DE2537093B2 - Halbleiterlaser und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Halbleiterlaser und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser gemäß dem Oberbegriff des Ansprichs 1. Die vorliegende
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Halbleiterlasers.
Ein Laser der genannten Art eignet sich zur Integration mit anderen Halbleiterbauelementen auf ein
und demselben Substrat, da zur Ausbildung der Resonatorstruktur das Lasermedium des Halbleiterkörpers
nicht wie sonst üblich gespalten werden muß, sondern eine periodisch gewellte Oberfläche der
laseraktiven Schicht genügt.
Laser dieses Typs werden in der englisch-sprachigen Fachliteratur als »distributed feed back laser« bezeichnet,
wofür sich im deutschen Sprachgebrauch die Bezeichnung »Laser mit verteilter Rückkopplung«
durchzusetzen beginnt.
Der Laser mit verteilter Rückkopplung ist durch eine periodisch gewellte Oberfläche der laseraktiven Schicht
gekennzeichnet. Die Periode der Wellung ist durch die Soll-Wellenlänge der zu emittierenden Laserstrahlung
bestimmt. Die Laserwellenlänge lambda des Lasers ist
lambda = 25· n/m
wobei S die räumliche Periode der Wellung, η der
effektive Brechungsindex der laseraktiven Schicht und m eine ganze Zahl ist.
Bei der Herstellung der Oberflächenwellung werden jedoch in der Oberfläche der laseraktiven Schicht
zahlreiche strahlungsfreie Rekombinationszentren erzeugt. Das führt dazu, daß der bekannte Laser mit
verteilter Rückkopplung einen recht hohen Schwellenwert für die Laserstrahlung besitzt.
Dieser Nachteil wird bei einem aus der Offenlegungs-
schrift 24 47 536 bekannten Halbleiterlaser vermieden, der einen Ladungsträgereinschlußbereich und einen
optischen Einschlußbereich und eine Grenzflächenwellung besitzt, die zwischen dem optischen Einschlußbereich
und einer Halbleiterschicht ausgebildet ist, deren Brechungsindex kleiner als der Brechungsindex des
Werkstoffs für den optischen Einschlußbereich ist Durch diese Maßnahme wird ein wirksamer Einschluß
des Lichtes im optischen Einschlußbereich erzielt Dieser Halbleiterlaser ist auf einem GaAs-Substrat
eines ersten Leitungstyps aufgebaut Auf der Hauptoberfläclie des Substrats ist ein laseraktiver Bereich
aufgebracht Auf diesem liegt ein GaAlAs-Halbleiterbereich eines dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten
zweiten Leitungstyps mit einem Bandabstand, der größer als der Bandabstand des laseraktiven Bereichs
ist Die dem laseraktiven Bereich abgekehrte Oberfläche des GaAlAs-Bereichs ist gewellt. Auf der gewellten
Oberfläche ist eine GaAlAs-Halbleiterschicht des zweiten Leitungstyps angeordnet die einen Brechungsindex
aufweist der kleiner als der Brechungsindex der GaAlAs-Halbleiterschicht mit der gewellten Oberfläche
ist In diesem Laser wirkt der laseraktive Bereich als Ladungsträgereinschlußbereich. Der laseraktive Bereich
und der GaAlAs-Halbleiterbereich auf diesem laseraktiven Bereich bilden gemeinsam den optischen
Einschlußbereich.
Bei der Herstellung des bekannten Halblei lerlasers muß jedoch eine hohe Fehlproduktionsrate in Kauf
genommen werden. Auf der gewellten Oberfläche des w GaAlAs-Bereiches kann die GaAlAs-Halbleiterschicht
nur mit geringer Reproduzierbarkeit hergestellt werden. Um bei diesem Verfahrensschritt des Aufbringens
der GaAlAs-Halbleiterschicht auf dem GaAlAs-HaIbleiterbereich eine höhere Ausbeute an einwandfreien r>
Produkten zu erhalten, muß die Halbleiterschicht durch Aufstrahlen der Moleküle epitaktisch auf der gewellten
Oberfläche aufgewachsen werden. Dieses Verfahren des epitaktischen Aufwachsens, das schwierige Steuerungsprobleme
aufwirft, ist im einzelnen in »Journal of Vacuum Science and Technology« 8 (1971), S. 31 -S. 38
und in »Appl. Phys. Letters« 25 (1974), 288-290 beschrieben.
