DE60224273T2

DE60224273T2 - Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung

Info

Publication number: DE60224273T2
Application number: DE60224273T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Tojo; Tomonori Hino; Osamu Shiroishi-shi GOTO; Yoshifumi Shiroishi-shi YABUKI; Shinichi Shiroishi-shi ANSAI; Shiro Uchida; Masao Ikeda
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2022-06-15
Also published as: EP1396914B1; KR20080051182A; US20050218422A1; DE60224273D1; CN1515053A; WO2002103868A1; KR100872734B1; US20040170203A1; US7149235B2; JP2003069152A; CN1305193C; KR20040006034A; KR100890717B1; EP1396914A4; EP1396914A1; US6950451B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung, welche mit einer Mehrzahl Laseroszillationsbereichen in Form von Streifen ausgebildet und in der Lage ist, von jedem der Laseroszillationsbereiche einen Laserstrahl zu emittieren oder auszusenden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung, die gebildet wird von einem Galliumnitrid- oder GaN-Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiter.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung
In den letzten Jahren entwickelte sich ein steigendes Bedürfnis im Hinblick auf eine Steigerung der Verarbeitungs- oder Betriebsgeschwindigkeit und der Kapazität von optischen Plattenlaufwerken, Laserstrahldruckern, Kopiergeräten und ähnlichen Einrichtungen, welche Halbleiterlaser als Lichtquellen verwenden. Um diesem Bedürfnis hinsichtlich der Steigerung der Betriebsgeschwindigkeit und der Kapazität zu entsprechen, wurde vorgeschlagen, Mehrstrahlhalbleiterlaser als Lichtquellen zu verwenden, die in der Lage sind, eine Mehrzahl Laserstrahlen auszusenden (nachfolgend wird in der Beschreibung in diesem Zusammenhang von mehrfachen Strahlen gesprochen). Es ist z. B. in dem Fall eines optischen Plattenlaufwerks möglich, die Leserate dadurch zu steigern, dass Daten von einer Mehrzahl Spuren mit einer Mehrzahl Laserstrahlen zum gleichen Zeitpunkt unter Verwendung eines Mehrstrahlhalbleiterlasers gelesen werden.
Während der Pegel oder das Niveau der optischen Ausgabe oder des optischen Ausgangs, die in Bezug auf die Lichtquelle eines optischen Plattenlaufwerks notwendig sind, höchstens einige zehn mW betragen, kann andererseits eine Halbleiterlasereinrichtung, welche auf dem Gebiet der Laserverarbeitungstechnologie und im Gebiet der Medizin verwendet werden, einen erhöhten optischen Pegel oder ein erhöhtes optisches Niveau im Hinblick auf den Ausgang oder die Ausgabe aufweisen, nämlich in der Größenordnung eines Watts. Entsprechend laufen Untersuchungen an Mehrstrahlhalbleiterlasern, um das Gesamtniveau oder den Gesamtpegel der optischen Ausgabe oder des optischen Ausgangs an Laserlicht zu steigern.
Die JP 2000 277863 schafft ein Licht emittierendes Halbleiterelement mit einer hohen Lichtemissionseffizienz und mit hoher Zuverlässigkeit, wobei das emittierende Element eine Pufferschicht, eine GaN-Schicht, eine Kontaktschicht vom n-Typ, eine MQW-Lichtemissionsschicht, eine Deckschicht vom p-Typ und eine Kontaktschicht vom p-Typ aufweist, welche aufeinander folgend auf einem Saphirsubstrat ausgebildet sind. Eine SiO₂-Schicht als Maskenschicht ist nach Art mehrfacher Streifenbereiche parallel zueinander auf der GaN-Schicht ausgebildet. Eine Mehrzahl streifenartiger p-Elektroden ist parallel angeordnet und auf der p-Kontaktschicht ausgebildet, wobei diese Mehrzahl zur SiO₂-Schicht korrespondiert.
Die EP-A-1 104 031 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Nitridhalbleiters mit den Schritten des Ausbildens einer ersten Nitridhalbleiterschicht aus Al_uGa_vIn_wN aus einem Substrat, wobei 0 ≤ u,v,w ≤ 1 und u + v + w = 1 gilt; des Ausbildens mehrfacher konvexer Bereiche in einem oberen Bereich der ersten Nitridhalbleiterschicht, welche sich in Abständen zueinander entlang einer Substratoberflächenrichtung erstrecken; des Ausbildens einer Maskenschicht zum Abdecken unterer Bereiche von Ausnehmungen, die zwischen den konvexen Bereichen benachbart zueinander vorgesehen sind; und des Aufwachsens einer zweiten Nitridhalbleiterschicht aus Al_xGa_vIn_zN auf der ersten Nitridhalbleiterschicht, wobei 0 ≤ x,y,z ≤ und x + y + z = 1 erfüllt ist und zwar unter Verwendung von C-Ebenen als Keimkristall, welche mit obersten Flächen der konvexen Bereiche korrespondieren, die von der Maskenschicht freigelegt sind.
Die EP-A-0 852 416 beschreibt ein Isolationselement einer amorphen Struktur oder eines amorphen Aufbaus, welches teilweise geöffnet ist, um ein Substrat freizulegen, und welches auf dem Substrat ausgebildet ist. Es wird mindestens ein Verbindungshalbleiter mit zumindest Stickstoff als beteiligtem Element auf dem isolierenden Element und dem Substrat, welches durch die Öffnung freigelegt ist, abgeschieden, um dadurch ein Halbleitermaterial auszubilden. Das Halbleitermaterial, welches aus dem ersten Halbleitermaterial gebildet wird oder welches aus dem ersten Halbleiterma terial und einem anderen Halbleitermaterial gebildet ist, welches auf dem ersten Halbleitermaterial aufgewachsen wird, wird dadurch verarbeitet oder prozessiert, um dadurch eine Halbleitereinrichtung zu schaffen.
Die JP 2001 007 443 betrifft eine Licht emittierende Halbleitereinrichtung, die gebildet wird von einem III-V-Nitridhalbleiter. Eine Deckschicht vom n-Typ, eine optische Leitschicht vom n-Typ, eine mehrfache aktive Quanten-Well-Schicht sowie eine optische Leitschicht vom p-Typ werden in dieser Reihenfolge auf einem aus Saphir gebildeten Substrat aufgewachsen. Nachfolgend wird eine eine Stromeinschränkung oder Stromeinschnürung bildende Schicht (current constriction forming layer) auf der optischen Leitschicht abgeschieden und strukturiert, um einen Öffnungsbereich oder Aperturbereich auszubilden. Der Öffnungsbereich oder Aperturbereich und die die Stromeinschränkung oder Stromeinschnürung ausbildende Schicht (current constriction forming layer) werden von einer Deckschicht vom p-Typ abgedeckt.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 10 und 11 der Aufbau einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung nach dem Stand der Technik erläutert.
Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 10, die in 10 dargestellt ist, ist in der Lage, zwei Laserstrahlen auszusenden. Gebildet wird sie von zwei Laseroszillationsbereichen 14A und 14B, die ein Substrat 12 gemeinsam haben. Vorgesehen sind diese mit Elektroden 16A bzw. 16B auf den Laseroszillationsbereichen 14A bzw. 14B. Eine gegenüberliegende Elektrode oder Gegenelektrode 17 ist den Elektroden 16A und 16B gegenüberliegend vorgesehen, und zwar an der rückwärtigen Fläche des Substrats 12, sie dient als gemeinsame Elektrode.
Des Weiteren ist die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 10 mit zwei Kontaktelektroden 18a und 18b vorgesehen. Diese stehen in Kontakt mit den Elektroden 16A bzw. 16B. Des Weiteren ist ein Grundsubstrat 22 mit einer Leitungsanordnung oder Verdrahtungsanordnung 20A bzw. 20 B vorgesehen, mit welchen die Kontaktelektroden 18A bzw. 18B zu externen Anschlüssen hin verbunden sind, wobei die Elektroden 16A und 16B elektrisch und mechanisch mit den Kontaktelektroden 18A und 18B nach Art einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtungsanordnung verbunden sind.
Die in 11 dargestellte Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 24 ist in der Lage, vier Laserstrahlen auszusenden, und wird gebildet von vier Laseroszillationsbereichen 28A, 28B, 28C und 28D, die ein gemeinsames Substrat 26 aufweisen und die mit Elektroden 30A, 30B, 30C bzw. 30D auf den Laseroszillationsbereichen 28A bis 28D ausgebildet sind. Die gegenüberliegende Elektrode oder Gegenelektrode 31, die den Elektroden 30A bis 30D gegenüberliegend angeordnet ist, ist an einer rückseitigen Fläche oder Seite des Substrats 26 als gemeinsame Elektrode vorgesehen. Des Weiteren ist die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 24 mit vier Kontaktelektroden 32A, 32B, 32C und 32D ausgebildet, die jeweils in Kontakt stehen mit den jeweiligen Elektroden 30A bis 30D. Ferner ist ein Grundsubstrat 36 vorgesehen, welches mit einer Leitungsanordnung oder Verdrahtungsanordnung 34A, 34B, 34C und 34D ausgebildet ist, mit welchen die Kontaktelektroden 32A bis 32D zu externen Anschlüssen hin verbunden sind, wobei die Elektroden 30A bis 30D elektrisch und mechanisch mit den Kontaktelektroden 32A bis 32D nach Art einer integrierten Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtungsanordnung verbunden sind.
GaN-basierte Halbleiterlasereinrichtung, hergestellt unter der Verwendung der ELO-Technik
Auf der anderen Seite besteht auf dem Gebiet der optischen Speichereinrichtungen die Notwendigkeit, Halbleiterlasereinrichtungen zu schaffen, die in der Lage sind, Licht mit kurzen Wellenlängen auszusenden, um die Aufzeichnungsdichte eines optischen Aufzeichnungsmediums, z. B. einer optischen Platte, zu steigern. Um dies zu erreichen, wurden vielfältige Forschungsaktivitäten im Hinblick auf die Galliumnitrid- oder GaN-Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiter entfaltet (in der nachfolgenden Beschreibung werden diese als GaN-basierte Verbindungshalbleiter bezeichnet).
Eine GaN-basierte Halbleiterlasereinrichtung wird im Allgemeinen gebildet von einer laminierten Struktur oder Schichtstruktur, welche auf einem Substrat aufgewachsen ist oder wird. Da die Charakteristika einer GaN-basierten Halbleiterlasereinrichtung beeinflusst werden durch die Kristallbedingungen einer GaN-basierten Verbindungshalbleiterschicht, die auf einem Substrat aufgewachsen ist oder wird, ist es notwendig, zum Erreichen guter Charakteristika eine laminierte Struktur oder einen laminierten oder Schichtaufbau zu schaffen, bei welchem der GaN-basierte Verbindungshalbleiter nur wenige Kristalldefekte besitzt.
Da jedoch bisher kein geeignetes Substrat gefunden werden konnte, welches eine geeignete Gitterübereinstimmung oder Gitteranpassung (lattice match) mit dem GaN-Halbleiter als Basissubstrat besitzt, auf welchem die GaN-basierte Verbindungshalbleiterschicht aufgewachsen werden kann, wurde ein Saphirsubstrat (α·Al₂O₃) zu diesem Zweck verwendet, wobei die Gitterkonstanten des Saphirsubstrats und der GaN-Schicht sich voneinander unterscheiden, wodurch im Ergebnis eine fehlende Gitterübereinstimmung oder Gitteranpassung (lattice match) vorlag. Zusätzlich dazu unterscheiden sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten dieser Materialien stark voneinander.
