunreinigungen, die leicht tief in das Laminat 10A injiziert werden können, als die Verunreinigungen auszuwählen, die den Verunreinigungsbereich 16A ausbilden. Ferner wird dadurch ermöglicht, die Verunreinigungen, die leicht flach in das Laminat 10A injiziert werden können, als die Verunreinigungen auszuwählen, die den Verunreinigungsbereich 16B ausbilden. Infolgedessen ist es möglich, den Stromeinschnürungsbereich 16 effektiv hochohmig zu machen, wodurch das Stromleck im Stromeinschnürungsbereich 16 reduziert werden kann. Daher ist es möglich, den Schwellenwert oder die Lichtausbeute des Oberflächenemissionslasers 10 zu verbessern.
Zusätzlich steht die zweite Elektrodenschicht 17A in der vorliegenden Ausführungsform mit dem gesamten Bereich der äußersten Oberfläche 10B in Kontakt, der wenigstens der zweiten DBR-Schicht 18 zugewandt ist, und keine Stromeinschnürungsstruktur durch SiO₂ usw. ist zwischen der äußersten Oberfläche 10B und der zweiten DBR-Schicht 18 nicht vorhanden. Dies verhindert die Ausbildung der längeren Resonatorverteilung im Resonator, wodurch es möglich wird, den optischen Verlust aufgrund der Diffraktion zu eliminieren, wie in dem Fall, in dem SiO₂ verwendet wird. Daher ist es möglich, den Schwellenwert oder die Lichtausbeute des Oberflächenemissionslasers 10 zu verbessern.
<Zweite Ausführungsform>
Im Folgenden wird ein Oberflächenemissionslaser 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 3 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration des Oberflächenemissionslasers 20. Der Oberflächenemissionslaser 20 weist eine erste DBR-Schicht 22 anstelle der ersten DBR-Schicht 12 im Oberflächenemissionslaser 10 der vorstehenden Ausführungsform und eine erste Halbleiterschicht 23 anstelle der ersten Halbleiterschicht 13 auf. Daher wird im Oberflächenemissionslaser 20 anstelle der ersten Halbleiterschicht 13 ein Laminat 20A bereitgestellt, das die erste Halbleiterschicht 23 anstelle der ersten Halbleiterschicht 13 aufweist, und ferner wird eine äußerste Oberfläche 20B anstelle der äußersten Oberfläche 10B bereitgestellt.
Die erste DBR-Schicht 22 weist eine identische Konfiguration zur ersten DBR-Schicht 12 auf, mit der Ausnahme, dass die erste DBR-Schicht 22 nicht wie die erste DBR-Schicht 12 wie eine Insel ausgebildet ist. Die erste Halbleiterschicht 23 wird nicht durch das ELO-Verfahren ausgebildet, sondern durch ein allgemeines MOCVD-Verfahren. Das heißt, die erste DBR-Schicht 22 ist nicht in der ersten Halbleiterschicht 23 eingebettet, sondern es handelt sich um eine Halbleiterschicht, die auf der ersten DBR-Schicht 22 gestapelt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der Stromeinschnürungsbereich 16 die Tiefe (beispielsweise eine Tiefe von etwa 50 nm) auf, die nicht ausreicht, um die aktive Schicht 14 zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Tiefe des Verunreinigungsbereichs 16B tiefer als beispielsweise die Tiefe in der ersten Ausführungsform (beispielsweise etwa 3 nm) und beträgt beispielsweise etwa 10 nm. Es ist zu beachten, dass der Stromeinschnürungsbereich 16 in der vorliegenden Ausführungsform die Tiefe aufweisen kann, um die aktive Schicht 14 zu erreichen. Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform das Substrat 11 ein GaN-Substrat mit einer m75-Oberfläche [2, 0, -2, 1] als Hauptoberfläche.
Wie oben beschrieben, weist der Oberflächenemissionslaser 20 den Stromeinschnürungsbereich 16 auf, der dem Stromeinschnürungsbereich 16 im Oberflächenemissionslaser 10 der vorstehenden ersten Ausführungsform entspricht. Daher ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, ähnliche Wirkungen wie bei der vorstehenden ersten Ausführungsform zu haben.
