DE68908646T2 - Halbleiterlaser. - Google Patents

Halbleiterlaser.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterlasereinrichtung, welche eine Laserschwingung in einer stabilisierten Transversal- Grundform bei einem außerordentlich niedrigen Pegel des Ansprechstroms erreicht.
  • Als Beispiel für Halbleiterlasereinrichtungen, welche einen Laserstrahl durch Schwingung bei einem niedrigen Pegel des Ansprechstroms erzeugen, gibt es eine Halbleiterlasereinrichtung mit überdeckter Heterostruktur (BH-Laser), bei welchem eine eine Laserschwingung erzeugende aktive Schicht mit Abdeckschichten überdeckt ist, die einen niedrigeren Brechungsindex als die aktive Schicht haben. Die BH-Halbleiterlasereinrichtung erzeugt durch Schwingung einen Laserstrahl entsprechend einer Index- Wellenleiteroperation und hat einen niedrigen Ansprechstrom von 20 mA oder weniger.
  • Eine BH-Halbleiterlasereinrichtung ist aus EP-A-0 273 726 bekannt, welche ein Halbleitersubstrat, eine streifenförmige Mesa, die auf dem Substrat angeordnet ist und eine aktive Schicht für eine Laserschwingung hat, eine Stromeinspeisungsschicht, die auf dieser streifenförmigen Mesa angeordnet ist und eine Abdeckschicht umfaßt, die auf beiden Seiten der Stromeinspeisungsschicht so angeordnet ist, daß sie mit den Seitenwänden der Stromeinspeisungsschicht in Berührung kommt, wobei diese Abdeckschicht in der Lage ist, zu verhüten, daß Strom durch die Außenseite der streifenförmigen Mesa fließt.
  • Jedoch hat die BH-Halbleiterlasereinrichtung den Nachteil, daß durch Schwingung ein Laserstrahl in unstabilisierter Transversalform erzeugt wird, weil die Abdeckschichten nicht außerhalb der aktiven Schicht in Streifenform unter stabilen Bedingungen gezüchtet werden können. Außerdem hat die BH-Halbleiterlasereinrichtung, wenn sie mit einem optischen System wie beispielsweise einer optischen Faser gekoppelt wird, eine Tendenz, wegen ihrer hohen Empfindlichkeit gegenüber schwachem Licht, das von einem damit gekoppelten optischen System reflektiert wird, übermäßiges Rauschen zu erzeugen. Folglich kann die BH-Halbleiterlasereinrichtung nicht als abspielende Lichtquelle für Kompaktdisk-Abspielgeräte verwendet werden, von denen gefordert wird, daß sie ausgezeichnete rauscharme Eigenschaften haben und auch nicht als Lichtquelle für Video-Abspielgeräte, von denen gefordert wird, daß sie noch ausgezeichnetere rauscharme Eigenschaften als eine abspielende Lichtquelle für die Kornpaktdisk-Abspielgeräte haben.
  • Im Gegensatz zu einer solchen BH-Halbleiterlasereinrichtung ist eine Halbleiterlasereinrichtung mit V-Kanal-Substrat-Innenstreifen (VSIS-Laser) vorgeschlagen worden, bei welchem Licht absorbierende Bereiche auf beiden Seiten eines streifenförmigen indexleitenden Wellenleiters angeordnet sind. (Siehe z.B. Appl. Phys. Lett., 40, S. 372 (1982).) Fig. 4 zeigt eine konventionelle VSIS-Halbleiterlasereinrichtung, die eine n-GaAs-Stromsperrschicht 42, die auf einem p-GaAs-Substrat 41 gebildet ist, umfaßt. Am Mittelteil der n-GaAs-Stromsperrschicht 42 ist ein streifenförmiger V-Kanal in dem GaAs-Substrat 42 durch die n- GaAs-Stromsperrschicht 42 gebildet, und eine p-GaAlAs-Plattierschicht 43 ist auf der n-GaAs-Stroinsperrschicht 42 gebildet, die den streifenförmigen V-Kanal einschließt. Die Oberseite der p- GaAlAs-Plattierschicht 43 ist flach, auf welcher eine aktive p- GaAlAs-Schicht 44, eine n-GaAlAs-Plattierschicht 45 und eine n- GaAs-Deckschicht 46 nacheinander gebildet sind. Auf der Oberseite der n-GaAs-Deckschicht 46 und der Rückseite des p-GaAs-Substrats 41 ist eine n-Seitenelektrode 47 beziehungsweise eine p- Seitenelektrode 48 angeordnet.