Wenn ein Substrat nur eine schlechte oder geringe Gitteranpassung in Bezug auf die GaN-basierte Verbindungshalbleiterschicht bereitstellt, dann wird innerhalb der auf dem Substrat aufgewachsenen GaN-basierten Verbindungshalbleiterschicht im Wesentlichen eine Verzerrung oder Spannung (strain) verursacht. Daher treten in Bezug auf die Kristallinität verschiedene nachteilige Effekte auf. Um z. B. die Verzerrungen oder Spannungen, die wie oben beschrieben wurde, erzeugt werden, abzuschwächen, entsteht eine große Anzahl von Verschiebungen oder Dislokationen in der GaN-basierten Verbindungshalbleiterschicht auf dem Saphirsubstrat und zwar mit einer Dichte in der Größenordnung von 10⁸ cm^–2 bis 10¹⁰ cm^–2.
Die Dislokationen (dislocations) – die auch als Verschiebungen, Verzerrungen, Versetzungen, Verwerfungen bezeichnet werden können – bestehen z. B. auch aus Änderungs- oder Einzugsdislokationen (threading dislocations), die in der Tiefenrichtung der GaN-basierten Verbindungshalbleiterschicht propagieren, eine aktive Schicht, die in der GaN-basierten Verbindungshalbleiterschicht ausgebildet ist, erreichen und zu schädlichen Kristalldefekten werden, die als Leckstrompfade fungieren. Des Weiteren gibt es Dislokationen in Form von nicht Licht emittierenden Zentren usw., welche die elektrischen und optischen Charakteristika der Einrichtung verschlechtern. Entsprechend muss die Erzeugung derartiger Dislokationen minimiert werden, um eine GaN-basierte Halbleitereinrichtung mit guten Eigenschaften herstellen zu können. Aus diesem Grund wurde in jüngster Zeit die so genannte ELO-Technik (Epitaxial Lateral Overgrowth; laterale epitaktisches Überwachsen) als wirkungsvolles Verfahren entwickelt, um die Erzeugung derartiger Dislokationen durch Verwenden eines epitaktischen Wachstums in lateraler Richtung abzuschwächen.
Die ELO-Techniken werden gewöhnlicherweise in zwei Klassen unterteilt, nämlich ELO-Techniken unter Verwendung von Masken und freie ELO-Techniken (free-standing ELO techniques; FS-ELO-Techniken in der nachfolgenden Beschreibung).
Gemäß der FS-ELO-Technik wird nach dem Aufwachsen einer GaN-basierten Schicht auf dem Saphirsubstrat auf der GaN-basierten Schicht durch Ätzen der GaN-basierten Schicht, z. B. durch reaktives Ionenätzen (RIE) eine konkav-konvexe Streifenanordnung ausgebildet. Die konkav-konvexe Streifenanordnung wird als konkav-konvexe Struktur in Form von Streifen mit konkaven Bereichen ausgebildet, wobei letztere hergestellt werden durch Entfernen der GaN-basierten Schicht, wobei der oberste Oberflächenbereich des Substrats freigelegt wird. Des Weiteren werden konvexe Bereiche ausgebildet mittels der GaN-basierten Schicht auf der oberen Oberfläche des Substrats. Nachfolgend wird gemäß dieser Technik eine GaN-Schicht epitaktisch auf der konkav-konvexen Struktur in der oberen Richtung aufgewachsen, während die epitaktisch aufgewachsene GaN-Schicht durch Wachstum werter ausgebildet wird, und zwar in der lateralen Richtung um die konkaven Bereiche auszufüllen. Die Dichte an Dislokationen, Verschiebungen, Versetzungen oder Verwerfungen konnte als niedrig bestimmt werden, und zwar in einem Bereich, der durch das epitaktische Wachstum in lateraler Richtung erzeugt wurde (in der nachfolgenden Erklärung als Flügelbereich oder wing area bezeichnet).
In der nachfolgenden Beschreibung wird das Wachstum in lateraler Richtung durch die FS-ELO-Technik mit ihren Nachteilen im Detail unter Bezugnahme auf die 16A bis 16C und 17A und 17B erläutert.
Wie in 16A dargestellt ist, wird auf einem Saphirsubstrat 172 eine GaN-Schicht 174 ausgebildet. Da die Gitterfehlanpassung und die thermische Fehlanpassung zwischen dem Saphirsubstrat 172 und der GaN-Schicht 174 vorliegen, wird ein Bereich 176 mit hoher Defektdichte in der GaN-Schicht 174 benachbart zum Substrat ausgebildet, wie das in 16B dargestellt ist.
Bei einem Fall, bei welchem eine Pufferschicht aus GaN, AlN oder dergleichen auf dem Substrat 172 vor dem Ausbilden der GaN-Schicht 174 vorge sehen wird, wird ein Bereich 176 mit hoher Defektdichte der Pufferschicht in der Nähe des Saphirsubstrats 172 ausgebildet.
Dies bedeutet insbesondere, dass die Keimdefekte im Bereich 176 mit hoher Defektdichte Stapeldefekte (stacking defects), Dislokationsloops (dislocation loops) mit Komponenten, die sich in etwa parallel zur Kristallwachstumsebene erstrecken und so genannten threading dislocations, die sich in etwa parallel zur Wachstumsrichtung erstrecken, umfassen. Unter diesen sind die threading dislocations, die sich in etwa parallel zur Wachstumsrichtung erstrecken, diejenigen, die sich darüber hinaus vom Bereich 176 mit hoher Defektdichte in die GaN-Schicht 174 hinein erstrecken.
Nach dem Ausbilden einer Maske in Form von Streifen (in der Figur nicht dargestellt) auf der GaN-Schicht 174 wird auf der Oberfläche des Substrats eine konkav-konvexe Struktur ausgebildet, wie dies in 16C dargestellt ist, und zwar durch Ätzen der GaN-Schicht 174 und des oberen Bereichs des Saphirsubstrats 172. In der nachfolgenden Erklärung wird der konvexe Bereich als Keimkristallbereich 178 (seed crystal area) bezeichnet.
Nach dem Entfernen der Maske, die auf den Keimkristallbereichen 178 ausgebildet wurde, durch chemisches Ätzen oder dergleichen wird auf dem oberen Bereich der Keimkristallbereiche 178 eine zweite GaN-Schicht 180 aufgewachsen, während das Wachstum zwischen den Keimkristallbereichen 178 als Flügelbereiche 182 oder wing areas 182 durch epitaktisches Wachsen der zweiten GaN-Schicht 180 durchgeführt wird, und zwar unter derartigen Wachstumsbedingungen, dass das Wachstum hauptsächlich in lateraler Richtung erfolgt, wie das in Zusammenhang mit 17A dargestellt ist. Die Flügelbereiche oder wing areas 182 werden von der zweiten GaN-Schicht 180 gebildet, wobei ein freier Raum 184 zwischen der GaN-Schicht 180 und dem Saphirsubstrat 172 ausgebildet wird.
In diesem Fall werden die Kristalldefekte innerhalb der Flügelbereiche oder wing areas 182 während des Wachstums in lateraler Richtung ausgebildet, wenn die zweite GaN-Schicht 180 hergestellt wird. Wie nämlich in 17B dargestellt ist, werden Dislokationen 186A und 186B aus dem Gebiet 176 mit hoher Defektdichte erzeugt, um ungefähr parallel zum Substrat zu propagieren, während unter diesen Dislokationen die Dislokationen 186A gekrümmt werden an einer Auftreffstelle 188 und sich von dort in einer vertikalen Richtung erstrecken. Auch wird die Dislokation 186B in der Nachbarschaft der Auftreffstelle 188 gebogen und erstreckt sich dort in vertikaler Richtung. Darüber hinaus werden so genannte threading dislocations 190 beobachtet, welche sich durch den Keimkristallbereich 178 hindurch erstrecken, und zwar in der Schichtstärkenrichtung der zweiten GaN-Schicht 180 vom Bereich 176 mit hoher Defektdichte heraus.
Wie oben beschrieben wurde, sind Bereiche mit niedriger Defektdichte der Flügelbereiche 182 oder wing areas 182 angeordnet zwischen der Auftreffstelle 188 und dem jeweiligen Keimkristallbereich 178, wogegen Bereiche mit hoher Defektdichte oberhalb des Keimkristallbereichs 178 und an einer Zwischenstelle zwischen benachbarten Keimkristallbereichen 178 ausgebildet werden. Entsprechend sind die Bereiche mit hoher Defektdichte und die Bereiche mit niedriger Defektdichte periodisch angeordnet, und zwar korrespondierend mit der periodischen Anordnung der Keimkristallbereiche.
Andererseits bestehen die nachfolgend beschriebenen Probleme hinsichtlich Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtungen, und zwar in Bezug auf herkömmliche Techniken, wie das in Zusammenhang mit den 10 und 11 erklärt ist.
Ein erstes Problem besteht dahingehend, dass es schwierig ist, bekannte Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtungen bei Halbleiterlasereinrichtungen zu verwenden, z. B. bei GaN-basierten Halbleiterlasereinrichtungen, welche mit einer Elektrode vom p-Typ und einer Elektrode vom n-Typ auf derselben Seite des Substrats ausgebildet sind.
Ein zweites Problem besteht darin, dass es in dem Fall einer GaN-basierten Halbleiterlasereinrichtung, welche ausgebildet ist mit einer Elektrode vom p-Typ und einer Elektrode vom n-Typ auf derselben Seite eines Substrats, schwierig ist, eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung herzustellen, die in der Lage ist, jeweilige Laserstrahlen mit gleichförmigem optischem Ausgabepegel auszusenden.
Ein drittes Problem besteht dahingehend, dass es extrem schwierig ist, diese Elektroden in Bezug aufeinander anzuordnen, und zwar in dem Fall, wenn der Abstand zwischen den jeweiligen Laseroszillationsbereichen gering ist oder eng wird, weil jede Elektrode auf einem Laseroszillationsbereich mit einer jeweils korrespondierenden Kontaktelektrode verbunden ist.
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass eine Kontaktelektrode mit zwei Laseroszillationsbereichen nur dann verbunden werden kann, wenn der Ort oder die Stelle der Kontaktelektrode leicht verschoben sind oder werden in Bezug auf die Elektroden der Laseroszillationsbereiche, weil der Abstand zwischen jeweiligen Laseroszillationsbereichen und der Abstand zwischen den jeweiligen Kontaktbereichen gering ist. Im Ergebnis davon sinkt die Ausbeute bei Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtungen. Entsprechend ist es in der Praxis schwierig, den optischen Ausgabepegel durch Erhöhen der Anzahl von Laserstrahlen zu steigern.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung zu schaffen, bei welcher die optischen Ausgabepegel der jeweiligen Strahlen in Bezug aufeinander gleich sind, wobei die jeweilige Anordnung ebenfalls einfach ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Erstes Beispiel
Eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung, welche die vorliegende Erfindung nicht repräsentiert (nachfolgend in der Beschreibung als erstes Beispiel bezeichnet) besitzt ein gemeinsames Substrat, welches mit einer Messstruktur ausgebildet ist, auf welcher eine Mehrzahl Laseroszillationsbereiche so ausgebildet ist, dass sie Streifen bilden. Vorgesehen sind: eine erste Elektrode, die für jeden Bereich der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche vorgesehen ist und als Elektrode vom p-Typ oder als Elektrode vom n-Typ für jeden Laseroszillationsbereich fungiert, und eine zweite Elektrode, die neben der Messstruktur auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet ist, und zwar als gemeinsame Elektrode für zumindest zwei Bereiche der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche, welche den anderen Typ Elektrode repräsentiert, nämlich eine Elektrode vom n-Typ bzw. eine Elektrode vom p-Typ für jeden der zwei Laseroszillationsbereiche, und welche als gegenüberliegende Elektrode oder Gegenelektrode zur ersten Elektrode fungiert.
Die oben beschriebene erste Elektrode kann separat für jeden Laseroszillationsbereich vorgesehen werden, oder aber alternativ als gemeinsame Elektrode für jeweilige Laseroszillationsbereiche.