<Dritte Ausführungsform>
Im Folgenden wird ein Oberflächenemissionslaser 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 4 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration des Oberflächenemissionslasers 30. Der Oberflächenemissionslaser 30 wird durch Ausbilden der ersten Halbleiterschicht 23 usw. ohne Ausbilden der ersten DBR-Schicht 22 im Oberflächenemissionslaser 20 der vorstehenden zweiten Ausführungsform, dann Entfernen des Substrats 11, um die Rückseite der ersten DBR-Schicht 22 freizulegen, und Bereitstellen der ersten Halbleiterschicht 23 und einer ersten Elektrodenschicht 39, die mit der Rückseite in Kontakt stehen, erhalten. Der Oberflächenemissionslaser 30 weist ferner ein Trägersubstrat 34 auf, das das Laminat 20A über eine Lotschicht 33 trägt, wobei die Lotschicht die zweite DBR-Schicht 18 und die dritte Elektrodenschicht 17B im Oberflächenemissionslaser 20 der vorstehenden zweiten Ausführungsform bedeckt. Das heißt, der Oberflächenemissionslaser 30 ist ein Halbleiterlaser eines Rückseitenemissionstyps, der Licht der Oszillationswellenlänge λ von der Seite der ersten DBR-Schicht 22 emittiert.
Der Oberflächenemissionslaser 30 weist den Stromeinschnürungsbereich 16 auf, der dem Stromeinschnürungsbereich 16 im Oberflächenemissionslaser 20 der vorstehenden zweiten Ausführungsform entspricht. Daher ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, ähnliche Wirkungen wie bei der vorstehenden zweiten Ausführungsform zu haben.
<Vierte Ausführungsform>
Im Folgenden wird ein Oberflächenemissionslaser 40 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 5 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration des Oberflächenemissionslasers 40. Der Oberflächenemissionslaser 40 weist eine erste Halbleiterschicht 41 anstelle der ersten Halbleiterschicht 23 im Oberflächenemissionslaser 30 der vorstehenden dritten Ausführungsform auf, wobei die erste Halbleiterschicht 41 einen konvexen Abschnitt 41A auf der Rückseite und eine erste DBR-Schicht 42 anstelle der ersten DBR-Schicht 22 aufweist. Obwohl es bevorzugt ist, dass der Stromeinschnürungsbereich 16 die ausreichende Tiefe aufweist, um die aktive Schicht 14 zu erreichen, kann der Stromeinschnürungsbereich 16 möglicherweise nicht die ausreichende Tiefe aufweisen, um die aktive Schicht 14 zu erreichen. Die Lotschicht 33 und das Trägersubstrat 34 können weggelassen oder bereitgestellt werden.
Die erste Halbleiterschicht 41 weist eine identische Konfiguration wie die erste Halbleiterschicht 23 auf, mit der Ausnahme, dass die erste Halbleiterschicht 41 den konvexen Abschnitt 41A auf der Rückseite aufweist. Der konvexe Abschnitt 41A ist an einer Position angeordnet, die der Öffnung 16H des Stromeinschnürungsbereichs 16 zugewandt ist. Die erste DBR-Schicht 42 ist durch einen konvexen linsenförmigen dielektrischen Mehrschichtfilm-Reflexionsspiegel konfiguriert. Die erste DBR-Schicht 42 ist so ausgebildet, dass sie mit dem konvexen Abschnitt 41A in Kontakt steht, und ist konvex geformt, indem der dielektrische Mehrschichtfilm-Reflexionsspiegel auf dem konvexen Abschnitt 41A ausgebildet wird. Daher wirkt die erste DBR-Schicht 42 als konkaver Spiegel für von der aktiven Schicht 14 emittiertes Licht. Dies ermöglicht es der ersten DBR-Schicht 42, die Diffraktion des von der aktiven Schicht 14 emittierten Lichts zu kompensieren und den Diffraktionsverlust zu unterdrücken.
Der Oberflächenemissionslaser 40 weist den Stromeinschnürungsbereich 16 auf, der dem Stromeinschnürungsbereich 16 im Oberflächenemissionslaser 30 der vorstehenden dritten Ausführungsform entspricht. Daher ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, ähnliche Wirkungen wie bei der vorstehenden dritten Ausführungsform zu haben.
<Modifikationsbeispiele, die den jeweiligen Ausführungsformen gemeinsam sind>
Im Folgenden werden Modifikationsbeispiele beschrieben, die den vorstehenden ersten bis vierten Ausführungsformen gemeinsam sind.
[Modifikationsbeispiel A]
6 veranschaulicht ein Modifikationsbeispiel der Querschnittskonfiguration des Stromeinschnürungsbereichs aus 1, 3, 4 und 5. 6B veranschaulicht schematisch den Stromeinschnürungsbereich 16 aus 6A. 6C veranschaulicht ein Beispiel einer Oberseitenkonfiguration des Stromeinschnürungsbereichs 16 aus 6B.
