DE4434345A1

DE4434345A1 - Ungekühlte Hochtemperatur-Laserdiode

Info

Publication number: DE4434345A1
Application number: DE4434345A
Authority: DE
Inventors: Rajaram Bhat; Chung-En Zah
Original assignee: Telcordia Technologies Inc; Bell Communications Research Inc
Current assignee: Iconectiv LLC
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1994-09-26
Publication date: 1996-03-28
Also published as: US5381434A; FR2725564A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Halbleiterlaser und insbesondere Verbindungshalbleiter-Quantentopf-Laserdioden, die für einen Betrieb bei einer bestimmten Wellenlänge optimiert sind, zum Beispiel 1,3 Mikrometer.

Die modernen Telefon- und Datennetze sind für die Übertragung von Daten über Lichtleiter, die die sendenden und empfangenden Seiten miteinander verbinden, auf Glasfasern angewiesen. Glasfaser zeigt zwar eine fast unbegrenzte Band breite, weist aber einige Einschränkungen auf. Obwohl ihre minimale Absorption in einem Band um 1,5 µm herum konzentriert ist, ist eine wichtige Eigenschaft einer Glasfaser ihre frequenzabhängige Dispersion. Die Dielektrizitätskonstante und somit die Fortpflanzungsgeschwindigkeit eines Signals auf einer Glasfaser ändert sich mit der Frequenz des Lichts, das sich auf der Faser fortpflanzt. Die Dispersion ist der Änderungsbetrag der Dielektrizitätskonstante in bezug auf die Wellenlänge (oder Frequenz). Dispersion in einer Glasfaser bewirkt, daß sich Lichtsignale mit verschiedenen optischen Frequenzen mit verschiedenen Ge schwindigkeiten fortpflanzen. Als Folge davon verbreitern sich kurze Lichtim pulse, die angesichts einer Fourier-Analyse viele optische Frequenzen enthalten, in ihrer zeitlichen Länge, wenn sie sich längs einer Glasfaser fortpflanzen, die Dispersion zeigt. Die Dispersionsverbreiterung beschränkt die Abstände zwischen den Impulsen und daher auch die Übertragungsgeschwindigkeit, die eine Faser mit einer gegebenen Länge unterstützen kann. Die Dispersionsbeschränkungen bei Glasfaser-Lichtleitern lassen sich weitgehend überwinden, indem die Licht signale in einem optischen Frequenzband um 1,3 µm herum in der Faser befördert werden, da die Dispersion bei 1,31 µm durch Null geht. Daher sind die bestehen den Glasfasernetze für Ortsnetz-Zugriff für das 1,3-µm-Band optimiert.

Die Lichtquelle ist wahrscheinlich das anspruchsvollste Bauelement, das für ein Glasfaser-Kommunikationssystem zu entwickeln ist. Die Fa. Bellcore hat einen technischen Ratgeber TA-TSY-000983, Ausgabe 1, 1990, mit dem Titel "Reli ability Assurance Practices for Optoelectronic Devices in Loop Applications" herausgegeben, der Anforderungen an die Laserdiode oder andere, äquivalente lichtemittierende Elemente angibt. Strenge Zielspezifikationen für das licht emittierende Element sind in Tabelle 1 aufgelistet. Diese Anforderungen sind so streng, daß sie praktisch nur ein Halbleiterlaser erfüllen kann. Da es als Licht quelle in der Teilnehmerleitung eingesetzt werden soll, hat das Bauelement außerdem ungekühlt zu sein, das heißt, es werden keine thermoelektrischen Kühleinrichtungen benötigt, so daß die Kosten niedrig gehalten werden.

Tabelle 1

Wenn nicht anders angegeben, gelten diese Anforderungen für den gesamten festgelegten Temperaturbereich.

