DE60033017T2

DE60033017T2 - Halbleiterlaser, verfahren zu dessen herstellung und optische plattenvorrichtung

Info

Publication number: DE60033017T2
Application number: DE60033017T
Authority: DE
Inventors: Gaku Nara-shi Sugahara; Isao Ako-shi KIDOGUCHI; Ryoko Nara-shi Miyanaga; Masakatsu Hirakata-shi SUZUKI; Masahiro Otsu-shi Kume; Yusaburo Hirakata-shi BAN; Fukukazu Ako-shi HIRAYAMA
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: US6798811B1; US20050031001A1; DE60033017D1; EP1164669A1; WO2001041271A1; US7292615B2; EP1164669B1; EP1164669A4

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiter-Laser-Vorrichtung, von der man erwartet, dass sie anwendbar ist auf dem Gebiet der optischen Informationsverarbeitung, sowie ein Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung und einen optischen Scheiben-Apparat (disk apparatus), in welchem die Halbleiter-Laser-Vorrichtung verwendet wird als sein licht-emittierender Abschnitt.
STAND DER TECHNIK
Im allgemeinen wird ein Endfacetten-Reflexionsfilm auf einer Endfacette der Laserlichtresonanzkavität einer Halbleiter-Laser-Vorrichtung angebracht. Insbesondere sollte eine reflexive Endfacette, welche eine Rückseiten-Endfacette, gegenüberliegend der Laserlicht-emittierenden Facette ist, eine hohe Reflexivität aufweisen. Folglich wird ein Endfacetten-Reflexionsfilm mit einer hohen Reflexion ausgebildet durch alternatives Stapeln von Filmen mit niedrigem und hohem refraktivem Index, welche eine Dicke aufweisen von λ/4n₁ bzw. λ/4n₂, wobei λ eine Oszillationswellenlänge des Laserlichts ist, n₁ ein refraktiver Index des Films mit niedrigem refraktivem Index bei der Wellenlänge λ ist, und n₂ ein refkrativer Index des Films mit hohem refraktivem Index der Wellenlänge λ ist.
Jeder der Filme mit hohem und niedrigem refraktivem Index, welche den Endfacetten-Reflexionsfilm ausbilden, sollte einen hinreichend kleinen Absorptionskoeffizienten bei der Wellenlänge des Laserlichts aufweisen. Folglich werden Siliziumdioxid (SiO₂) oder Aluminiumoxid (Al₂O₃), welche jeweils einen kleinen Absorptionskoeffizienten in einem breiten Bereich aufweisen, welcher Bereiche des sichtbaren und ultravioletten Lichts des Spektrums abdeckt, als Filme mit niedrigem refraktivem Index in den Endfacetten-Reflexionsfilmen verwendet. Auf der anderen Seite sind verschiedene dielektrische Materialien einsetzbar für den Film mit hohem refraktivem Index in dem Endfacetten-Reflexionsfilm, abhängend von der Wellenlänge des Laserlichts.
Beispielsweise wird in einem im infraroten oder im roten Licht emittierenden Halbleiterlasergerät aus Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs), welche einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von ungefähr 780 nm ausgibt, amorphes Silizium (α-Si) eingesetzt für die Filme mit hohem refraktivem Index des Gerätes. In diesem Fall ist der Absorptionskoeffizient des amorphen Siliziums für Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm 4 × 10⁴ cm^–1.
Beispielhafte Anwendungen dieses infraroten im roten Licht emittierenden Halbleiterlasergerätes im Gebiet von optischen Scheiben-Apparaten (disc apparatus) schließen eine Laservorrichtung für ein 4 × CD-R (CD-beschreibbar) ein, auf welchem Daten nur einmal vierfach schneller in Normalgeschwindigkeit geschrieben werden können. In der Laservorrichtung für das 4 × CD-R sind multiple Paare von Siliziumdioxid und amorphe Siliziumfilme gestapelt als ein Endfacetten-Reflexionsfilm für die Rück-Endfacette. Falls beispielsweise der Endfacetten-Reflexionsfilm aus zwei Paaren (Zyklen) an Siliziumdioxid und amorphen Siliziumfilmen besteht, kann die Reflexivität 95% sein.
Unter Verwendung dieses Endfacetten-Reflexionsfilm kann einer Laservorrichtung für ein 4 × Cd-R eine optische Ausgabe von 100 mW im pulsgesteuerten Modus bei einem Arbeitszyklus von 50% oder 80 mW bei einem Continuous-wave (CW) gesteuerten Modus aufweisen.
Auf der anderen Seite wird Titandioxid (TiO₂) anstelle des amorphen Siliziums für die Filme mit hochrefraktivem Index einer im roten Licht emittierenden Halbleiter-Laser-Vorrichtung aus Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP) verwendet, welche einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von ungefähr 650 nm ausgibt. Amorphes Silizium wird nicht verwendet aus den folgenden Gründen. Wenn amorphes Silizium verwendet werden würde für den Endfacetten-Reflexionsfilm würde sich die Lichtabsorption in der amorphen Siliziumschicht erhöhen aufgrund des Absorptionskoeffizienten von amorphem Silizium gegenüber Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 650 nm, welcher hoch ist. Aufgrund des Anstieges in der Temperatur, verursacht durch diese Lichtabsorption, nimmt die Kristallinität der Laservorrichtung in der Umgebung der Resonanzkavität der Endfacette davon ab und folglich sinkt die Verlässlichkeit der Vorrichtung.
Mit Blick auf diesen Sachverhalt wird Titanoxid mit einem refraktivem Index, welcher hinreichend höher ist, als der von Siliziumdioxid, und mit dem Absorptionskoeffizienten, welcher geringer ist, als von amorphem Silizium, verwendet für den Endfacetten-Reflexionsfilm der Rotlicht-emittierenden Halbleiter-Laser-Vorrichtung mit einer Wellenlänge von ungefähr 650 nm. Der Absorptionskoeffizient von amorphem Silizium gegenüber Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm beträgt 1 × 10⁵ cm^–1, wohingegen der Ab sorptionskoeffizient von Titanoxid gegenüber Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm 2 cm^–1 beträgt.