In dem Fall einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem ersten Beispiel ist es einfach, die Ausrichtung oder Anordnung der Elektroden anzupassen, wenn diese auf einer Unterbefestigung montiert werden, und zwar durch Auslegen der Elektrode vom p-Typ als gemeinsame Elektrode und durch Auslegen der Elektrode vom n-Typ als gemeinsame Elektrode.
Auch kann die zweite Elektrode auf beiden Seiten der Messstruktur ausgebildet werden, und zwar als gemeinsame gegenüberliegende Elektroden oder Gegenelektroden in Bezug auf die oben beschriebene erste Elektrode. alternativ dazu kann die zweite Elektrode zwischen benachbarten Messstrukturen als gemeinsame gegenüberliegende Elektrode oder Gegenelektrode ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind die nachfolgenden Bedingungen erfüllt:
A ≤ 100 μm
B ≤ 150 μm,
wobei A den Abstand bezeichnet zwischen einer der Laseroszillationsbereiche, welcher am nächsten benachbart zu einer Kante der gemeinsamen Elektrode neben den Laseroszillationsbereichen und dem anderen der Laseroszillationsbereiche, welcher am weitesten entfernt von der Kante der gemeinsamen Elektrode ist. B ist ein Abstand zwischen dem anderen Laseroszillationsbereich, welcher am weitesten von der Kante der gemeinsamen Elektrode und der Kante der gemeinsamen Elektrode neben den Laseroszillationsbereichen entfernt ist.
In diesem Fall sind der eine Laseroszillationsbereich, der am nächsten benachbart ist zur Kante der gemeinsamen Elektrode und der andere der Laseroszillationsbereiche, welcher am weitesten entfernt ist von der Kante der gemeinsamen Elektrode, zum Definieren von Werten A und B Laseroszillationsbereiche, welche sich die gemeinsame Elektrode teilen. In dem Fall, bei welchem eine gemeinsame Elektrode vorgesehen ist oder wird, auf welcher beide Seiten der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche ausgebildet sind, werden A und B z. B. definiert durch diejenigen der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche, die sich im Wesentlichen die gemeinsame Elektrode untereinander teilen, während A und B ferner definiert werden durch die verbleibenden der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche, die sich im Wesentlichen die andere gemeinsame Elektrode teilen.
Die numerischen Werte, welche die Bereiche der oben beschriebenen Größen A und B definieren, wurden gegründet auf den Ergebnissen von Experimenten sowie auf Ergebnissen von Simulationen mit einer der beiden oben beschriebenen gemeinsamen Elektroden.
Falls z. B. B den Wert 150 μm überschreitet, wenn der Betriebsstrom oder Treiberstrom 50 μA beträgt, steigt der Spannungsabfall zwischen dem oben beschriebenen am weitesten entfernten Laseroszillationsbereich und der gemeinsamen Elektrode, um z. B. 0,05 V zu überschreiten. Daher ist es schwierig, Laserstrahlen aus einer Mehrzahl Laseroszillationsbereiche mit gleichförmigen oder uniformen optischen Ausgabeniveaus oder Ausgabepegeln zu emittieren.
In dem Fall einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem ersten Beispiel sind Laseroszillationsbereiche mit einer Elektrode als erste Elektrode auf einer Messstruktur auf einem gemeinsamen Substrat ausgebildet, und zwar in Form einer Elektrode vom p-Typ oder vom n-Typ, während eine zweite Elektrode vom anderen Typ, also vom n-Typ oder vom p-Typ, neben der Messstruktur als gemeinsame Gegenelektrode zur ersten Elektrode vorgesehen ist. Daher werden die optischen Ausgabeniveaus oder -pegel der jeweiligen Laseroszillationsbereiche gesteigert und gleichmäßig.
Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem ersten Beispiel ist unabhängig von der Zusammensetzung des Substrats und der Zusammensetzung der Verbindungshalbleiterschicht, welche den Laseraufbau bilden, anwendbar z. B. vorzugsweise bei GaN-basierten Halbleiterlasereinrichtungen.
Eine GaN-basierte Halbleiterlasereinrichtung ist eine Halbleiterlasereinrichtung mit einem Saphirsubstrat oder einem GaN-Substrat, auf welchem eine Schicht aus oder mit Al_aB_bGa_cIn_dN (a + b + c + d = 1 und 0 ≦ a, b, c, d ≦ 1) vorgesehen ist.
Wenn in Bezug auf eine derartige Struktur das erste Beispiel angewandt wird, ergibt sich keine Einschränkung in Bezug auf den Aufbau des Lichtwellenführungselements (light waveguide), so dass das erste Beispiel anwendbar ist auf Strukturen, die bestimmt werden durch den Brechungsindex, und auch auf Strukturen, die bestimmt werden durch die Verstärkung.
Des Weiteren ergibt sich keine Beschränkung hinsichtlich des Aufbaus des Laseroszillationsbereichs, so dass das erste Beispiel anwendbar ist in Bezug auf Typen mit einer Luftkante (air-ridge types), Typen mit einer vergrabenen Kante (buried ridge types) und so weiter.
Des Weiteren ergibt sich keine Beschränkung hinsichtlich der Stromeinschlussstruktur (current confinement structure), so dass das erste Beispiel anwendbar ist auf eine Stromeinschlussstruktur unter Verwendung einer isolierenden Schicht, einer Schicht mit hohem Widerstand, einer Trennung eines PN-Übergangs und so weiter.
Eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem ersten Beispiel ist als Einrichtung geeignet, die auf einer Unterbefestigung montierbar ist, und zwar nach Art und Weise mit einem nach unten ausgerichteten Übergang (junction down fashion). In diesem Fall wird die Einrichtung mit einer Unterbefestigung oder mit einem Unterbau verbunden, welche versehen sind mit einer ersten Verbindungselektrode, um verbunden zu werden mit der oben beschriebenen einen Elektrode, wobei eine zweite Verbindungselektrode vorgesehen ist, die mit der oben beschriebenen Elektrode elektrisch verbunden ist.
Dagegen wurden die folgenden Aspekte beachtet und realisiert, als die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem ersten Beispiel entwickelt wurde.
Da nitridbasierte Halbleiterlasereinrichtungen in vielen Fällen auf Saphirsubstraten ausgebildet werden, wobei diese aus einem isolierenden Material gebildet sind, werden eine Elektrode vom n-Typ und eine Elektrode vom p-Typ üblicherweise in der schichtartigen oder laminierten Struktur von Verbindungshalbleitern ausgebildet und dem Saphirsubstrat gegenüberliegend angeordnet, nämlich in Form einer Resonanzstruktur oder resonierenden Struktur (resonating structure).
Im Fall eines nitridbasierten Mehrstrahlhalbleiterlasergeräts 250, welches in 24 dargestellt ist, ist eine Mehrzahl Laseroszillationsbereiche 252A, 252B, 252C und 252D lateral und parallel zueinander auf einem gemeinsamen Messbereich oder einer gemeinsamen Messstruktur 253 angeordnet und mit Elektroden 254A, 254B, 254C und 254D (nachfolgend als Streifenelektroden der Einfachheit halber bezeichnet) für die jeweiligen Laseroszilla tionsbereiche 252A bis 252D versehen. Des Weiteren sind gemeinsame Elektroden 256A und 256B vom n-Typ ausgebildet, und zwar auf einer Kontaktschicht 257 vom n-Typ in der laminierten Struktur oder schichtartigen Struktur dem Saphirsubstrat 258 gegenüberliegen.
Dabei sind die Abstände der jeweiligen Streifenelektroden 254A bis 254D zu den gemeinsamen Elektroden 256A oder 256B vom n-Typ voneinander unterschiedlich. Aus diesem Grunde ist der Strompfad zwischen der Elektrode vom n-Typ und der Elektrode vom p-Typ um so länger, je weiter entfernt der Laseroszillationsbereich von der gemeinsamen Elektrode 256A oder 256B vom n-Typ ist, wodurch sich ein höherer elektrischer Widerstand ergibt.
Im Ergebnis davon unterscheiden sich die Strommengen, die in die jeweiligen Streifenelektroden 254A bis 254D injiziert werden im Hinblick auf andere Laseroszillationsbereiche, so dass die Lumineszenzintensität des von den Laseroszillationsbereichen gemäß 25 emittierten Lichts um so schwächer ist, je weiter der jeweilige Laseroszillationsbereich von der Elektrode vom n-Typ entfernt ist.
Auf diese Art und Weise neigt in dem Fall, bei welchem eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung verteilte Lumineszenzintensitäten in Bezug auf die Laseroszillationsbereiche aufweist, der Laseroszillationsbereich, welcher in der Lage ist, Strahlen mit einer höheren Intensität auszusenden, dazu, sich schnell zu verschlechtern. Daher ist die Lebensdauer dieser Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung kürzer als diejenige einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung, die in der Lage ist, gleichförmige oder uniforme Laserstrahlen auszusenden.
Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung zu schaffen, bei welcher die Lumineszenzintensitäten der jeweiligen Strahlen uniform oder gleichförmig sind.
Zur Lösung dieser weiteren Aufgabe, wie sie oben beschrieben wurde, weist eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung (nachfolgend in der Beschreibung als sechste Erfindung bezeichnet) ein gemeinsames Substrat auf, welches mit einer Messstruktur versehen ist, auf welcher eine Mehrzahl Laseroszillationsbereiche in Form von Streifen ausgebildet sind. Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung weist auf: eine erste Elektrode (Streifenelektrode), die für die Mehrzahl Laseroszillationsbereiche vorgesehen ist und die als Elektrode vom p-Typ oder als Elektrode vom n-Typ des Laseroszillationsbereichs fungiert. Es ist eine zweite Elektrode vorgesehen, die neben der Messstruktur auf dem gemeinsamen Substrat ausgebildet ist und als gemeinsame Elektrode für mindestens zwei der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche als Elektrode vom anderen Typ zu wirken, nämlich als Elektrode vom n-Typ bzw. als Elektrode vom p-Typ, und zwar jeweils in Bezug auf die zwei Laseroszillationsbereiche, wobei diese zweite Elektrode als Elektrode der ersten Elektrode gegenüberliegend oder als Gegenelektrode zu dieser bewirkt. Die Mehrzahl Streifenelektroden der ersten Elektrode besitzt unterschiedliche Bereiche oder Flächen, und zwar korrespondierend mit ihren Abständen von der gemeinsamen Elektrode, um im Wesentlichen denselben Strom von den Streifenelektroden der ersten Elektrode fließen zu lassen.
In dem Fall der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Lumineszenzintensitäten der jeweiligen Orten der Laseroszillationsbereiche uniform oder gleichmäßig gemacht durch Ändern der Flächen oder Bereiche der ersten Elektrode gemäß ihrem Abstand von der gemeinsamen Elektrode, um die jeweiligen elektrischen Widerstände zwischen den jeweiligen ersten Elektroden und der gemeinsamen Elektrode anzugleichen und um denselben Strom zwischen den jeweiligen ersten Elektroden und der gemeinsamen Elektrode fließen zu lassen.
