DE112022000690T5

DE112022000690T5 - Oberflächenemittierender laser

Info

Publication number: DE112022000690T5
Application number: DE112022000690.0T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Arakida
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2023-11-16
Also published as: CN116711167A; TW202245362A; JPWO2022158312A1; US20240088627A1; WO2022158312A1

Abstract

Die vorliegende Technologie stellt einen oberflächenemittierenden Laser bereit, der imstande ist, einen Spannungsabfall am Tunnelübergang zu reduzieren.Die vorliegende Technologie stellt einen oberflächenemittierenden Laser bereit, der umfasst: erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren (102, 112), die zusammen laminiert sind; eine Vielzahl aktiver Schichten, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren (102, 112) zusammen laminiert sind; und einen Tunnelübergang (107), der zwischen ersten und zweiten aktiven Schichten (104, 110) angeordnet ist, die in einer Laminierungsrichtung unter der Vielzahl aktiver Schichten einander benachbart sind, wobei der Tunnelübergang (107) eine Halbleiterschicht (107b) vom n-Typ und eine Halbleiterschicht (107a) vom p-Typ umfasst, die zusammen laminiert sind, und die Halbleiterschicht ((107a) vom p-Typ erste und zweite Halbleitergebiete (107a1, 107a2) vom p-Typ umfasst, die zusammen laminiert sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (worauf hier im Folgenden auch als „die vorliegende Technologie“ verwiesen wird) bezieht sich auf einen oberflächenemittierenden Laser.
HINTERGRUNDTECHNIK
Herkömmlicherweise ist ein oberflächenemittierender Laser bekannt, bei dem eine Vielzahl aktiver Schichten zwischen ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren zusammen laminiert ist. Einige oberflächenemittierende Laser enthalten einen Tunnelübergang zwischen zwei aktiven Schichten, die in einer Laminierungsrichtung einander benachbart sind (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
ZITATLISTE
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-351798
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Bei dem herkömmlichen oberflächenemittierenden Laser besteht jedoch Raum für eine Verbesserung beim Reduzieren eines Spannungsabfalls am Tunnelübergang.
Daher besteht ein Hauptziel der vorliegenden Technologie darin, einen oberflächenemittierenden Laser bereitzustellen, der imstande ist, einen Spannungsabfall an einem Tunnelübergang zu reduzieren.
LÖSUNGEN FÜR DIE PROBLEME
Die vorliegende Technologie stellt einen oberflächenemittierenden Laser bereit, der umfasst:

erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren;
eine Vielzahl aktiver Schichten, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren zusammen laminiert sind; und
einen Tunnelübergang, der zwischen ersten und zweiten aktiven Schichten angeordnet ist, die in einer Laminierungsrichtung unter der Vielzahl aktiver Schichten einander benachbart sind,
worin der Tunnelübergang eine Halbleiterschicht vom n-Typ und eine Halbleiterschicht vom p-Typ umfasst, die zusammen laminiert sind, und
die Halbleiterschicht vom p-Typ erste und zweite Halbleitergebiete vom p-Typ umfasst, die zusammen laminiert sind.
Das erste Halbleitergebiet vom p-Typ kann zwischen der Halbleiterschicht vom n-Typ und dem zweiten Halbleitergebiet vom p-Typ angeordnet sein.
Das erste Halbleitergebiet vom p-Typ kann in Kontakt mit der Halbleiterschicht vom n-Typ sein.
Das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ kann in Kontakt mit dem ersten Halbleitergebiet vom p-Typ sein.
Trägerkonzentrationen des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ können sich voneinander unterscheiden.
Bandlücken des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ können sich voneinander unterscheiden.
Eine Trägerkonzentration des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ kann höher sein als eine Trägerkonzentration des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ.
Eine Bandlücke des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ kann kleiner sein als eine Bandlücke des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ.
Der oberflächenemittierende Laser kann ferner eine Zusammensetzungsgradientenschicht enthalten, die zwischen der ersten aktiven Schicht und dem Tunnelübergang und/oder zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem Tunnelübergang angeordnet ist.
Eine Abstandshalterschicht, die zwischen einer aktiven Schicht und der Zusammensetzungsgradientenschicht angeordnet ist, kann ferner enthalten sein, wobei die aktive Schicht mit der Zusammensetzungsgradientenschicht zwischen dem Tunnelübergang und einer der ersten und zweiten aktiven Schichten angeordnet ist.
Bei der Vielzahl aktiver Schichten kann es sich um zumindest drei aktive Schichten handeln, die die ersten und zweiten aktiven Schichten umfassen, der Tunnelübergang kann zwischen zwei benachbarten aktiven Schichten jedes Satzes einer Vielzahl von Sätzen aus zwei benachbarten aktiven Schichten unter der Vielzahl aktiver Schichten angeordnet sein und eine Zusammensetzungsgradientenschicht kann zwischen zumindest einem Tunnelübergang unter einer Vielzahl der Tunnelübergänge und zumindest einer der zwei benachbarten aktiven Schichten, die den einen Tunnelübergang sandwichartig umgeben, angeordnet sein.
Das erste Halbleitergebiet vom p-Typ kann von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis gebildet werden.
Das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ kann von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaInAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet werden.
Al-Zusammensetzungen des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ können sich voneinander unterscheiden.
Eine Al-Zusammensetzung des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ kann höher sein als eine Al-Zusammensetzung des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ.
Das erste Halbleitergebiet vom p-Typ und/oder das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ können/kann mit zumindest einem von C, Zn, Mg oder Be dotiert sein.

KURZE BESCHREIBUG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
2 ist ein Flussdiagramm, um ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie zu beschreiben.
3 ist ein Flussdiagramm, um einen ersten Schritt (Laminat-Erzeugungsprozess 1) in 2 zu beschreiben.
4 ist ein Diagramm eines ersten Laminierungsschritts eines Laminat-Erzeugungsprozesses 1.
5 ist ein Diagramm eines zweiten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 1.
6 ist ein Diagramm eines dritten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 1.
7 ist ein Diagramm eines vierten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 1.
8 ist ein Diagramm eines fünften Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 1.
9 ist ein Diagramm eines sechsten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 1.
10 ist ein Diagramm eines siebten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 1.
11 ist ein Diagramm eines achten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 1.
12 ist ein Diagramm eines neunten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 1.
13 ist ein Diagramm eines zweiten Schritts von 2.
14 ist ein Diagramm eines dritten Schritts von 2.
15 ist ein Diagramm eines vierten Schritts von 2.
16 ist ein Diagramm eines fünften Schritts von 2.
17 ist ein Diagramm eines sechsten Schritts von 2.
18 ist ein Diagramm eines siebten Schritts von 2.
19 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
20 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 2 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
21 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 3 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
22 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 4 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
23 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 5 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
24 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 6 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
25 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 7 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
26 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 8 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
27 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
28 ist ein Flussdiagramm, um ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie zu beschreiben.
29 ist ein Flussdiagramm, um einen ersten Schritt (Laminat-Erzeugungsprozess 2) in 28 zu beschreiben.
30 ist ein Diagramm eines vierten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 2.
31 ist ein Diagramm eines fünften Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 2.
32 ist ein Diagramm eines sechsten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 2.
33 ist ein Diagramm eines siebten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 2.
34 ist ein Diagramm eines achten Laminierungsschritts des Laminat-Erzeugungsprozesses 2.
35 ist ein Diagramm eines zweiten Schritts von 28.
36 ist ein Diagramm eines dritten Schritts von 28.
37 ist ein Diagramm eines vierten Schritts von 28.
38 ist ein Diagramm eines fünften Schritts von 28.
39 ist ein Diagramm eines sechsten Schritts von 28.
40 ist ein Diagramm eines siebten Schritts von 28.
41 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 1 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
42 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 2 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
43 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 3 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
44 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 4 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
45 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 5 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
46 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 6 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
47 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 7 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
48 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 8 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
49 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 9 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
50 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 10 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
51 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 11 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
52 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 12 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
53 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 13 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
54 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 14 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
55 ist eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers veranschaulicht, für den die vorliegende Technologie verwendet werden kann.
56A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie X-X von 55. 56B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie Y-Y von 55.
57 ist ein Diagramm, das ein Anwendungsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Technologie und deren Modifikation für eine Abstandsmessvorrichtung veranschaulicht.
58 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
59 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel von Installationspositionen einer Abstandsmessvorrichtung veranschaulicht.

MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden hierin bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Technologie mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Man beachte, dass in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen Komponenten mit im Wesentlichen derselben funktionellen Konfiguration mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind und eine redundante Beschreibung weggelassen wird. Die unten beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Technologie, und der Umfang der vorliegenden Technologie soll gemäß diesen Ausführungsformen nicht eng interpretiert bzw. ausgelegt werden. In der vorliegenden Beschreibung ist es selbst in einem Fall, in dem beschrieben wird, dass ein oberflächenemittierender Laser gemäß der vorliegenden Technologie eine Vielzahl von Effekten zeigt, ausreichend, falls der oberflächenemittierenden Laser gemäß der vorliegenden Technologie zumindest einen Effekt zeigt. Die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Effekte sind nur Beispiele und nicht einschränkend, und andere Effekte können bereitgestellt werden.
Außerdem wird eine Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben.

1. Oberflächenemittierender Laser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
1. (1) Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers
2. (2) Betrieb eines oberflächenemittierenden Lasers
3. (3) Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers
4. (4) Effekte eines oberflächenemittierenden Lasers
2. Oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 8 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
3. Oberflächenemittierender Laser gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
1. (1) Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers
2. (2) Betrieb eines oberflächenemittierenden Lasers
3. (3) Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers
4. (4) Effekte eines oberflächenemittierenden Lasers
4. Oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 14 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
5. Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers, für den die vorliegende Technologie verwendet werden kann
6. Modifikation der vorliegenden Technologie
7. Anwendungsbeispiel für eine elektronische Vorrichtung
8. Beispiel, bei dem ein oberflächenemittierender Laser für eine Abstandsmessvorrichtung verwendet wird
9. Beispiel, bei dem eine Abstandsmessvorrichtung in einem mobilen Körper montiert ist

