DE2933035A1

DE2933035A1 - Halbleiterlaser

Info

Publication number: DE2933035A1
Application number: DE19792933035
Authority: DE
Inventors: Peter Ing.(grad.) 7910 Neu-Ulm Marschall; Klaus Dr.-Ing. 7906 Blaustein Petermann; Ewald Dipl.-Phys. 7900 Ulm Schlosser; Hans Peter Dr.phil. 7900 Ulm Vollmer; Claus Dipl.-Phys. 7904 Erbach Wölk
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1979-08-16
Publication date: 1981-03-26
Also published as: JPH01125570U; JPS5660090A; FR2463528A1; US4359775A; DE2933035C2; FR2463528B1

Abstract

Durch die Aufteilung der laseraktiven Zone in mindestens drei Schichten, derart, dass die Schicht mit dem kleinsten Bandabstand von Schichten mit groesserem Bandabstand umgeben ist und sich ein PN-Uebergang unmittelbar an der Schicht mit dem kleinsten Bandabstand befindet, erfolgt die Rekombination der Ladungstraeger und damit die Erzeugung des Laserlichtes im wesentlichen nur in der Schicht mit dem kleinsten Bandabstand. Das optische Feld wird dagegen in der gesamten laseraktiven Zone gefuehrt. Die Diffusion eines streifenfoermigen Leitfaehigkeitspfades ist jedoch nicht bis in die Schicht mit dem kleinsten Bandabstand hinein durchgefuehrt, sondern endet in der Schicht vorher. Dadurch wird das optische Feld in gewuenschter Weise seitlich gefuehrt und die Diffusion bewirkt keinen stoerenden Einfluss auf die Rekombination in der Schicht mit dem kleinsten Bandabstand und damit auf die Erzeugung der Laserwelle und die Lebensdauer des Lasers. Es wird eine verbesserte spektrale einwellige Emission auch bei Temperaturunterschieden des Lasers erreicht. ...U.S.W

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH I*E2-UL/Sar/lh Theodor-Stern-Kai Λ UL 79/42

D-6000 Frankfurt 70

Beschreibung

"Halbleiterlaser"

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser mit einer in Form einer Heterostrukturdiode ausgebildeten Schichtfolge, bei der eine laseraktive Zone beidseitig von Halbleiterschichten eingeschlossen ist, deren Bandabstände größer sind als der größte Bandabstand innerhalb der laseraktiven Zone.

Um Halbleiterlaser mit Vorteil in optischen Nachrichtenübertragungssystemen einsetzen zu können, sind verschiedene Forderungen an den Halbleiterlaser zu stellen. So soll er eine lineare Licht-Strom-Kennlinie besitzen, eine stabile Emission ohne Fluktuationen zeigen und leicht her-

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zustellen sein. In der deutschen Patentanmeldung P 28 22 wird beispielsweise ein einfach herzustellender Laser beschrieben, der die obigen Forderungen erfüllt. Zur Einengung des in Durchlaßrichtung der Laserdiode fließenden

05 Stromes auf einen schmalen, streifenformigen Bereich der

laseraktiven Zone ist er mit einer senkrecht zur Austrittsfläche der Laserstrahlung verlaufenden grabenförmigen Vertiefung versehen, durch welche durch Diffusion von Dotierungsmaterial ein schmaler, bis zur laseraktiven Zone reichender halbleitender Bereich von im wesentlichen gleichen Leitfähigkeitstyp erzeugt wurde. Dieser Laser zeigt aber eine spektral vielwellige Emission, was für manche Anwendungen, z. B. für eine breitbandige optische Nachrichtenübertragung von Nachteil ist.