Aus »Applied Physics Letters« Band 26 (1975), Nr. 11,
Seiten 644 bis 647, ist ein Halbleiterlaser bekannt, von -r>
dem die vorliegende Erfindung ausgeht. Aufgabe dieser in dieser Veröffentlichung beschriebenen Untersuchungen
ist es, einen Halbleiterlaser mit einem Lichtstrahl geringer Divergenz zu schaffen. Bei diesem bekannten
Halbleiterlaser besteht der optische Einschlußbereich w aus drei Schichten, nämlich einer GaAs-Schicht, einer
GaiwAlfl.iAs-Schicht und einer laseraktiven GaAS-Schicht
Da die erstgenannte und die letztgenannte Schicht aus demselben Material bestehen, und der
Bandabstand für die erstgenannte und die laseraktive v,
Schicht gleich ist, wird Laserlicht in der erstgenannten Schicht absorbiert. Der Wirkungsgrad des bekannaten
Halbleiterlasers ist daher begrenzt und die Schwellenstromdichte relativ hoch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mi einen Halbleiterlaser zu schaffen, der einen noch
höheren Wirkungsgrad und eine noch niedrigere Schwellenstromdichte aufweist.
Diese Aufgabe wi'd erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 h",
gelöst. Auf Grund d<?!» erfindungsgemäßen Merkmals,
den Bandabstand des 'aseraktiven Bereichs schmaler zu wählen als den Bandtfbstand der Halblciterbereiche im
optischen Einschlußbereich wird der im laseraktiven Bereich erzeugte Lichtstrahl mit erheblich höherem
Wirkungsgrad im optischen Einschlußbereich eingefangen, so daß sich insbesamt eine höhere Ausbeute und
gleichzeitig eine niedrigere Schwellenstromdichte ergibt so daß der Halbleiterlaser auch bei Raumtemperatur
kontinuierlich betrieben werden kann. Darüber hinaus wird auch die Ausbeute und die Zuverlässigkeit
bei der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Halbleiterlasers dadurch erhöht daß der Brechungsindex der
an den optischen Einschlußbereich angrenzenden Schicht kleiner als der Mittelwert der Brechungsindices
der Schichten des optischen Einschiußbereiches ist Auch diese Maßnahme führt zu einer besseren
Lichtausbeute bzw. einer geringeren Absorption des voj>
der laseraktiven Zone emittierten Lichts.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Halbleiterlaser sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Lasers ist in Anspruch 11 angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit den Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigt
Fig. la in schematischer Darstellung im Querschnitt
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. Ib in graphischer Darstellung die Intensitätsverteilung
eines Lichtstrahls in einer Struktur der in Fig. la gezeigten Art und
F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer perspektivischer Darstellung.
In der Fig. la ist schematisch im Querschnitt ein
Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung gezeigt. Das n-GaAs-Substrat I ist mit Te dotiert. Die
Störstellenkonzentration beträgt etwa 1 χ 10l!!cm-J.
Auf der Hauptoberfläche des n-GaAs-Substrats 1 liegt eine in den Ansprüchen so bezeichnete zweite
Halbleiterschicht 2 aus n-Gan.7Al0.jAs. Auf der Halblciterschicht 2 liegt ein optischer Einschlußbereich 3.
Der optische Einschlußbereich 3 besteht aus einem laseraktiven Bereich 4, einem ersten Halbleiterbereich 5
und einem zweiten Halbleiterbereich 6 mit gewellter Oberfläche 7. Der laseraktive Bereich 4 besteht aus
n-GaAs mit einer Störstellenkonzentration von 5 χ 10l7cmJ. Der auf diesem laseraktiven Bereich 4
angeordnete erste Halbleiterbereich 5 besteht aus p-Gao.8jAlo.17As. Der auf diesem ersten Halbleiterbereich
5 liegende zweite Halbleiterbereich 6 besteht aus p-Gan.qjAlo.07As. Die dem ersten Halbleiterbereich
abgekehrte Oberfläche 7 des zweiten Halbleiterbereichs ist periodisch gewellt. Auf dieser periodisch gewellten
Oberfläche 7 ist eine erste Halbleiterschicht 8 ausgebildet, die aus p-Ga0.7AI0.jAs besteht. Auf der
ersten Halbleiterschicht 8 ist eine dritte Halbleiterschicht 9 angeordnet, die aus p-GaAs besteht. Auf dieser
dritten Halbleiterschicht 9 ist eine Metallschicht 10 aus mit Germanium und Nickel legiertem Gold aufgebracht.