Des weiteren wird in einer violettes Licht emittierenden Halbleiter-Laser-Vorrichtung mit einer Oszillationswellenlänge von etwa 400 nm, welche nun entwickelt worden ist, eine gestapelte Struktur bestehend aus Siliziumdioxid und Titanoxidfilmen verwendet als Endfacetten-Reflexionsfilm. Beispielsweise wird eine Halbleiter-Laser-Vorrichtung aus Aluminium-Indium-Gallium-Nitrid (AlInGaNi) verwendet, in welcher ein Stapel von Siliziumdioxid und Titandioxid als Endfacetten-Reflexionsfilm eingesetzt wird, und dies wurde berichtet in Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 38 (1999) pp. L18–L186. Der Absorptionskoeffizient von Titaniumoxid gegenüber Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm ist 2400 cm^–1.
In jüngster Zeit muss eine Laservorrichtung für einen optischen Scheiben-Apparat seine Ausgabeleistung erhöhen, um die Aufzeichnungsoperation einer optischen Scheibe zu beschleunigen und seine Wellenlänge erniedrigen, um die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen.
Jedoch besteht ein Problem dahingehend, dass weder der bekannte End-Facetten-Reflexionsfilm als ein Stapel aus Siliziumdioxid und amorphen Siliziumfilmen für infrarotes oder rotes Licht emittierende Halbleiter-Laser-Vorrichtung mit einer Oszillationswellenlänge von ungefähr 780 nm, noch der bekannte Endfacetten-Reflexionsfilm als ein Stapel von Siliziumdioxid- und Titanoxidfilmen für die rotes Licht emittierende Halbleiter-Laser-Vorrichtung mit einer Oszillationswellenlänge von ungefähr 650 nm die Anforderung der Zunahme der Ausgabeleistung von Laservorrichtungen erfüllen können.
Desweiteren besteht ein weiteres Problem, dass der Endfacetten-Reflexionsfilm als ein Stapel von Siliziumdioxid- und Titanoxidfilmen für die violettes Licht emittierende Halbleiter-Laser-Vorrichtung mit einer Oszillationswellenlänge von ungefähr 400 nm nicht die Anforderungen des Absenkens der Wellenlänge von Laservorrichtungen erfüllen kann.
Dies liegt daran, dass Licht, emittiert von dieser Halbleiter-Laser-Vorrichtung, in dem Film mit hohem refraktivem Index bei einem unzureichend kleinen Koeffizienten absorbiert wird. Dementsprechend steigt, falls diese Laservorrichtung ihre Ausgabeleistung erhöht, die Temperatur merklich aufgrund der Zunahme der Menge an Licht, absorbiert in dem Film mit hohem refraktivem Index. Als ein Ergebnis verschlechtert sich die Kristallinität der Halbleiter-Laser-Vorrichtungen speziell im Teil der aktiven Region in der Nähe der Resonanzkavitäts-Endfacette davon.
Auf dieselbe Art und Weise ist es, falls eine Laservorrichtung eine Oszillationswellenlänge von 400 nm oder weniger aufweisen sollte, schwierig, die Vorrichtung geeignet zu betreiben mit einem bekannten Endfacetten-Reflexionsfilm in Form einer gestapelten Struktur, welche Siliziumdioxid einschließt. Dies liegt daran, dass der Absorptionskoeffizient von Titanoxid stark bei kurzen Wellenlängen zunimmt.
JP 10-031106 offenbart einen Laserspiegel für eine Vielzahl von Wellenlängen, welcher durch alternatives Anordnen von Schichten mit hohem refraktivem Index und Schichten mit niedrigem refraktivem Index auf einem optischen Substrat erzeugt wird.
US-5 372 874 offenbart ein optisches Vielschicht-Coating, welches zumindest eine Schicht an Nioboxid einschließt, welches durch DC-reaktives Sputtern abgeschieden wurde, wohingegen zumindest eine weitere Schicht mit einem refraktiven Index, welcher sich von Nioboxidschicht unterscheidet, an die Nioboxidschicht angrenzt.
JP 07 007 225 offenbart einen Reflektor, welcher ausgebildet wird durch Bereitstellen eines Al₂O₃-Films, eines MgO-Films, und eines Al₂O₃-Films mit einer optischen Dicke von 1/2, 1/4 bzw. 1/4fach größer als die Oszillationswellenlänge auf einer geschnittenen Endfläche einer ZnSe-Laserdiode, wodurch eine Endgrenzflächen-Reflexivität von 4% erhalten wird.
Der Stand der Technik JP 60 182 526 betrifft einen optischen Informationsprozessor der eine geglättete Oberfläche aufweist, welche einer optischen Scheibe gegenüberliegt.
Der Stand der Technik JP 06 111 792 betrifft eine Glühbirne mit einem Reflexionsfilm ausgebildet über einer äußeren Oberfläche davon. Der Reflexionsfilm besteht aus einer Schicht mit hohem refraktivem Index, bestehend aus Metalloxid und einer Schicht mit geringem refraktivem Index, bestehend aus Metallnitrid.
Des weiteren offenbart der Stand der Technik JP 09 283 843 einen Halbleiterlaser. Dieser Stand der Technik offenbart, dass, wenn besagter Laser hergestellt wird, ein Film geringer Reflexivität, welcher einen Zweischichtfilm umfasst, der einen dünnen Nitrid-Siliziumfilm und einen dünnen Silizium-Oxidfilm umfasst, als eine Isolationsschicht, bestehend aus einem Nitrid eines Elements durch ein Sputterverfahren auf der vorderen Grenzfläche und einem Film hoher Reflexivität auf der rückwärtigen Grenzfläche eines Elementes ausgebildet wird.
JP 01 167 231 offenbart einen orientierten Kristallfilm, welcher erhalten wird unter Verwendung eines Targets durch Einbringen eines Ba und Na in einen dünnen dielektrischen Film, gefolgt von Kalzinierung, Schleifen und Formgeben.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, diese Probleme des Standes der Technik zu lösen und einen Endfacetten-Reflexionsfilm zu erhalten, welcher die Bedürfnisse des Erhöhens der Ausgabeleistung sowie des Absenkens der Wellenlänge für Halbleiter-Laser-Vorrichtungen erfüllen kann.
Um diese Aufgabe zu erfüllen, wird entsprechend der vorliegenden Erfindung, Nioboxid (Nb₂O₅) verwendet für den Film mit hohem refelxiven Index in einem Endfacetten-Reflexionsfilm für eine Halbleiter-Laser-Vorrichtung.