Aus der DE-OS 27 10 813 ist es bekannt, eine spektral einwellige Emission schon bei niedrigen Schwellwertstromdichten im Laser dadurch zu erreichen, daß nicht nur senkrecht sondern auch parallel zur aktiven Zone eine externe Wellenführung vorgesehen ist. Hierzu wird von der Oberfläche her durch Diffusion ein streifenförmiger Strompfad geschaffen, der in die aktive Zone eindringt und dort die Brechzahl erhöht. Ein solcher Laser ist zwar einfach herzustellen, die Diffusion erstreckt sich allerdings bis in den Rekombinationsbereich und kann dort die Laseremission entschei-

25 dend beeinträchtigen und so zu einer schnellen Alterung

des Lasers führen. Auch läßt die spektral einwellige Emission in Abhängigkeit von der Temperatur des Lasers zu wünschen übrig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nach-3p teile zu vermeiden. Insbesondere soll ein Laser angegeben werden, der eine verbesserte spektrale einwellige Emission

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auch bei Temperaturunterschieden des Laser aufweist, der durch eine einfache Technologie zu realisieren ist und der eine möglichst hohe Lebensdauer hat.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Durch die Aufteilung der laseraktiven Zone in mindestens drei Schichten, derart, daß die Schicht mit dem kleinsten Bandabstand von Schichten mit größerem Bandabstand umgeben ist und sich ein pn-übergang unmittelbar an der Schicht mit dem kleinsten Bandabstand befindet, erfolgt die Rekombination der Ladungsträger und damit die Erzeugung des Laserlichtes im wesentlichen nur in der Schicht mit dem kleinsten Bandabstand. Das optische Feld wird dagegen in der gesamten laseraktiven Zone geführt, welche mindestens die Schichten 3, 4 und 5 umfaßt. Die Diffusion eines streifenförmigen Leitfähigkeitspfades ist jedoch nicht bis in die Schicht mit dem kleinsten Bandabstand hinein durchgeführt, sondern endet in der Schicht vorher. Dadurch wird das optische Feld in gewünschter Weise seitlich geführt und die Diffusion bewirkt keinen störenden Einfluß auf die Rekombination in der Schicht mit dem kleinsten Bandabstand und damit auf die Erzeugung der Laserwelle und die Lebensdauer des Lasers.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Zur Beschränkung der Ladungsträgerrekombination im wesentlichen auf die Schicht mit dem kleinsten Bandabstand hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn deren Bandabstand mindestens A-O meV kleiner ist als der Bandabstand der anderen in der laseraktiven Zone vorhandenen Schichten. Durch eine gra-

3Q benförmige Vertiefung in der Oberfläche senkrecht zur Austrittsfläche der Laserstrahlung und durch Herstellung des

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streifenförmigen Leitfähigkeitspfads durch. Diffusion durch diese Vertiefung hindurch ist eine einfache Steuerung und Kontrolle der Breite des internen Wellenleiters und der Breite der Stromin^ektion bei der Herstellung gewährleistet. Um eine möglichst spektral reine einwellige Emission zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Breite des streifenförmigen Leitfähigkeitspfads am Übergang zur laseraktiven Zone zwischen 1 und 8 ^m einzustellen. Wird die Dicke der Schicht mit dem kleinsten Bandabstand der laseraktiven Zone unterhalb von 0,2 ysa. gewählt, kann das optische Feld in die benachbarten Schichten der laseraktiven Zone in optimaler Weise eindringen.

Die Ansprüche 7 und 8 geben vorteilhafte Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Laser für Laserlichtwellenlängen zwischen 0,8 und 0,9 /na bzw. 1,1 bis 1,6/im. Weitere vorteilhafte, die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lasers betreffende

ι . ■ ■ ■ -

Maßnahmen sind in der Beschreibung der Erfindung angegeben.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

FIG. 1: Schematischer Aufbau eines erfindungsgemaßen

Lasers;

FIG. 2: Brechungsindex von GaAs in Abhängigkeit von der Photonenenergie;

FIG. 3: Schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen Lasers unter Verwendung einer grabenförmigen

Vertiefung auf seiner Oberfläche}

FIG. 4: Verlauf des elektrischen Feldes der Laserwelle in einer ersten erfindungsgemäßen Schichtfolge;

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B¹IG. 5'· Fernfeldintensität in Abhängigkeit vom Fernfeldwinkel für die in FIG. 4 angegebene Schichtfolge;

FIG. 6: Verlauf des elektrischen Feldes der Laserwel-Ie in einer zweiten Schichtfolge;

FIG. 7'· Fernfeldintsnsität in Abhängigkeit vom Fernfeldwinkel für die in FIG. 6 dargestellte Schichtfolge.