In dem Fall einer bestimmten Ausführungsform der sechsten Erfindung, wobei n Laseroszillationsbereiche mit einer ersten Elektrode in Form von Streifenelektroden vorgesehen sind, welche mit einer gemeinsamen Elektrode an der Seite einer Messstruktur verbunden sind, ist die nachfolgende Gleichung erfüllt: (ρv·d)/S(i) + rsh·(l(i)/L) = C (konstanter Wert), (Gleichung 1)wobei ρv ein effektiver spezifischer Widerstand in einer Längsrichtung von der ersten Elektrode durch die aktive Schicht, d eine effektive Schichtstärke in der Längsrichtung von der ersten Elektrode zur gemeinsamen Elektrode durch die aktive Schicht, rsh ein Schichtwiderstand von der ersten Elektrode zur gemeinsamen Elektrode, L eine Resonatorlänge der Laseroszillationsbereiche. S(i) einen Bereich oder eine Fläche der ersten Elektrode des i-ten (i = 1, 2, ..., n) Laseroszillationsbereich (i) der Laseroszillationsbereiche, l(i) ein Abstand in lateraler Richtung vom Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs (i) zur gemeinsamen Elektrode sind. In dem Fall einer spezifischen oder bestimmten Ausführungsform der sechsten Erfindung, wobei n Laseroszillationsbereiche mit einer ersten Elektrode in Form von jeweiligen Streifenelektroden vorgesehen und mit den ersten und zweiten gemeinsamen Elektroden verbunden sind, die an beiden Seiten der Messstruktur vorgesehen sind, ist die folgende Gleichung erfüllt: ρv·d)/S(i) + rsh·A(i)·(1/L) = C (konstanter Wert) A(i) = (1N(i)·1F(i))/(1N(i) + 1F(i)), (Gleichung 2)wobei ρv ein effektiver spezifischer Widerstand in einer Längsrichtung von der ersten Elektrode durch die aktive Schicht, d eine effektive Schichtstärke in der Längsrichtung von der ersten Elektrode zur gemeinsamen Elektrode durch die aktive Schicht, rsh ein Schichtwiderstand von der ersten Elektrode zur gemeinsamen Elektrode, L eine Resonatorlänge der Laseroszillationsbereiche, S(i) einen Bereich oder eine Fläche der ersten Elektrode des i-ten (i = 1, 2, ..., n) Laseroszillationsbereich (i) der Laseroszillationsbereiche, lN(i) ein Abstand in lateraler Richtung vom Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs (i) zur gemeinsamen Elektrode in der Nähe der Mitte oder des Zentrums des Laseroszillationsbereichs (i) und lF(i) ein Abstand in lateraler Richtung vom Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs (i) zu einer gemeinsamen Elektrode entfernt vom Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs (i) sind.
In dem Fall der beiden oben beschriebenen Beispiele der Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die jeweiligen elektrischen Widerstände zwischen den jeweiligen ersten Elektroden und der gemeinsamen Elektrode anzugleichen und den gleichen Strom zwischen den jeweiligen ersten Elektroden und der gemeinsamen Elektrode fließen zu lassen, und zwar durch Ausbilden der Flächen oder Bereiche S(i) der ersten Elektrode, wie das oben beschrieben wurde. Alternativ dazu können das Produkt W(i)·L und die Breite oder Weite W(i) der ersten Elektrode des Laseroszillationsbereichs (i) und die Resonatorlänge (L) des Laseroszillationsbereichs (i) zu demselben Zweck geändert werden, wie die Fläche oder der Bereich S(i).
In dem Fall der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welcher der Laseroszillationsbereich davon eine konstante Breite oder Weite in longitudinaler Richtung aufweist, ist die Erfindung nicht auf diese Umstände beschränkt, sondern auch anwendbar auf einen Fall, bei welchem mindestens eine Kante mindestens eines Bereichs der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche geneigt, schräg, zusammenlaufend oder verjüngend ausgebildet ist, und zwar in Draufsicht. Die effektive Schichtstärke oder Dicke d in longitudinaler Richtung oder Längsrichtung von der ersten Elektrode zur gemeinsamen Elektrode durch die aktive Schicht und die effektive Schichtstärke oder Dicke d in Längsrichtung oder longitudinaler Richtung von der ersten Elektrode zu den ersten und zweiten gemeinsamen Elektroden durch die aktive Schicht können aufgefasst werden als Höhe der gemeinsamen Messstruktur.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche die Gesamtkonfiguration oder den Gesamtaufbau einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem Beispiel 1 darstellt.
2 ist eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau jedes Laseroszillationsbereichs aus 1 illustriert.
3A–3D sind Querschnittsansichten, welche die jeweiligen Herstellungsschritte in Bezug auf eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß 1 zeigen.
4A, 4B sind Querschnittsansichten, welche die jeweiligen Schritte zeigen, die nach der 3D folgen.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche dem Gesamtaufbau einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß einem zweiten Beispiel zeigt.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche dem Gesamtaufbau einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß einem dritten Beispiel zeigt.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche dem Gesamtaufbau einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß einem vierten Beispiel zeigt.
8 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß 7 zeigt, welche auf einem Unteraufbau montiert ist, und zwar mit der Verbindung nach unten.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß 7 zeigt, welche auf einem anderen Unteraufbau montiert ist, und zwar mit der Verbindung nach unten.
10 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, welche einen Aufbau einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß einer ersten exemplarischen Vorgehensweise nach dem Stand der Technik beschreibt.
11 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, welche einen Aufbau einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß einer zweiten exemplarischen Vorgehensweise nach dem Stand der Technik beschreibt.
16A–16C sind Querschnittsansichten, welche die jeweiligen Schritte bei einer Wachstumstechnik in lateraler Richtung gemäß dem FS-ELO-Verfahren zeigen.
17A ist eine Querschnittsansicht, welche den Schritt des Aufwachsens in lateraler Richtung durch das FS-ELO-Verfahren zeigt, wobei dieser Schritt dem Schritt aus 16C folgt.
17B ist eine Querschnittsansicht, welche die Nachteile des FS-ELO-Verfahrens zeigt.
18 ist ein graphisches Diagramm, welches die Defektdichten (EPD, Etch Pit Density) eines Substrats zeigt.
19 ist eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer GaN-basierten Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau jedes Laseroszillationsbereichs aus 19 illustriert.
21 ist ein graphisches Diagramm, welches die Lumineszenzintensitäten der jeweiligen Orte der Laseroszillationsbereiche einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung aus 19 illustriert.
22 ist eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer GaN-basierten Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
23 ist eine Draufsicht, welche den Aufbau der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau eine s Mehrstrahlhalbleiterlasers zeigt, und zwar zur Erläuterung der Probleme der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung.
25 ist ein graphisches Diagramm, welches die Lumineszenzintensitäten jeweiliger Orte der Laseroszillationsbereiche der in 24 dargestellten Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung beschreibt.
DETAILBESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Speziellen und detailliert beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Im Gegensatz dazu sollen die Beschreibung des Schichtausbildungsvorgangs, der Zusammensetzungen und der Schichtstärken der Verbindungshalbleiterschichten, die Kantenbreiten oder Kantenweiten, die Prozessbedingungen usw., wie sie im Zusammenhang mit den Erläuterungen zu den folgenden Ausführungsformen beschrieben werden, ausschließlich der Illustration und nicht der Beschränkung der vorliegenden Erfindung dienen.
Erste Ausführungsform des ersten Beispiels
Die vorliegende Ausführungsform repräsentiert nicht die Erfindung und bezieht sich auf ein bestimmtes Beispiel einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem ersten Beispiel. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Gesamtaufbau oder die Gesamtkonfiguration dieser Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung erläutert. 2 ist eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines Teils davon beschreibt.
Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine GaN-basierte Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist. Sie ist ausgebildet mit vier Laseroszillationsbereichen 42A, 42B, 42C und 42D, und zwar in Form von Streifen, die in der Lage sind, Laserstrahlen mit derselben Wellenlänge auszusenden.
Die Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D sind mit einer gemeinsamen Elektrode 48 vom p-Typ auf einer Messstruktur 46 ausgebildet, welche auf einem Saphirsubstrat 44 vorgesehen ist. Es sind aktive Bereiche 50A, 50B, 50C und 50D vorgesehen. Ferner sind zwei Elektroden 52A und 52B vom n-Typ vorgesehen, und zwar auf einer GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ. Diese sind als gemeinsame Elektroden gegenüberliegend der gemeinsamen Elektrode 48 vom p-Typ auf beiden Seiten der Messstruktur 46 angeordnet.
Die Breite oder Weite W der Messstruktur 46 in der Richtung parallel zum Saphirsubstrat 44 beträgt 250 μm. Der Abstand A zwischen dem Laseroszillationsbereich 42A und dem Laseroszillationsbereich 42D beträgt 200 μm. Der Abstand A₁ zwischen dem Laseroszillationsbereich 42A und dem Laseroszillationsbereich 42 beträgt 16 μm, wogegen der Abstand A₂ zwischen dem Laseroszillationsbereich 42C und dem Laseroszillationsbereich 42D 16 μm beträgt. Ebenso beträgt der Abstand B₁ zwischen dem Laseroszillationsbereich 42B und der Kante der Elektrode 52A vom n-Typ benachbart zur Messstruktur 46 76 μm, wogegen der Abstand B₂ zwischen dem Laseroszillationsbereich 42C und der Kante der Elektrode 52B vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 76 μm beträgt.
Der Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 42A und der Kante der Elektrode 52B vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich beträgt 260 μm, wogegen der Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 42A und der Kante der Elektrode 52A vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 60 μm beträgt. Darüber hinaus beträgt der Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich D und der Kante der Elektrode 52A vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 260 μm, wogegen der Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 42D und der Kante der Elektrode 52B vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 60 μm beträgt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 42B und dem Laseroszillationsbereich 42C größer als der Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 42A und dem Laseroszillationsbereich 42B und größer als der Laseroszillationsbereich 42C und der Laseroszillationsbereich 42D. Dies dient ausschließlich dazu, ein Testverfahren in Bezug auf die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 40 zu unterstützen, wogegen es nicht unerlässlich ist, den Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 42B und dem Laseroszillationsbereich 42C aufzuweiten, es jedoch möglich ist, denjenigen Abstand zwischen anderen Laseroszillationsbereichen gleich zu gestalten.
Der Laseroszillationsbereich 42A ist ein Laseroszillationsbereich vom Luftkantentyp (air-ridge type laser oscillating region) bei welchem der Strom durch eine SiO₂-Schicht 70 eingeschlossen ist oder wird, wie das in 2 dargestellt ist. Eine GaN-Keimkristallschicht 56, eine GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ, eine A1GaN-Deckschicht 58 vom n-Typ, eine GaN-Lichtführungs- oder -Lichtleitschicht 60, eine aktive Schicht 62, eine GaN-Lichtführungs- oder -Lichtleitschicht 64 vom p-Typ, eine A1GaN-Deckschicht 66 vom p-Typ sowie eine GaN-Kontaktschicht 68 vom p-Typ sind aufeinander folgend auf der C-Ebene des Saphirsubstrats 44 als Schichtstruktur oder laminierte Struktur aufgeschichtet oder auflaminiert. Dagegen ist in der Figur nicht dargestellt, dass ein Pufferschicht bei niedrigen Temperaturen zwischen dem Saphirsubstrat 44 und der GaN-Keimkristallschicht 56 aufgewachsen sein kann.
Der obere Bereich der AlGaN-Deckschicht 66 vom p-Typ, welche den Laseroszillationsbereich 42A bildet, und die GaN-Kontaktschicht 68 vom p-Typ erstrecken sich in Form eines Kantenstreifens in einer Richtung. Auch sind der obere Bereich der GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ und die A1GaN- Deckschicht 58 vom n-Typ, die GaN-Lichtführungsschicht 60 vom n-Typ, die aktive Schicht 62, die GaN-Lichtführungsschicht 64 vom p-Typ und der untere Bereich der AlGaN-Deckschicht 66 vom p-Typ als die Messstruktur 46 ausgebildet, welche sich in derselben Richtung wie der Laseroszillationsbereich 42A. Dagegen ist die Messstruktur 46 als gemeinsame Messstruktur für die Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D ausgebildet. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ, die AlGaN-Deckschicht 58 vom n-Typ, die GaN-Leitführungsschicht 60 vom n-Typ, die aktive Schicht 62, die GaN-Lichtführungsschicht 64 vom p-Typ und die A1GaN-Deckschicht 66 vom p-Typ als gemeinsame Schichtstruktur oder als gemeinsame laminierte Struktur in Bezug auf die jeweiligen Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D ausgebildet sind.
Darüber hinaus ist die GaN-Keimkristallschicht 56 ausgebildet als konkavkonvexe Struktur, die sich in derselben Richtung erstreckt wie der Laseroszillationsbereich 42A und die Messstruktur 46, wogegen der Laseroszillationsbereich 42A angeordnet ist zwischen zwei konkaven Bereichen der konkav-konvexen Struktur.
