DE2937260A1 - Optischer transistor - Google Patents

Optischer transistor

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DE2937260A1 DE19792937260 DE2937260A DE2937260A1 DE 2937260 A1 DE2937260 A1 DE 2937260A1 DE 19792937260 DE19792937260 DE 19792937260 DE 2937260 A DE2937260 A DE 2937260A DE 2937260 A1 DE2937260 A1 DE 2937260A1
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Description

Optisoher Transistor
Die Erfindung betrifft einen optischen Transistor mit einer integrierten Laserdiode.
In der Halbleitertechnik werden optische Transistoren in der Regel durch Strahlung aktiviert, die in einer physikalisch getrennt angebrachten Einrichtung, z. B. einem Laser oder oder einer anderen Strahlungsquelle erzeugt wird. Die Strahlungskopplung erfolgt zu dem Ansteuerbereich des Transistors mit Hilfe von Lichtleitern oder anderen lichtleitenden Elementen, welche einen unterschiedlichen Brechungsindex haben. Aufgrund dieser verschiedenen Brechungsindizes ergeben sich beträchtliche StrahlungsVerluste auf dem Übertragungsweg.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu schaffen, um einen optischen Transistor und ganz allgemein eine optische Halbleiteranordnung zu schaffen, mit der die Brechungsverluste auf dem Übertragungsweg ausgeschaltet bzw. reduziert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, Fe/ai daß
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-7- WS185P-2O2O
daß auf einer Oberflächenschicht eines Halbleiteraufbaus ein Halbleiterlaser angeordnet ist, welcher in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal Laserlicht abgibt, und daß am Halbleiterlaser und/oder am Halbleiteraufbau Reflexionseinrichtungen vorgesehen sind, um das Halbleiterlicht in den Halbleiteraufbau zu reflektieren und im Halbleiteraufbau Defektelektronen-Paare zu erzeugen.
Für einen derartigen optischen Transistor ist ferner vorgesehen, daß der Halbleiteraufbau aus einer Halbleiterdiode mit einem Bereich eines ersten Leitfähigkeitstyps und einem Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps besteht, daß die Halbleiterdiode über eine Last mit einer Sperrspannung beaufschlagbar ist, und daß der Halbleiterlaser mit dem elektrischen Steuersignal beaufschlagbar ist und in Abhängigkeit vom Steuersignal das Laserlicht in die Halbleiterdiode abgibt, um diese in den leitenden Zustand zu schalten.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
Für das Verfahren gemäß der Erfindung zur Übertragung von Strahlung aus einer Strahlung emittierenden Halbleiteranordnung in einen Halbleiterempfänger sieht die Erfindung vor, daß die Strahlung emittierende Halbleiteranordnung auf der Oberfläche des Halbleiterempfängers derart angebracht wird, daß die emittierende Strahlung in der Halbeiteranordnung gegen die Oberfläche des Halbleiterempfängers abgelenkt wird und in diese eindringt. Dabei ist ferner vorgesehen, daß die
Strahlung
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Strahlung emittierende Halbleiteranordnung als Infrarotlaser mit einer Galliumarsenidschicht aufgebaut ist und in einen als pin-Diode aufgebauten Halbleiterempfänger überträgt, daß der Infrarotlaser auf der Oberfläche der pin-Diode derart angeordnet ist, daß die Strahlung im wesentlichen parallel zur Oberfläche der pin-Diode im Infrarotlaser erzeugt wird, und daß an den Enden des Infrarotlasers Reflexionseinrichtungen angebracht werden, welche die Strahlung in die Oberfläche der pin-Diode ablenken.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Galliumarsenid- Laserdiode auf der Oberfläche einer Halbleiterdiode angeordnet, wobei die Enden der Laserdiode derart bearbeitet sind, daß, sobald ein Strom angelegt wird, in einem Fabry-Perot-Resonator innerhalb der Galliumarsenid-Laserdiode Laserlicht erzeugt und emittiert wird, welches auf die Oberfläche der Halbleiterdiode reflektiert wird. Die winklig angeordneten Enden bzw. Stirnflächen der Laserdiode dienen dazu, die Entstehung des Laserlichtes'aufrechtzuerhalten, indem ein Anteil des emittierten Laserlichtes zurück in den Fabry-Perot-Resonator reflektiert wird. Im Interesse dieser Reflexion zurück in den Fabry-Perot-Resonator kann auch zwischen der Laserdiode und der Halbleiterdiode ein transparentes isolierendes Material geeigneter Dicke angeordnet sein. Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die Laserdiode anstelle der winklig verlaufenden Stirnflächen mit parallel verlaufenden Stirnflächen versehen, an welche Prismen angesetzt sind, die zur Übertragung des emittierten Lichtes in die Halbleiterdiode dienen.