In den vorstehenden ersten bis vierten Ausführungsformen kann der Stromeinschnürungsbereich 16 eine Mehrzahl von Verunreinigungsbereichen aufweisen, die konzentrisch ringförmig ist und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Alternativ kann der Stromeinschnürungsbereich 16 in den vorstehenden ersten bis vierten Ausführungsformen durch die Mehrzahl von Verunreinigungsbereichen konfiguriert sein, die wie der konzentrische Ring geformt ist und die unterschiedliche Tiefe und den unterschiedlichen Öffnungsdurchmesser voneinander aufweisen. Der Stromeinschnürungsbereich 16 weist beispielsweise ferner zusätzlich zum Verunreinigungsbereich 16A und zum Verunreinigungsbereich 16B einen Verunreinigungsbereich 16C auf. Der Verunreinigungsbereich 16C weist einen Öffnungsdurchmesser L3 auf, der kleiner als der Öffnungsdurchmesser L1 und größer als der Öffnungsdurchmesser L2 ist. Der Verunreinigungsbereich 16C weist eine Tiefe D3 auf, die flacher als die Tiefe D1 und tiefer als die Tiefe D2 ist.
Der Stromeinschnürungsbereich 16 ist beispielsweise wie in 6B dargestellt, unter Verwendung der Tiefe D1, der Tiefe D2 und der Tiefe D3 und des Öffnungsdurchmessers L1, des Öffnungsdurchmessers L2 und des Öffnungsdurchmessers L3. Zu diesem Zeitpunkt kann interpretiert werden, dass, wie beispielsweise in 6B und 6C veranschaulicht, der Stromeinschnürungsbereich 16 die Verunreinigungsbereiche 16X, 16Y und 16Z aufweist, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Es kann auch interpretiert werden, dass, wie beispielsweise in 6B und 6C veranschaulicht, der Stromeinschnürungsbereich 16 durch die Verunreinigungsbereiche 16X, 16Y und 16Z konfiguriert ist, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden.
In diesem Modifikationsbeispiel weist der Stromeinschnürungsbereich 16 die Verunreinigungsbereiche 16A, 16B und 16C auf, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Alternativ weist der Stromeinschnürungsbereich 16 die Verunreinigungsbereiche 16X, 16Y und 16Z auf, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Tiefe D1 des Verunreinigungsbereichs 16A (oder des Verunreinigungsbereichs 16X) tiefer als die Tiefe D3 des Verunreinigungsbereichs 16C (oder des Verunreinigungsbereichs 16Z), und die Tiefe D3 des Verunreinigungsbereichs 16C (oder des Verunreinigungsbereichs 16Z) ist tiefer als die Tiefe D2 des Verunreinigungsbereichs 16B (oder des Verunreinigungsbereichs 16Y). Ferner ist der Öffnungsdurchmesser L1 des Verunreinigungsbereichs 16A (oder des Verunreinigungsbereichs 16X) größer als der Öffnungsdurchmesser L3 des Verunreinigungsbereichs 16B (oder des Verunreinigungsbereichs 16Y). und der Öffnungsdurchmesser L3 des Verunreinigungsbereichs 16C (oder des Verunreinigungsbereichs 16Z) ist größer als der Öffnungsdurchmesser L2 des Verunreinigungsbereichs 16B (oder des Verunreinigungsbereichs 16Y). Dies macht es für den Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig, das Licht zu absorbieren, das zur Außenseite des Strominjektionsbereichs austritt. Darüber hinaus macht es das Auftreten des Stromlecks im Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig. Infolgedessen ist es möglich, das Stromleck und den optischen Verlust aufgrund der Stromeinschnürung zu reduzieren.
Zusätzlich ist der Stromeinschnürungsbereich 16 in diesem Modifikationsbeispiel durch die Verunreinigungsbereiche 16A, 16B und 16C konfiguriert, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Alternativ ist der Stromeinschnürungsbereich 16 durch die Verunreinigungsbereiche 16X, 16Y und 16Z konfiguriert, die konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden. Zu diesem Zeitpunkt ist der Öffnungsdurchmesser L1 des Verunreinigungsbereichs 16A (oder des Verunreinigungsbereichs 16X) mit einer relativ tiefen Tiefe größer als der Öffnungsdurchmesser L3 des Verunreinigungsbereichs 16C (oder des Verunreinigungsbereichs 16Z) mit einer relativ flachen Tiefe. Ferner ist der Öffnungsdurchmesser L3 des Verunreinigungsbereichs 16C (oder des Verunreinigungsbereichs 16Z) mit einer relativ tiefen Tiefe größer als der Öffnungsdurchmesser L2 des Verunreinigungsbereichs 16B (oder des Verunreinigungsbereichs 16Y) mit einer relativ flachen Tiefe. Dies macht es für den Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig, das Licht zu absorbieren, das zur Außenseite des Strominjektionsbereichs austritt. Darüber hinaus macht es das Auftreten des Stromlecks im Stromeinschnürungsbereich 16 schwierig. Infolgedessen ist es möglich, das Stromleck und den optischen Verlust aufgrund der Stromeinschnürung zu reduzieren.