Die Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D, die Messstruktur 46 und die GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ benachbart zur Messstruktur 46 sind beschichtet mit einer SiO₂-Schicht 70, außer im Bereich der oberen Fläche der Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D und einiger Oberflächenbereiche der GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ.
Eine gemeinsame Elektrode 48 vom p-Typ aus einer mehrschichtigen Metallschicht, z. B. eine Pd/Pt/Au-Elektrode, ist über der jeweiligen GaN-Kontaktschicht 68 ausgebildet, und zwar als gemeinsame Elektrode mit ohmscher Verbindung oder mit ohmschem Übergang zu dem jeweiligen Laseroszillationsbereich 42A bis 42D, und zwar durch Laminieren oder Aufschichten von Palladium (Pd), Platin (Pt) und Gold (Au) in dieser Reihenfolge durch die Öffnungen in der SiO₂-Schicht 70.
Auch sind Elektroden 52A und 52B vom n-Typ aus einer mehrschichtigen metallischen Schicht, z. B. einer Ti/Al/Pt/Au-Elektrode, auf der GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ auf beiden Seiten der Messstruktur 46 ausgebildet, und zwar als Elektroden mit einem ohmschen Übergang oder einer ohmschen Verbindung zum jeweiligen Laseroszillationsbereich 42A bis 42D, und zwar durch Laminieren von Titan (Ti), Aluminium (Al), Platin und Gold in dieser Reihenfolge durch die Öffnungen in der SiO₂-Schicht 70. Wegen der jeweiligen Abstände zwischen den Laseroszillationsbereichen 42A bis 42D und den Elektroden 52A und 52B vom n-Typ dient jedoch die Elektrode 52A vom n-Typ hauptsächlich als die gemeinsame Elektrode für die Laseroszillationsbereiche 42A und 42B, während die Elektrode 52B vom n-Typ hauptsächlich als gemeinsame Elektrode für die Laseroszillationsbereiche 42C und 42D fungiert.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind unter Bezugnahme auf die 3A bis 3D sowie 4A und 4B beschrieben.
Wie in 3A dargestellt ist, wird zunächst eine GaN-Keimkristallschicht 56 auf der C-Ebene des Saphirsubstrats 44 mittels MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition; metallorganische chemische Dampfabscheidung) abgeschieden. Wenn die GaN-Keimkristallschicht 56 auf dem Saphirsubstrat 44 aufgewachsen wird, wodurch eine GaN-Pufferschicht (in der Figur nicht dargestellt) sandwichartig dazwischen vorgesehen wird, wird die GaN-Pufferschicht auf dem Saphirsubstrat 44 bei niedrigen Temperaturen aufgewachsen und zwar mittels eines MOCVD-Verfahrens, gefolgt vom Aufwachsen der GaN-Keimkristallschicht 56 auf der GaN-Pufferschicht.
Nach dem Verschieben des Substrats des MOCVD-Geräts wird zu diesem Zeitpunkt eine Schutzmaske 57 auf der GaN-Keimkristallschicht 56 nach Art eines vorbestimmten Streifens ausgebildet, welcher sich in einer vorbestimmten Richtung erstreckt, wie das in 3B gezeigt ist.
Dann wird, wie das in 3C dargestellt ist, die GaN-Keimkristallschicht 56 mittels der Schutzmaske 57 geätzt, und zwar gefolgt von einem Entfernen der Schutzmaske 57. Durch diesen Schritt wird, wie das in 3D dargestellt ist, die konkav-konvexe Struktur der GaN-Keimkristallschicht 56 auf dem Saphirsubstrat 44 ausgebildet.
Das Substrat wird erneut in die MOCVD-Apparatur eingebracht, in welcher dann, wie das in 4A dargestellt ist, die GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ auf der GaN-Keimkristallschicht 56 als konvexer Bereich der konkavkonvexen Struktur ausgebildet wird, und zwar unter Wachstumsbedingungen, die ein schnelles Kristallwachstum in lateraler Richtung erlauben. Nachfolgend werden dann eine A1GaN-Deckschicht 58 vom n-Typ, eine GaN- Lichtführungsschicht 60 vom n-Typ, eine aktive Schicht 62, eine GaN-Lichtführungsschicht 64 vom p-Typ, eine A1GaN-Deckschicht 66 vom p-Typ und eine GaN-Kontaktschicht 68 vom p-Typ auf einander folgend darauf auflaminiert oder aufgeschichtet. Nachfolgend werden dann die Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D durch Ätzen der GaN-Kontaktschicht 68 vom p-Typ und der oberen Bereiche der A1GaN-Deckschicht 66 vom p-Typ ausgebildet, wie das in 4B dargestellt ist. In der 4B sind jedoch ausschließlich die Laseroszillationsbereiche 42A und 42B dargestellt.
Obwohl es in der Figur nicht dargestellt ist, wird dann nachfolgend die Mesastruktur 46 durch Ätzen des unteren Bereichs der A1GaN-Deckschicht 66 vom p-Typ, der GaN-Lichtführungsschicht 46 vom p-Typ, der aktiven Schicht 62, der GaN-Lichtführungsschicht 60 vom n-Typ, der A1GaN-Deckschicht 58 vom n-Typ und der oberen Bereiche der GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ auf beiden Seiten der Laseroszillationsbereiche 42A und 42D ausgebildet.
Nach dem Ausbilden und dem dann selektiven Entfernen der SiO₂-Schicht 70, um Öffnungen oder Löcher darin auszubilden, wird danach die gemeinsame Elektrode 58 vom p-Typ darauf ausgebildet, um einen Kontakt herzustellen mit den GaN-Kontaktschichten 68 vom p-Typ, in Bezug auf die jeweiligen Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D. Darüber hinaus werden die gemeinsamen Elektroden 52A und 52B vom n-Typ auf der GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ ausgebildet, welche von den Laseroszillationsbereichen 42A bis 42D geteilt wird.
Schließlich wird der Wafer (das Substrat) in Streifen oder Riegel unterteilt und zwar durch Schneiden oder durch Trennen entlang der Ebene senkrecht zu den Laseroszillationsbereichen 42A bis 42D und zwar gefolgt vom Unterteilen in Streifen oder Riegeln parallel zu den Laseroszillationsbereichen 42A bis 42D, um die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 40 auszubilden, wie das in 1 gezeigt ist.
Wie oben erläutert wurde, sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Abstand A zwischen dem Laseroszillationsbereich 42A und dem Laseroszillationsbereich 42D, der Abstand zwischen der Elektrode 52A vom n-Typ und dem Laseroszillationsbereich 42D sowie der Abstand zwischen der Elektrode 52B vom n-Typ und dem Laseroszillationsbereich 42A derart ausgebildet, dass diese innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen. Es ist daher möglich, das optische Ausgabeniveau oder den optischen Ausgabepegel der jeweiligen Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D zu steigern oder einander anzugleichen. Da auch die Elektrode 48 vom p-Typ und die Elektroden 52A und 52B vom n-Typ als gemeinsame Elektroden verwendet werden, ist es einfach, die Anordnung anzupassen, wenn eine Montage auf einem Unteraufbau oder Unterbefestigung vorgesehen ist.
Zweite Ausführungsform des ersten Beispiels
Die vorliegende Ausführungsform, die nicht die Erfindung repräsentiert, betrifft ein anderes Beispiel einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem ersten Beispiel. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche die Gesamtkonfiguration oder den Gesamtaufbau einer Mehrzahl Halbleiterlasereinrichtungen darstellt. In 5 werden mit den gleichen Bezugszeichen ähnliche oder gleiche Elemente wie im Hinblick auf die 1 und 2 bezeichnet. Daher werden die redundanten Erklärungen dazu nicht wiederholt.
Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72 gemäß dieser Ausführungsform ist eine GaN-basierte Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung mit vier Laseroszillationsbereichen 42A Bis 42D, wie das in 5 dargestellt ist, welche in der Lage sind, Laserstrahlen mit derselben Wellenlänge zu emittieren.
Die Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D sind mit einer gemeinsamen Elektrode 48 vom p-Typ auf einer Messstruktur 46 vorgesehen, welche auf einem Saphirsubstrat 44 ausgebildet ist. Sie besitzen aktive Bereiche 50A bis 50D. Des Weiteren ist eine Elektrode 74 vom n-Typ auf einer GaN-Kontaktschicht 54 vom n-Typ vorgesehen und als gemeinsame Elektrode der gemeinsamen Elektrode 48 der jeweiligen Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D gegenüberliegend auf einer Seite der Messstruktur 46 ausgebildet.
In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform sind die Abstände zwischen benachbarten Laseroszillationsbereichen 42A bis 42D einander gleich. Auch ist die Breite oder Weite W der Messstruktur 46 in der Richtung parallel zum Saphirsubstrat 44 200 μm bis 300 μm, wogegen der Abstand A zwischen dem Laseroszillationsbereich 42A und dem Laseroszillationsbereich 42D 48 μm beträgt. Der Abstand B zwischen dem Laseroszillationsbereich 42D und der Kante der Elektrode 74 vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich beträgt 108 μm, während der Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 42A und der Kante der Elektrode 74 vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 60 μm beträgt. Die Anordnung der jeweiligen Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D sowie die Schichtstruktur oder Laminatstruktur unter diesen Bereichen sind so ausgebildet, dass sie mit denjenigen korrespondieren, die im Zusammenhang mit der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 40 gemäß der ersten Ausführungsform des ersten Beispiels zu sehen sind.
Auch in dem Fall einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestehen dieselben Vorteile wie im Vergleich zu dem Fall der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 40 gemäß der ersten Ausführungsform des ersten Beispiels.
Dritte Ausführungsform des ersten Beispiels
Die vorliegenden Ausführungsform repräsentiert nicht die Erfindung und betrifft ein weiteres Beispiel für eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem ersten Beispiel. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Gesamtaufbau der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung zeigt. In 6 bezeichnen dieselben Bezugszeichen ähnliche Elemente wie im Zusammenhang mit den 1 und 2. Die jeweiligen Erklärungen dazu sind redundant und werden hier nicht wiederholt.
Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 76 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine GaN-basierte Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung mit vier Laseroszillationsbereichen 42A bis 42D, wie dies in 6 dargestellt ist, wobei die Einrichtung in der Lage ist, Laserstrahlen mit derselben Wellenlänge zu emittieren.
Die Laseroszillationsbereiche 42A und 42B sind mit einer gemeinsamen Elektrode 48A vom p-Typ auf einer Messstruktur 46A ausgebildet, die ihrerseits auf einem Saphirsubstrat 44 vorgesehen ist. Ferner sind aktive Bereiche 50A und 50B vorgesehen. Die Laseroszillationsbereiche 42C und 42D sind mit einer gemeinsamen Elektrode 48B vom p-Typ auf einer Messstruktur 46B vorgesehen, die ihrerseits auf einem Saphirsubstrat 44 angeordnet ist. Ferner sind aktive Bereiche 50C und 50D ausgebildet.
Des Weiteren ist eine Elektrode 78 vom n-Typ auf einer GaN-Kontaktschicht 54 zwischen der Messstruktur 46A und der Messstruktur 46B vorgesehen und angeordnet als gemeinsame Elektrode, und zwar der gemeinsamen Elektrode 48A der jeweiligen Laseroszillationsbereiche 42A und 42B gegenüberliegend sowie der gemeinsamen Elektrode 48B der Laseroszillationsbereiche 42C und 42D gegenüberliegend. Die Messstruktur 46A und die Laseroszillationsbereiche 42A und 42B sowie die Messstruktur 46B und die Laserstreifen 42C und 42D sind in symmetrischer Art und Weise mit der Elektrode 78 vom n-Typ als Symmetriezentrum oder Zentrum der Inversion (center of inversion) vorgesehen.