Als besonderer Vorteil der Integration einer Halbleiterdiode
mit einer
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mit einer Laserdiode gemäß der Erfindung erweist sich die Verbesserung der thermischen und optischen Kopplung, wobei insbesondere eine starke Wärmebelastung besser vermieden werden kann und damit ein zuverlässigerer optischer Transistor mit besserem Wirkungsgrad erzielbar ist.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1, 4 und 5 Schnitte durch verschiedene Aus-
führungsformen von optischen Transistoren, wobei die Schnitte längs der Linie I-I entsprechend der Fig. 2 geführt sind;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen optischen Transistor;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen optischen Transistor nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Transistor umfaßt eine Halbleiterdiode 20 mit einer Oberflächenschicht 21, die P-Bereiche 22, 23 und 24 umfaßt. Die Störstellenkonzentration der P-Bereiche soll groß sein, um den Stromfluß zu erleichtern, und hat vorzugsweise
Iß 3 21 *?
10 Akzeptoratome/cm bis 10 Akzeptoratome/cm , wobei
18 *?
eine bevorzugte Ausführungsform 10 Akzeptoratome/cm hat. Die Halbleiterdiode 20 umfaßt ferner eine N-leitende Zwischenschicht 26 mit einer niedrigen Störstellenkonzentration, um ein elektrisches Feld in dieser aufrechtzuerhalten. Die Störstellenkonzentration der Zwischenschicht 26 soll derart sein,
daß
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daß diese Zwischenschicht ein N -Verhalten zeigt. Daher
14 beträgt die Störstellenkonzentration zwischen etwa 10 Donator atome/cm bis etwa 10 Donatoratome/cm , wobei
Iß 3
der bevorzugte Wert bei 10 Donatoratomen/cm liegt. Die Zwischenschicht 26 umfaßt Bereiche 28 und 30, die sich bis zur Oberflächenschicht 21 der Halbleiterdiode 20 erstrecken. Eine Bodenschicht 32 mit einer Anodenelektrode 34 schließt an die Zwischenschicht 26 an. Über die Anodenelektrode fließt der Strom zur Last 36. Die Störstellenkonzentration der Bodenschicht 32 soll verhältnismäßig hoch sein, so
+ 16
daß sie ein N -Verhalten zeigt, und liegt etwa zwischen 10 -
3 21 3
Donatoratome/cm und 10 Donatoratome/cm , wobei eine
18 3
bevorzugte Ausführungsform 10 Donator atome/cm hat. Auf der Oberflächenschicht 21 ist ferner eine Kathodenelektrode 38 bzw. 40 angebracht, die sich über die P-Bereiche 22 und 24 erstreckt.
Auf der Oberflächenschicht 21 ist ferner eine Laserdiode 20 angeordnet, welche eine Aluminiumgalliumarsenidschicht 52 über einer Galliumarsenidschicht 54 trägt. Zwischen diesen beiden Schichten ist ein offener Raum 68 ausgebildet, der als Fabry-Perot-Resonator dient. Die Galliumarsenidschicht 74 liegt auf der Oberflächenschicht 21 der Halbleiterdiode 20 auf und bedeckt den P -Bereich 23 und die K -Bereiche 28 sowie 30. Die Laserdiode 50 ist in einem Abstand von der Kathodenelektrode 38 bzw. 40 angeordnet, so daß sich Oberflächenbereiche 56 und 58 ergeben, in welchen die Oberflächenschicht 21 freiliegt. Die Laserdiode 50 umfaßt ferner eine Metallelektrode 60, die auf der Alum in ium-Galliumarsenidschicht 52 angebracht ist.