  • Eine solche VSIS-Halbleiterlasereinrichtung hat den Vorteil, daß Kristallschichten leicht auf dem Substrat durch Flüssigphasenepitaxie gebildet werden können. Obwohl der Ansprechstrom dieser VSIS-Halbleiterlasereinrichtung ungefähr 40 mA beträgt, was beträchtlich höher als der der BH-Halbleiterlasereinrichtung ist, ist die VSIS-Halbleiterlasereinrichtung für eine Verwendung als Lichtquelle für Kompaktdisk-Abspielgeräte geeignet, weil unerwünschtes Rauschen, das aus dem reflektierten Licht von einem optischen System resultiert, das damit gekoppelt ist, unterdrückt werden kann.
  • Wenn die VSIS-Halbleiterlasereinrichtung als Lichtquelle für Video-Abspielgeräte verwendet wird, bei denen gefordert wird, daß sie noch ausgezeichnetere rauscharme Eigenschaften als jene einer Lichtquelle für Kompaktdisk-Abspielgeräte haben, wird die Dicke der Plattierschicht und der aktiven Schicht so gesteuert, daß eine Eigenpulsationserscheinung erzeugt wird, welche durch die Wechselwirkung zwischen den Trägern und dem Laserlicht in der aktiven Schicht auftritt. Die Eigenpulsation sorgt für eine kürzere Kohärenzlänge des Laserstrahls, so daß die Empfindlichkeit gegenüber reflektiertem Licht von einem optischen System reduziert werden kann, wodurch man ausgezeichnete rauscharme Eigenschaften erreicht. Weil jedoch üblicherweise die VSIS-Halbleiterlasereinrichtung durch Flüssigphasenepitaxie hergestellt wird, können die Dicke der Plattierschicht und der aktiven Schicht nicht leicht gesteuert werden. Bei der Flüssigphasenepitaxie ist eine Fehlerrate von ungefähr ± 10 % bei der Dicke der gezüchteten Kristallschichten unvermeidlich. Deshalb wird, wenn die VSIS-Halbleiterlasereinrichtung mittels Flüssigphasenepitaxie hergestellt wird, die Produktionsausbeute von Halbleiterlasereinrichtungen mit Eigenpulsation reduziert.
  • In den jüngsten Jahren sind als Verfahren, durch welche Kristallschichten so gezüchtet werden können, daß sie eine im wesentlichen einheitliche Dicke haben, ein Molekularstrahlepitaxie-(MBE-)Verfahren und ein metallorganisches Dampfphasenepitaxie-(MOVPE-)Verfahren entwickelt worden. Wenn jedoch ein solches MBE- oder MOVPE-Verfahren zur Anwendung kommt, ist es, weil eine Kristallschicht so gezüchtet werden soll, daß sie eine im wesentlichen einheitliche Dicke über der Oberfläche einer darunterliegenden Schicht hat, schwierig, die Kristallschicht bei einer Stromsperrschicht 42, in der ein V-förmiger Kanal ausgebildet ist, so zu züchten, daß die Kristallschicht den V-förmigen Kanal ausfüllt und die Oberseite der Kristallschicht eben wird, wie bei der VSIS-Halbleiterlasereinrichtung. Aus diesem Grund kann bei Anwendung des MBE- oder des MOVPE-Verfahrens die Plattierschicht und die aktive Schicht nicht mit gesteuerter Dicke gezüchtet werden, um eine Eigenpulsationserscheinung in der VSIS-Halbleiterlasereinrichtung zu erzeugen.
  • Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, für eine Halbleiterlasereinrichtung zu sorgen, die die vorstehend diskutierten und andere Nachteile und Mängel der bekannten Einrichtungen überwindet.
  • Eine Halbleiterlasereinrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Halbleitersubstrat, eine streifenförmige Mesa, die auf diesem Substrat angeordnet ist und eine aktive Schicht für eine Laserschwingung hat, eine Stromeinspeisungsschicht, die auf der streifenförmigen Mesa angeordnet ist und eine Abdeckschicht, die auf beiden Seiten der Stromeinspeisungsschicht so angeordnet ist, daß sie mit den Seitenwänden der Stromeinspeisungsschicht in Berührung kommt, wobei diese Abdeckschicht in der Lage ist, zu verhüten, daß Strom durch die Außenseite der streifenförmigen Mesa fließt, wobei die Breite der Stromeinspeisungsschicht geringer als die der streifenförmigen Mesa ist und wobei die Abdeckschicht in der Lage ist, Laserlicht zu absorbieren, das in der aktiven Schicht erzeugt wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die streifenförmige Mesa aus einer Doppel-Heterostruktur oder einer Quantenquellenstruktur zusammengesetzt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die vorstehend erwähnte Halbleiterlasereinrichtung weiterhin einen mehrschichtigen Kristall, der auf beiden Seiten der streifenförmigen Mesa angeordnet ist, wobei dieser mehrschichtige Kristall eine Vielzahl abdeckender Schichten einschließt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Halbleiterschichten, die die streifenförmige Mesa bilden, durch Molekularstrahlepitaxie oder metallorganische Dampfphasenepitaxie gezüchtet und wird der mehrschichtige Kristall durch Flüssigphasenepitaxie gezüchtet.