Einige dieser Anforderungen sind besonders schwer zu erfüllen, insbesondere bei den höheren Temperaturen. Zu diesen schwierigen Anforderungen gehören: der Schwellenstrom I_Th, bei dem die Diode zu lasern beginnt; die differentielle Quantenausbeute η und ihre Änderung Δη; und die Licht-Ausgangsleistung P_Op bei dem Betriebsstrom I_Mod. Der Betriebstemperaturbereich reicht bis 85°C, so daß keine teuren und unzuverlässigen thermoelektrischen Kühleinrichtungen benötigt werden.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiterlaser zu schaffen, der einen niedrigen Schwellenstrom, eine hohe Aus gangsleistung und eine nahezu konstante differentielle Quantenausbeute aufweist und über einem breiten Temperaturbereich arbeitet, und speziell, einen solchen Laser für das 1,3-µm-Band zu schaffen.

Die Erfindung läßt sich kurz als Laserdiode darlegen, die auf der Familie der AlGaInAs/InP-Materialien basiert. Die aktive Schicht enthält eine oder mehrere druckbelastete aktive Quantentopf-Schichten aus GalnAs, vorzugsweise AlGaInAs oder InGaAsP. Die Quantentöpfe sind schichtweise zwischen Barri eren-Schichten aus AlGaInAs gelegt, die einen Bandabstand aufweisen, der in bezug auf die Quantentopf-Schichten sorgfältig ausgewählt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Steghohlleiter-Lasers, bei dem die Erfin dung benutztwerden kann;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines halbisolierenden, planaren Lasers mit ver grabener Heterostruktur, bei dem die Erfindung ebenfalls benutzt werden kann;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Bereichs in der Nähe der aktiven Schicht in einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ein Schema der Energiebandstruktur in und in der Umgebung der aktiven Schicht des Bauelements von Fig. 3; und

Fig. 5 einen Graphen des Bandabstandes von AlGaInAs, das an InP gitterange paßt ist, als Funktion des Aluminiumgehalts.

Die Erfindung ist ein optisches Festkörper-Verbindungshalbleiterelement aus der Gruppe der AlGaInAs/InP-Materialien, die arm an Al sind. Die aktive Schicht enthält einen oder mehrere, vorzugsweise druckbelastete Quantentöpfe aus GaInAs (oder vorzugsweise AlGaInAs oder alternativ InGaAsP), die schichtweise zwischen Barrieren aus AlGaInAs gelegt sind, die entweder an InP gitterangepaßt oder zugbelastet sind, um einen Ausgleich für die druckbelasteten aktiven Schichten zu schaffen. Der Bandabstand und daher die Zusammensetzung der AlGaInAs-Barrieren wird sorgfältig gewählt, um die Lichtleistung der optischen Schicht zu optimieren.

AlGaInAs/InP-Laser sind nicht so ausführlich wie GaInAsP/InP-Laser untersucht worden, da die allgemeine Meinung war, daß die Aluminiumoxidation eine Langzeitverschlechterung bewirkt, wie es für auf GaAs-Substrate aufgewachsene GaAs/AlGaAs oder InGaAs/AlGaAs-Laser beobachtet wurde. Jedoch weist ein AlGaInAs/InP-Laserwegen des großen Leitungsbandversatzes von 0,7 ΔE_g gegen über 0,4 ΔE_g quer über den Heteroübergang des Lasers angeborene Vorteile gegenüber einem GaInAsP/InP-Laser auf. Der große Versatz ermöglicht einen Elektroneneinschluß bei hoher Temperatur in den Quantentöpfen aus InGaAs oder sogar AIGaInAs mit niedrigem Aluminiumgehalt.