In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen optischen Transistor dargestellt, der entsprechend der Schnittdarstellung gemäß
Fig. 1 030013/0849
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Fig. 1 aufgebaut sein kann. Die Bereiche innerhalb der gestrichelten Linien 72 und 74 stellen die N~-Bereiche 28 und 30 dar, wogegen die Bereiche außerhalb dieser gestrichelten Linien 72 und 74 den P -Bereichen 22, 23 und 24 zuzuordnen sind. Die in Fig. 1 mit 38 und 40 dargestellten Kathodenelektroden werden von einer ge schlossenen Metallschicht 42 gebildet, welche auf der Oberflächenschicht 21 der Halbleiterdiode 20 angeordnet ist.
In Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie ΙΠ-ΙΙΙ derFig. 2 dargestellt, wobei von einem Aufbau des optischen Transistors gemäß Fig. 1 ausgegangen wird.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird davon ausgegangen, daß die Halbleiterdiode 20 in Sperrichtung vorgespannt ist, indem die Kathodenelektrode auf Masse und die Anodenelektrode 34 über den Lastwiderstand 36 an positivem Potential liegt, welches an der Klemme 62 wirkt. Im Sperrzustand fließt kein Strom über die Last 36. Wenn der Metallelektrode 60 Strom zugeführt wird, entsteht eine elektromagnetische Strahlung, insbesondere im Infrarotbereich. Diese im freien Raum des Fabry-Perot-Resonators 68 erzeugte Strahlung wird an den Stirnflächen 64 und 66 der Halbleiterdiode in Richtung auf die N~-Bereiche 28 und 30 reflektiert, um Defektelektronenpaare in der Zwischenschicht 26 zu erzeugen. Ein Anteil der Strahlung wird von der Oberflächenschicht 21 zurück in die Halbleiterdiode 20 und damit in den Fabry-Perot-Resonator 68 reflektiert, um die Laserdiode in Betrieb zu halten.. Die Stirnflächen 64 und 66 der Laserdiode 50 sind unter einem Winkel zur Oberflächenschicht 21 ausgebildet, wobei dieser Winkel vorzugsweise 45 beträgt, so daß die maximale Strahlung zur
Zwischen- 030013/0849
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Zwischenschicht 26 reflektiert wird. Es sind jedoch auch von 45 abweichende Winkel vorgesehen, wenn keine maximale Reflexion.in Richtung auf die Zwischenschicht 26 notwendig ist. Die Stirnflachen 64 und 66 sind grundsätzlich über den Bereichen 28 und 30 angeordnet und können über diesen Bereichen eine beliebige Lage einnehmen, solange des gesamte Laserlicht oder die gesamte erzeugte Strahlung des Fabry-Perot-Resonators 68 reflektiert und in diese Bereiche 28 sowie 30 gerichtet wird. Es ist in bevorzugter Weise vorgesehen, daß die Stirnflächen 64 bzw. 68 der Laserdiode 50 die Bereiche 28 und 30 im wesentlichen vollständig überdecken, jedoch nicht über diese Bereiche hinaus in die angrenzenden P -leitenden Bereiche 22 und 24 ragen. Die Abmessungen der Laserdiode 50, d. h. deren Dicke, sowie der P -Bereiche 22 bis 24 und der N~-Bereiche 28 sowie 30 stehen zueinander in Beziehung. So können z. B. die Bereiche 28 und 30 so schmal wie möglich auf der Oberflächenschicht 21 ausgebildet sein, so daß nur Niederspannungs-Äquipotentiallinien, wenn überhaupt, die Oberflächenschicht 21 erreichen. Wenn Hochspannungs- Äquipotential linien die Oberflächenschicht 21 erreichen, können große quergerichtete elektrische Felder ausgelöst werden, welche Instabilitäten und Durchbrüche auslösen können. Die elektrische Isolation, die nachfolgend anhand der Fig. 4 erläutert wird, soll derartige Durchbrüche durch eine Passivierung der Oberfläche vermeiden. Die Bereiche 28 und 30 müssen jedoch auch breit genug auf der Oberfläche 21 sein, so daß das gesamte infrarote Laserlicht, welches von den Stirnflächen 64 und 66 reflektiert wird, in die N~-Bereiche 28 und 30 und auf keinen Fall auf die P Bereiche 22, 23 oder 24 gelangt. Die N~-Bereiche 28 und 30 haben typischerweise eine Breite in der Größenordnung von
-3 -3
etwa 1x10 mm bis etwa 1,6 χ 10 mm. Die Verwendung von
anderen
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anderen Neigungen der Stirnflächen bewirkt aufgrund trigonometrischer und algebraischer Zusammenhänge, daß eine andere Höhe und andere Abmessungen für die Laserdiode 50 notwendig werden.