In der FIG. 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Laser dargestellt. Die einzelnen Halbleiterschichten sind mit den Bezugsziffern 1 bis 7 versehen. Das Halbleitersubstrat ist mit 20 bezeichnet. Die laseraktive Zone umfaßt die Schichten 2 bis 5· Der Halbleiterlaser hat eine einer Heterostrukturdiode entsprechende Schichtfolge, bei der die Iaserative Zone beidseitig von Halbleiterschichten 1 und 6 eingeschlossen ist, deren Bandabstände größer sind als der größte Bandabstand innerhalb der laseraktiven Zone. Mindestens zwei Schichten der laseraktiven Zone unterscheiden sich in ihrem Bandabstand.derart, daß die Schicht mit dem kleinsten Bandabstand von Schichten mit größerem Bandabstand umgeben ist und daß sich ein pn-übergang unmittelbar an der Schicht mit dem kleinsten Bandabstand befindet.

In FIG. 1 ist Schicht 3 die Schicht mit dem kleinsten Bandabstand. Die Bandabstände der Schichten 2, 4 und 5 liegen mindestens um A-O meV. Ist die Schicht 5 eine η leitende Schicht, so befindet sich der pn-übergang zwischen den Schichten 4 und J, andernfalls zwischen den Schichten 3 und 2, wobei, wie im Ausführungsbeispiel angenommen wird, die Schichten 3 und 4 p-leitend sind.

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Die Unterteilung der laseraktiven Zone hat, wie■in der Dü-AS 21 65 006 beschrieben, den Vorteil, daß die optische Welle in der gesamten laseraktiven Zone geführt wird, während die Rekombination der Ladungsträger nur in der Schicht 3 erfolgt.

Von der Oberfläche des Kristalls her ist durch Diffusion ein streifenförmiger Leitfähigkeitepfad 9 einheitlichen Leitfähigkeitstyps geschaffen, der in eine oder, wie FIG. zeigt, in einige Schichten der laseraktiven Zone und zwar hier im Ausführungsbeispiel in die Schichten 5 und 4 eindringt. Zur Erhöhung der Lebensdauer und zur Erzielung einer guten einwelligen Emission des Lasers reicht der streifenförmige Leitfähigkeitspfad 9 nicht bis zur Schicht 3.

Der diffundierte streifenförmige Leitfähigkeitspfad 9 wird zweckmäßigerweise mit einer p-Diffusion, z. B. Zn-Diffusion, realisiert. Hierzu wird auf die Schicht 7 eine diffusionshemmende Schicht 8 aufgebracht, in der eine streifenförmige Öffnung für die Diffusion des Leitfähigkeitspfades 9

20 freigelassen ist. Auf die diffusionshemmende Schicht 8

wird zuletzt eine metallische Schicht 10 zur Kontaktierung mit dem Leitfähigkeitspfad 9 aufgedampft.

Die Schicht 7 stellt eine p- oder η-leitende Deckschicht zur Kontaktierung dar. Die Schichten 6 und 1 sind Schichten mit hohem Bandabstand, um sowohl das optische Feld als auch die rekombinierenden Ladungsträger auf die laseraktive Zone zu konzentrieren. Die Dotierungen sind unter der Voraussetzung einer p-Diffusion des Leitfähigkeitspfades 9 wie folgt zu wählen:

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Schicht 7: ρ oder η

Schicht 6: ρ oder η

Schicht 5·* a (hoch dotiert)