Die bevorzugte Ausführungsform verwendet und beinhaltet daher manches aus der Arbeit der Experimentalgruppe der Erfinder und anderer Mitarbeiter auf dem Gebiet der auf der AlGaInAs/InP-Materialfamilie basieren den Laser mit belas teten Quantentöpfen. Diese Arbeit ist von B hat et al in "Low Threshold 1.3 and 1.55 µm Strained Quantum Well Lasers", Extended Abstracts of the 1992 International Conference on Solid State Devices and Materials, Tsukuba, 1992, S. 604-606, und von Zahl et al in "Low Threshold 1.3 µm strained layer Al_xGa_yIn_1-x-yAs quantum well laser", Electronics Letters, 1992, S. 2323- 2325, beschrieben worden. Weitere Teile der Technologie sind beschrieben worden von: (1) Kasukawa et al in "1.5 µm GalnAs/AlGaInAs graded-index separate-confinement-heterostructure quantum well laser diodes grown by organometallic chemical vapor deposition", Japanese Journal of Applied Physics, Band 31, 1992, S. 1365-1371; (2) Thÿs et al in "High output power (380 mW), low threshold current (1.3 mA), low linewidth enhancement factor ( 2) λ = 1.3 µm strained quantum well lasers", ECOC, 1991; (3) Kasukawa et al in "Very low threshold current density 1.5 µm GaInAs/AlGaInAs graded-index separate-confinement-heterostructure strained quantum well laser diode grown by organometallic chemicalvapor deposition", Applied Physics Letters, Band 59, 1991, S. 2486-2488; und (4) Bhat et al in "OMCVD growth of strained Al_xGa_yIn_1-x-y for low threshold 1.3 µm and 1.55 µm quantum well lasers", 4th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials: Conference Proceedings, April 21-24, 1992, S. 453-456.

Es gibt wenigstens zwei Laserbauarten, die bei der nachstehend beschriebenen detaillierten Ausführungsform der Erfindung verwendbar sind. Die allgemeinen Merkmale beider Bauarten, und wie sie zu gestalten sind, werden in den ersten beiden zitierten Quellenangaben der Erfinder beschrieben.

Eine erste Bauart, in Fig. 1 im Querschnitt dargestellt, ist ein Steghohlleiter- Laser. Auf einem n-leitenden InP-Substrat 10 wird eine aktive AlGaInAs-Schicht 12 aufgewachsen, deren Details für die Erfindung von Bedeutung sind. Auf der aktiven Schicht 12 wird eine p-leitende InP-Schicht 14 abgelagert. Das n-leitende Substrat 10 wirkt als untere Kaschierung, und die p-leitende Schicht 14 wirkt als obere Kaschierung, so daß sie zusammen einen Wellenleiter für Licht in der aktiven Schicht 12 und daran angrenzend bilden. Über der oberen Kaschierschicht 14 wird eine stark dotierte p⁺⁺-leitende InGaAs-Kontaktschicht 16 abgelagert. Danach bildet ein lithographischer Verfahrensschritt zwei Gräben 18 durch die Kontaktschicht 16 und den größten Teil der oberen Kaschierschicht 14 hindurch, mit einem Steg 20 dazwischen, wobei ein getrennter Kontakt 19 stehen gelassen wird, der von der Kontaktschicht 16 an der Oberseite des Stegs 20 übrigbleibt. Nachdem die Oberseite des Stegs 20 maskiert worden ist, wird über allen anderen Flächen eine isolierende Oxidschicht 22 aus SiO₂ abgelagert. Schließlich wird eine Ti/Au-Metallisierung 24 abgelagert, die nur mit dem Kontakt 19 auf der Ober seite des Stegs 20 wirksam elektrisch verbunden ist. Eine an der Ti/Au-Metal lisierung 24 und einer Metallisierung 28 auf dem Substrat 10 angeschlossene Vor spannungsquelle 26 leitet Strom über die zwischen der oberen und der unteren Kaschierung 14 und 10 mit der aktiven Schicht 12 dazwischen gebildete p-n-Diode hinweg vertikal durch den Steg 20 hindurch zum Substrat 10. Die dargestellte Polarität spannt die p-i-n-Struktur in Vorwärtsrichtung vor. Dadurch erzeugt die aktive Schicht 12 Licht, das horizontal zwischen der oberen und der unteren Kaschierung 14 und 10 geführt wird. Das Licht wird von Teilreflektoren an den axialen Enden des Stegs 20 reflektiert und somit zurückgeleitet und von einem der Reflektoren ausgegeben. Die Struktur lasert oberhalb des Schwellenstroms I_Th.