Das in der in Sperrichtung vorgespannten Halbleiterdiode 20 erzeugte elektrische Feld treibt das Elektron in jedem Defektelektronenpaar durch die zwei N-leitenden Schichten 26 und 32 und bewirkt damit einen Strom durch die Last 36. Hohe Schaltgeschwindigkeiten werden möglich, indem überschüssige Träger nur in dem hohen Driftfeld des N -Bereiches 26 erzeugt werden im Gegensatz zu dem niedrigen Driftfeld der P -Bereiche 22, 23 und 24. Mit demAbschalten des Stromes von der Metallelektrode 60 hört der Laser zu arbeiten auf, so daß die Halbleiterdiode 20 in den Sperrzustand zurückkehrt, d.h. der Stromfluß über die Last 36 aufhört.
Aus der Erfindung ergibt sich als wesentlicher Vorteil die Verbesserung der thermischen Stabilität aufgrund einer negativen thermischen Rückkopplung. Die Laserdiode 50 ist auf der Oberflächenschicht 21 derart angeordnet, daß sie mit einem großen Oberflächenbereich auf der Oberflächenschicht 21 aufliegt und eine bessere Wärmeableitung von der Laserdiode 50 durch das Silicium der Halbleiterdiode 20 möglich ist. Bekannterweise ist das Silicium ein verhältnismäßig guter Wärmeleiter. Ein starker Wärmestau bzw. eine starke Erwärmung der Laserdiode aufgrund des durch diese fließenden Stromes kann zu einer sehr starken Reduzierung des Wirkungsgrades führen, d.h. die Emission von Photonen wird stark reduziert, womit entsprechend der Strom zurückgeht. Durch die Indikation der Laserdiode 50 mit der Halbleiterdiode 20 ergibt sich
eine
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eine wesentliche Verbesserung der thermischen Kopplung und damit der Wärmeableitung über die Halbleiterdiode 20. Ferner stellt auch die optische Kopplung einen großen Vorteil dar, da das in der Laserdiode erzeugte Licht nicht mehr durch mehrere Materialien oder Substanzen geleitet werden muß, welche unterschiedliche Brechungsindizes haben und damit zu einer Verringerung der Intensität des Laserlichtes führen können.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der eine transparente und elektrisch isolierende Schicht 90 wie z. B. Siliciumoxid geeigneter Dicke auf der Oberflächenschicht 21 zwischen der Laserdiode 50 und der Halbleiterdiode 20 vorgesehen ist. Diese Schicht isoliert nicht nur die Halbleiterdiode 20 gegen die Laserdiode 50, sondern bewirkt ferner eine zusätzliche Reflection der Strahlungbzw, des von der Laserdiode 50 erzeugten Laserlichtes, was zur Aufrechterhaltung der Laserstrahlung von Vorteil ist.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Anordnung der Gallium-Arsenidschicht und der Aluminiumgalliumarsenidschicht 52 gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1 umgedreht ist. Die Wirkungsweise der Laserdiode 50 bleibt dadurch dieselbe. Ferner ist ein Prisma 7o, das mit der einen Kathete 71 an der Laeerdiode und mit der anderen Kathete 72 auf der Oberflächenschicht 21 aufliegt, vorgesehen, an dessen Fläche 73 das Laserlicht .reflektiert und auf den N~-Bereich 28 der Halbleiterdiode 20 gerichtet wird. Ein entsprechendes Prisma 80 mit Kathetenflächen 81 und 82 und einer reflektierenden Fläche 83 ist an der gegenüberliegenden Seite der Halbleiter-
diode
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diode 50 angebracht, um ebenfalls das Laserlicht in den N Bereich der Halbleiterdiode 20 zu reflektieren.