Auf der der Hauptoberfläche des Substrats 1 gegenüberliegenden Oberfläche ist eine Metallschicht 11 aus
Chrom und Gold niedergeschlagen.
Die zweite Halbleiterschicht 2 ist 2 μιη dick, der
laseraktive Bereich 4 ist 0,3 μιη dick, der erste Halbleiterbereich 5 ist 0,1 μπι dick, der zweite
Halbleiterbereich 6 ist 0,2 μιη dick, die erste Halbleiterschicht 8 ist 2 μιη dick und die dritte Halbleiterschicht 9
ist 1 μΐη dick. Die Periode der Wellung der Oberfläche 7
des zweiten Halbleiterbereiches 6 beträgt 0,12 μιη. Die Tiefe (Amplitude) der Wellung beträgt 80 mn. Die
einzelnen Schichten und Bereiche haben folgende Brechungsindizes:
"GaAs = 3,6;
πγ,ηο.7ΛΙΟ.3Α·, = 3,4;
"ü;io.83AIO.I7Ai = 3,48 Und
"Gao.93Alo.O7 Ai = 3,5.5.
"Gao.93Alo.O7 Ai = 3,5.5.
Die einzelnen Bandabstände der Schichten und Bereiche sind wie folgt:
£baAs=l,44eV;
WjA5= 1,62 eV und
fGa0.93Al0.07As= 1,52 βV.
In der in Fig. la gezeigten Struktur des Halbleiterlasers
mit verteilter Rückkopplung ist der laseraktive Bereich 4 zwischen der zweiten Halbleiterschicht 2, die
einen breiteren Bandabstand als der laseraktive Bereich 4 aufweist, und dem ersten Halbleiterbereich 5, dessen
Bandabstand ebenfalls breiter als der Bandabstand des laseraktiven Bereiches 4 ist, eingeschlossen. Dadurch
werden die Ladungsträger, und zwar sowohl die Defektelektronen als auch die Elektronen mit hohem
Wirkungsgrad, in der laseraktiven Schicht 4 eingeschlossen, was zu einem hohen Wirkungsgrad der
Ladungsträgerrekombination führt. Dies wiederum drückt sich in einer spürbaren Senkung der erforderlichen
Schwellenstromdichte aus.
Der optische Einschlußbereich 3 besteht aus dem laseraktiven Bereich 4, dem ersten Halbleiterbereich 5
und dem zweiten Halbleiterbereich 6. Der Brechungsindex des optischen Einschlußbereichs 3 ist durch den
Mittelwert der Brechungsindizes des laseraktiven Bereichs 4, des ersten Halbleiterbereichs 5 und des
zweiten Halbleiterbereichs 6 bestimmt. Der optische Einschlußbereich 3 ist zwischen der zweiten Halbleiterschicht
2 und der ersten Halbleiterschicht 8 eingeschlossen. Der Brechungsindex beider dieser Halbleiterschichten
ist kleiner als der Brechungsindex des optischen Einschlußbereiches, also kleiner als der Mittelwert der
Brechungsindizes der drei Bereiche, die den optischen Einschlußbereich bilden. Dies führt dazu, daß der durch
die Ladungsträgerrekombination erzeugte Lichtstrahl mit hohem Wirkungsgrad in dem optischen Einschlußbereich
3 eingefangen bleibt. Der eingeschlossene Lichtstrahl wird unter den Bedingungen der BRAGG-schen
Gleichung an der periodisch gewellten Oberfläche 7 gebeugt. Dadurch wird die für die Laseremission
erforderliche Rückkopplung bewirkt.
In der Fig. Ib ist die Intensitätsverteilung des im Halbleiterlaser der Fig. la eingeschlossenen Lichtes
dargestellt. Der hohe Wirkungsgrad des optischen Einschlusses im optischen Einschlußbereich 3 ist aus der
Figur deutlich ablesbar.