  • So macht die hierin beschriebene Erfindung die Bereitstellung (1) einer Halbleiterlasereinrichtung, welche wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, so daß sie durch Schwingung einen Laserstrahl in stabilisierter Transversalform bis zu einer hohen optischen Ausgangsleistung bei einem extrem niedrigen Ansprechstrompegel erzeugen kann; (2) einer Halbleiterlasereinrichtung, welche eine Schwingung in Multi-Longitudinalform mit großer Zeilenbreite infolge Eigenpulsation erreichen kann, so daß die Empfindlichkeit gegenüber reflektiertem Licht von einem damit gekoppelten optischen System beträchtlich reduziert werden kann; (3) einer Halbleiterlasereinrichtung mit ausgezeichneten rauscharmen Eigenschaften, welche als abspielende Lichtquelle für Kompaktdisk-Abspielgeräte, Video-Abspielgeräte und dergleichen gut verwendet werden kann; und (4) einer Halbleiterlasereinrichtung möglich, welche so, wie vorstehend beschrieben, aufgebaut ist, so daß sie leicht durch eine Kombination von Molekularstrahlepitaxie oder metallorganischer Dampfphasenepitaxie, durch welche Kristallschichten so gezüchtet werden können, daß sie eine im wesentlichen einheitliche Dicke haben und Flüssigphasenepitaxie, durch welche Kristallschichten so gezüchtet werden können, daß sie konkave Teile ausfüllen, hergestellt werden können.
  • Diese Erfindung wird im Nachstehenden, nur in Form eines Beispiels, unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei welchen:
  • Fig. 1 eine Schnittansicht ist, die eine Halbleiterlasereinrichtung dieser Erfindung veranschaulicht;
  • Fig. 2a bis 2d Schemata sind, die ein Verfahren für die Herstellung der Halbleiterlasereinrichtung von Fig. 1 veranschaulichen;
  • Fig. 3 eine Kennlinie ist, die das Schwingungsspektrum der Halbleiterlasereinrichtung von Fig. 1 zeigt; und
  • Fig. 4 eine Schnittansicht ist, die eine konventionelle VSIS- Halbleiterlasereinrichtung veranschaulicht.
  • Fig. 1 zeigt eine Halbleiterlasereinrichtung dieser Erfindung, welche ein n-GaAs-Substrat 11 umfaßt, das einen streifenförmigen vorstehenden Teil in der Gestalt einer Mesa in seiner Mitte hat. Auf dem streifenförmigen vorstehenden Teil des n-GaAS-Substrats 11 werden nacheinander eine n-Ga1-yAlyAs-Plattierschicht 12, eine aktive Ga1-xAlxAs-Schicht 13 und eine p-Ga1-yAlyAs-Plattierschicht 14 (wobei y > x) gezüchtet, um eine streifenförmige Mesa zu bilden. Auf der Mitte der p-Ga1-yAlyAs-Plattierschicht 14 wird eine P-Ga1-zAlzAs-Stromeinspeisungsschicht 15 (wobei z > y) zu einer Streifenform gebildet. Die Breite w der p-Ga1-zAlzAs-Stromeinspeisungsschicht 15 ist geringer als die Breite W der p-Ga1-yAlyAs-Plattierschicht 14.
  • Auf beiden Seiten des mesaförmigen vorstehenden Teils in der Mitte des n-GaAs-Substrats 11 wird eine erste abdeckende p&supmin;-GaA- lAs-Schicht 16 von hohem spezifischem Widerstand gebildet, um den vorstehenden Teil des n-GaAs-Substrats 11, die n-Ga1-y-AlyAs- Plattierschicht 12, die aktive Ga1-xAlxAs-Schicht 13 und die p-Ga1-yAlAs-Plattierschicht 14 abzudecken. Die erste abdeckende p&supmin;- GaAlAs-Schicht 16 von hohem spezifischem Widerstand hat eine schwache Neigung in Richtung auf die Peripherie des n-GaAs-Substrats 11 hin. Auf der ersten abdeckenden p&supmin;-GaAlAs-Schicht 16 von hohem spezifischem Widerstand wird eine zweite abdeckende p- GaAs-Schicht 17 so gebildet, daß die Oberseite der zweiten abdeckenden p-GaAs-Schicht 17 in derselben Ebene positioniert ist, wie die der Oberseite der p-Ga1-yAlyAs-Plattierschicht 14.