[Modifikationsbeispiel B]
7A veranschaulicht schematisch ein Modifikationsbeispiel einer Querschnittskonfiguration des Stromeinschnürungsbereichs 16 aus 1, 3, 4 und 5. 7B veranschaulicht ein Beispiel einer Oberseitenkonfiguration des Stromeinschnürungsbereichs 16 aus 7A.
In diesem Modifikationsbeispiel ist der Stromeinschnürungsbereich 16 der Verunreinigungsbereich, der durch eine einzelne Verunreinigung ausgebildet wird. Der Stromeinschnürungsbereich 16 ist der ringförmige Bereich mit der Öffnung 16H. In der Öffnung 16H ist der Öffnungsdurchmesser L1 in der Nähe der ersten DBR-Schicht 12 größer als der Öffnungsdurchmesser L2 in der Nähe der zweiten DBR-Schicht 18. Der Öffnungsdurchmesser der Öffnung 16H nimmt beispielsweise kontinuerlich von der Seite der zweiten DBR-Schicht 18 zur Seite der ersten DBR-Schicht 12 zu.
Dieses Modifikationsbeispiel weist den Stromeinschnürungsbereich 16B auf, der Tätigkeiten und Wirkungen aufweist, die dem Stromeinschnürungsbereich 16 im Oberflächenemissionslaser 10 der vorstehenden ersten Ausführungsform entsprechen. Daher ist es bei diesem Modifikationsbeispiel möglich, ähnliche Wirkungen wie bei der vorstehenden ersten Ausführungsform zu erzielen.
[Modifikationsbeispiel C]
In den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen können die Oberflächenemissionslaser 10 bis 40 ein GaAs-basierter oder InP-basierter Halbleiterlaser sein. In diesem Fall schließen Beispiele der Verunreinigungen, die den Stromeinschnürungsbereich 16 ausbilden, Wasserstoff, Bor, Sauerstoff, Chrom, Kohlenstoff, Fluor, Aluminium, Nickel, Kupfer, Magnesium, Eisen usw. ein. Daher ist es bei diesem Modifikationsbeispiel möglich, ähnliche Wirkungen wie bei der vorstehenden ersten Ausführungsform zu erzielen.
Dieses Modifikationsbeispiel umfasst den Stromeinschnürungsbereich 16, der die Tätigkeiten und Wirkungen aufweist, die denen des Stromeinschnürungsbereichs 16 in den Oberflächenemissionslasern 10 bis 40 gemäß den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen entsprechen.
<Fünfte Ausführungsform>
[Konfiguration]
Im Folgenden wird eine optische Kommunikationsvorrichtung 50 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 8 veranschaulicht ein Beispiel einer Querschnittskonfiguration der optischen Kommunikationsvorrichtung 50. Die optische Kommunikationsvorrichtung 50 weist zwei LSI-Chips 52 und 53 auf, die auf einem Substrat für gedruckte Verdrahtung 51 montiert sind. Eine lichtemittierende Vorrichtung 54 ist auf einer Oberfläche des einen LSI-Chips 52 angeordnet. Die lichtemittierende Vorrichtung 54 ist ein beliebiger der Oberflächenemissionslaser 10 bis 40 gemäß den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen. Ein elektrisches Signal vom LSI-Chip 52 wird durch die lichtemittierende Vorrichtung 54 in ein optisches Signal umgewandelt, und das optische Signal wird von der lichtemittierenden Vorrichtung 54 ausgegeben. Eine Lichtempfangsvorrichtung 55, wie beispielsweise eine Fotodiode, ist auf einer Oberfläche des anderen LSI-Chips 53 angeordnet. Das in die Lichtempfangsvorrichtung 55 eingegebene optische Signal wird von der Lichtempfangsvorrichtung 55 in ein elektrisches Signal umgewandelt und das elektrische Signal wird in den LSI-Chip 53 eingegeben.