Genauer gesagt, wird eine Halbleiter-Laser-Vorrichtung, wie sie in Anspruch 1 definiert wird, zur Verfügung gestellt, um die oben erwähnte Aufgabe zu erfüllen. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In der ersten Halbleiter-Laser-Vorrichtung enthält der refelxive Film, ausgebildet auf der Endfacette der Resonanzkavität beispielsweise Nioboxid mit einem Lichtabsorptions-Koeffizienten, welcher kleiner ist als der von Titanoxid. Deshalb wird eine geringere Menge an Laserlicht darauf absorbiert im Vergleich zu Titanoxid und ein Anstieg in der Temperatur des refelxiven Filmes wird unterdrückt. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Kristallstruktur der Halbleiterschichten gegen Zerstörung in der Umgebung der Endfacetten der Resonanzkavität zu sichern, und die Laservorrichtung kann ihre Ausgabeleistung steigern oder ihre Wellenlänge absenken.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform, wie in Anspruch 4 definiert, erreicht die Halbleiter-Laser-Vorrichtung desweiteren die Wirkung, dass die Reflexivität, wie gewünscht, erhöht werden kann.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform, wie in Anspruch 6 definiert, werden die refraktiven Filme der Halbleiter-Laser-Vorrichtung vielfach gestapelt. Dementsprechend nimmt die Reflexivität weiter zu. Darüber hinaus kann in einer Laservorrichtung mit einer Oszillatorwellenlänge, welche zum roten Teil des Spektrums gehört, ein Dielektrikum mit einem refraktiven Index verwendet werden, welcher größer ist als der von Nioboxid, bei spielsweise Titanoxid, für die zweite dielektrische Schicht, welche auf der anderen Seite des refelxiven Filmes, d.h. gegenüberliegend der Endfacette der Resonanzkavität liegt, nämlich die am weitesten außen gelegene zweite dielektrische Schicht. Anschließend ist es möglich, die Reflexivität des refelxiven Filmes zu erhöhen, da der Absorptionskoeffizient von Titanoxid nicht zu hoch ist im roten Teil des Spektrums.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Laser-Vorrichtung ist in Anspruch 8 definiert.
Entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiter-Laser-Vorrichtung wurden entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Laser-Vorrichtung durch Schneiden und Ätzen eines Substrates, auf welchem eine Vielzahl von Halbleiterschichten abgeschieden worden sind, die Endfacette einer Resonanzkavität auf den Halbleiterlaserschichten exponiert und ein refelxiver Film, welcher Nioboxid enthält, ausgebildet auf der exponierten Endfacette der Resonanzkavität.
In dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Laser-Vorrichtung schließt der Schritt des Ausbildens des refelxiven Filmes vorzugsweise den Schritt des Ausbildens des refelxiven Filmes in Form einer Vielschichtstruktur ein, welche eine erste dielektrische Schicht einschließt mit einem refraktiven Index, welcher kleiner ist als der von Nioboxid, sowie eine zweite dielektrische Schicht aus Nioboxid. Anschließend wird die Halbleiter-Laser-Vorrichtung, wie definiert in den Ansprüchen 4 oder 6, ausgebildet.
Ein erfindungsgemäßer optischer Scheiben-Apparat, wie er im Anspruch 12 definiert wird, wird auch zur Verfügung gestellt.
In dem optischen Scheiben-Apparat schließt die Halbleiter-Laser-Vorrichtung als Lichtemissionsquelle den refelxiven Film ein, welcher Nioboxid enthält und auf der Endfacette der Resonanzkavität ausgebildet wird. Dementsprechend kann die Lichtemissionsquelle die Anforderung des Erhöhens der Ausgabeleistung oder des Absenkens der Wellenlänge der Halbleiter-Laser-Vorrichtung bewerkstelligen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Halbleiter-Laser-Vorrichtung zeigt, die im violetten Licht emittiert, entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Ansicht, welche zeigt, wie die refelxive Endfacette der Halbleiter-Laser-Vorrichtung, die in violettem Licht emittiert, entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
3(a) und 3(b) zeigen die Wellenlängenabhängigkeit eines Filmes mit hohem refraktiven Index in einem Endfacetten-Reflexionsfilm für eine Laservorrichtung, die im violetten Licht emittiert entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: 3(a) ist ein Diagramm, welches den Lichtabsorptionskoeffizienten davon zeigt; und 3(b) ist ein Diagramm, welches den refraktiven Index davon zeigt.
4 ist ein Diagramm, welches zeigt, wie sich die Reflexivität des Endfacetten-Reflexionsfilmes der Halbleiter-Laser-Vorrichtung, die im violetten Licht emittiert, entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegen Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm abhängend von ihrer Dicke verändert.
5 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine im infraroten oder roten Licht emittierende Halbleiter-Laser-Vorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine schematische Repräsentation, welche eine Anordnung für einen optischen Scheiben-Apparat zeigt gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESTER MODUS ZUM DURCHFÜHREN DER ERFINDUNG
AUSFÜHRUNGSFORM 1
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben unter Verweis auf die Zeichnungen.
1 zeigt eine Halbleiter-Laser-Vorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine Halbleiter-Laser-Vorrichtung darstellt, welche Licht mit einer Oszillationswellenlänge von ungefähr 400 nm emittiert.
Wie in 1 gezeigt, schließt die Halbleiter-Laser-Vorrichtung 10 eine Resonanzkavität 12 ein, in welche eine aktive Quantenpotentialtopf-Schicht 11 bestehend aus Barriereschichten aus Galliumnitrid (GaN), um ein Beispiel zu nennen, und Potentialschichten aus Indium-Gallium-Nitrid (InGaN), um ein Beispiel zu nennen, vertikal in einem Sand wich angeordnet sind zwischen zumindest Lichtwellenleitern von n- und p-Typ-Aluminium-Gallium-Nitrid (AlGaN) um ein Beispiel zu nennen.
Ein Endfacetten-Reflexionsfilm 13 wird ausgebildet auf einer reflexiven Endfacette 10b gegenüberliegend einer Licht emittierenden Endfacette 10a für Laserlicht 100 in der Resonanzkavität 12.
Der Endfacetten-Reflexionsfilm 13 weist eine Struktur auf, welche eine Vielzahl von Einheitsreflexionsfilmen 130 einschließt, wobei jeder davon aus einem Film mit niedrigem refraktiven Index 13a aus Siliziumdioxid (SiO₂) als erste dielektrische Schicht und einem Film mit hohem refraktivem Index 13b aus Nioboxid (Nb₂O₅) als eine zweite dielektrische Schicht besteht. Die Filme mit hohem und niedrigem refraktiven Index 13a bzw. 13b werden in dieser Reihenfolge auf der Endfacette der Resonanzkavität 12 abgeschieden.