Schicht 4: ρ

05 Schicht 3: ρ oder η

Schicht 2: η

Schicht 1: η

Substrat 20: a

Im Bereich des Leitfähigkeitspfades 9 werden die n-leitenden Schichten zu p-leitenden Schichten konvertiert, so daß in einem schmalen Pfad 9 ein schmaler Streifen einheitlichen Leitfähigkeitstyps entsteht. In FIG. 1 ist dies ein p-leitender Bereich, der vom Kontaktmaterial 10 bis in die pleitende Schicht 4 reicht. Die Schicht 4 ist relativ niedrig dotiert, so daß die Leitfähigkeit innerhalb dieser Schicht gering ist. Die engste Stelle des p-leitenden streifenförmigen Leitfähigkeitspfades 9 ist gegeben durch die Breite B2, mit der die Diffusionsfront die Grenzfläche zwischen den Schichten 5 und 4 durchdringt. Diese Breite B2 liegt optimalerweise in der Größenordnung von 2 ^m. Ein Stromfluß außerhalb des Leitfähigkeitspfades 9 wird durch den sperrenden pn-Öfcergang zwischen den Schichten 4 und 5 verhindert.

Der erfindungsgemäße Laser zeichnet sich nun dadurch aus, daß die Rekombination und damit das Laserlicht unmittelbar unter dem Leitfähigkeitspfad 9 am pn-übergang in der Schicht 3 entsteht und ein wesentlicher Anteil des Laserlichtes in der Schicht 5 geführt wird.

Die Ursachen für die Führung des Laserlichtes in der Schicht 5 sind folgende:

Die p-Diffusion führt in der Schicht 5 zu einer Änderung

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der Brechzahl. In PIG. 2 ist der Brechungsindex für n-

18 ^ dotiertes GaAs (Dotierung: 3,3 · 10 cnf^, durchgezogene

Kurve) und für p-dotiertes GaAs (kompensiert dotiert,

18 ⁷I
Nettodotierung 5 · 10' cm"^?, gestrichelte Kurve) darge-

stellt. Tatsächlich besteht die Schicht 5 im allgemeinen nicht aus GaAs, sondern z. B. aus GaAlAs mit höherem Bandabstand, so daß die tatsächliche Brechzahl von der in FIG. 2 abweicht. Die prinzipielle Änderung der Brechzahl mit der Dotierung bleibt aber erhalten. Die gestrichelte Kurve entspricht also dem Brechungsindexverlauf des diffundierten Teils der Schicht 5» während die durchgezeichnete Kurve dem Brechungsindexverlauf des nichtdiffundierten Teils der Schicht 5 entspricht. Diese Kurven sind der Schrift: D.D. Seil et al., Concentration dependence of the refracti-

15 ve index for n~ and p-type GaAs between 1.2 and 1.8 eV,

Journal Appl. Fhys. 45 (1974), S. 2650 bis 2657, entnommen.

Aus PIG. 2 folgt, daß nur dann der diffundierte Bereich eine höhere Brechzahl besitzt und somit eine Wellenführung bewirkt, wenn die Photonenenergie kleiner als die Energie E^ (siehe Abzisse in PIG. 2) ist, wobei E^. etwas größer als der Bandabstand der betrachteten Schicht 5 ist.

Im erfindungsgemäßen Laser ist diese Bedingung erfüllt, da der Bandabstand der Schicht 5 höher gewählt ist als der Bandabstand der Schicht 3, wobei der Bandabstand der Schicht 3 im wesentlichen die Emissionswellenlänge des Lasers bestimmt.

Der erfindungsgemäße Laser besitzt also nicht nur eine Wellenführung senkrecht zur aktiven Zone, sondern infolge der Brechungsindexanderung im Bereich des streifenförmigen Leitfähigkeitspfades 9 auch eine seitliche Wellenführung.

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Bei der Festlegung der Bandabstände und der Schichtdicken ist darauf zu achten, daß ein großer Anteil der Laeerwelle zum einen in der Schicht 3 verlaufen muß, um eine genügend große Verstärkung der Laserwelle zu gewährleisten, aum
anderen muß aber auch ein großer Anteil der Laserwelle in der Schicht 5 verlaufen, um eine genügende Wellenführung sicherzustellen. Ein vorteilhaftes erstes Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich zur Vereinfachung der Herstellung die Schicht 2 weggelassen wurde, hat folgende Schichtfolge:

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Schicht

Material

Typ

Anteil χ

Dotierung cm"" 5

Dicke

Bemerkung

20

.1 2 3 4 5 6

GaAs

entfällt

^Ga1_x"·

AIyAs X

GaAs

η, ρ

η
η
η

n>10¹⁸

3*0,25...0,3 s*0,05

«0,1 ^0,35

J7

schwach

-^s

^irn

-SS

Orientierung <100>

-is·

νπ ί

CO

ca ro

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Zur Realisierung des Laaers mit den angegebenen Daten wurde ein Laser mit dem in I¹IG. 3 dargestellten Querschnitt gewählt. Die Oberfläche des Lasers weist in vorteilhafter Weise eine im wesentlichen senkrecht zur Austrittsfläche der Laserstrahlung verlaufende grabenförmige Vertiefung auf. Der streifenförmige Leitfähigkeitspfad 9 kann mit Hilfe einer Diffusion durch diese Vertiefung hindurch präzise realisiert werden. Dieses Verfahren ist in der deutschen Patentanmeldung P 28 22 146 ausführlich beschrieben.

Die p-Diffusion des Leitfähigkeitspfades 9 ist so durchzuführen, daß sie die Grenzfläche zwischen den Schichten 5 und 4- in einem Streifen von etwa 2 um Breite (B2) durchdringt .

Die Durchführung dieser Diffusion wird dadurch erleichtert, daß die Diffusionskonstanten in Bereichen mit hohem Al-Gehalt sehr viel größer sind als in Bereichen mit kleinem Al-Gehalt, so daß sich die Diffusion in den Schichten 5 und 4 erheblich verlangsamt und so die Einstellung eines reproduzierbaren Diffusionsprofils erleichtert wird. Die Dotierung der Schicht 4 ist relativ gering gewählt, um eine zu große Stromaufweitung zu verhindern.

Es ist auch möglich, die Schichtdicke der Schicht 7 kleiner, z. B. nur 1 um dick zu wählen, um seitlich des Grabeiie die Grenze des diffundierten Bereichs in der Schicht 6 zu erhalten; es ergibt sich dann seitlich der grabenförmigen Vertiefung ein besseres Sperrverhalten, da man dann einen pn-übergang in der Schicht 6 mit hohem Bandabstand erhält.

In der oben angeführten Schichtfolge hat die erste ungerade Welle (senkrecht zur Schichtfolge) die größte Verstär-

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kung (hoher Leistungsanteil in der Rekombinationsschicht 3) und gleichzeitig eine gute seitliche Wellenführung (hoher Leistungsanteil in der Schicht 5)·

Den Verlauf des elektrischen Feldes der Laserwelle in den einzelnen Schichten 1 bis 6 zeigt FIG. 4. In den Schichten 3 und 5 ist das elektrische Feld jeweils am größten, aber von entgegengesetzter Richtung. Bei einer Dicke der Rekombinationsschicht 3 von 0,2 um ergibt sich in der Schicht 3 ein Leistungsanteil von 28 % und in der Schicht 5 von 38 %.

Das zugehörige Fernfeld senkrecht zur aktiven Zone zeigt FIG. 5· Da es sich um eine ungerade Welle handelt, hat die Intensität in axialer Richtung ein Minimum. Dies mag zunächst als Nachteil erscheinen, andererseits aber wird

15 dadurch auch die Rückwirkung durch externe Reflexionen

in den Laser verringert. In eine optische Lichtleitfaser läßt sich auch mit einer Fernfeldverteilung gemäß FIG. 5 ein hoher Prozentsatz der Laserwelle einkoppeln, wenn eine Zylinderlinse oder eine Querfaser zur Einkoppelverbesserung

20 verwendet wird.