Jeweilige Linsen 56 werden auf einer lichtemittierenden Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung 54, der lichtemittierenden Oberfläche der Lichtempfangsvorrichtung 55 und beiden Enden eines optischen Wellenleiters 59 bereitgestellt. Die Linse 56 ist beispielsweise eine Kollimationslinse, die divergentes Licht kollimiert und das parallele Licht sammelt. Zusätzlich wird auf den Oberseiten der LSI-Chips 52 und 53 ein zylinderförmiger Steckerverbinder 57 bereitgestellt, der die lichtemittierende Vorrichtung 54 oder die Lichtempfangsvorrichtung 55 abdeckt. Eine Öffnung 57A wird an der Oberseite des Steckerverbinders 57 bereitgestellt, und ein Buchsenverbinder 58, der die Öffnung 57A blockiert und mit dem Steckerverbinder 57 zusammenpasst, wird bereitgestellt. Der Buchsenverbinder 58 wird entlang des optischen Wellenleiters 59 bereitgestellt und weist auch eine Funktion zum Unterstützen des optischen Wellenleiters 59 auf.
In der vorliegenden Ausführungsform wird in einem Fall, in dem die lichtemittierende Vorrichtung 54 angesteuert wird, nachdem der Steckerverbinder 57 und der Buchsenstecker 58 miteinander gekoppelt sind, Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung 54 emittiert, und das Licht tritt über die Linse 56 in ein Ende des optischen Wellenleiters 59 ein. Nachdem das in den optischen Wellenleiter 59 eintretende Licht durch den optischen Wellenleiter 59 geführt ist, wird das Licht vom anderen Ende des optischen Wellenleiters 59 ausgegeben und tritt über die Linse 56 in die Lichtempfangsvorrichtung 55 ein. Nachdem das in die Lichtempfangsvorrichtung 55 eintretende Licht gemäß einem Ausgangspegel des eingegebenen Lichts in das elektrische Signal (Fotostrom) umgewandelt worden ist, wird das elektrische Signal an den LSI-Chip 53 ausgegeben.
Im Übrigen wird in der vorliegenden Ausführungsform ein beliebiger der Oberflächenemissionslaser 10 bis 40 gemäß den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen für die optische Kommunikationsvorrichtung 50 verwendet. Dies ermöglicht, dass die lichtemittierende Vorrichtung 54 mit hoher Ausgabe oder geringer verbrauchter Leistung arbeitet.
In der vorliegenden Ausführungsform kann die optische Kommunikationsvorrichtung 50 eine Mehrzahl von lichtemittierenden Vorrichtungen 54 aufweisen. Zusätzlich kann die optische Kommunikationsvorrichtung 50 in der vorliegenden Ausführungsform eine Mehrzahl von Lichtempfangsvorrichtungen 55 aufweisen.
<Sechste Ausführungsform>
[Konfiguration]
Im Folgenden wird ein Drucker 60 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 9 veranschaulicht ein Beispiel einer schematischen Konfiguration des Druckers 60. Der Drucker 60 weist beispielweise eine Lichtquelle 61,einen Polygonspiegel 62, der Licht von der Lichtquelle 61 reflektiert und das reflektierte Licht abtastet, eine fθ-Linse 63, die das Licht vom Polygonspiegel 62 zu einer fotoleitfähigen Trommel 64 leitet, die fotoleitfähige Trommel 64, die in Reaktion auf das Licht von der fθ-Linse 63 ein latentes elektrostatisches Bild ausbildet, und einen Tonerzulieferer (nicht veranschaulicht), der bewirkt, dass Toner gemäß dem elektrostatischen latenten Bild an der fotoleitfähigen Trommel 64 angebracht wird, auf.
Ein beliebiger der Oberflächenemissionslaser 10 bis 40 gemäß den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen wird als die Lichtquelle 61 im Drucker 60 verwendet. Dies ermöglicht, dass die Lichtquelle 61 mit hoher Ausgabe oder geringer verbrauchter Leistung arbeitet.
<Siebte Ausführungsform>
[Konfiguration]
Im Folgenden wird eine Informationswiedergabe- und -aufzeichnungsvorrichtung 70 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 10 veranschaulicht ein Beispiel einer schematischen Konfiguration der Informationswiedergabe- und -aufzeichnungsvorrichtung 70. Die Informationswiedergabe- und -aufzeichnungsvorrichtung 70 weist beispielsweise eine optische Vorrichtung 71 und einen Informationsprozessor 72 auf.