Die vorausstehend beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen der Erfindung können vielfach variiert werden. So ist es nicht notwendig, daß die Laserdiode 50 zwei reflektierende Stirnflächen 64 und 66 hat. bzw. mit zwei Prismen 70 und 80 an den Stirnflächen versehen ist, vielmehr genügt auch eine einzige Stirnfläche bzw. ein Prisma oder andere entsprechende optische Mittel, um das Laserlicht durch die Oberflächenschicht 21 in die Halbleiterdiode 20 zu reflektieren. Es ist auch nicht notwendig, daß die N-leitende Zwischenschicht 26 Bereiche und 30 hat, die sich bis zur Oberflächenschicht 21 der Halbleiterdiode erstrecken, vielmehr können die Bereiche 22, 23 und 24 eine durchgehende Schicht bilden.
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Leerseite

Claims (13)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    ( 1.) Optischer Transistor, dadurch gekennzeichnet,
    - daß auf einer Oberflächenschicht (21) eines Halbleiteraufbaus (20) ein Halbleiterlaser (50) angeordnet ist, welcher in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal Laserlicht abgibt, und
    - daß am Halbleiterlaser und/oder am Halbleiteraufbau Reflexionseinrichtungen (64, 66; 70, 80) vorgesehen sind, um das Halbleiterlicht in den Halbleiteraufbau zu reflektieren und im Halbleiteraufbau Defektelektronen-Paare zu erzeugen.
  2. 2. Optischer Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - daß der Halbleiteraufbau aus einer Halbleiterdiode (20) mit einem Bereich eines ersten Leitfähigkeitstyps und einem Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps besteht;
    - daß die Halbleiterdiode über eine Last(36) mit einer Sperrspannung beaufschlagbar ist, und
    - daß der Halbleiterlaser (50) mit dem elektrischen Steuersignal beaufschlagbar ist und in Abhängigkeit vom Steuersignal das Laserlicht in die Halbleiteriode (20) abgibt, um diese in den leitenden Zustand zu schalten.
    030013/0849 . ORIGINAL
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  3. 3. Optischer Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    - daß auf dem Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp der Halbleiterdiode eine dritte Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp mit höherer Stör Stellenkonzentration angeordnet ist,
    - daß auf der dritten Halbleiterschicht (32) eine Anodenelektrode (34) ausgebildet ist, und
    - daß die gegenüberliegende Oberflächenschicht (21) der Halbleiterdiode, welche nicht vom Halbleiterlaser bedeckt ist, mit einer Kathodenelektrode (38, 40) versehen ist.
  4. 4. Optischer Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    - daß Bereiche der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähig keitstyp der Halbleiterdiode (20) sich durch die Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp hindurch bis zur Oberflächenschicht (21) erstrecken, und
    - daß sich die in der Oberflächenschicht endenden Bereiche vom zweiten Leitfähigkeitstyp unter den von den Reflexionseinrichtungen des Halbleiterlasers bedeckten Bereichen befinden.
  5. 5. Optischer Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Reflexionseinrichtungen am Halbleiterlaser aus geneigten Stirnflächen bestehen, an welchen das Laserlicht in Richtung auf die Halbleiterdiode reflektiert wird.
  6. 6. Optischer Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
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    - daß eine weitere, das Laseriicht ablenkende transparente isolierende Schicht (90) zwischen der Halbleiterdiode und dem Halbleiterlaser angebracht ist.