Die in F i g. 1 a gezeigte Struktur wird wie folgt hergestellt:
Auf einer Hauptoberfläche eines n-GaAs-Halbleiterkörpers
1 mit einer Dicke von etwa 400 μΐη läßt man eine 2 μΐη dicke mit Sn dotierte n-GaojAlojAs-Schicht,
auf diese eine 3 μπι dicke und mit Ge dotierte p-GaAs-Schicht, auf diese eine 0,1 μπι dicke und mit Ge
dotierte p-Gaoj3Alo.i-As-Schicht und auf diese schließlich
eine 0,2 μπι dicke und mit Ge dotierte P-GaOaSAIo-OiAs-SChIChI aus flüssiger Phase epitaktisch
aufwachsen. Die Oberfläche der p-GaossAlo^As-Schicht
wird mit einem Photolack überzogen. Ein von einer gemeinsamen Quelle stammendes UV-Strahlenpaai
wird so auf die Photolackschicht gerichtet, daß siel· Interferenzmuster ausbilden. Beim Entwickeln des se
belichteten Photolacks wird eine periodisch gewellte > Oberfläche der Photolackschicht erhalten. Diese:
Verfahren ist im einzelnen in Applied Optics 12 (1973) 455 beschrieben.
Die erhaltene Struktur wird der Ionenätzung unterzogen, wobei ein Kristall mit einer periodiscl
to gewellten Oberfläche 7 des p-Gao.93Aso.07As-Bereiche;
erhalten wird.
Auf die periodisch gewellte Oberfläche wird eine 2 μηι dicke und mit Ge dotierte p-GaojAhuAs-Schich
und auf diese eine 1 μπι dicke und mit Ge dotierte p-GaAs-Schicht in an sich bekannter Weise aus flüssigei
Phase epitaktisch aufgewachsen. Auf diese Schicht wire eine Germanium und Nickel enthaltende Goldschich
aufgedampft. Eine aus Chrom und Gold bestehend« Metallschicht wird auf die Rückseite des GaAs-Sub
2(i strats aufgedampft. Die beiden so hergestellter Dünnschichtelektroden sind jeweils etwa 1 μπι dick.
Bei Herstellung der Oberflächenwellung auf den zweiten Halbleiterbereich in der beschriebenen Weis«
kann die Halbleiterschicht wie beschrieben in einfach
2") ster Weise nach gebräuchlichen und lang erprobter
Verfahren aus flüssiger Phase epitaktisch aufgewachser werden, ohne daß dadurch Rekombinationszentrer
oder andere Störstellen eingeschleppt werden. Die Herstellung des Halbleiterlasers kann dadurch mii
κι hohem Wirkungsgrad der Produktion erfolgen.
In der Fig.2 ist in schematischer perspektivische!
Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel dei Erfindung gezeigt. Auf einer Hauptoberfläche eines
n-GaAs-Substrates 1 ist ein optischer Einschlußbereich
Ji 3 angeordnet, der aus einem laseraktiven Bereich 4
einem ersten Halbleiterbereich 5 und einem zweiter Halbleiterbereich 6 besteht. Der laseraktive Bereich A
ist etwa 0,2 μΐη dick und besteht aus n-GaAs. Der erste
Halbleiterbereich 5 ist etwa 0,06 μπι dick und bestehl
aus p-GaceAlmAs. Der zweite Halbleiterbereich 6 isi
0,1 μπι dick und besteht aus p-Gao.95Alo.05As. Die den
ersten Halbleiterbereich 5 abgekehrte Oberfläche 7 de« zweiten Halbleiterbereichs 6 ist periodisch gewellt. Aul
dem optischen Einschlußbereich 3 liegt eine erste Halbleiterschicht 8, die etwa 2 μπι dick ist und au«
p-Gao.6Alo.4As besteht. Auf dieser Schicht liegt eine Metallschicht 10, die aus Gold, das Germanium unc
Nickel enthält, besteht. Auf der der Hauptoberfläche de: GaAs-Substrats 1 gegenüberliegenden Substratoberfläehe
ist eine Metallschicht 11 aus Gold und Chrorr niedergeschlagen.
Die Periode der Wellung der Oberfläche 7 des ir F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels beträgi
0,127 μπι. Die Tiefe der Wellung beträgt 50 nm. Dis
Wellenlänge des emittierten Laserstrahls beträgi 891,2 nm. Die Struktur weist eine Schwellenstromdichte
von 2^5 kA/cm2 auf. Die beiden Halbleiterbereiche
Gao^Alo^As und Gao.95Alo.o5As und die Halbleiterschichi
Ga0.eAl0.4As haben die Brechungsindizes 3,46,3,56 bzw
ω 3,32 und die Bandabstände 1,66 eV, 1,49 eV bzw. 155 eV
Auch in diesem Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung besteht der optische Einschlußbereich aus dem
laseraktrven Bereich 4, dem ersten Halbleiterbereich 5 und dem zweiten Halbleiterbereich 6, jedoch kann der
Lichtstrahl durch die Grenzfläche zwischen dem Halbleiterkörper 1 und dem laseraktiven Bereich 4
hindurchbrechen, da beide Bereiche aus dem gleichen Material bestehen. Sie weisen lediglich durch die
unterschiedliche Störstellenkonzentration bedingte geringfügige Unterschiede in den Brechungsindizes auf.