[0010] 1. Oberflächenemittierender Laser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
(1) Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht. Im Folgenden wird der Zweckmäßigkeit halber der obere Teil in der Querschnittsansicht von 1 und dergleichen als Oberseite beschrieben und wird der untere Teil in der Querschnittsansicht von 1 und dergleichen als Unterseite beschrieben.
Wie in 1 veranschaulicht ist, enthält als ein Beispiel der oberflächenemittierende Laser 100 erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren 102 und 112, eine Vielzahl von (zum Beispiel zwei) aktiven Schichten 104 und 110 und einen Tunnelübergang 107.
Als ein Beispiel ist jede Komponente des oberflächenemittierenden Lasers 100 auf einem Substrat 101 (Halbleitersubstrat) ausgebildet.
Als ein Beispiel sind die ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 zusammen auf das Substrat 101 laminiert. Der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 ist hier oberhalb des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 angeordnet. Die Vielzahl von (zum Beispiel zwei) aktiven Schichten 104 und 110 ist zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 zusammen laminiert. Der Tunnelübergang 107 ist zwischen den ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 angeordnet, die in der Laminierungsrichtung (vertikalen Richtung) unter der Vielzahl aktiver Schichten 104 und 110 einander benachbart sind.
Im oberflächenemittierenden Laser 100 sind als ein Beispiel der erste mehrschichtige Filmreflektor 102, die erste aktive Schicht 104, der Tunnelübergang 107, die zweite aktive Schicht 110 und der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 von der Seite des Substrats 101 aus in dieser Reihenfolge auf das Substrat 101 laminiert.
Ein Resonator umfasst hier die ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 und den Tunnelübergang 107. Überdies umfasst eine Resonatorstruktur den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102, den Resonator und den zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112.
Als ein Beispiel ist auf dem Substrat 101 eine Mesa M1 ausgebildet, die einen Teil (oberen Bereich) des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102, die ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110, den Tunnelübergang 107 und den zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 umfasst. Als Beispiel bildet die Mesa M1 eine Resonaturstruktur (mit Ausnahme des anderen Teils (unteren Teils) des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102). Die Mesa M1 hat beispielsweise eine im Wesentlichen zylindrische Form, kann aber eine andere säulenförmige Form wie etwa eine im Wesentlichen elliptische Säulenform oder eine polygonale Säulenform haben. Die Höhenrichtung der Mesa M1 stimmt im Wesentlichen mit der Laminierungsrichtung überein.
Als ein Beispiel emittiert der oberflächenemittierende Laser 100 Licht von der Oberseite der Mesa M1. Das heißt, der oberflächenemittierende Laser 100 ist als Beispiel ein oberflächenemittierender Laser vom an der vorderen Oberfläche emittierenden Typ.
Der oberflächenemittierende Laser 100 enthält ferner eine erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 zwischen dem Tunnelübergang 107 und der ersten aktiven Schicht 104 und eine zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 zwischen dem Tunnelübergang 107 und der zweiten aktiven Schicht 110.
Ferner enthält der oberflächenemittierende Laser 100 eine erste Abstandshalterschicht 105, die zwischen der ersten aktiven Schicht 104 und der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 angeordnet ist, wobei die erste aktive Schicht 104 eine aktive Schicht mit der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 ist, die zwischen dem Tunnelübergang 107 und einer der ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 angeordnet ist.
Der oberflächenemittierende Laser 100 enthält ferner eine zweite Abstandshalterschicht 109, die zwischen der zweiten aktiven Schicht 110 und der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 angeordnet ist, wobei die zweite aktive Schicht 110 eine aktive Schicht mit der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 ist, die zwischen dem Tunnelübergang 107 und einer der ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 angeordnet ist.
[Substrat]
Als ein Beispiel handelt es sich bei dem Substrat 101 um ein Halbleitersubstrat (zum Beispiel ein GaAs-Substrat) eines ersten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel eines n-Typs). Eine Kathodenelektrode 117, welche eine n-seitige Elektrode ist, ist auf der rückseitigen Oberfläche (unteren Oberfläche) des Substrats 101 vorgesehen.
Die Kathodenelektrode 117 ist als ein Beispiel aus AuGe/Ni/Au gebildet.
[Erster mehrschichtiger Filmreflektor]
Als ein Beispiel ist der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 auf dem Substrat 101 angeordnet.
Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 um einen mehrschichtigen Filmreflektor aus einem Halbleiter. Auf den mehrschichtigen Filmreflektor wird auch als verteilter Bragg-Reflektor verwiesen. Ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter, der eine Art eines mehrschichtigen Filmreflektors (verteilter Bragg-Reflektor) ist, weist eine geringe Lichtabsorption, einen hohen Reflexionsgrad und Leitfähigkeit auf.
Genauer gesagt ist als ein Beispiel der erste mehrschichtiger Filmreflektor 102 ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel eines n-Typs) und hat er eine Struktur, bei der eine Vielzahl von Arten (zum Beispiel zwei Arten) von Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes mit einer optischen Dicke einer 1/4-Wellenlänge einer Oszillationswellenlänge abwechselnd laminiert sind. Jede Brechungsindexschicht des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 wird von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis des ersten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel des n-Typs) gebildet.
[Erste aktive Schicht]
Als ein Beispiel ist die erste aktive Schicht 104 auf dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 über eine erste Mantelschicht 103 (zum Beispiel eine Al_0,40GaAs-Schicht mit einer Filmdicke von 30 nm) angeordnet, die von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird.
Als ein Beispiel hat die erste aktive Schicht 104 eine laminierte Struktur, bei der ein aktives Gebiet, das von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis (zum Beispiel In_0,10GaAs) gebildet wird, und ein Führungs-/Barrierengebiet (wo beide Enden in der Laminierungsrichtung Führungsgebiete sind und ein dazwischenliegender Bereich in der Laminierungsrichtung ein Barrierengebiet ist), das von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis (zum Beispiel Al_0,10GaAs) gebildet wird, abwechselnd laminiert sind. Die erste aktive Schicht 104 weist hier als ein Beispiel zwei Schichten von Führungsgebieten, zwei Schichten von Barrierengebieten und drei Schichten aktiver Gebiete auf, und beide Enden in der Laminierungsrichtung sind Führungsgebiete.
Die Dicke jedes aktiven Gebiets beträgt beispielsweise 7 nm. Die Dicke der Führungsgebiete an beiden Enden in der Laminierungsrichtung beträgt beispielsweise 10 nm. Die Dicke des dazwischenliegenden Barrierengebiets in der Laminierungsrichtung beträgt beispielsweise 8 nm.
Da die erste aktive Schicht 104 die laminierte Struktur aufweist, ist es möglich, eine Laseroszillation mit einer Oszillationswellenlänge beispielsweise in einem 900-nm-Band durchzuführen.
[Erste Zusammensetzungsgradientenschicht]
Als ein Beispiel ist die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 auf der ersten aktiven Schicht 104 über die erste Abstandshalterschicht 105 (zum Beispiel eine Al_0,40GaAs-Schicht mit einer Dicke von 14 nm) angeordnet, die von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird.
Die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 enthält eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel eines p-Typs) mit einer verhältnismäßig hohen Trägerkonzentration. Als die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 kann zum Beispiel ein Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis verwendet werden, der mit Kohlenstoff (C) in einer verhältnismäßig hohen Konzentration (zum Beispiel 6 × 10¹⁷ cm^-3) dotiert ist.
In der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 nimmt die Al-Zusammensetzung von der Seite der ersten aktiven Schicht 104 zur Seite des Tunnelübergangs 107 kontinuierlich (allmählich) oder stufenweise (diskontinuierlich) ab.
Die Al-Zusammensetzung der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 ändert sich in einem Bereich von beispielsweise 0,05 bis 0,40 kontinuierlich oder stufenweise.
Die Dicke der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 kann beispielsweise 10 nm betragen.
Als ein Beispiel, bei dem sich die Al-Zusammensetzung stufenweise ändert, kann die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 eine Al_0,35GaAs-Schicht mit einer Filmdicke von 3 nm, eine Al_0,20GaAs-Schicht mit einer Filmdicke von 4 nm und eine Al_0,05GaAs-Schicht mit einer Filmdicke von 3 nm in dieser Reihenfolge von der Seite der ersten aktiven Schicht 104 zur Seite des Tunnelübergangs 107 aufweisen.
[Tunnelübergang]
Der Tunnelübergang 107 ist als ein Beispiel auf der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 angeordnet.
Der Tunnelübergang 107 umfasst eine Halbleiterschicht 107a vom p-Typ und eine Halbleiterschicht 107b vom n-Typ, die zusammen laminiert sind. Als Beispiel ist die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ auf der Seite des Substrats 101 (unteren Seite) der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ angeordnet.
(Halbleiterschicht vom n-Typ)
Als Beispiel wird die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ von einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis vom n-Typ mit einer hohen Trägerkonzentration gebildet. Als die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ kann beispielsweise eine In_0,10GaAs-Schicht verwendet werden, die mit Silizium (Si) in einer hohen Konzentration (zum Beispiel 5 × 10¹⁹ cm^-3) dotiert ist und eine Dicke von 20 nm hat. Der Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis hat eine kleinere Bandlücke als jene von beispielsweise einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis.
(Halbleiterschicht vom p-Typ)
Die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ umfasst erste und zweite Halbleitergebiete 107a1 und 107a2 vom p-Typ, die zusammen laminiert sind.
Das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ ist zwischen der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ und dem zweiten Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ angeordnet. Als Beispiel ist hier das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ auf der Seite des Substrats 101 (unteren Seite) der ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ angeordnet.
Beispielsweise ist das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ in Kontakt mit der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ. Als Beispiel ist das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ in Kontakt mit dem ersten Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ.
Um den Spannungsabfall am Tunnelübergang zu reduzieren (um den Widerstand zu reduzieren), ist es hier wünschenswert, dass eine Bandlücke eines Gebiets in Kontakt mit der Halbleiterschicht vom n-Typ in der Halbleiterschicht vom p-Typ des Tunnelübergangs (eines Gebiets, das einen pn-Übergang mit der Halbleiterschicht vom n-Typ bildet) klein ist. Beispielsweise ist die Bandlücke des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ vorzugsweise kleiner als die Bandlücke des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass ein Gebiet in Kontakt mit der Halbleiterschicht vom n-Typ in der Halbleiterschicht vom p-Typ des Tunnelübergangs eine hohe Trägerkonzentration (Dotierungskonzentration) aufweist.
Es ist jedoch schwierig, unter Beibehaltung einer kleinen Bandlücke die Trägerkonzentration zu erhöhen.
Falls ein Material mit einer kleinen Bandlücke für ein Gebiet in Kontakt mit der Halbleiterschicht vom n-Typ in der Halbleiterschicht vom p-Typ des Tunnelübergangs verwendet wird, ist es daher wünschenswert, die Trägerkonzentration in anderen Gebieten zu erhöhen.
Konkret ist es wie bei der vorliegenden Technologie effektiv, die Halbleiterschicht vom p-Typ mit einer Vielzahl von Halbleitergebieten vom p-Typ, die zusammen laminiert sind, zu konfigurieren. Auf diese Weise kann die Vielzahl von Halbleitergebieten vom p-Typ unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Genauer gesagt ist es in einem Fall, in dem ein Material mit einer kleinen Bandlücke für das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ verwendet wird, vorzuziehen, ein Material mit einer hohen Trägerkonzentration für das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ zu verwenden. Beispielsweise ist die Trägerkonzentration des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ vorzugsweise höher als die Trägerkonzentration des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ. Beispielsweise ist die Al-Zusammensetzung des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ vorzugsweise höher als die Al-Zusammensetzung des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ. Auf diese Weise kann die Trägerkonzentration mit höherer Al-Zusammensetzung erhöht werden.
Im Übrigen ist beispielsweise in einem Fall, in dem ein Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis oder ein Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis, der GaAs enthält, für die Halbleiterschicht vom p-Typ verwendet wird, ein höheres Niveau einer Dotierung möglich, wenn die Al-Zusammensetzung höher ist; aber die Bandlücke wird größer. Deshalb ist es vorzuziehen, unter Berücksichtigung solch einer Zielkonfliktbeziehung ein für jedes Halbleitergebiet vom p-Typ verwendetes Material auszuwählen.
Als ein Beispiel wird das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ von einem Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis vom p-Typ, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis mit einer hohen Trägerkonzentration gebildet. Das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ ist vorzugsweise mit zumindest einem von C, Zn, Mg oder Be dotiert. Als das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ kann zum Beispiel eine GaAs-Schicht genutzt werden, die mit Kohlenstoff (C) in einer hohen Konzentration (zum Beispiel 1 × 10²⁰ cm^-3) dotiert ist und eine Dicke von zum Beispiel 5 nm hat. Die GaAs-Schicht hat eine kleinere Bandlücke als jene der AlGaAs-Schicht.
Als ein Beispiel ist das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ in Kontakt mit der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106.
Als ein Beispiel wird das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ von einem Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis vom p-Typ, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaInAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis mit einer hohen Trägerkonzentration gebildet. Das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ ist vorzugsweise mit zumindest einem von C, Zn, Mg oder Be dotiert. Als das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ kann zum Beispiel eine Al_0,05GaAs-Schicht verwendet werden, die mit C in einer hohen Konzentration (zum Beispiel 3 × 10²⁰ cm^-3) dotiert ist und eine Dicke von zum Beispiel 5 nm hat.
[Zweite Zusammensetzungsgradientenschicht]
Als ein Beispiel ist die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 auf dem Tunnelübergang 107 angeordnet.
Die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 enthält eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel eines n-Typs) mit einer verhältnismäßig hohen Trägerkonzentration. Beispiele der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 schließen einen Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis ein, der in einer verhältnismäßig hohen Konzentration (beispielsweise 6 × 10¹⁷ cm^-3) mit Si dotiert ist.
In der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 nimmt die Al-Zusammensetzung von der Seite der zweiten aktiven Schicht 110 zur Seite des Tunnelübergangs 107 kontinuierlich (allmählich) oder stufenweise (diskontinuierlich) ab.
Die Al-Zusammensetzung der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 ändert sich kontinuierlich oder stufenweise in einem Bereich von zum Beispiel 0,05 bis 0,40.
Die gesamte Filmdicke der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 kann beispielsweise 10 nm betragen.
Als ein Beispiel, bei dem sich die Al-Zusammensetzung stufenweise ändert, kann die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 eine Al_0,35GaAs-Schicht mit einer Filmdicke von 3 nm, eine Al_0,20GaAs-Schicht mit einer Filmdicke von 4 nm und eine Al_0,05GaAs-Schicht mit einer Filmdicke von 3 nm in dieser Reihenfolge von der Seite der ersten aktiven Schicht 110 zur Seite des Tunnelübergangs 107 umfassen.
[Zweite aktive Schicht]
Als ein Beispiel ist die zweite aktive Schicht 110 auf der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 über die zweite Abstandshalterschicht 108 (zum Beispiel einen Al_0,40GaAs-Film mit einer Filmdicke von 14 nm) angeordnet, die von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird.
Als ein Beispiel hat die zweite aktive Schicht 110 eine Schichtkonfiguration ähnlich jener der ersten aktiven Schicht 104. Das heißt, als Beispiel hat die zweite aktive Schicht 110 eine laminierte Struktur, bei der ein aktives Gebiet, das von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis (zum Beispiel In_0,10GaAs) gebildet wird, und ein Führungs-/Barrierengebiet (wo beide Enden in der Laminierungsrichtung Führungsgebiete sind und ein dazwischenliegender Bereich in der Laminierungsrichtung ein Barrierengebiet ist), das von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis (zum Beispiel Al_0,10GaAs) gebildet wird, abwechselnd laminiert sind. Die zweite aktive Schicht 110 weist hier beispielsweise zwei Schichten von Führungsgebieten, zwei Schichten von Barrierengebieten und drei Schichten aktiver Gebiete auf, und beide Enden in der Laminierungsrichtung sind Führungsgebiete.
Die Filmdicke jedes aktiven Gebiets beträgt beispielsweise 7 nm. Die Filmdicke der Führungsgebiete an beiden Enden in der Laminierungsrichtung beträgt beispielsweise 10 nm. Die Filmdicke des dazwischenliegenden Barrierengebiets in der Laminierungsrichtung beträgt beispielsweise 8 nm.
Da die zweite aktive Schicht 110 die laminierte Struktur aufweist, ist es möglich, eine Laseroszillation mit einer Wellenlänge beispielsweise in einem 900-nm-Band durchzuführen.
[Zweiter mehrschichtiger Filmreflektor]
Als ein Beispiel ist der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 auf der zweiten aktiven Schicht 110 über eine zweite Mantelschicht 111 (zum Beispiel eine Al_0,40GaAs-Schicht mit einer Filmdicke von 30 nm) angeordnet, die von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird.
Als ein Beispiel handelt es sich bei dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 um einen mehrschichtigen Filmreflektor aus einem Halbleiter. Auf den mehrschichtigen Filmreflektor wird auch als verteilter Bragg-Reflektor verwiesen. Ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter, der eine Art eines mehrschichtigen Filmreflektors (verteilter Bragg-Reflektor) ist, weist eine geringe Lichtabsorption, einen hohen Reflexionsgrad und Leitfähigkeit auf.
Genauer gesagt handelt es sich bei dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 als ein Beispiel um einen mehrschichtigen Filmreflektor aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel eines p-Typs) und weist er eine Struktur auf, bei der eine Vielzahl von Arten (zum Beispiel zwei Arten) von Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes mit einer optischen Dicke einer 1/4-Wellenlänge einer Oszillationswellenlänge abwechselnd laminiert sind. Jede Brechungsindexschicht des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 wird von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis des zweiten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel eines p-Typs) gebildet.
Eine Strombegrenzungsschicht 113 (Oxidbegrenzungsschicht) ist innerhalb des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 angeordnet. Als ein Beispiel umfasst das Strombegrenzungsgebiet 113 ein nicht oxidiertes Gebiet 113a, das von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis (zum Beispiel AlGaAs, AlAs oder dergleichen) des zweiten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel des n-Typs) gebildet wird, und ein das nicht oxidierte Gebiet 113a umgebendes oxidiertes Gebiet 113b, das von einem Oxid eines Verbindungshalbleiters auf AlGaAs-Basis (zum Beispiel Al₂O₃) gebildet wird. Es ist vorzuziehen, einen AlGaAs-Film mit einer Al-Zusammensetzung von 90% oder mehr als Basismaterial der Strombegrenzungsschicht 113 (einer später zu beschreibenden ausgewählten Oxidschicht 113S) zu verwenden.
Eine Kontaktschicht 114, die von einer GaAs-Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel des p-Typs) gebildet wird, ist auf dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 angeordnet.
Die Mesa M1 ist mit Ausnahme eines Teils von ihr mit einem Isolierfilm 115 bedeckt. Der Isolierfilm 115 wird von einem Dielektrikum wie etwa SiO₂, SiN oder SiON gebildet.
Ein Kontaktloch 115a ist im Isolierfilm 115 auf der Oberseite (zum Beispiel der oberen Oberfläche der Kontaktschicht 114) der Mesa M1 ausgebildet, und eine ringförmige Anodenelektrode 116, welche eine p-seitige Elektrode ist, ist im Kontaktloch 115a in Kontakt mit der Oberseite der Mesa M1 vorgesehen. Als Beispiel ist die Anodenelektrode 116 im Kontaktloch 115a so angeordnet, dass ihre Mitte aus der Laminierungsrichtung betrachtet mit der Mitte der Strombegrenzungsschicht 113 im Wesentlichen übereinstimmt. Eine Innendurchmesserseite der Anodenelektrode 116 dient als Emissionsöffnung für Laserlicht.
Als Beispiel ist die Anodenelektrode 116 aus Ti/Pt/Au gebildet.
(2) Betrieb eines oberflächenemittierenden Lasers
Im oberflächenemittierenden Laser 100 wird, falls eine Spannung zwischen der Anodenelektrode 116 und der Kathodenelektrode 117 angelegt wird und ein Strom in die Anodenelektrode 116 fließt, der Strom durch die Strombegrenzungsschicht 113 begrenzt und in die zweite aktive Schicht 110 injiziert und wird ein Strom mit im Wesentlichen dem gleichen Stromwert wie der injizierte Strom aufgrund eines Tunneleffekts durch den Tunnelübergang 107 in die erste aktive Schicht 104 injiziert. Wenn die ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 Licht mit im Wesentlichen derselben Emissionsintensität emittieren und diese Lichtstrahlen hin und her gehen, während sie durch die jeweiligen aktiven Schichten zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 verstärkt werden, um die Oszillationsbedingungen zu erfüllen, werden dementsprechend die Lichtstrahlen als Laserlicht aus der Oberseite der Mesa M1 emittiert.
(3) Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers
Im Folgenden wird hierin ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers 100 mit Verweis auf das Flussdiagramm (Schritte S1 bis S7) in 2 beschrieben. Als ein Beispiel wird hier eine Vielzahl von Arrays oberflächenemittierender Laser, in denen eine Vielzahl oberflächenemittierender Laser 100 zweidimensional angeordnet ist, auf einem Wafer, der ein Basismaterial des Substrats 101 ist, durch ein Halbleiterherstellungsverfahren unter Verwendung einer Halbleiterherstellungseinrichtung gleichzeitig erzeugt. Als Nächstes wird eine Reihe einer Vielzahl von Arrays integrierter oberflächenemittierender Laser voneinander getrennt, um eine Vielzahl chipförmiger Arrays oberflächenemittierender Laser (Chips von Arrays oberflächenemittierender Laser) zu erhalten. Man beachte, dass es durch das unten beschriebene Herstellungsverfahren auch möglich ist, eine Vielzahl oberflächenemittierender Laser 100 auf einem Wafer, der ein Basismaterial des Substrats 101 ist, gleichzeitig zu erzeugen und eine Reihe der Vielzahl integrierter oberflächenemittierender Laser 100 voneinander zu trennen, um einen chip-förmigen oberflächenemittierenden Laser (einen Chip eines oberflächenemittierenden Lasers) zu erhalten.
<Schritt S1>
In Schritt S1 wird ein Laminat-Erzeugungsprozess 1 durchgeführt. Im Laminat-Erzeugungsprozess 1 werden als ein Beispiel Materialien von Schichten, die den oberflächenemittierenden Laser 100 bilden, in einer Wachstumskammer mittels eines Verfahrens einer chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), beispielsweise eines Verfahrens einer metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD), sequentiell laminiert, um ein Laminat L1 zu erzeugen (siehe 12).
Der Laminat-Erzeugungsprozess 1 (Schritt S1 in 2) wird mit Verweis auf das Flussdiagramm in 3 und 4 bis 12 beschrieben.
Im ersten Schritt S1-1 wird der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 auf das Substrat 101 laminiert (siehe 4). Ferner wird die erste Mantelschicht 103 auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert.
Im nächsten Schritt S1-2 wird die erste aktive Schicht 104 auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert (siehe 5). Genauer gesagt wird die erste aktive Schicht 104 auf die erste Mantelschicht 103 laminiert. Ferner wird die erste Abstandshalterschicht 105 auf die erste aktive Schicht 104 laminiert.
Im nächsten Schritt S1-3 wird die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 auf die erste aktive Schicht 104 laminiert (siehe 6). Genauer gesagt wird die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 auf die erste Abstandshalterschicht 105 laminiert.
Im nächsten Schritt S1-4 wird das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ auf die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 laminiert (siehe 7).
Im nächsten Schritt S1-5 wird das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ auf das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ laminiert (siehe 8). Als Ergebnis wird die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ gebildet.
Im nächsten Schritt S1-6 wird die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ auf das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ laminiert (siehe 9). Als Ergebnis wird der Tunnelübergang 107 gebildet.