  7. 7. Optischer Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    - dall an der Stirnfläche des Haibieiterlasers Prismen angeordnet sind, welche das Laseriicht direkt oder durch die transparente isolierende Schicht in die Halbleiterdiode ablenken.
  8. 8. Optischer Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Halbleiterdiode aus einer ersten N-ieitenden Schicht (26) besteht, von weicher sich Bereiche (28, 3D) bis in die Oberflächenschicht (21) der Halbleiterdiode erstrecken, daß in der ersten N-ieitenden Schicht (2b) P-Bereiche (22, 23, 24) ausgebildet sind, deren Oberfläche kopianar zur Oberflächenschicht 21 der Halbleiterdiode verläuft,
    - daß eine zweite N-ieitende Schicht (32) auf der Unterseite der ersten N-ieitenden Schicht ausgebildet ist und an der ireien Bodenfläche eine Anodenelektrode (34) trägt,
    - daß auf der Obertlächenschicht (21) eine Kathodeneiektrode (38, 40) auf einem Teil der P-Bereiche (22, 24) ausgebildet ist,
    - daß der erste N-Bereich (2b) eine Störstellenkonzentration
    zwischen etwa lü Donatoratome/cm und etwa 10 Donator-
    3
    atome/cm hat,
    - daß die P-Bereiche (22, 23, 24) eine Störstellenkonzentration
    1R ^ 91
    zwischen etwa 10 Akzeptor atome /cm und etwa 10 Akzeptor-
    3
    atome/cm haben,
    - daß der zweite N-Bereich (32) eine Störstellenkonzentration
    030013/0849
    -4- WS185P-2020
    Ig 3 21
    zwischen etwa 10 Donatoratomatome/cm und etwa 10
    3
    Donatoratome/cm hat,
    - daß die Laserdiode aus einer Schicht (54) aus Galliumarsenid und einer Schicht (52) aus Aluminium-Galliumarsenid aufgebaut ist und zwischen diesen beiden Schichten einen freien als Fabry-Perot-Resonator wirkenden Raum (68) parallel zur Oberfläche der Halbleiterdiode aufweist, aus welchem infrarotes Laserlicht emittiert wird,
    - daß an den Stirnseiten der Laserdiode unter einem Winkel von vorzugsweise 45 angeordnete Reflexionsflächen ausgebildet sind, um das vom Fabry-Perot-Resonator emittierte Laserlicht in Teile der zur Oberflächenschicht (21) sich erstreckenden ersten N-Bereiche (28, 30) zu reflektieren, und
    - daß auf der freien Oberfläche des Halbleiterlasers eine Metallelektrode (60) angebracht ist, über welche der Stromfluß durch die Halbleiterdiode steuerbar ist.
  9. 9. Optischer Transistor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
    - daß zwischen der Laserdiode und der Oberflächenschicht der Halbleiterdiode eine Siliciumoxidschicht ausgebildet ist, welche eine teilweise Reflexion des Laserlichtes zurück in den Fabry-Perot-Resonator bewirkt, um die Laserfunktion aufrechtzuerhalten.
  10. 10. Optischer Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die vom Laserlicht durchdrungenen Bereiche eine Kante der auf der Halbleiterdiode aufliegenden Schicht der Laserdiode umfassen.
    030013/0849
    -5- WS183P-2020
  11. 11. Optischer Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Reflexionseinrichtungen aus Prismen (70, 80) bestehen, welche mit einer Prismenfläche auf der Oberflächenschicht (21) der Halbleiterdiode und mit einer zweiten Prismenfläche an der Laserdiode anliegen, und
    - daß die Reflexion des Laserlichtes an einer dritten Prismenfläche erfolgt, welche unter einem Winkel von 45 zur Ober fläche der Halbleiterdiode verläuft.