Die Dicke der Filme mit niedrigem und hohem refraktiven Index 13a bzw. 13b und die Anzahl der Einheitsreflexionsfilme 130 kann eingestellt werden auf entsprechend geeignete Werte entsprechend den Spezifikationen der Halbleiter-Laser-Vorrichtung. Beispielsweise besteht, falls drei Paare von Einheitsreflexionsfilmen 130 vorliegen, jedes davon aus Siliziumdioxid- und Nioboxid-Filmen mit einer Dicke von ungefähr 68 nm bzw. 40 nm, die ausgebildet werden, und der Endfacetten-Reflexionsfilm 13 kann einen Reflexionsgrad von 93,3% aufweisen.
In diesem Fall kann, selbst falls Titanoxid (TiO₂) für den Film mit hohem refraktiven Index 13b als Reflexionsfilm für Laserlicht mit einer Oszillationswellenlänge von ungefähr 400 nm verwendet wird, wie in den bekannten Verfahren, der resultierende Reflexionsgrad substantiell gleich sein zu demjenigen, erhalten durch Nioboxid.
Jedoch in der ersten Ausführungsform wird Nioboxid für den Film mit hohem refraktivem Index 13b des Endfacetten-Reflexionsfilms 13 verwendet und der Lichtabsorptionskoeffizient von Nioboxid ist geringer als derjenige von Titanoxid. Folglich kann ein Anstieg in der Temperatur in der Umgebung der Endfacette der Resonanzkavität 12 unterdrückt werden. Als ein Ergebnis ist die Kristallinität der aktiven Quantenpotentialtopf-Schicht 11 und der umgebenden Abschnitte davon weniger wahrscheinlich eine, die sich verschlechtert, und die Halbleiter-Laser-Vorrichtung kann ihre Ausgabeleistung erhöhen. Die aktive Schicht weist eine Quantenpotentialtopf-Struktur auf in der illustrierten Ausführungsform, muss jedoch keine solche aufweisen.
Desweiteren ist die erste Ausführungsform nicht nur beim Erhöhen der Ausgabeleistung effizient, sondern auch im Absenken der Oszillationswellenlänge auf eine kurze Wellenlänge von 400 nm oder weniger, welche zum ultravioletten Teil des Lichts des Spektrums zählt. Genauer gesagt, wird, falls die Einheitsreflexionsfilme 130 aus Siliziumdioxid und Titanoxid, für den Endfacetten-Reflexionsfilm 13 für eine Halbleiter-Laser-Vorrichtung, die im ultravioletten Lichtbereich emittiert, verwendet werden, die Vorrichtung aufgrund der Absorption von Licht im Titanoxid abgebaut werden. Im Gegensatz dazu ist der Lichtabsorptionskoeffizient von Nioboxid in der ersten Ausführungsform kleiner als derjenige von Titanoxid für den Fall von Licht aus dem ultravioletten Teil des Spektrums. Dementsprechend kann der Abbau der Vorrichtung aufgrund der abgesenkten Wellenlänge unterdrückt werden.
Der Nioboxidfilm dient auch als Passivierungsfilm, der verhindert, dass Wasser, Wasserstoff od. dgl. von außen in die Laservorrichtung eindringen bzw. eindiffundieren. Ein Gruppe III–V-Nitrid-Halbleiter, welche ein Halbleitermaterial darstellt, das besonders geeignet ist zum Emittieren von violettem Licht mit einer Oszillationswellenlänge von ungefähr 400 nm tendiert dazu, elektrische Eigenschaften aufzuweisen, welche durch Wasserstoff verschlechtert werden, insbesondere durch natürliche Umgebung. Jedoch wird in der Halbleiter-Laser-Vorrichtung dieser Ausführungsform eine der Resonanzkavitäts-Endfacetten mit Nioboxid bedeckt, was das Eindringen von Wasserstoff verhindert. Folglich ist es möglich, den Abbau der Vorrichtung aufgrund der Diffusion von äußeren Verunreinigungen, wie z.B. Wasserstoff zu verhindern.
Danach wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Laser-Vorrichtung mit dieser Struktur unter Verweis auf die Zeichnungen beschrieben.
2 zeigt schematisch ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Laser-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche ein Verfahren darstellt zum Ausbilden eines Endfacetten-Reflexionsfilm mit einem Sputterprozess. In diesem Fall kann ein Magnetron-Sputtersystem beispielsweise verwendet werden als Sputter-Abscheidungssystem.
Zunächst wird eine schematische Struktur des Abscheidungssystems beschrieben werden.
Wie in 2 gezeigt, schließt das Magnetron-Sputtersystem 20 eine Abscheidungskammer 23 ein. Die Kammer 23 weist folgende Komponenten auf: einen Gaseinlassan schluss 21 im oberen Teil einer Wand davon; und einen Auslassanschluss 22 in einem unteren Teil einer anderen Wand davon, so dass der Anschluss 22 dem Gaseinlassabschnitt 21 gegenüberliegt.
Eine Anode 24 ist auf dem Boden der Abscheidungskammer 23 angeordnet und ein Laser-Vorrichtungs-Prototyp 10A, auf welchem der Reflexionsfilm abgeschieden werden sollte, ist auf der Anode 24 montiert mit den Reflexionsendfacetten der Resonanzkavitäten 12, welche nach oben gerichtet sind. In diesem Fall ist der Laser-Vorrichtungs-Prototyp 10a ein gestreifter Halbleiter-Waver, in welchem multiple Resonanzkavitäten 12 ausgebildet wurden. Desweiteren wurde der Laser-Vorrichtungs-Prototyp 10A in einer Richtung substantiell vertikal zur Länge der Resonanzkavität geschnitten, um die reflexiven Endfacetten 10b zu exponieren.
Eine Platten-Magnetronelektrode 26, auf welcher ein Plattenzielelement 25 aus Nioboxid (Nb₂O₅) platziert ist, um der Anode 24 gegenüberzuliegen, ist auf der Wand der Abscheidungskammer 23 angeordnet. Folglich liegen die exponierten Reflexionsendfacetten 10b des Laser-Vorrichtungs-Prototyps 10A dem Zielelement 25 gegenüber. Als nächstes wird ein Abscheidungsverfahren beschrieben.