Die Breiten oder Weiten W der Messstrukturen 46A und 46B in der Richtung parallel zum Substrat liegen zwischen 150 μm und 250 μm, während der Abstand Al zwischen dem Laseroszillationsbereich 42A und dem Laseroszillationsbereich 42B sowie der Abstand A2 zwischen dem Laseroszillationsbereich 42C und dem Laseroszillationsbereich 42D jeweils 16 μm betragen.
Der Abstand B₁ zwischen dem Laseroszillationsbereich 42B und der Elektrode 78 vom n-Typ sowie der Abstand B₂ zwischen dem Laseroszillationsbereich 42D und der Elektrode 78 vom n-Typ betragen jeweils 76 μm, wogegen der Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 42B und der Elektrode 78 vom n-Typ sowie jeder Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 42C und der Kante der Elektrode 78 vom n-Typ jeweils 60 μm betragen. Die Anordnung und der Aufbau der jeweiligen Laseroszillationsbereiche 42A bis 42D sowie der Schichtstrukturen oder laminierten Strukturen unter diesen Bereichen oder Flächen sind korrespondierend zu denjenigen ausgebildet, wie sie im Zusammenhang mit der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 40 gemäß der ersten Ausführungsform des ersten Beispiels beschrieben wurden.
Auch in dem Fall der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 76 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ergeben sich dieselben Vorteile wie im Zusammenhang mit der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 40 gemäß der ersten Ausführungsform des ersten Beispiels.
Vierte Ausführungsform des ersten Beispiels
Die vorliegende Ausführungsform betrifft ein weiteres Beispiel einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem ersten Beispiel. 7 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Gesamtaufbau der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung illustriert. In 7 bezeichnen dieselben Bezugszeichen ähnliche Elemente wie im Zusammenhang mit den 1 und 2. Die jeweils redundanten Erläuterungen dazu werden hier nicht wiederholt.
Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 80 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Mehrstrahlhalbleiterlaseranordnung, die gebildet wird von Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtungen 72, die parallel zueinander auf einem gemeinsamen Substrat 82 ausgebildet sind, wie das in 7 dargestellt ist (zur Vereinfachung und Klarheit der Erläuterung werden nur drei Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtungen 72A, 72B und 72C in 7 dargestellt, wobei die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtungen 72A und 72B nur teilweise illustriert sind). Jede Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung ist mit vier Laseroszillationsbereichen 42A bis 42D ausgebildet, die in der Lage sind, Laserstrahlen mit derselben Wellenlänge zu emittieren.
Die Elektrode 74a vom n-Typ, welche auf der gemeinsamen GaN-Kontaktschicht 84 vom n-Typ ausgebildet und zwischen der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72A und der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72B angeordnet ist, fungiert als gemeinsame Elektrode vom n-Typ für die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72A und die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72B, insbesondere als gemeinsame Elektrode vom n-Typ für die Laseroszillationsbereiche 42A und 42B der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72A sowie für die Laseroszillationsbereiche 42C und 42D der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72B.
In der gleichen Art und Weise fungiert die Elektrode 74B vom n-Typ, welche auf der gemeinsamen GaN-Kontaktschicht 84 vom n-Typ ausgebildet und zwischen der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72B und der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72C angeordnet ist, als gemeinsame Elektrode vom n-Typ für die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72B und die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72C, insbesondere fungiert sie als gemeinsame Elektrode vom n-Typ für die Laseroszillationsbereiche 42A und 42B für die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72B sowie der Laseroszillationsbereiche 42C und 42D der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 72C.
Jede der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtungen 40, 72, 76 und 80 gemäß den ersten bis vierten Ausführungsformen des ersten Beispiels sind auf einer Unterbefestigung montiert, und zwar mit einer nach unten gerichteten Verbindung oder einem nach unten gerichteten Übergang, wobei die Unter befestigung mit ersten Übergangs- oder Verbindungselektroden ausgebildet ist, um mit der Elektrode vom n-Typ elektrisch verbunden zu sein oder zu werden sowie mit zweiten Übergangs- oder Verbindungselektroden, um mit der p-seitigen Elektrode elektrisch verbunden zu sein oder zu werden.
Zum Beispiel ist die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 80 gemäß der vierten Ausführungsform des ersten Beispiels auf einer Unterbefestigung 90 montiert, und zwar mit einem Übergang oder einer Verbindung, die nach unten gerichtet ist, wobei die Unterbefestigung 90 mit ersten Übergangs- oder Verbindungselektroden 92A und 92B ausgebildet ist, um mit der Elektrode 74A und 74B vom n-Typ elektrisch verbunden zu sein oder zu werden, sowie mit zweiten Übergangs- oder Verbindungselektroden 94A, 94B und 94C, um, wie das in 8 dargestellt ist, mit der p-seitigen Elektrode 48 elektrisch verbunden zu sein oder zu werden.
Die Unterbefestigung 90 ist ein Element in Form einer Platte aus AlN. Die ersten Übergangs- oder Verbindungselektroden 92A und 92B sind auf der Unterbefestigung 90 ausgebildet, wie das in 8 dargestellt ist, und bestehen aus einer zweischichtigen Metallschicht oder doppelt geschichteten Metallschicht mit oder aus einer Ti/Pt/Au-Schicht 92a, welche ausgebildet wird durch Laminieren oder Übereinanderschichten von Titan, Platin und Gold auf der Unterbefestigung 90 in dieser Reihenfolge. Sie besitzt eine hohe Schichtstärke. Des Weiteren ist vorgesehen eine Ti/Ag/Sn-Schicht 92b, die ausgebildet wird durch Übereinanderschichten oder Laminieren von Titan, Silber (Ag) und Zinn (Sn) in dieser Reihenfolge. Sie besitzt eine geringe Schichtstärke. Die Schichtstärke der Ti/Pt/Au-Schicht 92a wird so angepasst, dass die Höhe der ersten Übergangs- oder Verbindungselektrode größer ist als diejenige der zweiten Übergangs- oder Verbindungselektroden 94A bis 94C, korrespondierend mit einer Differenzhöhe oder differentiellen Höhe zwischen der gemeinsamen Elektrode 48 vom p-Typ und den Elektroden 74A und 74B vom n-Typ der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung.
Die zweiten Übergangs- oder Verbindungselektroden 94A bis 94C sind auf der Unterbefestigung 90 ausgebildet und weisen eine zweischichtige oder doppelt geschichtete metallische Schicht auf, die auf der Unterbefestigung 90 ausgebildet ist und gebildet wird von einer Ti/Pt/Au-Schicht 94a, die auf der Unterbefestigung 90 aufgeschichtet oder auflaminiert ist, und einer Ti/Ag/Sn-Schicht 94b, die auf der Ti/Pt/Au-Schicht 94a aufgeschichtet oder auflaminiert ist, und zwar im Wesentlichen mit derselben Schichtstärke, wie das in 8 dargestellt ist.
In 9 wird auch gezeigt, dass die erste Übergangs- oder Verbindungselektrode 92 gebildet wird von der Ti/Pt/Au-Schicht 92a mit einer geringen Schichtstärke und der Ti/Ag/Sn-Schicht 92b mit einer hohen Schichtstärke. Die Schichtstärke der Ti/Ag/Sn-Schicht 92b wird so angepasst, dass die Höhe der ersten Übergangs- oder Verbindungselektrode größer ist als diejenige der zweiten Übergangs- oder Verbindungselektroden 94A bis 94C, korrespondierend mit der Differenzhöhe oder differentiellen Höhe zwischen der gemeinsamen Elektrode 48 vom p-Typ und den Elektroden 74a und 74b vom n-Typ der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung.
Erste Ausführungsform der Erfindung
Die vorliegende Ausführungsform betrifft ein Beispiel für eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 19 ist eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer GaN-basierten Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung zeigt.
Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 210 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine GaN-basierte Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung, die mit vier Laseroszillationsbereichen 212A, 212B, 212C und 212D ausgebildet ist, wie dies in 19 dargestellt ist, wobei diese in der Lage sind, Laserstrahlen mit derselben Wellenlänge zu emittieren.
Die Laseroszillationsbereiche 212A bis 212D sind auf einer gemeinsamen Messstruktur 216 ausgebildet, die ihrerseits auf einem Saphirsubstrat 212 vorgesehen ist. Sie sind mit aktiven Bereichen 220A, 220B, 220C und 220D ausgebildet. Eine gemeinsame Elektrode 218 vom p-Typ ist auf den jeweiligen Laseroszillationsbereichen 212A bis 212D ausgebildet und weist Streifenelektroden der jeweiligen Laseroszillationsbereiche 212A bis 212D auf, während die aktiven Bereiche 220A, 220B, 220C und 220D unter der gemeinsamen Elektrode 218 vom p-Typ angeordnet sind. In diesem Fall ist jede Streifenelektrode ein Bereich der gemeinsamen Elektrode 218 vom p-Typ, welcher mit einem der jeweiligen Laseroszillationsbereiche 212A bis 212D korrespondiert. Dagegen werden der Bereich oder die Fläche der Streifenelektrode, welche mit den jeweiligen Laseroszillationsbereichen 212A bis 212D korrespondieren, durch eine SiO₂-Schicht 226 begrenzt, wie dies im Zusammenhang mit 20 erläutert wird.
Des Weiteren sind auch zwei Elektroden 222A und 222B vom n-Typ auf einer GaN-Kontaktschicht 224 angeordnet und als gemeinsame Elektroden vorgesehen, die der gemeinsamen Elektrode 218 vom p-Typ auf beiden Seiten der Messstruktur 216 gegenüberliegen.
Der Abstand l(a-c) zwischen der Mitte oder dem Zentrum des Laseroszillationsbereichs 212C und der Kante der Elektrode 222A vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich beträgt 250 μm, während der Abstand l(b-c) zwischen dem Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs 212C und der Kante der Elektrode 222B vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 70 μm beträgt.
Auch beträgt der Abstand l(b-d) zwischen dem Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs 212D und der Kante der Elektrode 222E vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 60 μm, während der Abstand l(a-d) zwischen der Mitte und dem Zentrum des Laseroszillationsbereichs 212D und der Kante der Elektrode 222A vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 260 μm beträgt.
Die Zusammenhänge zwischen den Laseroszillationsbereichen 212A und 212B einerseits und den Elektroden 222A und 222B vom n-Typ in Bezug auf die jeweiligen Abstände zwischen ihnen sind dieselben wie die Zusammenhänge im Hinblick auf die Laseroszillationsbereiche 212C und 212D und den Elektroden 222A und 222B vom n-Typ in Bezug auf deren jeweilige Abstände.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 212B und dem Laseroszillationsbereich 212C größer als der Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 212A und dem Laseroszillationsbereich 2112B und größer als der Laseroszillationsbereich 212C und der Laseroszillationsbereich 212D. Dies dient ausschließlich idem Zweck des Ermöglichens eines Testvorgangs für die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 210, während dies nicht unerlässlich ist, um den Abstand zwischen dem Laseroszillationsbereich 212B und dem Laseroszillationsbereich 212C vergleichsweise weiter zu gestalten. es ist jedoch möglich, den Abstand zwischen anderen Laseroszillationsbereichen gleich zu setzen.
Jeder der Laseroszillationsbereiche 212A bis 212D ist vom Typ eines Laseroszillationsbereichs mit einer Luftkante (air-ridge type laser oscillating region), bei welchem der Strom eingeschlossen ist oder wird durch eine SiO₂-Schicht 226, wie dies in 20 dargestellt ist, und zwar in ähnlicher Weise wie bei der Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 40 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Es sind eine GaN-Keimkristallschicht 228, eine GaN-Kontaktschicht 224 vom n-Typ, eine A1GaN-Deckschicht 230 vom n-Typ, eine GaN-Lichtführungsschicht 232 vom n-Typ, eine aktive Schicht 234, eine GaN-Lichtführungsschicht 236 vom p-Typ, eine A1GaN-Deckschicht 238 vom p-Typ sowie ein GaN-Kontaktschicht 240 vom p-Typ aufeinander folgend auf der C-Ebene des Saphirsubstrats 214 in einer laminierten Struktur oder Schichtstruktur übereinander geschichtet oder auflaminiert. Dagegen ist in der Figur nicht dargestellt, dass eine GaN-Pufferschicht bei geringer Temperatur zwischen dem Saphirsubstrat 214 und der GaN-Keimkristallschicht 228 aufgewachsen sein kann.