Im nächsten Schritt S1-7 wird die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 auf die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ laminiert (siehe 10). Ferner wird die zweite Abstandshalterschicht 109 auf die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 laminiert.
Im nächsten Schritt S1-8 wird die zweite aktive Schicht 110 auf die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 laminiert (siehe 11). Genauer gesagt wird die zweite aktive Schicht 110 auf die zweite Abstandshalterschicht 109 laminiert. Ferner wird die zweite Mantelschicht 111 auf die zweite aktive Schicht 110 laminiert.
Im nächsten Schritt S1-9 wird der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 auf die zweite aktive Schicht 110 laminiert (siehe 12). Genauer gesagt wird der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112, der die als die Strombegrenzungsschicht 113 dienende ausgewählte Oxidschicht 113S darin enthält, auf die zweite Mantelschicht 111 laminiert. Ferner wird die Kontaktschicht 114 auf den zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 laminiert. Als Ergebnis wird das Laminat L1 erzeugt.
<Schritt S2>
In Schritt S2 wird das Laminat L1 geätzt, um die Mesa M1 zu bilden (siehe 13).
Konkret wird eine Resiststruktur mittels Fotolithografie auf dem aus der Wachstumskammer herausgenommenen Laminat L1 gebildet. Unter Ausnutzung dieser Resiststruktur als Maske wird als Nächstes das Laminat L1 mittels beispielsweise RIE-Ätzung (reaktives Ionenätzen) geätzt, bis zumindest die seitliche Oberfläche der ausgewählten Oxidschicht 113S freigelegt ist (zum Beispiel bis die seitliche Oberfläche der ersten Mantelschicht 103 vollständig freigelegt ist), wodurch die Mesa M1 gebildet wird. Die Ätzung wird hier durchgeführt, bis die untere Ätzfläche im ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 liegt. Danach wird die Resiststruktur entfernt.
<Schritt S3>
In Schritt S3 wird der periphere Bereich der ausgewählten Oxidschicht 113S (siehe 13) oxidiert, um die Strombegrenzungsschicht 113 zu erzeugen (siehe 14).
Konkret wird die Mesa M1 einer Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt und wird die ausgewählte Oxidschicht 113S von der seitlichen Oberfläche aus oxidiert (selektiv oxidiert), um die Strombegrenzungsschicht 113 zu bilden, in der das nicht oxidierte Gebiet 113a vom oxidierten Gebiet 113b umgeben ist.
<Schritt S4>
In Schritt S4 wird der Isolierfilm 115 ausgebildet (siehe 15). Konkret wird der Isolierfilm 115 über im Wesentlichen die gesamte Fläche des Laminats ausgebildet, worauf die Mesa M1 ausgebildet ist.
<Schritt S5>
In Schritt S5 wird das Kontaktloch 115a ausgebildet (siehe 16). Konkret wird eine Resiststruktur mittels Fotolithografie auf dem Isolierfilm 115 mit Ausnahme des auf der Oberseite der Mesa M1 ausgebildeten Isolierfilms 115 gebildet. Als Nächstes wird unter Ausnutzung dieser Resiststruktur als Maske der auf der Oberseite der Mesa M1 ausgebildete Isolierfilm 115 durch Ätzung unter Verwendung beispielsweise eines Ätzmittels auf Flusssäure-Basis entfernt. Danach wird die Resiststruktur entfernt. Als Ergebnis ist das Kontaktloch 115a ausgebildet und liegt die Kontaktschicht 114 frei.
<Schritt S6>
In Schritt S6 wird die Anodenelektrode 116 gebildet (siehe 17). Konkret wird beispielsweise ein Ti/Pt/Au-Film über das Kontaktloch 115a mittels eines EB-Gasphasenabscheidungsverfahrens auf der Kontaktschicht 114 ausgebildet und werden das Resist und beispielsweise Ti/Pt/Au auf dem Resist abgehoben, um die Anodenelektrode 116 im Kontaktloch 115a zu bilden.
<Schritt S7>
In Schritt S7 wird die Kathodenelektrode 117 gebildet (siehe 18). Konkret wird, nachdem die rückseitige Oberfläche (untere Oberfläche) des Substrats 101 poliert ist, beispielsweise ein AuGe/Ni/Au-Film auf der rückseitigen Oberfläche ausgebildet.
(4) Effekte eines oberflächenemittierenden Lasers
Der oberflächenemittierende Laser 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie umfasst: die ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112, die zusammen laminiert sind; die Vielzahl aktiver Schichten 104 und 110, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 zusammen laminiert sind; und den Tunnelübergang 107, der zwischen den ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 angeordnet ist, die in der Laminierungsrichtung unter der Vielzahl aktiver Schichten einander benachbart sind. Der Tunnelübergang 107 umfasst die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ und die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ, die zusammen laminiert sind, und die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ umfasst die zusammen laminierten ersten und zweiten Halbleitergebiete 107a1 und 107a2 vom p-Typ.
In diesem Fall können die ersten und zweiten Halbleitergebiete 107a1 und 107a2 vom p-Typ von verschiedenen Materialien gebildet werden und können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise kann ein Halbleiter vom p-Typ mit einer kleineren Bandlücke für eines der ersten und zweiten Halbleitergebiete 107a1 und 107a2 vom p-Typ verwendet werden, das näher an der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ liegt, und kann ein Halbleiter vom p-Typ mit einer höheren Trägerkonzentration für das andere der ersten und zweiten Halbleitergebiete 107a1 und 107a2 vom p-Typ verwendet werden, das von der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ weiter entfernt ist.
Infolgedessen kann in der Halbleiterschicht 107a vom p-Typ ein Spannungsabfall in einem Gebiet nahe dem pn-Übergang, der eine Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 107a vom p-Typ und der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ ist, reduziert werden (kann ein Widerstand reduziert werden) und kann ein Spannungsabfall in einem anderen Gebiet als dem Gebiet nahe dem pn-Übergang reduziert werden (kann der Widerstand reduziert werden).
Als Ergebnis ist es gemäß dem oberflächenemittierenden Laser 100 der ersten Ausführungsform möglich, den oberflächenemittierenden Laser 100 bereitzustellen, der imstande ist, den Spannungsabfall am Tunnelübergang 107 zu reduzieren. Dementsprechend kann der oberflächenemittierende Laser 100 mit ausgezeichneten Lichtemissionseigenschaften realisiert werden.
Das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ ist zwischen der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ und dem zweiten Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ angeordnet. In diesem Fall kann beispielsweise durch Verwenden eines Materials mit einer kleinen Bandlücke für das Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ der Widerstand in einem Gebiet nahe dem pn-Übergang der Halbleiterschicht 107a vom p-Typ reduziert werden.
Das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ ist in Kontakt mit der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ. In diesem Fall kann beispielsweise durch Verwenden eines Materials mit einer kleinen Bandlücke für das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ der Widerstand am pn-Übergang reduziert werden und kann ferner der Widerstand am Tunnelübergang 107 reduziert werden.
Das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ ist in Kontakt mit dem ersten Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ. In diesem Fall kann beispielsweise durch Verwenden eines Materials mit einer hohen Trägerkonzentration für das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ der Widerstand in einem anderen Gebiet als der Umgebung des pn-Übergangs der Halbleiterschicht 107a vom p-Typ reduziert werden.
Das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ ist in Kontakt mit der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ, und das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ ist in Kontakt mit dem ersten Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ. In diesem Fall kann, indem man beispielsweise ein Material mit einer kleinen Bandlücke für das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ verwendet und ein Material mit einer hohen Trägerkonzentration für das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ verwendet, der Widerstand in der gesamten Halbleiterschicht 107a vom p-Typ reduziert werden und kann der Widerstand am Tunnelübergang 107 signifikant reduziert werden.
Ursprünglich ist es hier wünschenswert, dass das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ eine höhere Trägerkonzentration aufweist; aber es ist schwierig, eine hohe Trägerkonzentration mit einem Material zu erhalten, das eine kleine Bandlücke aufweist bzw. beibehält. Daher ist die Trägerkonzentration des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ vorzugsweise höher als die Trägerkonzentration des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ.
Die Bandlücke des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ ist vorzugsweise kleiner als die Bandlücke des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ.
Ferner enthält der oberflächenemittierende Laser 100 die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106, die zwischen der ersten aktiven Schicht 104 und dem Tunnelübergang 107 angeordnet ist. Dementsprechend kann der Widerstand zwischen der ersten aktiven Schicht 104 und dem Tunnelübergang 107 reduziert werden.
Weiter enthält der oberflächenemittierende Laser 100 die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108, die zwischen der zweiten aktiven Schicht 110 und dem Tunnelübergang 107 angeordnet ist. Da die Änderung der Al-Zusammensetzung im Gebiet zwischen der zweiten aktiven Schicht 110 und dem Tunnelübergang 107 abgeschwächt werden kann, kann dementsprechend der Widerstand des Gebiets reduziert werden.
Der oberflächenemittierende Laser 100 enthält ferner die erste Abstandshalterschicht 105, die zwischen der ersten aktiven Schicht 104 und der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 angeordnet ist, wobei die erste aktive Schicht 104 mit der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 zwischen dem Tunnelübergang 107 und einer der ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 angeordnet ist. Dementsprechend können die Positionen der aktiven Schichten und des Tunnelübergangs 107 entsprechend der Intensität des optischen Feldes innerhalb des Resonators gesteuert werden.
Der oberflächenemittierende Laser 100 enthält ferner die zweite Abstandshalterschicht 109, die zwischen der zweiten aktiven Schicht 110 und der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 angeordnet ist, wobei die zweite aktive Schicht 110 mit der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 zwischen dem Tunnelübergang 107 und einer der ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 angeordnet ist. Dementsprechend können die Positionen der aktiven Schichten und des Tunnelübergangs 107 entsprechend der Intensität des optischen Feldes innerhalb des Resonators gesteuert werden.
Das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ wird vorzugsweise von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis gebildet.
Das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ wird vorzugsweise von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaInAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet.
Die Al-Zusammensetzung des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ ist vorzugsweise höher als die Al-Zusammensetzung des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ.
Das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ und/oder das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ sind/ist vorzugsweise mit zumindest einem von C, Zn, Mg oder Be dotiert.
2. Oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 8 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
Im Folgenden werden hierin oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 8 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie beschrieben.
(Modifikation 1)
Wie in 19 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-1 einer Modifikation 1 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100 der ersten Ausführungsform, außer dass die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 nicht vorgesehen ist.
Da der oberflächenemittierende Laser 101-1 nicht mit der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 versehen ist, ist er dem oberflächenemittierenden Laser 100 hinsichtlich einer Reduzierung des Widerstands zwischen der ersten aktiven Schicht 104 und dem Tunnelübergang 107 unterlegen, ist er aber insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten im Laminat-Erzeugungsprozess um einen reduziert werden kann.
(Modifikation 2)
Wie in 20 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-2 einer Modifikation 2 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100 der ersten Ausführungsform, außer dass die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 nicht vorgesehen ist.
Da der oberflächenemittierende Laser 100-2 nicht mit der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 versehen ist, ist er dem oberflächenemittierenden Laser 100 hinsichtlich einer Reduzierung des Widerstands zwischen der zweiten aktiven Schicht 110 und dem Tunnelübergang 107 unterlegen, ist er aber insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten im Laminat-Erzeugungsprozess um einen reduziert werden kann.
(Modifikation 3)
Wie in 21 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-3 einer Modifikation 3 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100 der ersten Ausführungsform, außer dass die ersten und zweiten Zusammensetzungsgradientenschichten 106 und 108 nicht vorgesehen sind.
Da der oberflächenemittierende Laser 100-3 nicht mit den ersten und zweiten Zusammensetzungsgradientenschichten 106 und 108 versehen ist, ist er dem oberflächenemittierenden Laser 100 hinsichtlich einer Reduzierung des Widerstands zwischen der ersten aktiven Schicht 104 und dem Tunnelübergang 107 und einer Reduzierung des Widerstands zwischen der zweiten aktiven Schicht 110 und dem Tunnelübergang 107 unterlegen, ist er aber insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten im Laminat-Erzeugungsprozess um zwei reduziert werden kann.
(Modifikation 4)
Wie in 22 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-9 einer Modifikation 4 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100 der ersten Ausführungsform, außer dass die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ ein drittes Halbleitergebiet 107a3 vom p-Typ zwischen den ersten und zweiten Halbleitergebieten 107a1 und 107a2 vom p-Typ aufweist.
Das dritte Halbleitergebiet 107a3 vom p-Typ kann von einem Material (zum Beispiel einem Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis) ähnlich dem Material (zum Beispiel einem Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis) des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ gebildet werden und kann Eigenschaften (zum Beispiel Eigenschaften mit einer kleinen Bandlücke) ähnlich jenen des ersten Halbleitergebiets 107a1 aufweisen.
Das dritte Halbleitergebiet 107a3 vom p-Typ kann von einem Material (zum Beispiel Al_YGaAs (Y # X)) ähnlich dem Material (zum Beispiel Al_XGaAs) des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ gebildet werden und kann Eigenschaften ähnlich jenen des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ (zum Beispiel Eigenschaften einer hohen Trägerkonzentration in Y > X oder Y < X) aufweisen.
Das dritte Halbleitergebiet 107a3 vom p-Typ kann von einem Material (zum Beispiel Al_YGaAs (Y # X)) mit dazwischenliegenden bzw. Zwischeneigenschaften zwischen dem Material (zum Beispiel GaAs) des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ und dem Material (zum Beispiel Al_XGaAs) des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ gebildet werden und kann Zwischeneigenschaften zwischen den ersten und zweiten Halbleitergebieten 107a1 und 107a2 vom p-Typ aufweisen.
Man beachte, dass zwei oder mehr Halbleitergebiete vom p-Typ zwischen den ersten und zweiten Halbleitergebieten 107a1 und 107a2 vom p-Typ vorgesehen werden können. Jedes dieser zwei oder mehr Halbleitergebiete vom p-Typ kann ebenfalls Eigenschaften ähnlich jenen des oben beschriebenen dritten Halbleitergebiets 107a3 vom p-Typ aufweisen. Beispielsweise kann unter diesen zwei oder mehr Halbleitergebieten vom p-Typ das Halbleitergebiet vom p-Typ, das näher am ersten Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ liegt, dem ersten Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ ähnlichere Eigenschaften aufweisen und kann das Halbleitergebiet vom p-Typ, das näher am zweiten Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ liegt, dem zweiten Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ ähnlichere Eigenschaften aufweisen.
(Modifikation 5)
Wie in 23 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-10 einer Modifikation 5 eine Konfiguration, bei der Leitfähigkeitstypen (erste und zweite Leitfähigkeitstypen, zum Beispiel ein p-Typ und ein n-Typ) von den den oberflächenemittierenden Laser 100 der ersten Ausführungsform bildenden Schichten vertauscht sind. In diesem Fall ist die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ auf der Seite des Substrats 101 (unteren Seite) der Halbleiterschicht 107a vom p-Typ beim Tunnelübergang 107 angeordnet.
Der oberflächenemittierende Laser 100-10 weist ebenfalls einen Effekt ähnlich jenem des oberflächenemittierenden Lasers 100 der ersten Ausführungsform auf.
(Modifikation 6)
Wie in 24 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-11 einer Modifikation 6 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100-10 der Modifikation 5, außer dass die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 nicht vorgesehen ist.
(Modifikation 7)
Wie in 25 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-12 einer Modifikation 7 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100-10 der Modifikation 5, außer dass die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 nicht vorgesehen ist.
(Modifikation 8)
Wie in 26 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-13 einer Modifikation 8 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100-10 der Modifikation 5, außer dass die ersten und zweiten Zusammensetzungsgradientenschichten 106 und 108 nicht vorgesehen sind.
3. Oberflächenemittierender Laser gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
Im Folgenden wird hierin ein oberflächenemittierender Laser 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie beschrieben.
(1) Konfiguration des oberflächenemittierenden Lasers
Wie in 27 veranschaulicht ist, hat der oberflächenemittierende Laser 200 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100 gemäß der ersten Ausführungsform, außer dass die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ des Tunnelübergangs 107 mittels eines einzigen Gebiets konfiguriert ist (keine laminierte Struktur aufweist).
Im oberflächenemittierenden Laser 200 wird die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ von einem Verbindungshalbleiter vom p-Typ (zum Beispiel einem Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis, einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis oder dergleichen) mit einer hohen Trägerkonzentration (zum Beispiel 1 × 10²⁰ cm^-3 bis 3 × 10²⁰ cm^-3) als Beispiel gebildet. Die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ ist vorzugsweise mit zumindest einem von C, Zn, Mg oder Be dotiert. Als die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ kann beispielsweise eine GaAs-Schicht verwendet werden, die mit C in einer hohen Konzentration (zum Beispiel 1 × 10²⁰ cm^-3) dotiert ist und eine Dicke von 10 nm hat.
Im oberflächenemittierenden Laser 200 wird die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ von einem Verbindungshalbleiter vom n-Typ (zum Beispiel einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis, einem Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis oder dergleichen) mit einer hohen Trägerkonzentration gebildet. Die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ ist vorzugsweise mit zumindest einem von Si, Te oder Se dotiert. Als die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ kann beispielsweise eine GaAs-Schicht verwendet werden, die mit Si in einer hohen Konzentration (zum Beispiel 5 × 10¹⁹ cm^-3) dotiert ist und eine Dicke von 20 nm hat.
(2) Betrieb des oberflächenemittierenden Lasers
Der oberflächenemittierende Laser 200 führt ebenfalls einen Betrieb ähnlich dem Betrieb des oberflächenemittierenden Lasers 100 aus.
(3) Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers
Im Folgenden wird mit Verweis auf das Flussdiagramm (Schritte S11 bis S17) in 28 ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers 200 beschrieben. Als ein Beispiel wird hier eine Vielzahl von Arrays oberflächenemittierender Laser, worin eine Vielzahl oberflächenemittierender Laser 200 zweidimensional angeordnet ist, auf einem Wafer, der ein Basismaterial des Substrats 101 ist, mittels eines Halbleiterherstellungsverfahrens unter Verwendung einer Halbleiterherstellungseinrichtung gleichzeitig erzeugt. Als Nächstes wird eine Reihe einer Vielzahl von Arrays integrierter oberflächenemittierender Laser voneinander getrennt, um eine Vielzahl chipförmiger Arrays oberflächenemittierender Laser (Chips von Array oberflächenemittierender Laser) zu erhalten. Man beachte, dass es mittels des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens auch möglich ist, eine Vielzahl oberflächenemittierender Laser 200 auf einem Wafer, der ein Basismaterial des Substrats 101 ist, gleichzeitig zu erzeugen und eine Reihe der Vielzahl integrierter oberflächenemittierender Laser 200 voneinander zu trennen, um einen chip-förmigen oberflächenemittierenden Laser (Chip eines oberflächenemittierenden Lasers) zu erhalten.
<Schritt S11>
In Schritt S11 wird ein Laminat-Erzeugungsprozess 2 durchgeführt. Im Laminat-Erzeugungsprozess 2 werden als ein Beispiel Materialien von Schichten, die den oberflächenemittierenden Laser 200 bilden, in einer Wachstumskammer mittels eines Verfahrens einer chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), zum Beispiel eines Verfahrens zur metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD), sequentiell laminiert, um ein Laminat L2 zu erzeugen (siehe 34).
Der Laminat-Erzeugungsprozess 2 (Schritt S11 in 33) wird mit Verweis auf das Flussdiagramm in 29, 4 bis 6 und 30 bis 34 beschrieben.
Im ersten Schritt S11-1 wird der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 auf das Substrat 101 laminiert (siehe 4). Ferner wird die erste Mantelschicht 103 auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert.
Im nächsten Schritt S11-2 wird die erste aktive Schicht 104 auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert (siehe 5). Genauer gesagt wird die erste aktive Schicht 104 auf die erste Mantelschicht 103 laminiert. Weiter wird die erste Abstandshalterschicht 105 auf die erste aktive Schicht 104 laminiert.
Im nächsten Schritt S11-3 wird die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 auf die erste aktiven Schicht 104 laminiert (siehe 6). Genauer gesagt wird die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 auf die erste Abstandshalterschicht 105 laminiert.
Im nächsten Schritt S11-4 wird die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ auf die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 laminiert (siehe 30).
Im nächsten Schritt S11-5 wird die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ auf die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ laminiert (siehe 31). Als Ergebnis wird der Tunnelübergang 107 ausgebildet.
Im nächsten Schritt S11-6 wird die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 auf die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ laminiert (siehe 32). Ferner wird die zweite Abstandshalterschicht 109 auf die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 laminiert.
Im nächsten Schritt S11-7 wird die zweite aktive Schicht 110 auf die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 laminiert (siehe 33). Genauer gesagt wird die zweite aktive Schicht 110 auf die zweite Abstandshalterschicht 109 laminiert. Ferner wird die zweite Mantelschicht 111 auf die zweite aktive Schicht 110 laminiert.
Im nächsten Schritt S11-8 wird der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 auf die zweite aktive Schicht 110 laminiert (siehe 34). Genauer gesagt wird der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112, der die als die Strombegrenzungsschicht 113 dienende ausgewählte Oxidschicht 113S darin enthält, auf die zweite Mantelschicht 111 laminiert. Ferner wird die Kontaktschicht 114 auf den zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 laminiert. Als Ergebnis ist das Laminat L2 erzeugt.
<Schritt S12>
In Schritt S12 wird das Laminat L2 geätzt, um eine Mesa M2 zu bilden (siehe 35).
Konkret wird eine Resiststruktur mittels Fotolithografie auf dem aus der Wachstumskammer herausgenommenen Laminat L1 gebildet. Unter Ausnutzung dieser Resiststruktur als Maske wird als Nächstes das Laminat L1 durch beispielsweise RIE-Ätzung (reaktives Ionenätzen) geätzt, bis zumindest die seitliche Oberfläche der ausgewählten Oxidschicht 113S freigelegt ist (zum Beispiel bis die seitliche Oberfläche der ersten Mantelschicht 103 vollständig freigelegt ist), wodurch die Mesa M1 ausgebildet wird. Die Ätzung hier wird durchgeführt, bis die untere Ätzfläche im ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 liegt. Danach wird die Resiststruktur entfernt.
<Schritt S13>
In Schritt S13 wird der periphere Bereich der ausgewählten Oxidschicht 113S (siehe 36) oxidiert, um die Strombegrenzungsschicht 113 zu erzeugen.
Konkret wird die Mesa M2 einer Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt und wird die ausgewählte Oxidschicht 113S von der seitlichen Oberfläche aus oxidiert (selektiv oxidiert), um die Strombegrenzungsschicht 113 zu bilden, in der das nicht oxidierte Gebiet 113a vom oxidierten Gebiet 113b umgeben ist.
<Schritt S14>
In Schritt S14 wird der Isolierfilm 115 ausgebildet (siehe 37). Konkret wird der Isolierfilm 115 über im Wesentlichen der gesamten Fläche des Laminats gebildet, worauf die Mesa M2 ausgebildet ist.
<Schritt S15>