Eine zweite Bauweise, in Fig. 2 im Querschnitt dargestellt, ist ein Halbleiterlaser mit vergraben er Heterostruktur. Die aktive AlGaInAs-Schicht 12 wird über dem n-leitenden InP-Substrat 10 aufgewachsen. Der Steg 20 wird maskiert, und das um gebende Material wird weit in das InP-Substrat 10 hinein geätzt. Um den Steg 20 herum und fast bis an seine Oberseite wird dann eine halbisolierende InP- Schicht 30 wiederaufgewachsen. Auf der Oberseite der aktiven Schicht 12 und der halbisolierenden Schicht 30 wird eine p-leitende obere Kaschierschicht 14 aufgewachsen. Eine nicht dargestellte n-leitende Schicht trennt die halbisolie rende Schicht 30 von der p-leitenden oberen Kaschierschicht 14. Auf der oberen Kaschierschicht 14 werden die p⁺⁺-leitende Kontaktschicht 22 und die dazu gehörige Metallisierung abgelagert. Die halbisolierende Schicht 30 begrenzt den Vorstrom durch die aktive Schicht 12 im Steg 20. Abgesehen von den Details der aktiven Schicht 12 und der dazugehörigen Übergangsstruktur sind diese beiden Bauweisen bekannt.

Eine betriebsfähige Ausführungsform der Erfindung ist in dem Querschnitt von Fig. 3 dargestellt. Sie enthält eine aktive Schicht 12 mit sorgfältig definierten Quantentöpfen aus zweiachsig druckbelastetem AlGaInAs, die durch ebenso sorgfältig definierte Barrieren aus unbelastetem oder zugbelastetem AlGaInAs getrennt sind. Die Struktur wird im Anschluß an die in den oben zitierten Artikeln der Experimentalgruppe der Erfinder beschriebenen allgemeinen Prozeduren durch ein Organometallic-Chemical-Vapour-Deposition-Verfahren (OMCVD- Verfahren) epitaktisch auf einem stark dotierten n⁺-leitenden InP-Substrat 40 aufgewachsen.

Über dem Substrat 40 wird eine untere Kaschierschicht 42 aus n-leitend auf 1 × 10¹⁸ cm^-3 dotiertem InP auf eine Dicke von 1 µm aufgewachsen. Für alle n-leitenden Dotierungen in den Aufwachsschichten wird Schwefelwasserstoff und für alle p- leiten den Dotierungen in den Aufwachsschichten wird Dimethylzink verwendet. Schichten, die undotiert bleiben sollen, können auf Grund einer Herausdiffusion von Zn Spurenbeträge von elektrisch aktiven Dotierstoffen enthalten. Ein unterer Übergangsbereich 44 besteht aus vier Teilen und übertrifft die Basisstrukturen von Fig. 1 und 2. Eine anfängliche, zusammensetzungsmäßig abgestufte Schicht 46, die n-leitend auf 1 × 10¹⁸ cm^-3 dotiert wird, wird beginnend mit 1,0-Al-Q (diese Schreibweise wird später erläutert) über 10 nm nach In_0,48Al_0,52As abgestuft. Diese Zusammensetzung von InAIAs wird an InP gitterangepaßt. Danach werden zwei Schichten 48 und 50 aus n-leitendem In_0,48Al_0,52As aufgewachsen. Die untere Schicht 48 hat eine Dicke von 40 nm und wird n-leitend auf 1 × 10¹⁸ cm^-3 dotiert, während die obere Schicht 50 eine Dicke von 50 nm hat und etwas niedriger auf 7 × 10¹⁷ cm^-3 dotiert wird. Die beiden InAlAs-Schichten 48 und 50 dienen dazu, Elektronen 12 in der aktiven Schicht einzuschließen.