JiS sind allerdings auch erfindungsgemäße Laser realisierbar, bei denen nur die erste gerade Welle anschwingt. Dies sei an einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt, dessen Struktur aus Gründen der gut steuerbaren Diffusion des Leitfähigkeitspfades 9 wieder gemäß FIG. 3 gewählt ist. Die technologischen Daten des Ausführungsbeispiels sind:

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Schicht Material

20 1 2 3

6 7

GaAs

entfällt

^Ga1x^l!l

1-x^l

Ga,

GaAs

^A1x^{V As}

Typ Anteil
χ

η «0,2

η, ρ 5^0,05

ρ X 0,15

η #0,1

η 20,35
η

Dotierung -3

cm

> 10

schwach Ρ«3 * 10 η~3 ΊΟ η^ΙΟ¹? ηχ5 ΊΟ

.18

17

Dicke
um

Bemerkung

»0,3

Substrat

00

CO >

CD ro

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Als wesentlicher Unterschied zum ersten Beispiel ist hier zum einen die Dicke der laseraktiven Zone (Schichten 3, 4 und 5) geringer, zum anderen ist der Al-Gehalt der Schicht 1 geringer. Der Al-Gehalt in der Schicht 1 ist niedriger gewählt, um den Brechungsindex zu erhöhen und so die Ausbreitungsfähigkeit der ersten ungeraden Welle zu verhindern. Einen ähnlichen Effekt hätte die Einführung einer zusätzlichen Schicht 2.

Mit den obigen Daten erhält man den in FIG. 6 dargestellten Verlauf des elektrischen Feldes der Laserwelle senkrecht zu den Schichten. Das elektrische Feld hat in allen Schichten 1 bis 6 stets die gleiche Sichtung und ein breites Maximum, das sich von Schicht 5 Ms Schicht 1 erstreckt. Auf die Schicht 5 entfallen 24 % der Liehtleistung, so daß eine effektive seitliche Wellenführung gewährleistet ist. Auf die Rekombinationsschicht 3» also der Schicht mit dem kleinsten Bandabstand, entfallen 19 % der Lichtleistung, so daß eine ausreichende Verstärkung der Laserwelle sichergestellt ist.

Das sich ergebende Fernfeld senkrecht zu den Schichten ist in FIG. 7 dargestellt. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel erhält man ein schmales Femfeld mit einem Maximum in axialer Richtung (Fernfeldwinkel 0) und mit einer Halbwertsbreite von etwa 35°» ^so daß eine problemlose La-

25 serlichteinkopplung in eine Glasfaser möglich ist.

Es soll noch erwähnt werden, daß erfindungsgemäße Laser nicht nur mit GaAlAs, sondern auch mit anderen Materialien, wie z. B. GaInAsP realisiert werden können, vorausgesetzt, daß die Unterschiede der Bandabstände und die Schichtdicken entsprechend wie hier beschrieben gewählt werden. Ein der-

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artiger Laser hat beispielsweise eine aus folgenden Materialien bestehende Schichtfolge:

Schicht Material Leitfähigkeitstyp

(20 InP η (Substrat))

p G¹Sl Xn As 3? n

3 Ga₁^_x,, In_xHAs^y₁₁ Ρ_χΜ η oder ρ

4 Ga. „, In ,„ As. ,„ P_n, ρ

5 Ga. ,^ In ,v As. ,/P ,ν η

1—A Λ. I—Jf J

6 Ga. ν In ν As. ν P ν n

7 ^Ga1-x^{w InW As}1-y^{w P}y* ^{a oder p}

bei der χ, x^x¹ , χ", χ"¹ , χ** und χ"<χ', χ¹" ist und y> y¹ > y" > y"¹ » y"' > y^v» y^v/ derart gewählt sind, daß in den jeweiligen Schichten die Gitterkonstante der von InP 15 entspricht, d*. h., daß in den jeweiligen Schichten gilt:

Abschließend ist zu bemerken, daß auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel die Schicht 7 lediglich zu einer besseren Kontaktierung dient und gegebenenfalls auch weggelas-20 sen werden kann.