Der Informationsprozessor 72 erfasst von der optischen Vorrichtung 71 Informationen, die in einem Aufzeichnungsmedium 100 aufgezeichnet werden, oder sendet eingegebene Informationen an die optische Vorrichtung 71. Andererseits wird die optische Vorrichtung 71 als eine optische Aufnahmevorrichtung für das Aufzeichnen und Wiedergeben mit hoher Dichte beispielsweise mittels einer DVD usw. verwendet und weist eine Halbleiterlaser-LD als eine Lichtquelle und ein optisches System auf, das zwischen einem Bereich, in dem das Aufzeichnungsmedium 100, wie beispielsweise eine DVD usw., angeordnet ist, und der Halbleiterlaser-LD bereitgestellt wird. Die Halbleiterlaser-LD ist durch einen beliebigen der Oberflächenemissionslaser 10 bis 40 gemäß den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen konfiguriert. Auf einer Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 100 sind beispielsweise eine Vielzahl von Pits (Vorsprüngen) mit einer Größe von einigen µm ausgebildet. Das optische System ist in einem optischen Pfad von der Halbleiterlaser-LD zum Aufzeichnungsmedium 100 angeordnet und weist ein Gitter (GRT, Grating) 82, einen Polarisationsstrahlteiler (PBS, Polarizing Beam Splitter) 83, eine Kollimationslinse (CL, Collimating Lens) 84, eine Viertelwellenlängenplatte (λ/4-Platte) 85 und eine Objektivlinse (OL) 86 auf. Das optische System weist auch eine Lichtempfangsvorrichtung (PD) 88, wie beispielsweise eine Zylinderlinse (CyL) 87, eine Fotodiode usw., auf dem optischen Pfad auf, der durch den Polarisationsstrahlteiler (PBS, Polarizing Beam Splitter) 83 getrennt ist.
In der optischen Vorrichtung 71 tritt Licht von der Lichtquelle (Halbleiterlaser-LD) durch das GRT 82, den PBS 83, die CL 84, die λ/4-Platte 85 und die OL 86 aus, fokussiert sich das Aufzeichnungsmedium 100 und wird von den Pits auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 100 reflektiert. Das reflektierte Licht durchläuft die OL 86, die λ/4-Platte 85, die CL 84, den PBS 83 und die CL 87 und tritt in die PD 88 ein, und ein Pit-Signal, ein Tracking-Signal und ein Fokussignal werden gelesen.
Auf diese Weise wird in der optischen Vorrichtung 71 der vorliegenden Ausführungsform jeder der Oberflächenemissionslaser 10 bis 40 gemäß den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen und deren Modifikationsbeispielen als die Halbleiterlaser LD verwendet, wodurch ermöglicht wird, dass die Halbleiterlaser-LD mit hoher Ausgabe oder geringer verbrauchter Leistung arbeitet.
Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden. Es ist zu beachten, dass die hierin beschriebenen Wirkungen lediglich veranschaulichend sind. Die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die hierin beschriebenen begrenzt. Die vorliegende Offenbarung kann andere Wirkungen als die hierin beschriebenen einschließen.
Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung beispielsweise die nachfolgenden Konfigurationen aufweisen.
(1)
Oberflächenemissionslaser, aufweisend:

ein Laminat mit einer aktiven Schicht und einer ersten Halbleiterschicht und einer zweiten Halbleiterschicht, zwischen denen die aktive Schicht angeordnet ist;
einen Stromeinschnürungsbereich, der durch Verunreinigungen ausgebildet wird und eine Öffnung aufweist, wobei die Verunreinigungen von der Seite der zweiten Halbleiterschicht in das Laminat injiziert werden; und
eine erste DBR-Schicht auf der Seite der ersten Halbleiterschicht und eine zweite DBR-Schicht auf der Seite der zweiten Halbleiterschicht, wobei die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht das Laminat dazwischen an einer der Öffnung zugewandten Position angeordnet haben, wobei
an der Öffnung ein Öffnungsdurchmesser in der Nähe der ersten DBR-Schicht größer als ein Öffnungsdurchmesser in der Nähe der zweiten DBR-Schicht ist.

(2)
Oberflächenemissionslaser nach (1), wobei an der Öffnung der Öffnungsdurchmesser in der Nähe der ersten DBR-Schicht um λ/n oder mehr größer als der Öffnungsdurchmesser in der Nähe der zweiten DBR-Schicht ist.