Die elektronische Bandstruktur für den größten Teil dieser Struktur ist in Fig. 4 dargestellt. Die abgestufte InP/AlInAs-Schicht 46 und die stärker dotierte untere AlInAs-Schicht 48 unterstützen Elektronen in der Nähe des Leitungsbandes dabei, die 0,31 eV-Barriere zwischen InP und AlInAs zu überwinden.

Eine undotierte Einschluß-Barrieren-Übergangsschicht 52, die über der oberen AlInAs-Schicht 50 abgelagert wird, wird in der Zusammensetzung linear zwischen der In_0,48Al_0,52As-Zusammensetzung der Schichten 48 und 50 und der Zusammen setzung der später im Detail zu beschreiben den Quantentopf-Barrieren abgestuft. Die Einschluß-Barrieren-Übergangsschicht 52 hat eine Dicke von 100 nm.

Die aktive Schicht 12 besteht aus fünf Quantentöpfen 54, zwischen die vier Barrieren-Schichten 56 geschichtet sind. Die benachbarten Übergangsschichten dienen als Barrieren auf der Außenseite der so gebildeten aktiven Schicht 12.

Die fünf Quantentöpfe 54 sind undotiert und weisen eine Zusammensetzung aus Al_0,18Ga_0,22In_0,70As und eine Dicke von 8,8 nm auf. Die Quantentöpfe sind so dünn, daß sich innerhalb der Töpfe gebundene Energiezustände für Elektronen und Löcher bilden, die zu einer zweidimensionalen Zustandsdichte führen. Bei mit dieser Dicke und Zusammensetzung hergestellten Töpfen wurde durch Photoluminiszenz gemessen, daß sie einen Bandabstand von 1,29 µm erzeugen. Die angegebene Zusammensetzung bedeutet außerdem, daß die Quantentöpfe 54 druckbelastet werden, da der Rest der Struktur entweder InP oder ein daran gitterangepaßtes Material ist. Die Quantentöpfe 54 sind für die Belastung nicht dick genug, um Fehlstellen oder andere belastungslockernde Defekte zu erzeugen. Das heißt, die Quantentöpfe 54 haben eine pseudomorphe Dicke. Der Betrag der Druckbelastung (oder Zugbelastung) kann berechnet werden, indem eine zusammensetzungsmäßig verwandte Linearkombination der Gitterkonstanten von AlAs, GaAs und InAs mit InP verglichen wird.

Die vier Barrieren 56 weisen eine Zusammensetzung auf, die als 1,0-Al-Q bezeich net wird. Die Barrieren sind undotiert, und jede hat eine Dicke von 10 nm. Die Schreibweise Al-Q bezeichnet eine quaternäre Zusammensetzung Al_xGa_yIn_1-x-yAs, die an InP gitterangepaßt ist. Die numerische Angabe bezieht sich auf den elektronischen Bandabstand in Termen der in Mikrometern ausgedrückten Bandabstand-Wellenlänge des Materials. Der Gitteranpassungszustand wird ausgedrückt als

y = 0,468-0,983 x,

und die Bandabstand-Energie wird ausgedrückt in eV durch
E_g =0,36 + 2,093x + 0,629y + 0,577x² + 0,456y²,

was durch λ (µm) = 1,24/E_g (eV) mit der Bandabstand-Wellenlänge verknüpft ist. Ist der Bandabstand bekannt, so liefert eine Kombination der obigen beiden Glei chungen eine quadratische Gleichung in x oder y. Die vollständige Beziehung ist im Graphen von Fig. 5 dargestellt. Somit weist 1,0-Al-Q eine Zusammensetzung von x = 0,318 und y = 0,154 auf. Diese Werte basieren auf der obigen Energieab hängigkeit, deren Genauigkeit unbekannt ist. In der Praxis wird die Bandabstand- Wellenlänge experimentell durch Photoluminiszenz gemessen.