Zuerst wird Plasmaerzeugungsgas, enthaltend Argon (Ar) als hauptsächliche Komponente durch den Gaseinlassanschluss 21 in die Abscheidungskammer 22 eingebracht unter einem verminderten Druck. Anschließend wird Radiofrequenzenergie auf das Zielelement 25 angewandt, um ein Plasma in der Umgebung der Oberfläche des Zielelementes 25 zu erzeugen. Zu dieser Zeit wird die Oberfläche des Zielelementes 25 einem Sputtern mit Argonionen unterzogen, welche gegen das Zielelement 25 kollidieren. Als ein Ergebnis wird ein dielektrischer Film auf den Reflexionsendfacetten 10b des Laser-Vorrichtungs-Prototypen 10A, platziert auf der Anode 24, abgeschieden. In der Ausführungsform werden drei Paare von Einheitsreflexionsfilmen 130 bestehend aus den Filmen mit niedrigem und hohem refraktivem Index 13a und 13b beispielsweise aus Siliziumdioxid bzw. Nioboxid ausgebildet.
Der Film mit niedrigem refraktivem Index 13b wird abgeschieden durch einen reaktiven Sputter-Prozess unter Verwendung von Silizium (Si) als Zielelement 25, Argon (Ar) als plasmaerzeugendes Gas und Sauerstoff (O₂) als reaktives Gas.
Auf der anderen Seite ist, wo der Film mit hohem refraktivem Index 13b abgeschieden wird durch Aussetzen des Zielelements 25 aus Nioboxid gegenüber dem Sputtern unter Verwendung von Argonionen die Molfraktion von Sauerstoff in dem Nioboxidfilm, der abgeschieden wurde, wahrscheinlicherweise geringer als stöchiometrisch definiert. Dementsprechend wird vorzugsweise, um diesen Mangel an Sauerstoff in Nioboxid zu verhindern, ein Oxidgas mit dem Argongas während des Abscheidungsprozesses eingebracht.
In dieser Ausführungsform wird die Fließrate in dem bereitgestellten Argon auf ungefähr 10 sccm (Standard-Kubikzentimeter pro Minute) eingestellt und die Fließrate von Sauerstoff, der bereitgestellt wird, wird auf ungefähr 40 sccm eingestellt. Darüber hinaus wird der Druck im Inneren der Abscheidungskammer 23 auf ungefähr 0,1 Pa gesetzt und die Radiofrequenzleistung wird auf ungefähr 1 kW während des Abscheidungsprozesses eingestellt. Unter diesen Bedingungen kann ein Film mit hohem refraktivem Index 13b aus Nioboxid abgeschieden werden bei einer Abscheidungsrate von ungefähr 8 nm/min, wobei substantiell kein Sauerstoffmangel erzeugt wird.
Nioboxid wird verwendet als Zielelement 25, um den Film mit hohem refraktivem Index 13b abzuscheiden. Alternativ kann der Film abgeschieden werden durch einen reaktiven Sputter-Prozess unter Verwendung von metallischem Niob (Nb) als Zielelement 25 und Sauerstoffgas als reaktives Gas.
Desweiteren wird der Endfacetten-Reflexionsfilm 13 vorzugsweise in vacuo abgeschieden über einen Prozess, um die Kontamination der Grenzfläche zwischen den Filmen mit niedrigem und hohem refraktiven Index 13a und 13b aus Siliziumdioxid und Nioboxid zu vermeiden. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, ein Sputter-System einzusetzen mit einer Vielkammerstruktur, welche zwei Abscheidungskammern für Siliziumdioxid bzw. Nioboxid einschließt, oder einer Sputter-System mit einer Vielquellstruktur, in welchem Quellmaterial für Siliziumdioxid und Nioboxid in einer Abscheidungskammer hergestellt werden.
Wie oben beschrieben, kann ein dielektrischer Film mit geringem Absorptionskoeffizienten und hohem refraktivem Index relativ leicht unter Verwendung von Nioboxid (Nb₂O₅) abgeschieden werden. Folglich ist dieses Material leicht anwendbar, nicht nur auf die im violetten Lichtbereich emittierende Halbleiter-Laser-Vorrichtung, sondern auch auf Laservorrichtungen, wie z.B. eine im roten Lichtbereich emittierende Halbleiter-Laser-Vorrichtung, welche Laserlicht in anderen Wellenlängenbereichen des Spektrums emittiert.
3(a) und 3(b) zeigen Ergebnisse von Bewertungen, welche erhalten wurden unter Verwendung einer spektroskopischen Ellipsometrie. Genauer gesagt zeigen die 3(a) und 3(b) die Wellenlängenverteilungen des Lichtabsorptionskoeffizienten und des refraktiven Index für den Film mit hohem refraktivem Index aus Nioboxid gemäß der ersten Ausführungsform sowie einen Vergleichsfilm mit hohem refraktivem Index aus Titanoxid, abgeschieden durch einen reaktiven Sputter-Prozess.
Wie in 3(a) gezeigt, nimmt, wenn die Wellenlänge abnimmt, der Absorptionskoeffizient von Nioboxid, angegeben durch die durchgezogene Linie, monoton zu, ist jedoch viel kleiner als derjenige von Titanoxid, wie durch die unterbrochene Linie angezeigt wird. Der Vergleich der Absorptionskoeffizienten von beiden bei einer Wellenlänge beispielsweise von 400 nm zeigt, dass der Absorptionskoeffizient von Titanoxid 2400 cm^–1 ist, während derjenige von Nioboxid 109 cm^–1 ist.
Auf der anderen Seite nimmt der refraktive Index von Nioboxid monoton zu, wie in 3(b) gezeigt wird, wenn die Wellenlänge abnimmt, ist jedoch in gewisser Weise kleiner als derjenige von Titanoxid. Wie zu sehen ist, zeigt Titanoxid einen größeren refraktiven Index als derjenige von Nioboxid. Vergleicht man die refraktiven Indizes davon bei einer Wellenlänge von beispielsweise 400 nm, ist der refraktive Index von Titanoxid 2,95, während derjenige von Nioboxid 2,52 ist.