(3)
Oberflächenemissionslaser nach (1) oder (2), wobei

der Stromeinschnürungsbereich einen ersten Verunreinigungsbereich und einen zweiten Verunreinigungsbereich aufweist, wobei der erste Verunreinigungsbereich und der zweite Verunreinigungsbereich konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden,
eine Tiefe des ersten Verunreinigungsbereichs tiefer als eine Tiefe des zweiten Verunreinigungsbereichs ist, und
ein Öffnungsdurchmesser des ersten Verunreinigungsbereichs größer als ein Öffnungsdurchmesser des zweiten Verunreinigungsbereichs ist.

(4)
Oberflächenemissionslaser nach (1) oder (2), wobei

der Stromeinschnürungsbereich durch eine Mehrzahl von Verunreinigungsbereichen konfiguriert ist, wobei die Mehrzahl von Verunreinigungsbereichen konzentrisch ringförmig ist und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden, und
ein Öffnungsdurchmesser des Verunreinigungsbereichs mit einer relativ tiefen Tiefe größer als ein Öffnungsdurchmesser des Verunreinigungsbereichs mit einer relativ flachen Tiefe ist.

(5)
Oberflächenemissionslaser nach einem von (1) bis (4), wobei der Öffnungsdurchmesser der Öffnung von der Seite der zweiten DBR-Schichtseite zur Seite der ersten DBR-Schichtseite kontinuierlich oder intermittierend zunimmt.
(6)
Oberflächenemissionslaser nach (3), wobei sich Verunreinigungen, die den ersten Verunreinigungsbereich ausbilden, und Verunreinigungen, die den zweiten Verunreinigungsbereich ausbilden, voneinander unterscheiden.
(7)
Oberflächenemissionslaser nach einem von (1) bis (6), wobei
das Laminat durch einen Nitrid-Halbleiter konfiguriert ist, und
der Stromeinschnürungsbereich als Verunreinigungen eines oder mehrere von Sauerstoff, Bor, Chlor, Kohlenstoff, Fluor, Aluminium, Nickel, Kupfer, Magnesium und Eisen aufweist.
(8)
Oberflächenemissionslaser nach einem von (1) bis (7), ferner aufweisend:

eine optisch transparente Elektrode, die mit einer äußersten Oberfläche auf der Seite der zweiten DBR-Schicht des Laminats in Kontakt steht, wobei
die optisch transparente Elektrode mit einem gesamten Bereich in Kontakt steht, der wenigstens der zweiten DBR-Schicht der äußersten Oberfläche zugewandt ist.

(9)
Elektronikvorrichtung, aufweisend:

einen Oberflächenemissionslaser als eine Lichtquelle,
den Oberflächenemissionslaser, aufweisend
ein Laminat mit einer aktiven Schicht und einer ersten Halbleiterschicht und einer zweiten Halbleiterschicht, zwischen denen die aktive Schicht angeordnet ist,
einen Stromeinschnürungsbereich, der durch Verunreinigungen ausgebildet wird und eine Öffnung aufweist, wobei die Verunreinigungen von der Seite der zweiten Halbleiterschicht in das Laminat injiziert werden, und
eine erste DBR-Schicht auf der Seite der ersten Halbleiterschicht und eine zweite DBR-Schicht auf der Seite der zweiten Halbleiterschicht, wobei die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht das Laminat dazwischen an einer der Öffnung zugewandten Position angeordnet haben, wobei
an der Öffnung ein Öffnungsdurchmesser in der Nähe der ersten DBR-Schicht größer als ein Öffnungsdurchmesser in der Nähe der zweiten DBR-Schicht ist.

Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der japanischen Prioritätspatentanmeldung Nr. 2016-142154 , eingereicht am 20. Juli 2016, und der japanischen Prioritätspatentanmeldung Nr. 2016-155728 , eingereicht am 8. August 2018, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Es sollte verstanden werden, dass Fachleute auf dem Gebiet verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Änderungen abhängig von Designanforderungen und anderen Faktoren konzipieren können, sofern sie innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011151364 [0002]
JP 201129607 [0002]
JP 2010192824 [0002]
JP 2010123921 [0002]
JP 2016142154 [0098]
JP 2016155728 [0098]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

H.E. Shin, Electronics Letters, 32, 1287, 1996 [0002]

Claims

Oberflächenemissionslaser, umfassend: ein Laminat mit einer aktiven Schicht und einer ersten Halbleiterschicht und einer zweiten Halbleiterschicht, zwischen denen die aktive Schicht angeordnet ist; einen Stromeinschnürungsbereich, der durch Verunreinigungen ausgebildet wird und eine Öffnung aufweist, wobei die Verunreinigungen von der Seite der zweiten Halbleiterschicht in das Laminat injiziert werden; und eine erste DBR(Distributed Bragg Reflector, verteilter Bragg-Reflektor)-Schicht auf der Seite der ersten Halbleiterschicht und eine zweite DBR-Schicht auf der Seite der zweiten Halbleiterschicht, wobei die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht das Laminat dazwischen an einer der Öffnung zugewandten Position angeordnet haben, wobei an der Öffnung ein Öffnungsdurchmesser in der Nähe der ersten DBR-Schicht größer als ein Öffnungsdurchmesser in der Nähe der zweiten DBR-Schicht ist.