Über der aktiven Schicht 12 wird eine undotierte Barrieren-Einschluß-Übergangs schicht 58 aufgewachsen, die zu der unteren Einschluß-Barrieren-Übergangs schicht 52 symmetrisch ist und über der eine undotierte obere Einschlußschicht 60 aus In_0,48Al_0,52As mit einer Dicke von 50 nm aufgewachsen wird. Danach wird ein Paar p-leitende obere Kaschierschichten 62 und 64 aufgewachsen. Die untere Kaschierschicht 62 hat eine Dicke von 0,2 µm und wird auf 7 × 10¹⁷ cm^-3 dotiert, während die obere Kaschierschicht 64 eine Dicke von 1,8 µm hat und auf 1 × 10¹⁸ cm^-3 dotiert wird. Diese unterschiedliche Dotierung minimiert den Absorptions verlust und verringert den Reihenwiderstand, ohne zur Folge zu haben, daß sich der p-n-Übergangwegen der Zn-Diffusion in die aktive Schicht hinein verschiebt.

Über der Kaschierschicht 64 werden eine p-leitend auf 1 × 10¹⁸ cm^-3 dotierte 1,3-P- Q-Schicht 66 und eine p-leitend auf 1 × 10¹⁸ cm^-3 dotierte 1,55-P-Q-Schicht 68 aufgewachsen. Die Angabe P-Q bezieht sich auf die quaternäre Zusammensetzung Ga_xIn_1-xAs_yP_1-y, die an InP gitterangepaßt ist. Wieder ist die numerische Angabe die Bandabstand-Wellenlänge. Die P-Q-Schichten dienen als die abgestuften Schichten zwischen dem p-InP und dem p⁺⁺-InGaAs, um durch Verringern der Wirkung des Valenzband-Versatzes den Reihenwiderstand zu verringern. Das ver tikale Aufwachsen der Struktur wird mit einer Kontaktschicht 70 aus p⁺⁺-leitend auf mehr als 2 × 10¹⁹ cm^-3 dotiertem In_0,47Ga_0,53As mit einer Dicke von 0,3 µm abgeschlossen. Sowohl auf das n⁺⁺-Substrat 40 als auch auf die p⁺⁺-Kontaktschicht 70 werden Metallisierungen aufgetragen, um einen p-n-Übergang quer über die aktive Schicht 12 zu bilden.

So eine Struktur wurde aufgewachsen, und die Struktur wurde seitlich zu einem Steghohlleiter vom in Fig. 1 dargestellten Typ ausgebildet, um die Ladungsträger und Photonen seitlich zu begrenzen. Solche seitlich ausgebildeten Chips wurden gespalten, so daß Laserdioden mit einer Anzahl von Hohlraumlängen hergestellt wurden. Die Laserdioden wurden dann elektrisch und optisch charakterisiert. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 2 für verschiedene Hohlraumlängen der bevorzugten Ausführungsform bei unbeschichtet gelassenen Facettenseiten zusammengefaßt. Vorzugsweise würde man eine Facettenseite stark reflektierend und die andere für die Licht-Ausgangsleistung optimal reflektierend machen.

Tabelle 2

Wie sich aus Tabelle 2 ergibt, erfüllt die Erfindung die Anforderungen von Tabelle 1 nahezu. Trotz des hohen Molanteils von Aluminium in den wellen leiten den und aktiven Bereichen zeigen die ersten Lebensdauerversuche keine niederschmetternde Facettenbeschädigung oder Kurzzeitverschlechterung an. Diese Lebensdauerversuche stehen im Gegensatz zu der herkömmlichen, oben beschriebenen Erfahrung, daß die Aluminiumoxidation eine Langzeitverschlech terung verursacht.