Ein Halbleiterlaser mit besonders langer Betriebsstandzeit wird erhalten, wenn in der in F i g. 1 a
gezeigten Anordnung
die zweite Halbleiterschicht 2 aus
n-Gao.7AI03Aso.95P0.o5 (statt n-Gao.7AI0.3As),
der erste Halbleiterbereich 5 aus
p-Ga0.83Alo,i7Aso.97Po.o3(stattp-Gao.83Alo.i7As)
der zweite Halbleiterbereich 6 aus
p-Gao.93Alo.07Aso.99Po.01 (statt p-Gao.93Alo.07As)
und die erste Halbleiterschicht 8 aus
p-Gao.7AlojAso.95Po.05 (statt p-Gao.7Alo.3As)
n-Gao.7AI03Aso.95P0.o5 (statt n-Gao.7AI0.3As),
der erste Halbleiterbereich 5 aus
p-Ga0.83Alo,i7Aso.97Po.o3(stattp-Gao.83Alo.i7As)
der zweite Halbleiterbereich 6 aus
p-Gao.93Alo.07Aso.99Po.01 (statt p-Gao.93Alo.07As)
und die erste Halbleiterschicht 8 aus
p-Gao.7AlojAso.95Po.05 (statt p-Gao.7Alo.3As)
bestehen. Der Grund für die verlängerte Lebensdauer liegt darin, daß die Gitterkonstanten der GaAlAsP-Kristallschichten
besser der Gitterkonstante des GaAs entsprechen, das als laseraktive Substanz verwendet
wird. Dadurch kann die in den Strukturen auftretende Kristallbaufehlerkonzentration gesenkt werden.
Ersetzt man
Ersetzt man
die zweite Halbleiterschicht 2 aus
n-Gao.7Alo.3As,
den ersten Halbleiterbereich 5 aus
p-Gao.83Alo.17As,
den zweiten Halbleiterbereich 6 aus
p-Gao.93Alo.07 As
und die erste Halbleiterschicht 8 aus
p-Gao.7AI0.3As
in der in Fig. la gezeigten Struktur durch
n-GaAs(i6Po.4, p-GaAso.3Po,7, p-GaAso.sPo,5
bzw. p-GaAso.6Po.4,
so wird ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung erhalten, der oberhalb einer Schwellenstromdichte von
kA/cm2 bei Raumtemperatur eine Laseremission bei 886,0 nm zeigt.
Bildet man die in der Fig. la gezeigte Halbleiterlaserstruktur
in der Weise aus,
daß die zweite Halbleiterschicht 2 aus
der erste Halbleiterbereich 5 aus
der zweite Halbleiterbereich 6 aus
p-Gao.i3Alo.o7Aso.8Sbo.2 und
p-Gao.i3Alo.o7Aso.8Sbo.2 und
die erste Halbleiterschicht 8 aus
bestehen, so erhält man ebenfalls einen Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung und geringer Schwellenstromdichte.
Als Werkstoff für den zweiten Halbleiterbereich wird eine Substanz ausgewählt, auf der selbst dann leicht eine
Halbleiterkristallschicht aufgewachsen werden kann, wenn die Oberfläche dieser Substanz gewellt ausgebildet
ist. In dieser Hinsicht wird der zweite Halbleiterbereich vorzugsweise aus GaAs oder einem GaAIAs mit
einem Aluminiumgehalt von kleiner als 10% hergestellt.
Vorzugsweise ist der Bandabstand des zweiten Haibleiierbereichs größer als der Bandabstand des
laseraktiven Bereiches. Wenn andere Parameter dies erfordern, kann der Bandabstand für den Werkstoff des
zweiten Halbleiterbereichs jedoch gleich groß wie der Bandabstand im Werkstoff für den laseraktiven Bereich
gewählt werden. Dabei wird jedoch der Wirkungsgrad der optischen Emission erniedrigt, da der vom
laseraktiven Bereich emittierte Lichtstrahl im zweiten Halbleiterbereich merklich absorbiert wird.