  • Auf der p-Ga1-yAlyAs-Plattierschicht 14 der ersten abdeckenden p&supmin;- GaAlAs-Schicht 16 mit hohem spezifischem Widerstand und der zweiten abdeckenden p-GaAs-Schicht 17 wird eine dritte abdekkende n&spplus;-GaAs-Schicht 18 gebildet, um die p-Ga1-zAlzAs-Stromeinspeisungsschicht 15 abzudecken. Die Oberseite der dritten abdeckenden n&spplus;-GaAs-Schicht 18 ist flach und auf einer höheren Ebene positioniert, als die der Oberseite der n-Ga1-zAlzAs- Stromeinspeisungsschicht 15. Die dritte abdeckende Schicht 18 kann Laserlicht absorbieren, das in der aktiven Schicht 13 erzeugt wird und kann auch verhüten, daß Strom durch die Außenseite der streifenförmigen Mesa fließt.
  • Auf der dritten abdeckenden n&spplus;-GaAs-Schicht 18 und der p-Ga1-zAlzAs-Stromeinspeisungsschicht 15 wird eine vierte abdeckende p- Ga1-kAlkAs-Schicht 19 so gebildet (wobei k > z), daß sie eine flache Oberfläche hat, und auf der vierten abdeckenden p-Ga1-k- AlkAs-Schicht 19 wird eine p-GaAs-Kontaktschicht 10 gebildet.
  • Auf der Oberseite der p-GaS-Kontaktschicht 10 und der Rückseite des n-GaAs-Substrats 11 werden eine p-Seitenelektrode 21 beziehungsweise eine n-Seitenelektrode 22 angeordnet.
  • Bei einer solchen Halbleiterlasereinrichtung dieser Erfindung ist die Stromeinspeisungsschicht 15 zu einer streifenförmigen Gestalt auf der Mitte der p-Plattierschicht 14 selbstfluchtend ausgebildet, wobei die vierte abdeckende Schicht 18 auf beiden Seiten der Stromeinspeisungsschicht 15 angeordnet ist. Deshalb ist die Breite w der Stromeinspeisungsschicht 15 ganz gering. Darüberhinaus ist die Stromeinspeisungsschicht 15 über der aktiven Schicht 13 so angeordnet, daß nur die p-Plattierschicht 14 dazwischen untergebracht ist. Deshalb streut Strom, der von der Stromeinspeisungsschicht 15, welche zwischen den beiden getrennten Teilen der vierten abdeckenden Schicht 18 für die Verhütung eines Stromflusses eingelagert ist, nur geringfügig in der seitlichen Richtung innerhalb der p-Plattierschicht 14, was zu einer Abnahme beim Ansprechstrom führt. Ein Teil des in der aktiven Schicht 13 erzeugten Laserlichts streut in die Plattierschichten 12 und 14, zwischen denen die aktive Schicht 13 eingelagert ist. Auf beiden Seiten der Stromeinspeisungsschicht 15 wird das gestreute Laserlicht in der dritten abdeckenden Schicht 18 absorbiert, die auf der p-Plattierschicht 14 gebildet ist, weil die p-Plattierschicht 14 dünn ist. Jedoch ist der Al-Molanteil z der p-Ga1-zAlzAs-Stromeinspeisungsschicht 15 größer als der Al-Molanteil y der p- Ga1-yAlyAs-Plattierschicht 14, so daß das gestreute Laserlicht nicht in der Stromeinspeisungsschicht 15 absorbiert werden kann. Aus diesen Gründen wird innerhalb der aktiven Schicht 13 ein optischer Wellenleiter auf der Grundlage einer Differenz beim effektiven Brechungsindex gebildet. Der optische Wellenleiter wird innerhalb der Stromeinspeisungsschicht 15 und der dritten abdeckenden Schicht 18 gebildet, so daß die erste abdeckende Schicht 16 und die zweite abdeckende Schicht 17, die auf beiden Seiten der aktiven Schicht 13 angeordnet sind, mit der Bildung des optischen Wellenleiters nicht in Beziehung stehen. Die erste abdeckende Schicht 16 und die zweite abdeckende Schicht 17 verhüten nicht nur die Diffusion von Trägern in der aktiven Schicht 13, sondern auch einen Stromfluß durch die Außenseite der streifenförmigen Mesa.