Es wurden drei Sätze von Vergleichsbeispielen aufgewachsen, die der obigen Ausführungsform ähnlich waren. Jedoch unterschieden sie sich darin, daß die Zusammensetzung der Quantentopf-Barrieren von 1,0-Al-Q nach 0,95-Al-Q, 1,1- Al-Q oder 1,2-Al-Q geändert wurde. In den Fällen von 0,95-Al-Q und 1,2-Al-Q zeigen die resultierenden Laser deutlich unterlegene Eigenschaften. Insbesondere zeigten sie bei 85°C und für die kürzeste Hohlraumlänge den doppelten Schwel lenstrom und die Hälfte der Licht-Ausgangsleistung bei normalem Betriebsstrom. Die Laser mit einer Barrieren-Zusammensetzung von 1,1-Al-Q werden für weniger rentabel, aber noch befriedigend gehalten.

Die Erfindung ist nicht auf die bestimmte Bauweise und die Zusammensetzungen beschränkt, die in der ersten detaillierten Ausführungsform angegeben sind.

Die Barrieren-Dicken können sich vorzugsweise über einen Bereich von 10 bis 20 nm erstrecken, und die Einschlußschicht-Dicken können jeweils von 50 bis 200 nm variieren. Die n-leitende InP-Kaschierschicht, falls verwendet, kann sich ebenso zwischen 0,5 und 5 µm bewegen, und die p-leitende Kaschierschicht zwischen 1 und 5 µm.

Der exakte Wert der Druckbelastung ist unkritisch. Der Aluminiumgehalt der Quantentöpfe kann variiert werden und auch Null sein.

Das Detailbeispiel enthielt einen zwar 1,3-µm-Laser, jedoch kann die Erfindung mit der Art von Zusammensetzung-Optimierung, die oben im Detail für 1,3 µm beschrieben wurde, auch für andere Emissionswellenlängen verwendet werden.

Die wichtigste, aber nicht einzige Anwendung der Erfindung ist ihre Verwendung als Laser oder anderes kontinuierlich lichtemittierendes Bauelement. Eine verwandte Verwendung der Erfindung ist als Halbleiterverstärker mit hoher Verstärkung und hohem Wirkungsgrad. Natürlich ist ein Laser ein Verstärker mit wesentlicher optischer Rückkopplung.

Statt in bezug auf InP unbelastet zu sein, können die Barrieren-Schichten besser zugbelastet werden, um dadurch die Druckbelastung der Quantentopf-Wände ganz oder teilweise zu lockern. Dadurch kann eine große Zahl von druck belasteten Quantentopf-Schichten eingebaut werden, ohne die pseudomorphe Gesamtdicke zu überschreiten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die Quantentöpfe aus druckbelastetem InGaAsP. Die Kombination von InGaAsP-Quantentöpfen und AlGaInAs-Barrieren kann optimiert werden, um im Hinblick auf den Band abstand-Versatz zwischen diesen beiden Materialien hervorragende Laserdioden zu erzeugen.

Die Erfindung liefert somit einen sehr wirksamen Laser, der bei höheren Tempe raturen betreibbar ist und dessen Verwendbarkeit für das 1,3-µm-Emissionsband bewiesen worden ist.

Claims

1. Laserdiode mit einer oberen und einer unteren Kaschierschicht, die III-V- Halbleiter-Zusammensetzungen vom entgegengesetzten Leitungstyp aufweisen, einer aktiven Schicht, die zwischen der oberen und der unteren Kaschierschicht angeordnet ist und die wenigstens einen druckbelasteten Quantentopf aufweist, der eine GaInAs-Verbindung aufweist, und mit Barrieren-Schichten, die AlGaInAs aufweisen und zwischen die der Quantentopf oder die Quantentöpfe schichtweise gelegt ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Barrieren- Schicht (56) eine Bandabstand-Wellenlänge zwischen 0,95 und 1,2 µm hat.

2. Laserdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Barrieren- Schicht (56) zugbelastetes AlGaInAs aufweist, das eine Druckbelastung in der Quantentopf-Schicht (54) ausgleicht.

3. Laserdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die GaInAs- Verbindung InGaAsP ist.

4. Laserdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die GaInAs- Verbindung AlGaInAs ist.