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Leerseite

Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH ME2-UL/Sar/lh Theodor-Stern-Kai 1 UL 79/42 D-6000 Prankfurt 70 Pat ent ansprüche

1. Halbleiterlaser mit einer in !orm einer Heterostrukturdiode ausgebildeten Schichtfolge, bei der eine laseraktive Zone beidseitig von Halbleiterschichten eingeschlossen ist, deren Bandabstände größer sind als der größte Bandabstand innerhalb der laseraktiven Zone, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die laseraktive Zone (2 bis 5) besteht aus mindestens drei Schichten, von denen wiederum mindestens zwei Schichten sich in ihrem Bandabstand unterscheiden, derart, daß die Schicht (3) mit dem kleinsten Bandabstand von Schichten mit größerem Bandabstand umgeben ist und sich ein pn-übergang unmittelbar an der Schicht (3) mit dem kleinsten Bandabstand befindet;

b) von der Oberfläche des Kristalls her ist durch Diffusion ein streifenförmiger Leitfähigkeitspfad (9) einheitlichen Leitfahxgkeitstyps geschaffen, der in eine oder einige

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~ 2 ORIGINAL INSPECTED

_2-

Schichten der laseraktiven Zone (2 bis 5), a"ber nicht in die Schicht (3) mit dem kleinsten Bandabstand, eindringt ,

2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 05 daß der Bandabstand der Schicht (3) mit dem kleinsten Bandabstand um mindestens 40 meV kleiner ist als der Bandabstand der anderen in der laseraktiven Zone vorhandenen

Schichten.

3. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eine im wesentlichen senkrecht zur Austrittsfläche der Laserstrahlung verlaufende grabenförmige Vertiefung (11) aufweist und der streifenförmige Leitfähigkeitspfad (9) durch Diffusion durch diese Vertiefung hindurch realisiert ist.

4. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (B1) des streifenförmigen Leitfähigkeitspfades (9) am Übergang (6 nach 5) zur laseraktiven Zone zwischen 1 und 8 ^ua liegt.

5. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (3) mit dem kleinsten Bandabstand unterhalb von 0,2 pm liegt.

6. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die laseraktive Zone aus mindestens drei Einzelschichten (3, 4, 5) besteht, wobei die

oberste Schicht (5) η-dotiert, die darunter liegende

Schicht (4) p-dotiert ist und der diffundierte p-leitende Leitfähigkeitspfad (9) durch die oberste Schicht (5) hindurch bis in die darunter liegende Schicht (4) reicht und

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in der obersten Schicht (5) den Leitfähigkeitstyp von η nach ρ umgekehrt hat.

7. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende aus den Schichten 1 bis 7 "bestehende Schichtfolge, bei der die laseraktive Zone aus vier Einzelschichten (2, 3» 4 und 5) besteht:

Schicht

(20

3 4 5 6

Material

Leitfähigkeitstyp

GaAs

^Ga1-x'^Alx'^Aa Ga^_-35.,, Al_x„As

—x¹" x¹"

^Ga

^Aß

Ga As Schicht, η

II)

•I/

η (Substrat)) η η η oder p P η η oder p η oder p und χ" < χ¹ , x^ul gilt UD

bei der χ, χ >χ', χ", χ'
der streifenförmige Leitfähigkeitspfad durch die fünfte Schicht (5) hindurch bis zur vierten Schicht (4) reicht und daher in der sechsten und fünften Schicht (6 und 5) den Leitfähigkeitstyp von η nach ρ umgekehrt hat.

8. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Schichtfolge:

Schicht

Material

Leitfähigkeitstyp

(20 1 2 3

5 6

InP

ν As_x. ν P. —x. α 1-y

^Ga1-x*^|]:V ^i-y*'¹

13Ö013/QU5

Jl (Substrat)) P η η η oder P P P η η oder η oder

bei der χ, x^v>x', x% χ¹" , χ¹* und X¹Vx¹, χ¹¹' ist und y> y¹» y% y"¹ » x¹" » y*. yⁿ derart gewählt sind, daß in den Jeweiligen Schichten die Gitterkonstante der von InP entspricht, d. h., daß in den jeweiligen Schichten gilt:

4^0,47.

9. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß x'"<x"' ist.

10. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Schicht (5) eine n-

18 — <5
Dotierung größer 10 cm ^ aufweist.

11. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Schicht (4) eine p-

17 3 Dotierung von weniger als 5 * 10 ' cm ^ aufweist.

12. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 2 bis 11, da-15 durch gekennzeichnet, daß die gesamte Dicke der laseraktiven Zone (2 bis 5) unter 2 ^m liegt.

13. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (2) entfällt·

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