In Schritt S15 wird das Kontaktloch 115a gebildet (siehe 38). Konkret wird eine Resiststruktur mittels Fotolithografie auf dem Isolierfilm 115 mit Ausnahme des auf der Oberseite der Mesa M2 ausgebildeten Isolierfilms 115 gebildet. Unter Ausnutzung dieser Resiststruktur als Maske wird als Nächstes der auf der Oberseite der Mesa M2 gebildete Isolierfilm 115 mittels Ätzung unter Verwendung beispielsweise eines Ätzmittels auf Flusssäure-Basis entfernt. Danach wird die Resiststruktur entfernt. Als Ergebnis ist das Kontaktloch 115a ausgebildet und liegt die Kontaktschicht 114 frei.
<Schritt S16>
In Schritt S16 wird die Anodenschicht 116 gebildet (siehe 39). Konkret wird beispielsweise ein Ti/Pt/Au-Film auf der Kontaktschicht 114 über das Kontaktloch 115a mittels eines EB-Gasphasenabscheidungsverfahrens gebildet und werden das Resist und beispielsweise Ti/Pt/Au auf dem Resist abgehoben, um die Anodenelektrode 116 im Kontaktloch 115a zu bilden.
<Schritt S17>
In Schritt S17 wird die Kathodenelektrode 117 gebildet (siehe 40). Konkret wird, nachdem die rückseitige Oberfläche (untere Oberfläche) des Substrats 101 poliert ist, beispielsweise ein AuGe/Ni/Au-Film auf der rückseitigen Oberfläche gebildet.
(4) Effekte des oberflächenemittierenden Lasers
Der oberflächenemittierende Laser 200 der zweiten Ausführungsform umfasst: die ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112, die zusammen laminiert sind; die Vielzahl aktiver Schichten 104 und 110, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 zusammen laminiert sind; den Tunnelübergang 107, der zwischen den ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 angeordnet ist, die unter der Vielzahl aktiver Schichten 104 und 110 einander benachbart sind; die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106, die zwischen der ersten aktiven Schicht 104 und dem Tunnelübergang 107 angeordnet ist; und die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108, die zwischen der zweiten aktiven Schicht 110 und dem Tunnelübergang 107 angeordnet ist.
Dementsprechend ist es möglich, den Spannungsabfall zwischen der ersten aktiven Schicht 104 und dem Tunnelübergang 107 zu reduzieren und den Spannungsabfall zwischen der zweiten aktiven Schicht 110 und dem Tunnelübergang 107 zu reduzieren, und ist es möglich, einen oberflächenemittierenden Laser mit ausgezeichneten Lichtemissionseigenschaften bereitzustellen.
Der oberflächenemittierende Laser 200 enthält ferner eine erste Abstandshalterschicht 105, die zwischen der ersten aktiven Schicht 104 und der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 angeordnet ist, wobei die erste aktive Schicht 104 mit der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 zwischen dem Tunnelübergang 107 und einer der ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 angeordnet ist. Dementsprechend können die Positionen der aktiven Schichten und des Tunnelübergangs 107 entsprechend der Intensität des optischen Feldes innerhalb des Resonators gesteuert werden.
Der oberflächenemittierende Laser 200 enthält ferner eine zweite Abstandshalterschicht 109, die zwischen der zweiten aktiven Schicht 110 und der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 angeordnet ist, wobei die zweite aktive Schicht 110 mit der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 zwischen dem Tunnelübergang 107 und einer der ersten und zweiten aktiven Schichten 104 und 110 angeordnet ist. Dementsprechend können die Positionen der aktiven Schichten und des Tunnelübergangs 107 entsprechend der Intensität des optischen Feldes innerhalb des Resonators gesteuert werden.
Man beachte, dass im oberflächenemittierenden Laser 200 ähnlich dem oberflächenemittierenden Laser 100 der ersten Ausführungsform die Halbleiterschicht 107a vom p-Typ des Tunnelübergangs 107 eine laminierte Struktur aufweisen kann, die das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ und das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ umfasst.
In diesem Fall kann das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ zwischen der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ und dem zweiten Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ angeordnet sein. In diesem Fall kann beispielsweise durch Verwenden eines Materials mit einer kleinen Bandlücke für das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ der Widerstand in einem Gebiet nahe dem pn-Übergang der Halbleiterschicht 107a vom p-Typ reduziert werden.
In diesem Fall kann das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ mit der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ in Kontakt sein. In diesem Fall kann beispielsweise durch Verwenden eines Materials mit einer kleinen Bandlücke für das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ der Widerstand am pn-Übergang reduziert werden und kann der Widerstand am Tunnelübergang 107 weiter reduziert werden.
In diesem Fall kann das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ mit dem ersten Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ in Kontakt sein. In diesem Fall kann beispielsweise durch Verwenden eines Materials mit einer hohen Trägerkonzentration für das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ der Widerstand in einem Gebiet mit Ausnahme der Umgebung des pn-Übergangs der Halbleiterschicht 107a vom p-Typ reduziert werden.
In diesem Fall kann das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ mit der Halbleiterschicht 107b vom n-Typ in Kontakt sein und kann das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ mit dem ersten Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ in Kontakt sein. In diesem Fall kann, indem man beispielsweise ein Material mit einer kleinen Bandlücke für das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ verwendet und ein Material mit einer hohen Trägerkonzentration für das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ verwendet, der Widerstand in der gesamten Halbleiterschicht 107a vom p-Typ reduziert werden und kann der Widerstand am Tunnelübergang 107 signifikant reduziert werden.
Ursprünglich ist hier wünschenswert, dass das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ eine hohe Trägerkonzentration aufweist; es ist aber schwierig, eine hohe Trägerkonzentration mit einem Material, das eine kleine Bandlücke aufweist bzw. beibehält, zu erhalten. Daher ist die Trägerkonzentration des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ vorzugsweise höher als die Trägerkonzentration des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ.
In diesem Fall ist die Bandlücke des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ vorzugsweise kleiner als die Bandlücke des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ.
In diesem Fall wird das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ vorzugsweise von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis gebildet.
In diesem Fall wird das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ vorzugsweise von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaInAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet.
In diesem Fall ist die Al-Zusammensetzung des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ vorzugsweise höher als die Al-Zusammensetzung des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ.
In diesem Fall sind/ist das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ und/oder das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ mit zumindest einem von C, Zn, Mg oder Be dotiert.
4. Oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 14 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
Im Folgenden werden oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 14 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie beschrieben.
(Modifikation 1)
Wie in 41 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-1 einer Modifikation 1 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200 der zweiten Ausführungsform, außer dass die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 nicht vorgesehen ist.
Da der oberflächenemittierende Laser 200-1 nicht mit der ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106 versehen ist, ist er dem oberflächenemittierenden Laser 200 hinsichtlich einer Reduzierung des Widerstands zwischen der ersten aktiven Schicht 104 und dem Tunnelübergang 107 unterlegen, ist er aber insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten im Laminat-Erzeugungsprozess um einen reduziert werden kann.
(Modifikation 2)
Wie in 42 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-2 einer Modifikation 2 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200 der zweiten Ausführungsform, außer dass die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 nicht vorgesehen ist.
Da der oberflächenemittierende Laser 200-2 nicht mit der zweiten Zusammensetzungsgradientenschicht 108 versehen ist, ist er dem oberflächenemittierenden Laser 200 hinsichtlich einer Reduzierung des Widerstands zwischen der zweiten aktiven Schicht 110 und dem Tunnelübergang 107 unterlegen, ist er aber insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten im Laminat-Erzeugungsprozess um einen reduziert werden kann.
(Modifikation 3)
Wie in 43 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-5 einer Modifikation 3 eine Konfiguration, in der Leitfähigkeitstypen (erste und zweite Leitfähigkeitstypen, zum Beispiel ein p-Typ und ein n-Typ) von den den oberflächenemittierenden Laser 200 der zweiten Ausführungsform bildenden Schichten vertauscht sind. In diesem Fall ist die Halbleiterschicht 107b vom n-Typ auf der Seite des Substrats 101 der Halbleiterschicht 107a vom p-Typ am Tunnelübergang 107 angeordnet.
Der oberflächenemittierende Laser 200-5 hat ebenfalls einen Effekt ähnlich jenem des oberflächenemittierenden Lasers 200.
(Modifikation 4)
Wie in 44 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-6 einer Modifikation 4 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-5 der Modifikation 3, außer dass die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106 nicht vorgesehen ist.
(Modifikation 5)
Wie in 45 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-7 einer Modifikation 5 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-5 der Modifikation 3, außer dass die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 108 nicht vorgesehen ist.
(Modifikation 6)
Wie in 46 veranschaulicht ist, enthält ein oberflächenemittierender Laser 200-8 einer Modifikation 6 erste bis dritte aktive Schichten 104-1, 104-2 und 104-3, die zusammen laminiert sind. Jede aktive Schicht hat eine Konfiguration und Funktion ähnlich jenen der oben beschriebenen ersten aktiven Schicht 104.
Der oberflächenemittierende Laser 200-8 enthält ferner einen ersten Tunnelübergang 107-1, der zwischen den ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 angeordnet ist, die in der Laminierungsrichtung einander benachbart sind, und einen zweiten Tunnelübergang 107-2, der zwischen den zweiten und dritten aktiven Schichten 104-2 und 104-3 angeordnet ist, die in der Laminierungsrichtung einander benachbart sind. Jeder Tunnelübergang hat eine Konfiguration und Funktion ähnlich jenen des oben beschriebenen Tunnelübergangs 107.
Der oberflächenemittierende Laser 200-8 enthält ferner eine erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106-1, die zwischen der ersten aktiven Schicht 104-1 und dem ersten Tunnelübergang 107-1 angeordnet ist, eine zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 106-2, die zwischen der zweiten aktiven Schicht 104-2 und dem ersten Tunnelübergang 107-1 angeordnet ist, eine dritte Zusammensetzungsgradientenschicht 106-3, die zwischen der zweiten aktiven Schicht 104-2 und dem zweiten Tunnelübergang 107-2 angeordnet ist, und eine vierte Zusammensetzungsgradientenschicht 106-4, die zwischen der dritten aktiven Schicht 104-3 und dem zweiten Tunnelübergang 107-2 angeordnet ist. Jede Zusammensetzungsgradientenschicht hat eine Konfiguration und Funktion ähnlichen jenen der oben beschriebenen ersten Zusammensetzungsgradientenschicht 106.
Im oberflächenemittierenden Laser 200-8 handelt es sich bei der Vielzahl aktiver Schichten um zumindest drei aktive Schichten, die die ersten bis dritten aktiven Schichten 104-1, 104-2 und 104-3 umfassen, ist der erste Tunnelübergang 107-1 zwischen den ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 angeordnet, welche zwei benachbarte aktive Schichten des ersten Satzes einer Vielzahl von Sätzen aus zwei benachbarten aktiven Schichten (Satz aus ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 und Satz aus zweiten und dritten aktiven Schichten 104-2 und 104-3) der zumindest drei aktiven Schichten sind, und ist der zweite Tunnelübergang 107-2 zwischen den zweiten und dritten aktiven Schichten 104-2 und 104-3 angeordnet, die zwei benachbarte aktive Schichten des zweiten Satzes sind. Die erste Zusammensetzungsgradientenschicht 106-1 ist zwischen dem ersten Tunnelübergang 107-1, der ein Tunnelübergang einer Vielzahl von (zum Beispiel zwei) Tunnelübergängen ist, und der ersten aktiven Schicht 104-1 angeordnet, welche eine aktive Schicht der ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 ist, welche zwei benachbarte aktive Schichten sind, die den ersten Tunnelübergang 107-1 sandwichartig umgeben. Die zweite Zusammensetzungsgradientenschicht 106-2 ist zwischen dem ersten Tunnelübergang 107-1 und der zweiten aktiven Schicht 104-2 angeordnet, welche die andere aktive Schicht der ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 ist, welche zwei benachbarte aktive Schichten sind, die den ersten Tunnelübergang 107-1 sandwichartig umgeben. Die dritte Zusammensetzungsgradientenschicht 106-3 ist zwischen dem zweiten Tunnelübergang 107-2, welcher der andere Tunnelübergang der Vielzahl von (zum Beispiel zwei) Tunnelübergängen ist, und der zweiten aktiven Schicht 104-2 angeordnet, welche eine aktive Schicht der zweiten und dritten aktiven Schichten 104-2 und 104-3 ist, welche zwei benachbarte aktive Schichten sind, die den zweiten Tunnelübergang 107-2 sandwichartig umgeben. Die vierte Zusammensetzungsgradientenschicht 106-4 ist zwischen dem zweiten Tunnelübergang 107-2 und der dritten aktiven Schicht 104-3 angeordnet, welche die andere aktive Schicht der zweiten und dritten aktiven Schichten 104-2 und 104-3 ist, welche zwei benachbarte aktive Schichten sind, die den zweiten Tunnelübergang 107-2 sandwichartig umgeben.
Gemäß dem oberflächenemittierenden Laser 200-8 der Modifikation 6 kann in dem Fall, in dem eine mehrfach aktive Schicht (drei oder mehr aktive Schichten) und der zwischen den aktiven Schichten angeordnete Tunnelübergang enthalten sind, da die Zusammensetzungsgradientenschicht in einem Gebiet zwischen jeder aktiven Schicht und dem der aktiven Schicht benachbarten Tunnelübergang vorgesehen ist, ein Spannungsabfall in dem Gebiet reduziert werden und kann der oberflächenemittierende Laser mit ausgezeichneten Lichtemissionseigenschaften realisiert werden.
(Modifikation 7)
Wie in 47 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-9 einer Modifikation 7 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-8 der Modifikation 6, außer dass die ersten und dritten Zusammensetzungsgradientenschichten 106-1 und 106-3 nicht vorgesehen sind.
Obgleich der oberflächenemittierende Laser 200-9 einen geringeren Grad an Verbesserung in den Lichtemissionseigenschaften als der oberflächenemittierende Laser 200-8 aufweist, ist er insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten, wenn ein Laminat zum Zeitpunkt der Herstellung erzeugt wird, um zwei reduziert werden kann.
(Modifikation 8)
Wie in 48 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-10 einer Modifikation 8 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-8 der Modifikation 6, außer dass die zweiten und vierten Zusammensetzungsgradientenschichten 106-2 und 106-4 nicht vorgesehen sind.
Obgleich der oberflächenemittierende Laser 200-10 einen geringeren Grad an Verbesserung in den Lichtemissionseigenschaften als der oberflächenemittierende Laser 200-8 aufweist, ist er insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten, wenn ein Laminat zum Zeitpunkt der Herstellung erzeugt wird, um zwei reduziert werden kann.
(Modifikation 9)
Wie in 49 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-11 einer Modifikation 9 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-8 der Modifikation 6, außer dass die zweiten und dritten Zusammensetzungsgradientenschichten 106-2 und 106-3 nicht vorgesehen sind.
Obgleich der oberflächenemittierende Laser 200-11 einen geringeren Grad an Verbesserung in den Lichtemissionseigenschaften als der oberflächenemittierende Laser 200-8 aufweist, ist er insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten, wenn ein Laminat zum Zeitpunkt der Herstellung erzeugt wird, um zwei reduziert werden kann.
(Modifikation 10)
Wie in 50 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-12 einer Modifikation 10 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-8 der Modifikation 6, außer dass die ersten und vierten Zusammensetzungsgradientenschichten 106-1 und 106-4 nicht vorgesehen sind.
Obgleich der oberflächenemittierende Laser 200-12 einen geringeren Grad an Verbesserung in den Lichtemissionseigenschaften als der oberflächenemittierende Laser 200-8 aufweist, ist er insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten, wenn ein Laminat zum Zeitpunkt der Herstellung erzeugt wird, um zwei reduziert werden kann.
(Modifikation 11)
Wie in 51 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-13 einer Modifikation 11 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-8 der Modifikation 6, außer dass die ersten bis und dritten Zusammensetzungsgradientenschichten 106-1, 106-2 und 106-3 nicht vorgesehen sind.
Obgleich der oberflächenemittierende Laser 200-13 einen geringeren Grad an Verbesserung in den Lichtemissionseigenschaften als der oberflächenemittierende Laser 200-8 aufweist, ist er insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten, wenn ein Laminat zum Zeitpunkt der Herstellung erzeugt wird, um drei reduziert werden kann.
(Modifikation 12)
Wie in 52 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-14 einer Modifikation 12 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-8 der Modifikation 6, außer dass die ersten, zweiten und vierten Zusammensetzungsgradientenschichten 106-1, 106-2 und 106-4 nicht vorgesehen sind.
Obgleich der oberflächenemittierende Laser 200-14 einen geringeren Grad an Verbesserung in den Lichtemissionseigenschaften als der oberflächenemittierende Laser 200-8 aufweist, ist er insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten, wenn ein Laminat zum Zeitpunkt der Herstellung erzeugt wird, um drei reduziert werden kann.
(Modifikation 13)
Wie in 53 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-15 einer Modifikation 13 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-8 der Modifikation 6, außer dass die ersten, dritten und vierten Zusammensetzungsgradientenschichten 106-1, 106-3 und 106-4 nicht vorgesehen sind.
Obgleich der oberflächenemittierende Laser 200-15 einen geringeren Grad an Verbesserung in den Lichtemissionseigenschaften als der oberflächenemittierende Laser 200-8 aufweist, ist er insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten, wenn ein Laminat zum Zeitpunkt der Herstellung erzeugt wird, um drei reduziert werden kann.
(Modifikation 14)
Wie in 54 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-16 einer Modifikation 14 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-8 der Modifikation 6, außer dass die zweiten, dritten und vierten Zusammensetzungsgradientenschichten 106-2, 106-3 und 106-4 nicht vorgesehen sind.
Obgleich der oberflächenemittierende Laser 200-16 einen geringeren Grad an Verbesserung in den Lichtemissionseigenschaften als der oberflächenemittierende Laser 200-8 aufweist, ist er insofern effektiv, als die Schichtkonfiguration weiter vereinfacht werden kann und die Anzahl an Laminierungsschritten, wenn ein Laminat zum Zeitpunkt der Herstellung erzeugt wird, um drei reduziert werden kann.
In den obigen Modifikationen 6 bis 14 wurde vorwiegend der Fall beschrieben, in dem die Anzahl aktiver Schichten drei beträgt und die Anzahl an Tunnelübergängen zwei beträgt; aber auch in dem Fall, in dem die Anzahl aktiver Schichten vier oder mehr beträgt und die Anzahl an Tunnelübergängen drei oder mehr beträgt, können durch entsprechendes Anordnen der Zusammensetzungsgradientenschicht wie in den Modifikationen 6 bis 14 ähnliche Effekte erzielt werden.
5. Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers, für den die vorliegende Technologie verwendet werden kann
55 ist eine Draufsicht, die einen oberflächenemittierenden Laser 2000 veranschaulicht, bei dem es sich um ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers handelt, für den die vorliegende Technologie verwendet werden kann. 56A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie X-X von 55. 56B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie Y-Y von 43.
Jede Komponente des oberflächenemittierenden Lasers 2000 ist auf ein Substrat 2001 laminiert. Das Substrat 2001 kann beispielsweise einen Halbleiter wie etwa GaAs, InGaAs, InP oder InAsP enthalten.
Der oberflächenemittierende Laser 2000 enthält ein Schutzgebiet 2002 (das transparente graue Gebiet in 56A und 56B). Wie in 55 veranschaulicht ist, hat das Schutzgebiet 2002 in Draufsicht eine Kreisform, kann aber eine andere Form wie etwa eine elliptische Form oder eine polygonale Form aufweisen, ist aber nicht auf eine bestimmte Form beschränkt. Das Schutzgebiet 2002 enthält ein Material, das eine elektrische Isolierung bereitstellt, und ist beispielsweise ein ionenimplantiertes Gebiet.
Wie in 56A und 56B veranschaulicht ist, weist der oberflächenemittierende Laser 2000 ferner eine erste Elektrode 2003 und eine zweite Elektrode 2004 auf. Wie in 43 veranschaulicht ist, hat die erste Elektrode 2003 eine Ringform mit nicht durchgängigen Bereichen (unterbrochenen Bereichen), das heißt in Draufsicht eine geteilte Ringform, ist aber nicht auf eine spezifische Form beschränkt. Wie in 56A oder 56B veranschaulicht ist, ist die zweite Elektrode 2004 mit dem Substrat 2001 in Kontakt. Die erste Elektrode 2003 und die zweite Elektrode 2004 enthalten zum Beispiel ein leitfähiges Material wie etwa Ti, Pt, Au, AuGeNi oder PdGeAu. Die erste Elektrode 2003 und die zweite Elektrode 2004 können eine einschichtige Struktur oder eine laminierte Struktur aufweisen.
Ferner enthält der oberflächenemittierende Laser 2000 einen Graben 2005, der um das Schutzgebiet 2002 herum vorgesehen ist. 55 veranschaulicht als Beispiel eine Struktur, bei der die Gräben 2005 mit einer rechteckigen Form in Draufsicht an sechs Bereichen vorgesehen sind; die Anzahl der Gräben und die Form in Draufsicht sind jedoch nicht auf bestimmte beschränkt. Der Graben 2005 ist eine Öffnung zum Ausbilden der Oxidbegrenzungsschicht 2006 (die ein oxidiertes Gebiet 2006a und ein nicht oxidiertes Gebiet 2006b umfasst). Im Herstellungsschritt des oberflächenemittierenden Lasers 2000 wird über den Graben 2005 Wasserdampf mit hoher Temperatur zugeführt, um das oxidierte Gebiet 2006a der Oxidbegrenzungsschicht 2006 zu bilden. Beispielsweise handelt es sich bei dem oxidierten Gebiet 2006a um Al₂O₃, das als Ergebnis der Oxidation der AlAs- oder AlGaAs-Schicht gebildet wird. Ein beliebiges Dielektrikum kann nach dem Schritt zum Ausbilden der Oxidbegrenzungsschicht 2006 im Graben 2005 eingebettet werden. Außerdem kann eine Oberflächenbeschichtung mit einem dielektrischen Film durchgeführt werden.
Ferner enthält der oberflächenemittierende Laser 2000 eine Dielektrikumsöffnung 2008 (Kontaktloch), die in einer dielektrischen Schicht 2007 auf der ersten Elektrode 2003 vorgesehen ist. Die dielektrische Schicht 2007 kann wie in 56A und 56B veranschaulicht eine laminierte Struktur aufweisen oder kann eine einschichtige Struktur aufweisen. Als ein Beispiel enthält die dielektrische Schicht 2007 Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder dergleichen. Wie in 43 veranschaulicht ist, ist die Dielektrikumsöffnung 2008 in der gleichen Form wie die erste Elektrode 2003 ausgebildet. Jedoch ist die Form der Dielektrikumsöffnung 2008 nicht auf die Form der ersten Elektrode 2003 beschränkt und kann teilweise auf der ersten Elektrode 2003 ausgebildet sein. Die Dielektrikumsöffnung 2008 ist mit einem (nicht veranschaulichten) leitfähigen Material gefüllt, und das leitfähige Material kommt mit der ersten Elektrode 2003 in Kontakt.
Wie in 56A und 56B veranschaulicht ist, enthält ferner der oberflächenemittierende Laser 2000 eine optische Öffnung 2009 innerhalb der ersten Elektrode 2003. Der oberflächenemittierende Laser 2000 emittiert einen Lichtstrahl durch die optische Öffnung 2009. Ferner fungiert im oberflächenemittierenden Laser 2000 das oxidierte Gebiet 2006a der Oxidbegrenzungsschicht 2006 als Strom-/Lichtbegrenzungsgebiet, das Strom und Licht begrenzt. Das nicht oxidierte Gebiet 2006b der Oxidbegrenzungsschicht 2006 ist unterhalb der optischen Öffnung 2009 gelegen und fungiert als Strom-/Lichtdurchlassgebiet, das Strom und Licht durchlässt.
Ferner enthält der oberflächenemittierende Laser 2000 einen ersten mehrschichtigen Reflektor 2011 und einen zweiten mehrschichtigen Reflektor 2012. Der mehrschichtige Reflektor ist als Beispiel ein mehrschichtiger Reflektor aus einem Halbleiter und wird auch als verteilter Bragg-Reflektor bezeichnet.
Ferner enthält der oberflächenemittierende Laser 2000 eine aktive Schicht 2013. Die aktive Schicht 2013 ist zwischen dem ersten mehrschichtigen Reflektor 2011 und dem zweiten mehrschichtigen Reflektor 2012 angeordnet, begrenzt die injizierten Träger und definiert die Emissionswellenlänge des oberflächenemittierenden Lasers 2000.
Im vorliegenden Konfigurationsbeispiel wurde beispielsweise der Fall als Beispiel beschrieben, bei dem der oberflächenemittierende Laser 2000 ein oberflächenemittierender Laser vom an der vorderen Oberfläche emittierenden Typ ist; der oberflächenemittierende Laser 2000 kann aber auch einen oberflächenemittierenden Laser vom an der rückseitigen Oberfläche emittierenden Typ bilden.
Wie in 55 und 56A veranschaulicht ist, ist der wesentliche Durchmesser des oberflächenemittierenden Lasers 2000 des vorliegenden Konfigurationsbeispiels der Durchmesser d des durch den Graben 2005 definierten virtuellen Kreises.
Beispielsweise wird der oberflächenemittierende Laser 2000 des vorliegenden Konfigurationsbeispiels durch die Prozedur der folgenden Schritte 1 bis 8 hergestellt.