Im allgemeinen verschlechtert sich eine Laservorrichtung in nicht vernachlässigbarer Art und Weise aufgrund von Lichtabsorption in einer Situation, wo der Lichtabsorptionskoeffizient 10³ cm^–1 bis 10⁴ cm^–1 oder höher ist. Nimmt man an, dass ein Wellenlängenbereich, der mit einem Lichtabsorptionskoeffizienten von 10⁴ cm^–1 oder weniger korrespondiert auf ein Material anwendbar ist für den Endfacetten-Reflexionsfilm 13 kann Titanoxid nicht bei verschiedenen Wellenlängen von ungefähr 370 nm oder weniger eingesetzt werden, jedoch kann Nioboxid mit verschiedenen Wellenlängen, welche nicht kleiner sind als 340 nm eingesetzt werden.
Wie in 3(b) gezeigt wird, ist der refraktive Index von Nioboxid in gewisser Weise kleiner als derjenige von Titanoxid, aber hinreichend größer als derjenige von Siliziumdioxid (SiO₂) für den Film mit niedrigem refraktivem Index 13a. Folglich kann unter Verwendung der Einheitsreflexionsfilme 130, jeweils bestehend aus Siliziumdioxid und Nioboxidfilmen der Endfacetten-Reflexionsfilm 13 eine hinreichend hohe Reflexivität erlangen.
4 zeigt, wie sich der Reflexionsgrad des Endfacetten-Reflexionsfilm der Halbleiter-Laser-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform gegenüber Licht in einer Wellenlänge von 400 nm verändert, abhängend von seiner Dicke. In diesem Fall werden drei Paare von Einheitsreflexionsfilmen 130, wobei jeder aus dem Film mit geringem refraktivem Index 13a aus Siliziumdioxid mit einer Dicke von ungefähr 68 nm, bestimmt durch λ/4n₁ und dem Film mit hohem refraktivem Index 13b aus Nioboxid mit einer Dicke von 40 nm, bestimmt durch λ/4n₂ besteht, gestapelt, wodurch der Endfacetten-Reflexionsfilm 13 mit einem Reflexionsgrad von etwa 93,9% erhalten wird, wobei λ 400 nm ist, n₁ der refraktive Index von Siliziumdioxid bei einer Wellenlänge von 400 nm ist und n₂ der refraktive Index von Nioboxid bei einer Wellenlänge von 400 nm ist.
In der ersten Ausführungsform wird ein Magnetron-Sputtersystem eingesetzt in einem Abscheidungsprozeß für den Nioboxidfilm. Alternativ kann auch ECR, Radiofrequenz oder Helicon-Sputter-Systeme eingesetzt werden.
Falls der Einheitsreflektionsfilm 130, bestehend aus den Filmen mit niedrigem bzw. hohem refraktivem Index 13a und 13b einen seiner Filme mit niedrigem refraktivem Index aufweist, ausgebildet auf der Endfacette, wird ein Unterschied in dem refraktiven Index erzeugt zwischen dem Film mit niedrigem refraktivem Index 13a und der Halbleiterschicht, welche in Kontakt mit diesem Film 13a steht. Als ein Ergebnis nimmt der Reflexionsgrad des Einheitsreflexionsfilmes 130 zu. Jedoch kann, obwohl der Reflexionsgrad abnimmt, einer der Filme mit hohem refraktivem Index 13b auf dem Endabschnitt zur Verfügung gestellt werden, oder ein jeder der am weitesten innen oder am weitesten außen gelegenen Einheitsreflextionsfilme 130 kann mit nur einem von den beiden Typen von Filmen enden, d.h. die Filme mit niedrigem oder hohem refraktivem Index 13a oder 13b können als die am weitesten innen gelegenen oder am weitesten außen gelegenen Filme eingesetzt werden. Selbst in diesem Fall werden die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht verlorengehen.
Desweiteren wird Siliziumdioxid verwendet für den Film mit niedrigem refraktivem Index 13a. Alternativ kann Aluminiumoxid (Al₂O₃) eingesetzt werden.
Desweiteren kann ein Siliziumdioxid oder Aluminiumoxidfilm mit einem geringen refraktiven Index auch eingesetzt werden als ein Passivierungsfilm der lichtemittierenden Endfacette 10a der Resonanzkavität 12, d.h. gegenüberliegend der Reflexionsendfacette 10b.
Darüber hinaus wird ein Gruppe III–V-Nitrid-Halbleiter, welcher Galliumnitrid als hauptsächliche Komponente enthält, als ein Halbleitermaterial für die im violetten Licht emittierende Halbleiter-Laser-Vorrichtung mit einer Oszilattionswellenlänge von ungefähr 400 nm eingesetzt. Alternativ kann auch irgendeiner von Gruppe II–VI-Verbindungshalbleitern, wie z.B. Zink-Selenid (ZnSe), Zink-Sulfid (ZnS) bzw. Zink-Oxid (ZnO) eingesetzt werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.
In der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, wird Nioboxid verwendet als Film mit hohem refraktiven Index, welcher die Anforderungen für erniedrigte Wellenlängen erfüllen kann. Auf der anderen Seite ist die zweite Ausführungsform so angepaßt, dass sie die Anforderungen des Erhöhens der Ausgabeleistung einer Halbleiter-Laser-Vorrichtung mit einer langen Oszillationswellenlänge erfüllen kann, wobei die Wellenlänge die infraroten bis roten Bereiche des Spektrums abdeckt.
Beispielsweise sollte eine Laservorrichtung für eine 16 × CD-R, auf welcher Daten einmal mit sechzehnfacher Geschwindigkeit im Vergleich zur Normalgeschwindigkeit geschrieben werden können, eine Ausgabe von 160 mW in einem Pulsbetriebmodus bei einem Arbeitszyklus von 50% aufweisen sowie 110 mW in einem CW-Betriebsmodus. Folglich kann der bekannte Endfacetten-Reflexionsfilm, welcher aus einem Film von geringem refraktivem Index aus Siliziumdioxid besteht und einem Film mit hohem refraktiven Index aus amorphem Silizium, nicht die hinreichende Verlässlichkeit gewährleisten.
Mit Blick auf diese Tatsache sind in der zweiten Ausführungsform erste und zweite dielektrische Schichten für einen Endfacetten-Reflexionsfilm aus Siliziumdioxid (SiO₂) und Nioboxid (Nb₂O₅) ausgebildet, wodurch die Langzeitverlässlichkeit für eine infrarot- oder rotes Licht emittierenden Halbleiter-Laser-Vorrichtung für die 16 × CD-R gewährleistet wird.