Oberflächenemissionslaser nach Anspruch 1, wobei an der Öffnung der Öffnungsdurchmesser in der Nähe der ersten DBR-Schicht um λ/n (λ repräsentiert eine Oszillationswellenlänge und n repräsentiert einen Brechungsindex des Laminats) oder mehr größer als der Öffnungsdurchmesser in der Nähe der zweiten DBR-Schicht ist.
Oberflächenemissionslaser nach Anspruch 1, wobei der Stromeinschnürungsbereich einen ersten Verunreinigungsbereich und einen zweiten Verunreinigungsbereich aufweist, wobei der erste Verunreinigungsbereich und der zweite Verunreinigungsbereich konzentrisch ringförmig sind und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden, eine Tiefe des ersten Verunreinigungsbereichs tiefer als eine Tiefe des zweiten Verunreinigungsbereichs ist, und ein Öffnungsdurchmesser des ersten Verunreinigungsbereichs größer als ein Öffnungsdurchmesser des zweiten Verunreinigungsbereichs ist.
Oberflächenemissionslaser nach Anspruch 1, wobei der Stromeinschnürungsbereich durch eine Mehrzahl von Verunreinigungsbereichen konfiguriert ist, wobei die Mehrzahl von Verunreinigungsbereichen konzentrisch ringförmig ist und sich in Tiefe und Öffnungsdurchmesser voneinander unterscheiden, und ein Öffnungsdurchmesser des Verunreinigungsbereichs mit einer relativ tiefen Tiefe größer als ein Öffnungsdurchmesser des Verunreinigungsbereichs mit einer relativ flachen Tiefe ist.
Oberflächenemissionslaser nach Anspruch 1, wobei der Öffnungsdurchmesser der Öffnung von der Seite der zweiten DBR-Schicht zur Seite der ersten DBR-Schichtseite kontinuierlich oder intermittierend zunimmt.
Oberflächenemissionslaser nach Anspruch 3, wobei sich Verunreinigungen, die den ersten Verunreinigungsbereich ausbilden, und Verunreinigungen, die den zweiten Verunreinigungsbereich ausbilden, voneinander unterscheiden.
Oberflächenemissionslaser nach Anspruch 1, wobei das Laminat durch einen Nitrid-Halbleiter konfiguriert ist, und der Stromeinschnürungsbereich als Verunreinigungen eines oder mehrere von Sauerstoff, Bor, Chlor, Kohlenstoff, Fluor, Aluminium, Nickel, Kupfer, Magnesium und Eisen aufweist.
Oberflächenemissionslaser nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine optisch transparente Elektrode, die mit einer äußersten Oberfläche auf der Seite der zweiten DBR-Schicht des Laminats in Kontakt steht, wobei die optisch transparente Elektrode mit einem gesamten Bereich in Kontakt steht, der wenigstens der zweiten DBR-Schicht der äußersten Oberfläche zugewandt ist.
Elektronikvorrichtung, umfassend: einen Oberflächenemissionslaser als eine Lichtquelle, den Oberflächenemissionslaser, aufweisend ein Laminat mit einer aktiven Schicht und einer ersten Halbleiterschicht und einer zweiten Halbleiterschicht, zwischen denen die aktive Schicht angeordnet ist, einen Stromeinschnürungsbereich, der durch Verunreinigungen ausgebildet wird und eine Öffnung aufweist, wobei die Verunreinigungen von der Seite der zweiten Halbleiterschicht in das Laminat injiziert werden, und eine erste DBR-Schicht auf der Seite der ersten Halbleiterschicht und eine zweite DBR-Schicht auf der Seite der zweiten Halbleiterschicht, wobei die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht das Laminat dazwischen an einer der Öffnung zugewandten Position angeordnet haben, wobei an der Öffnung ein Öffnungsdurchmesser in der Nähe der ersten DBR-Schicht größer als ein Öffnungsdurchmesser in der Nähe der zweiten DBR-Schicht ist.