(Schritt 1) Ein epitaktisches Wachstum des ersten mehrschichtigen Reflektors 2011, der aktiven Schicht 2013, einer ausgewählten Oxidschicht, die als die Oxidbegrenzungsschicht 2006 dient, und des zweiten mehrschichtigen Reflektors 2012 wird auf der vorderen Oberfläche des Substrats 2001 durchgeführt.
(Schritt 2) Die erste Elektrode 2003 wird auf dem zweiten mehrschichtigen Reflektor 2012 unter Anwendung beispielsweise eines Lift-off- bzw. Abhebeverfahrens gebildet.
(Schritt 3) Der Graben 2005 wird mittels beispielsweise Fotolithografie gebildet.
(Schritt 4) Eine seitliche Oberfläche der ausgewählten Oxidschicht wird freigelegt, und die Oxidbegrenzungsschicht 2006 wird durch selektives Oxidieren der ausgewählten Oxidschicht von der seitlichen Oberfläche aus gebildet.
(Schritt 5) Das Schutzgebiet 2002 wird mittels Ionenimplantation oder dergleichen gebildet.
(Schritt 6) Ein Film der dielektrischen Schicht 2007 wird mittels beispielsweise Gasphasenabscheidung, Sputtern oder dergleichen gebildet.
(Schritt 7) Die Dielektrikumsöffnung 2008 wird in der dielektrischen Schicht 2007 mittels beispielsweise Fotolithografie gebildet, um den Kontakt der ersten Elektrode 2003 freizulegen.
(Schritt 8) Nachdem die rückseitige Oberfläche des Substrats 2001 poliert und abgedünnt ist, wird die zweite Elektrode 2004 auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats 2001 gebildet.