5 zeigt eine Halbleiter-Laser-Vorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine Halbleiter-Laser-Vorrichtung ist, die in infrarotem oder rotem Lichtbereich emittiert, mit einer Oszillationswellenlänge von ungefähr 780 nm.
Wie in 5 gezeigt, schließt die Halbleiter-Laser-Vorrichtung 30 eine Resonanzkavität 32 ein, in welcher eine Quantenpotentialtopfaktivitätsschicht 31 bestehend aus Barriereschichten aus Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs), um ein Beispiel zu nennen und Potential-Topfschichten aus Gallium-Arsenid, um ein Beispiel zu nennen (GaAs), vertikal in einem Sandwich angeordnet sind zwischen zumindest Wellenleiterschichten aus N- und P-Typ Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs), um ein Beispiel zu nennen. Die aktive Schicht weist auch eine Quantenpotentialtopfstruktur in der zweiten Ausführungsform auf, dies muss jedoch nicht der Fall sein.
Ein Endfacetten-Reflexionsfilm 33 wird ausgebildet auf einer reflexiven Endfacette 30b, welche einer lichtemittierenden Endfacette 30a für Laserlicht 100 in der Resonanzkavität 32 gegenüberliegt.
Der Endfacetten-Reflexionsfilm 33 weist eine Struktur auf, welche eine Vielzahl von Einheitsreflexionsfilmen 330 aufweist, wobei jede davon aus einem Film mit geringem refraktiven Index 33a aus Siliziumdioxid als einer ersten dielektrischen Schicht besteht und einem Film mit hohem refraktivem Index 33b aus Nioboxid als einer zweiten dielektrischen Schicht. Die Filme mit niedrigem und hohem refraktivem Index 33a und 33b werden in dieser Reihenfolge auf der Endfacette der Resonanzkavität 32 abgeschieden.
Die Dicke der Filme mit niedrigem und hohem refraktivem Index 33a und 33b sowie die Anzahl der Einheits-Reflexionsfilme 330 kann eingestellt werden auf die entsprechenden geeigneten Werte entsprechend den Spezifizierungen der Halbleiter-Laser-Vorrichtung. Beispielsweise wierd, falls die Siliziumdioxid und Nioboxidfilme für zwei Paare von Einheitsreflexionsfilmen 330 ausgebildet werden, so dass ihre Dicke, bestimmt durch λ/4₁ und λ/4₂, eingestellt werden kann, der Endfacetten-Reflexionsfilm 33 einen Reflexionsgrad von etwa 85% aufweisen.
Entsprechend der zweiten Ausführungsform wird Nioboxid verwendet für den Film mit hohem refraktivem Index 33b des Endfacetten-Reflexionsfilms 33, ausgebildet auf der refelxiven Endfacette 30b der Resonanzkavität 32, und der Lichtabsorptionskoeffizient von Nioboxid ist kleiner als der von amorphem Silizium. Folglich kann ein Anstieg in der Temperaturumgebung der Endfacette der Resonanzkavität 33 unterdrückt werden. Als ein Ergebnis wird sich die Kristallinität der Quantenpotentialtopf-Aktivitätsschicht 31 und der umgebenden Abschnitte davon weniger wahrscheinlich verschlechtern, und die Halbleiter-Laser-Vorrichtung kann ihre Ausgabeleistung vergrößern.
Dies liegt daran, dass der Lichtabsorptionskoeffizient von amorphem Silizium gegenüber Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm 4 × 10⁴ cm^–1 ist, während derjenige von Nioboxid gegenüber Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm substantiell Null ist, d.h. 10^–3 cm^–1 oder weniger und die Absorption von Licht in dem Endfacetten-Reflexionsfilm 33 stark reduziert werden kann.
Als ein modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsform kann amorphes Siliziumhydrid (α-Si:H), d.h. amorphes Silizium, welches Wasserstoff enthält, verwendet werden, anstelle von Nioboxid für den Film mit hohem refraktivem Index 33b in der zweiten Einheit für den Endfacetten-Reflexionsfilm 33. Dann kann der Endfacetten-Reflexionsfilm 33 seinen Reflexionsgrad erhöht auf etwa 90% aufweisen.
Mit Blick auf diese Punkte kann zur Erhöhung der Ausgabeleistung von einer im infraroten oder im roten Licht emittierenden Halbleiter-Laser-Vorrichtung Nioboxid verwendet werden, für einen jeden der Filme mit hohem refraktivem Index 33b in den zwei Paaren von Einheitsreflexionsfilmen 330 und der Endfacetten-Reflexionsfilm 33 kann aus drei oder mehr Paaren von Einheitsreflexionsfilmen 330 bestehen.
Wo die Ausgabeleistung nicht so hoch sein muss (beispielsweise in einer Laservorrichtung für ein 4 × CD-R) kann ein Dielektrikum mit einem refraktiven Index, welcher größer ist als derjenige von Nioboxid, verwendet werden für die äußeren Filme mit hohem refraktiven Index 33b in allen Einheitsreflexionsfilmen 330, welche sich von der ersten Einheit der Reflexionsendfacette 30b unterscheiden, um einen hohen Reflexionsgrad bei einer vorbestimmten Menge von eingebrachtem Strom zu erhalten.
AUSFÜHRUNGSFORM 3
Im folgenden wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden unter Verweis auf die Zeichnungen.
6 zeigt schematisch die Anordnung für einen optischen Scheiben-Apparat entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 6 wird in dem optischen Scheiben-Apparat gemäß der dritten Ausführungsform die Halbleiter-Laser-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, d.h. die Halbleiter-Laser-Vorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform, welche violettes Licht emittiert, als Lichtemissionsquelle 41 des optischen Scheiben-Apparates eingesetzt.
Wie in 6 gezeigt, sind in dem Scheiben-Apparat die Lichtemissions-Endfacetten der Halbleiter-Laser-Vorrichtung, welche als Lichtemissionsquelle 41 dient, und die datenspeichernde Oberfläche der optischen Scheibe 50, welche als Speichermedium fungiert, auf welchem die gewünschten Daten aufgezeichnet wurden, so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen. Ein optisches Kondensorsystem 40 wird zwischen der Lichtemissionsquelle 41 und der optischen Scheibe 50 platziert.