  12. 12. Verfahren zur Übertragung von Strahlung aus einer Strahlung emittierenden Halbleiteranordnung in einen Halbleiterempfänger, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Strahlung emittierende Halbleiteranordnung auf der Oberfläche des Halbleiterempfängers derart angebracht wird,
    daß die emittierende Strahlung in der Halbleiteranordnung gegen die Oberfläche des Halbleiterempfängers abgelenkt wird und in diese eindringt.
  13. 13. Verfahren zur Übertragung von Strahlung aus einer Strahlung emittierenden Halbleiteranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Strahlung emittierende Halbleiteranordnung als Infrarotlaser mit einer Galliumarsenidschicht aufgebaut ist und in einen als pin-Diode aufgebauten Halbleiterempfänger überträgt,
    - daß der Infrarotlaser auf der Oberfläche der pin-Diode derart angeordnet ist, daß die Strahlung im wesentlichen parallel zur Oberfläche der pin-Diode im Infrarotlaser erzeugt wird, und
    - daß an den Enden des Infrarotlasers Reflexionseinrichtungen angebracht werden, welche die Strahlung in die Oberfläche der pin-Diode ablenken.
    030013/0849
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5651884A (en) * 1979-10-03 1981-05-09 Hitachi Ltd Light sending and recieving element
GB2127221B (en) * 1982-09-06 1986-03-12 Secr Defence Radiation-controlled electrical switches
JPS59103387A (ja) * 1982-12-03 1984-06-14 Sharp Corp ホトカプラ
JPS62128587A (ja) * 1985-11-29 1987-06-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザ
DE3728566A1 (de) * 1987-08-27 1989-03-09 Telefunken Electronic Gmbh Optoelektronisches halbleiterbauelement
US4896195A (en) * 1988-03-14 1990-01-23 Trw Inc. Superluminescent diode
JPS63164255U (de) * 1988-03-30 1988-10-26
US4884119A (en) * 1988-04-22 1989-11-28 American Telephone & Telegraph Company Integrated multiple quantum well photonic and electronic devices
US4878222A (en) * 1988-08-05 1989-10-31 Eastman Kodak Company Diode laser with improved means for electrically modulating the emitted light beam intensity including turn-on and turn-off and electrically controlling the position of the emitted laser beam spot
US4879250A (en) * 1988-09-29 1989-11-07 The Boeing Company Method of making a monolithic interleaved LED/PIN photodetector array
JP2547092Y2 (ja) * 1990-12-10 1997-09-03 セーラー万年筆株式会社 筆記具ケース
US5060237A (en) * 1990-12-24 1991-10-22 Eastman Kodak Company Multi-beam laser diode array
JP2710171B2 (ja) * 1991-02-28 1998-02-10 日本電気株式会社 面入出力光電融合素子
US5721750A (en) * 1995-04-13 1998-02-24 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Laser diode for optoelectronic integrated circuit and a process for preparing the same
US20070206897A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-06 Dr. Shaowen Song N-nary optical semiconductor transistor and an optical AND gate

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1384688A (fr) * 1962-11-14 1965-01-08 Ibm Dispositif semi-conducteur à réponse rapide utilisant le couplage par photons
US3290539A (en) * 1963-09-16 1966-12-06 Rca Corp Planar p-nu junction light source with reflector means to collimate the emitted light
US3436548A (en) * 1964-06-29 1969-04-01 Texas Instruments Inc Combination p-n junction light emitter and photocell having electrostatic shielding
SU511794A1 (ru) * 1973-05-28 1976-10-05 Предприятие П/Я А-1172 Способ получени полупроводниковой светоизлучающей структуры
JPS5067597A (de) * 1973-10-15 1975-06-06
US3881113A (en) * 1973-12-26 1975-04-29 Ibm Integrated optically coupled light emitter and sensor
JPS543660Y2 (de) * 1974-10-05 1979-02-20
DE2542174C3 (de) * 1974-09-21 1980-02-14 Nippon Electric Co., Ltd., Tokio Halbleiterlaservorrichtung
GB1478152A (en) * 1974-10-03 1977-06-29 Standard Telephones Cables Ltd Light emissive diode

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US4216485A (en) 1980-08-05

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