Der obere Bereich der A1GaN-Deckschicht 238 vom p-Typ und die GaN-Kontaktschicht 240 fungieren als Laseroszillationsbereich 212A und erstrecken sich in Form eines Kantenstreifens in einer Richtung.
Auch sind der obere Bereich der GaN-Kontaktschicht 224 vom n-Typ und die A1GaN-Deckschicht vom n-Typ, die GaN-Lichtführungsschicht 232 vom n-Typ, die aktive Schicht 234, die GaN-Lichtführungsschicht 236 vom p-Typ sowie der untere Bereich der A1GaN-Deckschicht 238 vom p-Typ als Messstruktur 216 ausgebildet, die sich in derselben Richtung erstreckt, wie der Laseroszillationsbereich 212A.
Unterdessen ist die Messstruktur 216 als gemeinsame Messstruktur der Laseroszillationsbereiche 212A bis 212D ausgebildet. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die GaN-Kontaktschicht 224 vom n-Typ, die A1GaN-Deckschicht 230 vom n-Typ, die GaN-Lichtführungsschicht 232 vom n-Typ, die aktive Schicht 234, die GaN-Lichtführungsschicht 236 vom p-Typ sowie die A1GaN-Deckschicht 238 vom p-Typ ausgebildet sind als eine gemeinsame Schichtstruktur oder laminierte Struktur in Bezug auf den jeweiligen Laseroszillationsbereich 212A bis 212D.
Darüber hinaus wird die GaN-Keimkristallschicht 228 ausgebildet als konkav-konvexe Struktur, die sich in derselben Richtung erstreckt wie der Laseroszillationsbereich 212A und die Messstruktur 216, wogegen der Laseroszillationsbereich 212A zwischen zwei konkaven Bereichen der konkav-konvexen Struktur angeordnet ist.
Die Laseroszillationsbereiche 212A bis 212D, die Messstruktur 216 und die GaN-Kontaktschicht 224 benachbart zur Messstruktur 216 sind mit einer SiO₂-Schicht 226 abgedeckt, außer auf der oberen Fläche des Laseroszillationsbereichs 212A bis 212D und in Bezug auf die Öffnungen, die in einem Teil der GaN-Kontaktschicht 224 vom n-Typ vorgesehen sind.
Die gemeinsame Elektrode 218 vom p-Typ, die gebildet wird von einer mehrschichtigen Metallschicht, z. B. einer Pd/Pt/Au-Elektrode, ist ausgebildet über der jeweiligen GaN-Kontaktschicht 240 vom p-Typ und zwar als gemeinsame Elektrode mit einem ohmschen Übergang oder einer ohmschen Verbindung zum jeweiligen Laseroszillationsbereich 212A bis 212D über die Öffnungen der SiO₂-Schicht 226.
Auch die Elektroden 222A und 222B vom n-Typ aus mehrschichtigen Metallschichten z. B. aus Ti/Al/Pt/Au-Elektroden sind auf der GaN-Kontaktschicht 224 vom n-Typ auf beiden Seiten der Messstruktur 216 ausgebildet und zwar als gemeinsame Elektroden mit ohmschem Übergang oder ohmscher Verbindung zu den jeweiligen Laseroszillationsbereichen 212A bis 212D über die Öffnungen in der SiO₂-Schicht 226.
Wegen der jeweiligen Abstände zwischen den Laseroszillationsbereichen 212A bis 212D und den Elektroden 222A und 222B vom n-Typ fungiert die Elektrode 222A vom n-Typ hauptsächlich als die gemeinsame Elektrode der Laseroszillationsbereiche 212A und 212B, wogegen die Elektrode 222B vom n-Typ hauptsächlich als gemeinsame Elektrode für die Laseroszillationsbereiche 212C und 212D fungiert.
In dem Fall einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 210 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die im Bereich von etwa 30 mW oder dergleichen betrieben wird, gilt ρv·d/L ist 30 Ω μm und rsh/L ist 150 Ω μm. Jedoch ist ρv der wirksame oder effektive spezifische Widerstand in einer longitudinalen Richtung oder Längsrichtung von der gemeinsamen Elektrode 218 vom p-Typ durch die aktive Schicht 234. d ist die effektive oder wirksame Stärke oder Schichtdicke in der longitudinalen Richtung oder Längsrichtung von der gemeinsamen Elektrode 218 vom p-Typ zur aktiven Schicht 234 durch die aktive Schicht 234, d. h. die Schichtstärke oder Dicke der Messstruktur 216. rsh ist der Schichtwiderstand oder Flächenwiderstand der gemeinsamen Elektrode 218 vom p-Typ zu den Elektroden 222A und 222B vom n-Typ. L bezeichnet die Resonatorlänge.
Der äußere Laseroszillationsbereiche 212D ist der erste Laseroszillationsbereich oder die erste Laseroszillationsfläche (1) der gemeinsamen Elektrode 222B vom n-Typ, wogegen der innere Laseroszillationsbereich 212C der zweite Laseroszillationsbereich (2) von der gemeinsamen Elektrode 222B vom n-Typ darstellt.
Eine uniforme oder gleichmäßige Strominjektion wird möglich gemäß der oben beschriebenen Gleichung 2, falls die Fläche oder der Bereich S(1) der Streifenelektrode des Laseroszillationsbereichs (1) und der Bereich oder die Fläche S(2) der Streifenelektrode des Laseroszillationsbereichs (2) die folgenden Beziehungen erfüllen: (ρv·d)/(S(1)) + A1 = (ρv·d)/(S(2)) + A2, A1 = rsh·(1N(1)·1F(1))/(1N(1) + 1F(1))·1/L, A2 = rsh·(1N(2)·1F(2))/(1N(2) + 1F(2))·1/L,wobei 1N(1) den Abstand bezeichnet in lateraler Richtung zwischen dem Laseroszillationsbereich (1) und der gemeinsamen Elektrode in der Nähe des Laseroszillationsbereichs (1), d. h. in der Nähe der Elektrode 222B vom n-Typ. 1F(1) bezeichnet den Abstand in lateraler Richtung zwischen dem Laseroszillationsbereich (1) und der gemeinsamen Elektrode, die entfernt ist vom Laseroszillationsbereich (1), d. h. der Elektrode 222A vom n-Typ. 1N(2) bezeichnet den Abstand in lateraler Richtung zwischen dem Laseroszillationsbereich (2) und der gemeinsamen Elektrode in der Nähe des Laseroszillationsbereichs (2), d. h. in der Nähe der Elektrode 222B vom n-Typ. 1F(2) bezeichnet den Abstand in lateraler Richtung zwischen dem Laseroszillationsbereich (2) und der gemeinsamen Elektrode, die entfernt ist vom Laseroszillationsbereich (2), d. h. entfernt von der Elektrode 222A vom n-Typ. L ist die Resonatorlänge.
Wie oben beschrieben wurde gelten die Beziehungen 1N(1) = 1(b – d) = 50 μm, 1F(1) = 1(a – d) = 270 μm, 1N(2) = 1(b – c) = 60 μm, 1F(2) = 1(a – c) = 260 μm.
Auch in dem Fall, bei welchem die jeweiligen Weiten oder Breiten des Laseroszillationsbereichs (1) und des Laseroszillationsbereichs (2), genauer die Breiten der Streifenelektroden (die Breite W, wie sie in 20 dargestellt ist) mit W(1) und W(2) bezeichnet werden, wobei die Beziehungen S(1) = W(1)·L S(2) = W(2)·Lerfüllt sind, und deshalb, wenn W(1) gesetzt wird auf den Wert 1,5 μm beim Ausbilden der gemeinsamen Elektrode 218 vom p-Typ, ist es möglich, und zwar durch Einstellen des Werts W(2) auf den Wert 1,53 μm, uniforme oder gleichmäßige Lumineszenzintensitäten der jeweiligen Laseroszillationsbereiche 212A bis 212D zu erhalten, wie das in 21 dargestellt ist. Unterdessen sind die Breiten oder Weiten der Laseroszillationsbereiche 212A und 212B dieselben Breiten bzw. Weiten, wie sie im Zusammenhang mit den Laseroszillationsbereichen 212C bzw. 212D vorliegen.
Zweite Ausführungsform der Erfindung
Die vorliegende Ausführungsform betrifft ein anderes Beispiel für eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 22 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung darstellt. In 22 bezeichnen dieselben Bezugszeichen ähnliche Elemente, wie sie im Zusammenhang mit den 19 und 20 verwendet wurden. Die jeweiligen Erläuterungen werden nicht wiederholt.
Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit zwei Laseroszillationsbereichen 212C und 212D auf einer gemeinsamen Messstruktur 216 ausgebildet, wie das in 22 dargestellt ist, und besitzt ansonsten denselben Aufbau wie die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 210 im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, außer im Hinblick auf die gemeinsame Elektrode 222 vom n-Typ, welche neben dem Laseroszillationsbereich 212D angeordnet ist.
Insbesondere ist der Abstand l(1) zwischen der Kante der Elektrode 222 vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich und dem Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs 212D (dem ersten Oszillationsbereich (1) von der gemeinsamen Elektrode 222 vom n-Typ) 60 μm, während der Abstand l(2) zwischen der Kante der Elektrode 222 vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich und dem Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs 212C) dem ersten Oszillationsbereich (2) von der gemeinsamen Elektrode 222 vom n-Typ aus) 70 μm beträgt.
In dem Fall, bei welchem die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung bei 30 mW oder dergleichen betrieben wird, sind die Werte ρv·d/L ist 30 Ω μm und rsh/L ist 150 Ω μm gegeben. Es ist möglich, in gleichförmiger oder uniformer Art und Weise einen elektrischen Strom gemäß der oben beschriebenen Gleichung zu injizieren, falls folgende Beziehungen erfüllt sind: (ρv·d)/(W1·L) + B1 = (ρv·d)/(W2·L) + B2, B1 = rsh·l(1)·1/L, B2 = rsh·l(2)·1/L,wobei W1 und W2 die jeweiligen Breiten oder Weiten des Laseroszillationsbereichs (1) und des Laseroszillationsbereichs (2) sind, genauer die Breiten der Streifenelektroden.
Falls entsprechend W1 auf den Wert 1,5 μm beim Design der Elektrode vom p-Typ gesetzt wird, ist es möglich, indem nämlich der Wert von W2 auf 1,55 um gesetzt wird, die Lumineszenzintensitäten der jeweiligen Laseroszillationsbereiche 212C und 212D gleichmäßig oder uniform zu gestalten.
Dritte Ausführungsform der Erfindung
Die vorliegende Ausführungsform betrifft ein weiteres Beispiel für eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 23 ist eine Draufsicht, welche die Anordnung und den Aufbau einer Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In 23 bezeichnen dieselben Bezugszeichen ähnliche oder gleiche Elemente, wie sie in Zusammenhang mit den 19 und 20 beschrieben wurden. Die jeweilige Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt denselben Aufbau wie die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung 210 im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, außer dass die Laseroszillationsbereiche 212B und 212C verjüngte oder zusammenlaufende Laseroszillationsbereiche sind.