In dem optischen Kondensorsystem 40 sind eine Kollimatorlinse 42, welche das Licht 51, das von der Lichtemissionsquelle 41 emittiert wird, in paralleles Licht verändert; ein Beugungsgitter 43, welche das parallele Licht in drei Strahlen unterteilt (nicht gezeigt); ein Halbprisma 44, welches das emittierte Licht 51 transmittiert und den optischen Pfad des Lichtes 52, reflektiert von der optischen Scheibe 50 verändert; und eine Kondensorlinse 45, welche die drei Stahlen auf die optische Scheibe 50 fokussiert in dieser Reihenfolge angeordnet, so dass die Linse 42 am nächsten zur Lichtemissionsquelle 41 liegt. In der illustrierten Ausführungsform wird Laserlicht mit einer Wellenlänge von ungefähr 400 nm als emittiertes Licht 51 verwendet.
Ein jeder der drei Strahlen wird auf die optische Scheibe 50 fokussiert, wobei die Form des Spots eine Größe von ungefähr 0,4 μm aufweist. Ein Steuerschaltkreis 46 wird zur Verfügung gestellt, um die Radialverschiebung der optischen Scheibe 50 durch geeignetes Bewegen der Kondensorlinse 45 zu korrigieren. Die Verschiebung wird detektiert basierend auf den Positionen der drei Spots.
Eine Empfängerlinse 47, welche das Licht 52 kondensiert; eine zylindrische Linse 48, welche einen Fokusfehler detektiert; und eine Fotodiode 49 als ein Fotodetektor zum Umwandeln des kondensierten reflektierten Lichts 52 in ein elektrisches Signal werden auf dem optischen Pfad an Licht 52 angeordnet, welches aus dem Halbprisma 44 reflektiert wird.
Auf diese Art und Weise wird die Halbleiter-Laser-Vorrichtung verwendet als Lichtemissionsquelle 41 des optischen Scheiben-Apparates, welcher folgendes einschließt: Das optische Kondensorsystem 40, welches das emittierte Licht 51 zur optischen Scheibe 50 leitet; sowie die Fotodiode 49, welches das Licht 52 aufnimmt, welches aus der optischen Scheibe 50 reflektiert wurde. In der Laservorrichtung wird Nioboxid, welches einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der kleiner ist als der vom amorphen Silizium oder Titanoxid, als Film mit hohem refraktivem Index in dem Endfacetten-Reflexionsfilm eingesetzt, der auf der Endfacette, gegenüberliegend der Lichtemissionsendfacette gebildet ist. Auf diese Weise ist es, falls die Vorrichtung eine Oszillationswellenlänge von 400 nm oder weniger aufweisen sollte, möglich, eine Langzeitverlässlichkeit für die Lichtemissionsquelle 41 sicherzustellen sowie eventuell für den optischen Scheiben-Apparat.
Als ein modifiziertes Beispiel der dritten Ausführungsform, falls die infraroten oder roten Lichtbereiche emittierende Halbleiter-Laser-Vorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform als Halbleiter-Laser-Vorrichtung verwendet wird, um als Lichtemissionsquelle 41 zu fungieren, realisiert der Apparat eine Langzeitverlässlichkeit als 16 × CD-ROM-Laufwerk.

Claims

Ein Halbleiterlaser-Vorrichtung umfassend: eine Resonanzkavität (12), bestehend aus einer Vielzahl von Halbleiterschichten; dadurch gekennzeichnet, dass: einen reflektierenden Film (13), welcher Niobiumoxid Nb₂O₅ enthält und ausgebildet ist aus einer Endfacette (10b) der Resonanzkavität (12).
Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzkavität (12) eine Oszillationswellenlänge von ungefähr 400 nm oder weniger aufweist.
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschichten aus Gruppe III bis V Nitrid-Halbleitern bestehen.
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei besagter reflektierender Film (13) eine erste dielektrische Schicht (13a) einschließt sowie eine zweite dielektrische Schicht (13b) mit einem refraktiven Index, welcher größer ist als der von der ersten dielektrischen Schicht (13a); und wobei die zweite dielektrische Schicht (13b) aus Nioboxid besteht.
Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste dielektrische Schicht (13a) aus Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid besteht.
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei besagter reflektierender Film (13) auf einer Endfacette (13b) der Resonanzkavität (12) ausgebildet ist durch alternierendes Stapeln von ersten und zweiten dielektrischen Schichten (13a, 13b) wobei jede von besagten zweiten dielektrischen Schichten (13b) einen refraktiven Index aufweist, welcher größer ist, als derjenige der ersten dielektrischen Schichten (13a); und zumindest eine der zweiten dielektrischen Schichten (13b), welche am nächsten zur Endfacette (10b) der Resonanzkavität (12) liegt, aus Nioboxid besteht.
Die Halbleiterlaservorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten dielektrischen Schichten (13a) aus Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid besteht.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlaservorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden einer Resonanzkavitätsstruktur durch sequentielles Abscheiden einer Vielzahl von Halbleiterschichten auf einem Substrat; Exponieren einer Endfacette (10b) einer Resonanzkavität (12) auf den Halbleiterschichten durch Schneiden oder Ätzen des Substrates, auf welchem die Halbleiterschichten abgeschieden worden sind; und Ausbilden eines reflektierenden Films (13), welche Nioboxid enthält, auf der exponierten Endfacette der Resonanzkavität.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ausbildens des reflektierenden Films (13) den Schritt des Ausbildens des reflektierenden Filmes (13) als eine Vielschicht-Struktur, welche eine erste dielektrische Schicht (13a) einschließt mit einem refraktiven Index, der kleiner ist als der von Nioboxid, sowie eine zweite dielektrische Schicht (13b) aus Nioboxid einschließt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektierende Film (13) ausgebildet wird, durch einen Aufdampf-Prozess oder einen reaktiven Aufdampf-Prozess.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschichten aus Gruppe III–V Nitrid-Halbleitern bestehen.
Ein optischer Scheibenapparat, dadurch gekennzeichnet, dass er folgendes umfasst: einen Lichtemitter, einschließend eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7; ein optisches Kondensorsystem, welches Laserlicht, was von einem Lichtemitter emittiert wird, auf einem Speichermedium, auf welchem Daten aufgezeichnet worden sind, bündelt; und ein Fotodetektor, welcher Teile des Laserlichtes, welche vom Speichermedium reflektiert worden sind, detektiert.