Die Anzahl an Schichten, die Anordnung, die Dicke, die Anordnungsreihenfolge, die Symmetrie und dergleichen der Schichten, die den oben beschriebenen oberflächenemittierenden Laser 2000 bilden, sind Beispiele und können entsprechend geändert werden. Das heißt, der oberflächenemittierende Laser 2000 kann mehr Schichten, weniger Schichten, verschiedene Schichten, Schichten verschiedener Strukturen oder Schichten verschiedener Anordnungen als jene enthalten, die in 55, 56A und 56B veranschaulicht sind.
Die vorliegende Technologie kann für den oben beschriebenen oberflächenemittierenden Laser 2000 und dessen Modifikationen verwendet werden.
6. Modifikation der vorliegenden Technologie
Die vorliegende Technologie ist nicht auf jede der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen beschränkt, und verschiedene Modifikationen können vorgenommen werden.
Beispielsweise kann die Halbleiterschicht vom n-Typ des Tunnelübergangs eine Vielzahl von Gebieten enthalten, die zusammen laminiert sind und von verschiedenen Materialien gebildet werden.
Die Halbleiterschicht vom n-Typ des Tunnelübergangs kann beispielsweise eine mit einem Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis, zum Beispiel Si, in einer hohen Konzentration (1 × 10¹⁹ cm^-3) dotierte GaAs-Schicht mit beispielsweise einer Dicke von 20 nm sein.
Das Führungs-/Barrierengebiet der aktiven Schicht kann beispielsweise einen Verbindungshalbleiter auf GaAsP-Basis (zum Beispiel GaAsP_0,10) enthalten.
In der Halbleiterschicht vom p-Typ des Tunnelübergangs kann zum Beispiel das erste Halbleitergebiet vom p-Typ von einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis gebildet werden und kann das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ von einem Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis gebildet werden.
Die Trägerkonzentrationen des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets 107b2 vom p-Typ sind vorzugsweise voneinander verschieden, und beispielsweise kann die Trägerkonzentration des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ höher sein als die Trägerkonzentration des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ.
Die Bandlücken des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ sind vorzugsweise voneinander verschieden, und beispielsweise kann die Bandlücke des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ kleiner als die Bandlücke des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ sein.
Es ist vorzuziehen, dass das erste Halbleitergebiet 107a1 vom p-Typ und das zweite Halbleitergebiet 107a2 vom p-Typ in den Trägerkonzentrationen und/oder den Bandlücken verschieden sind.
Die Trägerkonzentrationen des ersten Halbleitergebiets 107a1 bis vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ können gleich sein.
Die Bandlücken des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ können gleich sein.
Die Al-Zusammensetzungen des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ sind vorzugsweise voneinander verschieden, und beispielsweise kann die Al-Zusammensetzung des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ kleiner sein als die Al-Zusammensetzung des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ.
Die Al-Zusammensetzungen des ersten Halbleitergebiets 107a1 vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets 107a2 vom p-Typ können gleich sein.
In dem oberflächenemittierenden Laser gemäß der vorliegenden Technologie ist die Strombegrenzungsschicht 113 nicht notwendigerweise vorgesehen.
Im oberflächenemittierenden Laser gemäß der vorliegenden Technologie ist die Kontaktschicht 114 nicht notwendigerweise vorgesehen.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen sind sowohl der erste als auch der zweite mehrschichtige Filmreflektor 102 und 112 mehrschichtige Filmreflektoren aus einem Halbleiter; die vorliegende Technologie ist aber nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise kann der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter sein und kann der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 ein dielektrischer mehrschichtiger Filmreflektor sein. Der dielektrische mehrschichtige Filmreflektor ist ebenfalls eine Art von verteiltem Bragg-Reflektor.
Beispielsweise kann der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 ein dielektrischer mehrschichtiger Filmreflektor sein und kann der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter sein.
Zum Beispiel können sowohl der erste als auch der zweite mehrschichtige Filmreflektor 102 und 112 dielektrische mehrschichtige Filmreflektoren sein.
Der mehrschichtige Filmreflektor aus einem Halbleiter weist eine geringe Lichtabsorption und Leitfähigkeit auf. Unter diesem Gesichtspunkt ist der mehrschichtige Filmreflektor aus einem Halbleiter für den zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 auf der Emissionsseite (Seite der vorderen Oberfläche) und auf dem Stromweg von der Anodenelektrode 116 zu jeder aktiven Schicht geeignet.
Auf der anderen Seite weist der dielektrische mehrschichtige Filmreflektor eine extrem geringe Lichtabsorption auf. Unter diesem Gesichtspunkt ist der dielektrische mehrschichtige Filmreflektor für den zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 auf der Emissionsseite (Seite der vorderen Oberfläche) geeignet.
In jeder der obigen Ausführungsformen und Modifikationen wurde als ein Beispiel der oberflächenemittierende Laser vom an der Oberfläche emittierenden Typ beschrieben, der Laserlicht von der Oberseite der Mesa aus emittiert; die vorliegende Technologie ist aber auch anwendbar auf einen oberflächenemittierenden Laser vom an der rückseitigen Oberfläche emittierenden Typ, der Laserlicht an der rückseitigen Oberfläche des Substrats emittiert.
In diesem Fall ist es vorzuziehen, als Substrat ein für die Oszillationswellenlänge transparentes Substrat zu verwenden oder eine als Emissionsöffnung dienende Öffnung im Substrat vorzusehen.
In jeder der obigen Ausführungsformen und Modifikationen wurde als ein Beispiel der oberflächenemittierende Laser 10 beschrieben, der einen Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis nutzt; die vorliegende Technologie ist aber auch auf beispielsweise einen einen Verbindungshalbleiter auf GaN-Basis nutzenden oberflächenemittierenden Laser anwendbar.
Konkret kann ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter auf GaN-Basis für zumindest einen des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 oder des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 verwendet werden oder kann ein dielektrischer mehrschichtiger Filmreflektor auf GaN-Basis für zumindest einen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 verwendet werden.
Beispiele des Verbindungshalbleiters auf GaN-Basis, der für zumindest einen des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 oder des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 verwendet wird, umfassen GaN/AlGaN.
Einige der Konfigurationen des oberflächenemittierenden Lasers von jeder der obigen Ausführungsformen und Modifikationen können in einem Umfang kombiniert werden, in dem sie einander nicht widersprechen.
In jeder der Ausführungsformen und Modifikationen, die oben beschrieben wurden, können das Material, der Leitfähigkeitstyp, die Dotierungskonzentration, die Dicke, die Breite und dergleichen von jeder, den oberflächenemittierenden Laser bildenden Schicht innerhalb eines Bereichs, der als der oberflächenemittierende Laser fungiert, geeignet geändert werden.
7. Anwendungsbeispiel für eine elektronische Vorrichtung
Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte (elektronische Vorrichtungen) verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung realisiert werden, die an jeder beliebigen Art von mobilem Körper wie etwa einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Einrichtung für persönliche Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff und einem Roboter montiert wird.
Der oberflächenemittierende Laser gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann auch als beispielsweise Lichtquelle einer Vorrichtung, die ein Bild mittels Laserlicht erzeugt oder anzeigt, (zum Beispiel eines Laserdruckers, eines Laserkopierers, eines Projektors, eines Head-Mounted-Displays, eines Head-up-Displays oder dergleichen) verwendet werden.
8. <Beispiel, bei dem ein oberflächenemittierender Laser für eine Abstandsmessvorrichtung verwendet wird>
Im Folgenden werden hierin Anwendungsbeispiele des oberflächenemittierenden Lasers gemäß jeder der obigen Ausführungsformen oder Modifikationen beschrieben.
57 veranschaulicht ein Beispiel einer schematischen Konfiguration einer Abstandsmessvorrichtung 1000, die einen oberflächenemittierenden Laser 100 enthält, als ein Beispiel einer elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie. Die Abstandsmessvorrichtung 1000 misst den Abstand zu einem Objekt S mittels des Laufzeit-(TOF-)Verfahrens. Die Abstandsmessvorrichtung 1000 enthält einen oberflächenemittierenden Laser 100 als Lichtquelle. Die Abstandsmessvorrichtung 1000 enthält beispielsweise einen oberflächenemittierenden Laser 100, eine lichtempfangende Vorrichtung 120, Linsen 119 und 130, eine Signalverarbeitungseinheit 140, eine Steuerungseinheit 150, eine Anzeigeeinheit 160 und eine Speichereinheit 170.
Die lichtempfangende Vorrichtung 120 detektiert vom Objekt S reflektiertes Licht. Die Linse 119 ist eine Linse zum Kollimieren des vom oberflächenemittierenden Laser 100 emittierten Lichts und ist eine Kollimatorlinse. Die Linse 130 ist eine Linse zum Bündeln eines vom Objekt S reflektierten Lichts und Führen des Lichts zur lichtempfangenden Vorrichtung 120 und ist eine Sammellinse.
Die Signalverarbeitungseinheit 140 ist eine Schaltung, um ein Signal zu erzeugen, das einer Differenz zwischen einem von der lichtempfangenden Vorrichtung 120 eingespeisten Signal und einem von der Steuerungseinheit 150 eingespeisten Referenzsignal entspricht. Die Steuerungseinheit 150 enthält beispielsweise einen Zeit-Digital-Wandler (TDC). Das Referenzsignal kann ein von der Steuerungseinheit 150 eingespeistes Signal sein oder kann ein Ausgangssignal einer Detektionseinheit sein, die die Ausgabe des oberflächenemittierenden Lasers 100 direkt detektiert. Die Steuerungseinheit 150 ist beispielsweise ein Prozessor, der den oberflächenemittierenden Laser 100, die lichtempfangende Vorrichtung 120, die Signalverarbeitungseinheit 140, die Anzeigeeinheit 160 und die Speichereinheit 170 steuert. Die Steuerungseinheit 150 ist eine Schaltung, die den Abstand zum Objekt S auf der Basis des von der Signalverarbeitungseinheit 140 erzeugten Signals misst. Die Steuerungseinheit 150 erzeugt ein Videosignal zum Anzeigen von Informationen über den Abstand zum Objekt S und gibt das Videosignal an die Anzeigeeinheit 160 ab. Die Anzeigeeinheit 160 zeigt Informationen über den Abstand zum Objekt S auf der Basis des von der Steuerungseinheit 150 eingespeisten Videosignals an. Die Steuerungseinheit 150 speichert Informationen über den Abstand zum Objekt S in der Speichereinheit 170.
Im vorliegenden Anwendungsbeispiel kann anstelle des oberflächenemittierenden Lasers 100 irgendeiner der oberflächenemittierenden Laser 100-1 bis 100-13, 200 und 200-1 bis 200-16 für die Abstandsmessvorrichtung 1000 verwendet werden.
9. <Beispiel, bei dem eine Abstandsmessvorrichtung in einem mobilen Körper montiert ist>
58 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht, das ein Beispiel eines Systems zur Steuerung mobiler Körper ist, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
Ein Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuerungseinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in 58 veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs und eine integrierte Steuerungseinheit 12050. Überdies sind als eine funktionelle Konfiguration der integrierten Steuerungseinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Arten von Programmen den Betrieb von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs wie etwa eines Verbrennungsmotors oder eines Antriebsmotors, eines Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, um die Antriebskraft auf Räder zu übertragen, eines Lenkmechanismus, um einen Lenkwinkel des Fahrzeugs einzustellen, einer Bremsvorrichtung, um eine Bremskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, und dergleichen.
Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert gemäß verschiedenen Arten von Programmen den Betrieb verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung eines schlüssellosen Zugangssystems, eines Systems für intelligente Schlüssel, einer automatischen Fenstervorrichtung oder verschiedener Leuchten wie etwa eines Frontscheinwerfers, eines Heckscheinwerfers, einer Bremsleuchte, eines Fahrtrichtungsanzeigers oder einer Nebelleuchte. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer tragbaren Vorrichtung, die einen Schlüssel ersetzt, oder Signale verschiedener Schalter in die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt eine Einspeisung dieser Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, eine automatische Fenstervorrichtung, eine Leuchte oder dergleichen des Fahrzeugs.
Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information von außerhalb des Fahrzeugs, in dem das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 montiert ist. Beispielsweise ist eine Abstandsmessvorrichtung 12031 mit der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs verbunden. Abstandsmessvorrichtung 12031 umfasst die oben beschriebene Abstandsmessvorrichtung 1000. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Abstandsmessvorrichtung 12031, einen Abstand zu einem Objekt (einer Person S) außerhalb des Fahrzeugs zu messen, und ermittelt bzw. erfasst durch die Messung erhaltene Abstandsdaten. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis der erfassten Abstandsdaten eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, oder dergleichen durchführen.
Die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs detektiert Information über das Innere bzw. von innerhalb des Fahrzeugs. Eine Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands, die einen Zustand eines Fahrers detektiert, ist mit der Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs zum Beispiel verbunden. Die Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die ein Bild des Fahrers aufnimmt, und die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis der von der Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation den Ermüdungsgrad des Fahrers oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungszielwert der Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung auf der Basis der Information von innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs berechnen, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs ermittelt bzw. erfasst wird, und einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zu dem Zweck durchführen, Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, die eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung des Fahrzeugs, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Abstand zwischen Fahrzeugen, eine Fahrt bei konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einem Verlassen der Spur des Fahrzeugs oder dergleichen einschließen.
Darüber hinaus steuert der Mikrocomputer 12051 die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information um das Fahrzeug herum, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs erfasst wird, wodurch eine kooperative Steuerung zum Zweck des automatisierten Fahrens oder dergleichen durchgeführt wird, bei dem das Fahrzeug, ohne von der Bedienung durch den Fahrer abhängig zu sein, autonom fährt.
Der Mikrocomputer 12051 kann überdies einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 auf der Basis der Information über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erfasst wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zu dem Zweck ausführen, eine Blendung zu verhindern, wie etwa ein Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht, indem die Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird.
Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die einem Insassen des Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs eine Information optisch oder akustisch übermitteln kann. Im Beispiel von 58 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigesektion 12062 und ein Armaturenbrett 12063 veranschaulicht. Die Anzeigesektion 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
59 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Installationsposition der Abstandsmessvorrichtung 12031 veranschaulicht.
In 59 enthält das Fahrzeug 12100 Abstandsmessvorrichtungen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als die Abstandsmessvorrichtung 12031.
Die Abstandsmessvorrichtungen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen wie etwa einer Frontpartie, Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange, einer Hecktür und einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Fahrzeuginneren des Fahrzeugs 12100 vorgesehen. Die an der Frontpartie vorgesehene Abstandsmessvorrichtung 12101 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Abstandsmessvorrichtung 12105 erfassen vorwiegend Daten vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Abstandsmessvorrichtungen 12102 und 12103 erfassen vorwiegend Daten von den Seiten des Fahrzeugs 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Abstandsmessvorrichtung 12104 erfasst vorwiegend Daten hinter dem Fahrzeug 12100. Die durch die Abstandsmessvorrichtungen 12101 und 12105 erfassten Daten vor dem Fahrzeug werden vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen oder dergleichen zu detektieren.
Man beachte, dass 59 ein Beispiel von Detektionsbereichen der Abstandsmessvorrichtungen 12101 bis 12104 veranschaulicht. Ein Detektionsbereich 12111 gibt einen Detektionsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Abstandsmessvorrichtung 12101an, Detektionsbereiche 12112 und 12113 geben Detektionsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Abstandsmessvorrichtungen 12102 bzw. 12103 an und ein Detektionsbereich 12114 gibt einen Detektionsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Abstandsmessvorrichtung 12104 an.
Der Mikrocomputer 12051 erhält beispielsweise einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt in den Detektionsbereichen 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Abstandsmessvorrichtungen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsdaten, wodurch als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein dreidimensionales Objekt, das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen derselben Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt, insbesondere das nächstgelegene dreidimensionale Objekt auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 extrahiert wird. Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 einen sicherzustellenden Abstand zwischen Fahrzeugen vorher zu einem vorausfahrenden Fahrzeug festlegen und kann eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) und dergleichen durchführen. Auf diese Weise ist es möglich, eine kooperative Steuerung zum Zweck des automatisierten Fahrens oder dergleichen auszuführen, bei dem das Fahrzeug, ohne von der Bedienung durch den Fahrer abhängig zu sein, autonom fährt.
Auf der Basis der von den Abstandsmessvorrichtungen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsdaten kann der Mikrocomputer 12051 zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten in Bezug auf dreidimensionale Objekte in zweirädrige Fahrzeuge, gewöhnliche Fahrzeuge, große Fahrzeug, Fußgänger und andere dreidimensionale Objekte wie etwa Strommasten klassifizieren, die dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die dreidimensionalen Objekte zum automatischen Ausweichen vor Hindernissen nutzen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die vom Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch erkannt werden können, und Hindernisse, die optisch schwer zu erkennen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko für eine Kollision mit jedem Hindernis angibt, und, wenn das Kollisionsrisiko ein Einstellungswert oder größer ist und eine Möglichkeit einer Kollision besteht, führt der Mikrocomputer 12051 eine Fahrassistenz zur Kollisionsvermeidung aus, indem über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigesektion 12062 eine Warnung an den Fahrer ausgeben wird oder über die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung ausgeführt wird.
Ein Beispiel eines Systems zur Steuerung mobiler Körper, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für die Abstandsmessvorrichtung 12031 unter den oben beschriebenen Konfigurationen verwendet wird.
Die spezifischen numerischen Werte, Formen, Materialien (einschließlich Zusammensetzungen) und dergleichen, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben wurden, sind nur Beispiele, und die vorliegende Technologie ist nicht darauf beschränkt.
Überdies kann die vorliegende Technologie auch die folgenden Konfigurationen aufweisen.