In dem Fall dieser Ausführungsform besitzt die Resonatorlänge den Wert 600 μm wie das in 23 dargestellt ist. Die Laseroszillationsbereiche 212B und 212C besitzen zentrale Bereiche oder mittig angeordnete Bereiche, deren Streifenweite oder Streifenbreite Wc konstant bei einem Wert von 1,66 μm liegt. Deren Seitenbereiche erstrecken sich von den Zentralbereichen oder mittig angeordneten Bereichen und werden auf die Licht emittierenden Endflächen zu enger oder schmaler, wo die Streifenbreite oder Streifenweite We 1,5 μm beträgt. Die Laseroszillationsbereiche 212B und 212C sind zusammenlaufend angeordnet oder verjüngt angeordnet, was angedeutet wird durch unterbrochene oder gestrichelte Linien entlang der Kanten der Seitenbereiche in der Nähe des Laseroszillationsbereichs 212A und des Laseroszillationsbereichs 212D.
Die Längen Lc der zentralen Bereiche betragen 400 μm, wogegen die Längen Le der Seitenbereiche in verjüngter Form 100 μm betragen.
Der Abstand lN(1) zwischen dem Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs 212D (des Laseroszillationsbereichs (1)) und der Kante der Elektrode 222B vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich beträgt 60 μm, während der Abstand lF(1) zwischen dem Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs 212D und der Kante der Elektrode 222A vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 260 μm beträgt.
Auch ist der Abstand lN(2) zwischen dem Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs 212C (des Laseroszillationsbereichs (2)) und der Kante der Elektrode 222B vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 70 μm, während der Abstand lF(2) zwischen dem Zentrum oder der Mitte des Laseroszillationsbereichs 212C und der Kante der Elektrode 222A vom n-Typ benachbart zum Laseroszillationsbereich 250 μm beträgt.
In dem Fall, bei welchem die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung im Bereich von etwa 30 mW betrieben wird, gelten die Beziehungen ρv·d/L ist 30 Ω μm und rsh/L ist 150 Ω μm. Es wird also eine gleichförmige oder uniforme Strominjektion gemäß der oben angegebenen Gleichung (2) möglich, falls folgende Bedingungen erfüllt sind. (ρv·d)/(S(1)) + A1 = (ρv·d)/(S(2)) + A2, A1 = rsh·(1N(1)·1F(1))/(1N(1) + 1F(1)·1/L, A2 = rsh·(1N(2·1F(2))/(1N(2) + 1F(2))·1/L,wobei S(1) und S(2) die Bereiche oder Flächen des Laseroszillationsbereichs 212D in der Nähe der Elektrode 222B vom n-Typ bzw. dem Bereich oder die Fläche des Laseroszillationsbereichs 212C entfernt von der Elektrode 222B vom n-Typ bezeichnen.
Falls entsprechend der Wert S(1) auf 900 μm² beim Ausbilden und Designen der Elektrode vom p-Typ eingestellt wird, ist es möglich, den Wert für S(2) auf 916 μm² zu setzen, um die Lumineszenzintensitäten der jeweiligen Laseroszillationsbereiche 212A bis 212D uniform oder gleichförmig zu gestalten. Unterdessen sind die Streifenbereiche oder Streifenfläche der Laseroszillationsbereiche 212A und 212B die gleichen wie diejenigen der Laseroszillationsbereiche 212C bzw. 212D.
Die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß dem ersten Beispiel besitzt ein gemeinsames Substrat, welches mit einer Messstruktur ausgebildet ist, auf welcher eine Mehrzahl Laseroszillationsbereiche in Form von Streifen ausgebildet ist. Ferner sind vorgesehen: eine erste Elektrode, die für jeden der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche vorgesehen ist, um als Elektrode vom p-Typ und als Elektrode vom n-Typ für jeden Laseroszillationsbereich zu fungieren, und eine zweite Elektrode, die neben der Messstruktur auf dem gemeinsamen Substrat als gemeinsame Elektrode für zumindest zwei der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche vorgesehen ist, um als eine Elektrode vom anderen Typ, d. h. also vom n-Typ oder vom p-Typ, zu fungieren, und zwar für jeden der Laseroszillationsbereiche und als Gegenelektrode oder gegenüberliegende Elektrode zur ersten Elektrode. Daher ist es einfach, die Anordnung der Elektroden beim Befestigen oder Montieren auf einer Unterbefestigung anzupassen, wobei dieses Beispiel insbesondere geeignet ist, auf GaN-basierte Einrichtungen angewandt zu werden.
Auch sind die Beziehungen A ≦ 100 μm und B ≦ 150 μm erfüllt, wobei A den Abstand zwischen einer der Laseroszillationsbereiche am nächsten benachbart zu einer Kante der gemeinsamen Elektrode neben den Laseroszillationsbereichen und den anderen Laseroszillationsbereichen, nämlich am weitesten entfernt von der Kante der gemeinsamen Elektrode bezeichnet und wobei B einen Abstand bezeichnet zwischen einem anderen der Laseroszillationsbereiche am weitesten entfernt von der Kante der gemeinsamen Elektrode und der Kante der gemeinsamen Elektrode neben den Laseroszillationsbereichen. Es ist daher möglich, den optischen Ausgabepegel oder das optische Ausgabeniveau der jeweiligen Laseroszillationsbereiche zu steigern oder einander anzugleichen.
Darüber hinaus weist eine Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine erste Elektrode mit Streifenelektroden, die vorgesehen sind für jeden der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche, um als Elektrode vom p-Typ oder als Elektrode vom n-Typ für den Laseroszillationsbereich zu fungieren, sowie eine zweite Elektrode, die neben der Messstruktur auf dem gemeinsamen Substrat als gemeinsame Elektrode für zumindest zwei der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche vorgesehen ist, um als Elektrode vom anderen Typ, d. h. als vom n-Typ oder vom p-Typ, für jeden der zwei Laseroszillationsbereiche zu fungieren und als Gegenelektrode oder als Elektrode, die der ersten Elektrode gegenüberliegt, wobei die Mehrzahl der Streifenelektroden der ersten Elektrode unterschiedliche Flächen oder Bereiche aufweisen, die mit ihren Abständen von der gemeinsamen Elektrode korrespondieren, um im Wesentlichen denselben elektrischen Strom von den Streifenelektroden der ersten Elektrode fließen zu lassen. Daher ist es möglich, die Lumineszenzintensitäten der jeweiligen Laseroszillationsbereiche gleichförmig oder uniform zu gestalten. Entsprechend ist es möglich, dass die Verschlechterung der aktiven Bereiche der jeweiligen Laseroszillationsbereiche gleichförmig oder uniform gestaltet wird. Folglich ist es auch möglich, den Lebenszyklus oder die Lebensdauer der Einrichtung im Vergleich zu denjenigen von Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtungen zu steigern, welche Laserstrahlen mit verteilten Lumineszenzintensitäten emittieren. Da es keine Dispersion oder Verteilung der Lumineszenzintensitäten jeweiliger Laseroszillationsbereiche gibt, ist es möglich, den Bereich der möglichen Anwendungen der Mehrstrahlhalbleiterlaser aufzuweiten.
Es ist möglich, dass verschiedene Implementationen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die gegebenen Erläuterungen durchge führt werden. Entsprechend ist es möglich, die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsformen als denjenigen, die oben beschrieben wurden, innerhalb des Bereichs der Patentansprüche abzuwandeln.

Claims

Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung (210), mit einem gemeinsamen Substrat, welches mit einer Messstruktur (216) vorgesehen ist, auf welcher eine Mehrzahl Laseroszillationsbereiche (212A, 212B, 212C, 212D) ausgebildet sind, und zwar in der Form von Streifen, wobei die Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung aufweist: – eine erste Elektrode (218), welche separat für jeden Laseroszillationsbereich oder als gemeinsame Elektrode für jeweiligen Laseroszillationsbereiche (212A, 212B, 212C, 212D) vorgesehen ist und welche Streifenelektroden aufweist, die für jeden Bereich der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche (212A, 212B, 212C, 212D) vorgesehen sind, wobei die erste Elektrode (218) als eine p-Typ-Elektrode oder als eine n-Typ-Elektrode für jeden Laseroszillationsbereich fungiert, und – eine zweite Elektrode (222A, 222B), welche neben der Messstruktur (216) auf dem gemeinsamen Substrat als gemeinsame Elektrode für zumindest zwei der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche (212A, 212B, 212C, 212D) angeordnet ist, um als die andere Elektrode der p-Typ-Elektrode oder der n-Typ-Elektrode für jeden der zwei Laseroszillationsbereiche und als eine gegenüber liegende Elektrode zur ersten Elektrode zu fungieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl Streifenelektroden unterschiedliche Flächen oder Bereiche aufweisen, die mit deren Beabstandung von der gemeinsamen Elektrode korrespondieren, um im Wesentlichen denselben Strom von der ersten Elektrode fließen zu lassen.
Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung nach Anspruch 1, – bei welcher n Laseroszillationsbereiche (212A, 212B, 212C, 212D) mit der ersten Elektrode (218) vorgesehen sind, und zwar in der Form jeweiliger Streifenelektroden und verbunden zu einer gemeinsamen Elektrode (zweite Elektrode) angeordnet neben der Messstruktur, und – bei welcher der Zusammenhang: (ρv·d)/S(i) + rsh·(l(i)/(L) = C (konstanter Wert)gilt, – wobei ρv einen wirksamen spezifischen Widerstand in einer longitudinalen Richtung von der ersten Elektrode durch den Laseroszillationsbereich, d eine wirksame Dicke in der longitudinalen Richtung von der ersten Elektrode zur gemeinsamen Elektrode durch die Laseroszillationsbereiche, rsh einen Schichtwiderstand oder Flächenwiderstand von der ersten Elektrode zur gemeinsamen Elektrode, L eine Resonatorlänge der Laseroszillationsbereiche, S(i) eine Fläche oder einen Bereich der ersten Elektrode des i. (i = 1, 2, ..., n) Laseroszillationsbereich (i) der Laseroszillationsbereiche (212A, 212B, 212C, 212D) und l(i) einen Abstand in lateraler Richtung vom Zentrum des Laseroszillationsbereichs (i) zur gemeinsamen Elektrode bezeichnen.
Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung nach Anspruch 1, – bei welcher n Laseroszillationsbereiche (212A, 212B, 212C, 212D) mit der ersten Elektrode (218) vorgesehen sind, und zwar in Form von jeweiligen Streifenelektroden und verbunden zu ersten und zweiten gemeinsamen Elektroden (222A, 222B), angeordnet auf beiden Seiten einer Messstruktur, und – bei welcher die Zusammenhänge: (ρv·d)/S(i) + rsh·A(i)·(l/L) = C (konstanter Wert) und A(i) = (lN(i)·lF(i))/(lN(i) + lF(i))gelten – wobei ρv einen wirksamen spezifischen Widerstand in einer longitudinalen Richtung von der ersten Elektrode durch den Laseroszillationsbereich, d eine wirksame Dicke in der longitudinalen Richtung von der ersten Elektrode zur ersten oder in äquivalenter Form zweiten gemeinsamen Elektrode durch die Laseroszillationsbereiche, rsh einen Schichtwiderstand oder Flächenwiderstand von der ersten Elektrode zur ersten oder in äquivalenter Form zur zweiten gemeinsamen Elektrode, L eine Resonatorlänge der Laseroszillationsbereiche, S(i) eine Fläche oder einen Bereich der ersten Elektrode des i. (i = 1, 2, ..., n) Laseroszillationsbereich (i) der Laseroszillationsbereiche (212A, 212B, 212C, 212D), lN(i) einen Abstand in lateraler Richtung vom Zentrum des Laseroszillationsbereichs (i) zu einer gemeinsamen Elektrode in der Nähe des Zentrums des Laseroszillationsbereichs (1) und lF(i) einen Abstand in lateraler Richtung vom Zentrum des Laseroszillati onsbereichs (i) zu einer der gemeinsamen Elektroden entfernt vom Zentrum des Laseroszillationsbereichs (1) bezeichnen.
Mehrstrahlhalbleiterlasereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, bei welcher zumindest eine Kante mindestens eines Bereichs der Mehrzahl Laseroszillationsbereiche (212A, 212B, 212C, 212D) in Draufsicht verjüngt ausgebildet ist.