Die zuvor beschriebenen allgemein gültigen Grenzbedingungen
seien am Beispiel einer GaAlAs-Struktur beschrieben. Der optische Einschlußbereich weise einen
laseraktiven Bereich aus Gai-rAUAs auf. Der erste
Halbleiterbereich bestehe aus Gai-yAKAs und der
zweite Halbleiterbereich aus Gai_zAlzAs. Dann ist
OS *S z<y, vorzugsweise jedoch 0<
x< z<y. Vorzugsweise ist 0,1 SyS 0,2 und 0
< ζ < 0,1. Wenn die Halbleiterschichten zum Aufbau des optischen Einschlußbereiches
aus Gai-B-AlwAs bestehen, (zweite
Halbleiterschicht 2 und erste Halbleiterschicht 8 in der in Fig. la gezeigten Struktur) ist der Aluminiumgehalt
vorzugsweise so gewählt, daß der Brechungsindex der Gai-«Al „As-Schichten kleiner als der Brechungsindex
im optischen Einschlußbereich ist. Wenn y und ζ innerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche gehalten
sind, ist vorzugsweise 0,25 SwS 0,5.
Der laseraktive Bereich kann weiterhin beispielsweise aus Gai-jAI.As, Gai-^AUAsi-^P^, Ini_»AlxAs,
Gai_*Al*Asi -jSbyOder InGaP bestehen.
Der laseraktive Bereich ist vorzugsweise 0,1 bis 0,5 μπι dick, der erste Halbleiterbereich vorzugsweise
0,05 bis 0,3 μπι dick und der zweite Halbleiterbereich
vorzugsweise 0,1 bis 0,2 μπι dick.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Halbleiterlaser mit einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps, einem auf einer Hauptoberfläche
des Halbleitersubstrats liegenden optischen Einschlußbereich, der aus drei Teilbereichen
besteht, nämlich einem auf der Hauptoberfläche angeordneten laseraktiven Bereich, einem auf dem
laseraktiven Bereich liegenden, ersten Halbleiterbereich, der einen dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten
zweiten Leitungstyp und einen größeren Bandabstand als der laseraktive Bereich aufweist,
und einem auf dem ersten Halbleiterbereich liegenden zweiten Halbleiterbereich des zweiten
Leitiingstyps mit gegenüber dem ersten Halbleiterbereich
unterschiedlichem Bandabstand, woi^ei eine Oberfläche des zweiten Haibleiterbereichs periodisch
gewellt ist, und mit einer ersten Halbleiterschicht, die ebenfalls den zweiten Leitungstyp besitzt
und auf der dem Halbleitersubstrat abgekehrten Oberfläche des optischen Einschlußbereiches angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandabstand (E2) des auf dem ersten
Halbleiterbereich (5) liegenden zweiten Halbleiterbereiches (6) größer als der Bandabstand (E\) des
laseraktiven Bereichs (4) ist, daß die auf der gewellten Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs
(6) liegende erste Halbleiterschicht (8) einen Brechungsindex besitzt, der kleiner als der Mittelwert
der Brechungsindizes des laseraktiven Bereichs (4), des ersten Halbleiterbereichs (5) und des zweiten
Halbleiterbereichs (6) ist und daß die dem ersten Halbleiterbereich (5) abgekehrte Oberfläche des
zweiten Halbleilerbereichs (6) periodisch gewellt ist (Fig. 1,2).
2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Halbleiterbereich (5)
0,05 bis 0,3 μυι dick ist und der zweite Halbleiterbereich
(6) 0,1 bis 0,2 μΐη dick ist.
3. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der laseraktive
Bereich (4) 0,1 bis 0,5 μηι dick ist.
4. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der laseraktive
Bereich (4) aus Gai-,Al1As besteht, der erste
Halbleiterbereich (5) aus Gai_y\l^As besteht und
der zweite Halbleiterbereich (6) aus Gai -.ALAs besteht, wobei 0 <
χ < ζ < yist.
5. Halbleiterlaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß O1ISyS 0,2 und 0
< ζ < 0,1 ist.
6. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der dem Halbleitersubstrat (1) abgekehrten Oberfläche des
optischen Einschlußbereiches (3) liegende erste Halbleiterschicht (8) aus Gai _ „Al„As besteht, wobei
0,25 ä w < 0,5 ist.
7. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis
6, gekennzeichnet durch eine zweite Halbleiterschicht (2) des ersten Leitungstyps mit einem
Brechungsindex, der kleiner ist als der Mittelwert der Brechungsindizes der Komponenten (4, 5, 6) des
optischen Einschlußbereiches (3), wobei diese zweite Halbleiterschicht (2) zwischen dem Halbleitersubstrat
(1) und dem optischen Einschlußbereich (3) eingeschoben ist.
8. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche I bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat
(1) aus GaAs besteht.
9. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis
8, gekennzeichnet durch eine dritte Halbleiterschicht (9) des zweiten Leitungstyps, die auf der ersten
Halbleiterschicht (8) liegt(Fig.la).
10. Halbleiterlaser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Halbleiterschicht (9)
aus GaAs besteht.
11. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man auf der Hauptoberfläche
eines Halbleitersubstrats nacheinander den laseraktiven Bereich, den ersten Halbleiterbereich und den
zweiten Halbleiterbereich epitaktisch aus flüssiger Phase aufwachsen läßt, daß man auf den zweiten
Halbleiterbereich tine Photolackschicht aufträgt, daß man von einer gemeinsamen Quelle ein
UV-Strahlenpaar unter Bildung eines. Interferenzmusters
auf die Oberfläche der Photolackschicht richtet, daß man die so mit dem Interferenzmuster
belichtete Photolackschicht entwickelt, daß man anschließend die so entwickelte Photolackschicht
und die Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs durch beschleunigte Ionen ätzt und so die Oberfläche
des zweiten Halbleiterbereichs wellt, und daß man auf der so hergestellten gewellten Oberfläche
des zweiten Halbleiterbereiches durch epitaktisches Aufwachsen aus flüssiger Phase eine Halbleiterschicht
des zweiten Leitungstyps erzeugt.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP50069544A JPS51146196A (en) | 1975-06-11 | 1975-06-11 | Diode laser |
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|---|---|
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Families Citing this family (16)
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|---|---|---|---|---|
| US4178604A (en) * | 1973-10-05 | 1979-12-11 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
| EP0000557B1 (de) * | 1977-08-01 | 1981-12-30 | Hitachi, Ltd. | Halbleiterlaser |
| FR2408222A1 (fr) * | 1977-11-07 | 1979-06-01 | Thomson Csf | Diode emettrice et receptrice de rayons lumineux de meme longueur d'onde predeterminee et dispositif de telecommunication optique utilisant une telle diode |
| JPS60145685A (ja) * | 1984-01-09 | 1985-08-01 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レ−ザ |
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| US4716570A (en) * | 1985-01-10 | 1987-12-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Distributed feedback semiconductor laser device |
| JPS61190994A (ja) * | 1985-02-19 | 1986-08-25 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS61222189A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-10-02 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ |
| US4915482A (en) * | 1988-10-27 | 1990-04-10 | International Business Machines Corporation | Optical modulator |
| DE3934865A1 (de) * | 1989-10-19 | 1991-04-25 | Siemens Ag | Hochfrequent modulierbarer halbleiterlaser |
| US5026148A (en) * | 1989-12-26 | 1991-06-25 | Hughes Aircraft Company | High efficiency multiple quantum well structure and operating method |
| CN102610472B (zh) * | 2012-04-01 | 2014-12-24 | 南京理工大学 | 峰值响应在532 nm敏感的反射式GaAlAs光电阴极及其制备方法 |
| GB2572641B (en) * | 2018-04-06 | 2021-06-02 | Rockley Photonics Ltd | Optoelectronic device and array thereof |
| EP3719536A1 (de) * | 2019-04-01 | 2020-10-07 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Windturbine mit bestimmung der meeresspiegelwellencharakteristik |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3733561A (en) * | 1971-07-27 | 1973-05-15 | Bell Telephone Labor Inc | High power, fundamental transverse mode operation in double heterostructure lasers |
| JPS5329479B2 (de) * | 1973-10-05 | 1978-08-21 |
-
1975
- 1975-06-11 JP JP50069544A patent/JPS51146196A/ja active Granted
- 1975-08-20 DE DE2537093A patent/DE2537093C3/de not_active Expired
- 1975-08-20 US US05/606,053 patent/US4025939A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-09-29 GB GB39828/75A patent/GB1500590A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPS5322434B2 (de) | 1978-07-08 |
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