(1) Ein oberflächenemittierender Laser, umfassend:
- erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren;
- eine Vielzahl aktiver Schichten, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren zusammen laminiert sind; und
- einen Tunnelübergang, der zwischen ersten und zweiten aktiven Schichten angeordnet ist, die in einer Laminierungsrichtung unter der Vielzahl aktiver Schichten einander benachbart sind,
- worin der Tunnelübergang eine Halbleiterschicht vom n-Typ und eine Halbleiterschicht vom p-Typ umfasst, die zusammen laminiert sind, und
- die Halbleiterschicht vom p-Typ erste und zweite Halbleitergebiete vom p-Typ umfasst, die zusammen laminiert sind.
(2) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (1), worin das erste Halbleitergebiet vom p-Typ zwischen der Halbleiterschicht vom n-Typ und dem zweiten Halbleitergebiet vom p-Typ angeordnet ist.
(3) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (1) oder (2), worin das erste Halbleitergebiet vom p-Typ mit der Halbleiterschicht vom n-Typ in Kontakt ist.
(4) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (3), worin das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ mit dem ersten Halbleitergebiet vom p-Typ in Kontakt ist.
(5) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (4), worin sich Trägerkonzentrationen des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ voneinander unterscheiden.
(6) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (5), worin sich Bandlücken des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ voneinander unterscheiden.
(7) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (6), worin eine Trägerkonzentration des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ höher ist als eine Trägerkonzentration des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ.
(8) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (7), worin eine Bandlücke des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ kleiner ist als eine Bandlücke des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ.
(9) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (8), ferner umfassend eine Zusammensetzungsgradientenschicht, die zwischen der ersten aktiven Schicht und dem Tunnelübergang und/oder zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem Tunnelübergang angeordnet ist.
(10) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (9), ferner umfassend eine Abstandshalterschicht, die zwischen einer aktiven Schicht und der Zusammensetzungsgradientenschicht angeordnet ist, wobei die aktive Schicht mit der Zusammensetzungsgradientenschicht zwischen dem Tunnelübergang und einer der ersten und zweiten aktiven Schichten angeordnet ist.
(11) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (10), worin es sich bei der Vielzahl aktiver Schichten um zumindest drei aktive Schichten handelt, die die ersten und zweiten aktiven Schichten umfassen, der Tunnelübergang zwischen zwei benachbarten aktiven Schichten jedes Satzes einer Vielzahl von Sätzen aus zwei benachbarten aktiven Schichten unter der Vielzahl aktiver Schichten angeordnet ist und eine Zusammensetzungsgradientenschicht zwischen zumindest einem Tunnelübergang unter einer Vielzahl der Tunnelübergänge und zumindest einer der zwei benachbarten aktiven Schichten, die den einen Tunnelübergang sandwichartig umgeben, angeordnet ist.
(12) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (11), worin das erste Halbleitergebiet vom p-Typ von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis gebildet wird.
(13) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (12), worin das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaInAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird.
(14) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (13), worin sich Al-Zusammensetzungen des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ voneinander unterscheiden.
(15) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (14), worin eine Al-Zusammensetzung des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ höher ist als eine Al-Zusammensetzung des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ.
(16) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (15), worin das erste Halbleitergebiet vom p-Typ und/oder das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ mit zumindest einem von C, Zn, Mg oder Be dotiert sind/ist.
(17) Ein oberflächenemittierender Laser, umfassend:
- erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren;
- eine Vielzahl aktiver Schichten, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren zusammen laminiert sind;
- einen Tunnelübergang, der zwischen benachbarten ersten und zweiten aktiven Schichten unter der Vielzahl aktiver Schichten angeordnet ist; und
- eine Zusammensetzungsgradientenschicht, die zwischen der ersten aktiven Schicht und dem Tunnelübergang und/oder zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem Tunnelübergang angeordnet ist.
(18) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (17), ferner umfassend: eine Abstandshalterschicht, die zwischen einer aktiven Schicht und der Zusammensetzungsgradientenschicht angeordnet ist, wobei die aktive Schicht mit der Zusammensetzungsgradientenschicht zwischen dem Tunnelübergang und einer der ersten und zweiten aktiven Schichten angeordnet ist.
(19) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (17) oder (18), worin es sich bei der Vielzahl aktiver Schichten um zumindest drei aktive Schichten handelt, die die ersten und zweiten aktiven Schichten umfassen, der Tunnelübergang zwischen zwei benachbarten aktiven Schichten jedes Satzes einer Vielzahl von Sätzen aus zwei benachbarten aktiven Schichten unter der Vielzahl aktiver Schichten angeordnet ist und eine Zusammensetzungsgradientenschicht zwischen zumindest einem Tunnelübergang unter einer Vielzahl der Tunnelübergänge und zumindest einer der zwei benachbarten aktiven Schichten, die den einen Tunnelübergang sandwichartig umgeben, angeordnet ist.
(20) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (17) bis (19), worin der Tunnelübergang eine Halbleiterschicht von n-Typ und eine Halbleiterschicht vom p-Typ umfasst, die zusammen laminiert sind, und die Halbleiterschicht vom p-Typ erste und zweite Halbleitergebiete vom p-Typ umfasst, die zusammen laminiert sind.
(21) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (20), worin das erste Halbleitergebiet vom p-Typ zwischen der Halbleiterschicht vom n-Typ und dem zweiten Halbleitergebiet vom p-Typ angeordnet ist.
(22) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (20) oder (21), worin das erste Halbleitergebiet vom p-Typ mit der Halbleiterschicht vom n-Typ in Kontakt ist.
(23) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (20) bis (22), worin das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ mit dem ersten Halbleitergebiet vom p-Typ in Kontakt ist.
(24) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (20) bis (23), worin sich Trägerkonzentrationen des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ voneinander unterscheiden.
(25) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (20) bis (24), worin sich Bandlücken des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ voneinander unterscheiden.
(26) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (20) bis (25), worin eine Trägerkonzentration des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ höher ist als eine Trägerkonzentration des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ.
(27) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (20) bis (26), worin eine Bandlücke des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ kleiner ist als eine Bandlücke des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ.
(28) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (20) bis (27), worin das erste Halbleitergebiet vom p-Typ von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis gebildet wird.
(29) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (20) bis (28), worin das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaInAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird.
(30) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (20) bis (29), worin sich Al-Zusammensetzungen des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ voneinander unterscheiden.
(31) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (20) bis (30), worin eine Al-Zusammensetzung des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ höher ist als eine Al-Zusammensetzung des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ.
(32) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (20) bis (31), worin das erste Halbleitergebiet vom p-Typ und/oder das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ mit zumindest einem von C, Zn, Mg oder Be dotiert sind/ist.
(33) Ein Array oberflächenemittierender Laser, worin die oberflächenemittierenden Laser gemäß einem von (1) bis (32) zweidimensional angeordnet sind.
(34) Eine elektronische Vorrichtung, die den oberflächenemittierenden Laser gemäß (1) bis (32) enthält.
(35) Eine elektronische Vorrichtung, die das Array oberflächenemittierender Laser gemäß (33) enthält.

BEZUGSZEICHENLISTE

100, 100-1 bis 100-13, 200, 200-1 bis 200-16: oberflächenemittierender Laser
101: Substrat
102: erster mehrschichtiger Filmreflektor
104, 104-1: erste aktive Schicht
105: erste Abstandshalterschicht (Abstandshalterschicht)
106, 106-1: erste Zusammensetzungsgradientenschicht (Zusammensetzungsgradientenschicht)
107: Tunnelübergang
107-1: erster Tunnelübergang (Tunnelübergang)
107-2: zweiter Tunnelübergang (Tunnelübergang)
107-3: dritter Tunnelübergang (Tunnelübergang)
107-4: vierter Tunnelübergang (Tunnelübergang)
107a: Halbleiterschicht vom p-Typ
107a1: erstes Halbleitergebiet vom p-Typ
107a2: zweites Halbleitergebiet vom p-Typ
107b: Halbleiterschicht vom n-Typ
108, 108-2: zweite Zusammensetzungsgradientenschicht (Zu- sammensetzungsgradientenschicht)
109: zweite Abstandshalterschicht (Abstandshalterschicht)
110, 104-2: zweite aktive Schicht
112: zweiter mehrschichtiger Filmreflektor

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 2006351798 [0003]

Claims

Oberflächenemittierender Laser, umfassend: erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren; eine Vielzahl aktiver Schichten, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren zusammen laminiert sind; und einen Tunnelübergang, der zwischen ersten und zweiten aktiven Schichten angeordnet ist, die in einer Laminierungsrichtung unter der Vielzahl aktiver Schichten einander benachbart sind, wobei der Tunnelübergang eine Halbleiterschicht vom n-Typ und eine Halbleiterschicht vom p-Typ umfasst, die zusammen laminiert sind, und die Halbleiterschicht vom p-Typ erste und zweite Halbleitergebiete vom p-Typ umfasst, die zusammen laminiert sind.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei das erste Halbleitergebiet vom p-Typ zwischen der Halbleiterschicht vom n-Typ und dem zweiten Halbleitergebiet vom p-Typ angeordnet ist.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei das erste Halbleitergebiet vom p-Typ mit der Halbleiterschicht vom n-Typ in Kontakt ist.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ mit dem ersten Halbleitergebiet vom p-Typ in Kontakt ist.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei sich Trägerkonzentrationen des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ voneinander unterscheiden.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei sich Bandlücken des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ voneinander unterscheiden.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 2, wobei eine Trägerkonzentration des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ höher ist als eine Trägerkonzentration des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 2, wobei eine Bandlücke des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ kleiner ist als eine Bandlücke des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Zusammensetzungsgradientenschicht, die zwischen der ersten aktiven Schicht und dem Tunnelübergang und/oder zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem Tunnelübergang angeordnet ist.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 9, ferner aufweisend eine Abstandshalterschicht, die zwischen einer aktiven Schicht und der Zusammensetzungsgradientenschicht angeordnet ist, wobei die aktive Schicht mit der Zusammensetzungsgradientenschicht zwischen dem Tunnelübergang und einer der ersten und zweiten aktiven Schichten angeordnet ist.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Vielzahl aktiver Schichten um zumindest drei aktive Schichten handelt, die die ersten und zweiten aktiven Schichten umfassen, der Tunnelübergang zwischen zwei benachbarten aktiven Schichten jedes Satzes einer Vielzahl von Sätzen aus zwei benachbarten aktiven Schichten unter der Vielzahl aktiver Schichten angeordnet ist und eine Zusammensetzungsgradientenschicht zwischen zumindest einem Tunnelübergang unter einer Vielzahl der Tunnelübergänge und zumindest einer der zwei benachbarten aktiven Schichten, die den einen Tunnelübergang sandwichartig umgeben, angeordnet ist.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 2, wobei das erste Halbleitergebiet vom p-Typ von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis gebildet wird.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 2, wobei das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ von einem GaAs-Verbindungshalbleiter, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaInAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei sich Al-Zusammensetzungen des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ und des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ voneinander unterscheiden.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 2, wobei eine Al-Zusammensetzung des zweiten Halbleitergebiets vom p-Typ höher ist als eine Al-Zusammensetzung des ersten Halbleitergebiets vom p-Typ.
Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei das erste Halbleitergebiet vom p-Typ und/oder das zweite Halbleitergebiet vom p-Typ mit zumindest einem von C, Zn, Mg oder Be dotiert sind/ist.