  • Wie vorstehend beschrieben, hat die Halbleiterlasereinrichtung dieser Erfindung einen außerordentlich niedrigen Ansprechstrompegel und oszilliert einen Laserstrahl in einer stabilisierten Transversalform bis zu einer hohen optischen Ausgangsleistung wegen der Licht absorbierenden Schichten, die auf beiden Seiten des optischen Wellenleiters angeordnet sind. Deshalb ist die Halbleiterlasereinrichtung dieser Erfindung höchst geeignet für eine Verwendung als Lichtquelle für Kompaktdisk-Abspielgeräte, Video-Abspielgeräte und dergleichen.
  • Die Eigenpulsation, in welcher eine gepulste Laserschwingung kontinuierlich durch die Wechselwirkung zwischen den Trägern und dem Laserlicht in der aktiven Schicht auftritt, wird unter den Bedingungen verursacht, daß der effektive Brechungsindex klein ist, daß die Breite des Oszillationspunkts groß ist und daß die Breite des Stromeinspeisungsbereichs kleiner als die des Oszillationspunktes ist. Bei der Halbleiterlasereinrichtung dieser Erfindung werden die aktive Schicht 13 und die p-Plattierschicht 14 so gezüchtet, daß sie eine Dicke haben, die für die Reduzierung des effektiven Brechungsindex' geeignet ist und wird die Breite w der Stromeinspeisungsschicht 15 (d.h. die Breite des Stromeinspeisungsbereichs) so klein wie möglich gemacht, was zu einer Eigenpulsation der Halbleiterlasereinrichtung führt. Wenn die Halbleiterlasereinrichtung eine Eigenpulsationserscheinung liefert, dann kann man eine Schwingung in Multi-Longitudinalform erreichen, so daß die Kohärenzlänge des abgestrahlten Laserstrahls kurz und deshalb die Empfindlichkeit gegenüber einem reflektierten Licht von einem damit gekoppelten optischen System herabgesetzt wird, was zu einer Verbesserung der rauscharmen Eigenschaften führt. Bei der Halbleiterlasereinrichtung dieser Erfindung können die aktive Schicht 13 und die Plattierschicht 14 mittels Molekularstrahlepitaxie oder mittels metallorganischer Dampfphasenepitaxie so gezüchtet werden, daß sie eine im wesentlichen einheitliche Dicke haben.
  • Ein Verfahren für die Herstellung einer Halbleiterlasereinrichtung dieser Erfindung wird im Nachstehenden unter Verweis auf Fig. 2a bis 2d erklärt.
  • Zuerst wurden auf einem n-GaAs-Substrat 31 (dessen Durchmesser zum Beispiel 5,078 cin (2 Zoll)) beträgt, eine n-Ga&sub0;,&sub5;&sub5;Al&sub0;,&sub4;&sub5;As- Plattierschicht 32 (deren Dicke 1 µm beträgt), eine Ga&sub0;,&sub8;&sub7;Al&sub0;,&sub1;&sub3;As-aktive Schicht 33 (deren Dicke 0,11 µm), eine p- Ga&sub0;,&sub5;&sub5;Al&sub0;,&sub4;&sub5;As-Plattierschicht 34 (deren Dicke 0,23 µm beträgt) und eine Ga&sub0;,&sub4;Al&sub0;,&sub6;As-Stromeinspeisungsschicht 35 (deren Dicke 0,15 µm beträgt) nacheinander mittels Molekularstrahlepitaxie gezüchtet. Diese durch Epitaxie gezüchteten Schichten hatten nur einen Fehler von ± 2 % bezogen auf die vorbestimmten Werte, was ein Zeichen für die ausgezeichnete Einheitlichkeit der Schichtdicke ist.
  • Dann wurde ein Resistmittel (z.B. Az-1350) auf die gesamte Oberseite der Stromeinspeisungsschicht 35 aufgebracht, um eine Resistschicht 23 zu bilden, und dann wurden die Stromeinspeisungsschicht 35, die Plattierschicht 34, die aktive Schicht 33 und die Plattierschicht 32 mittels einer fotolitografischen Technik unter Verwendung eines Ätzmittels, das Schwefelsäure enthielt, geätzt, so daß der streifenförmige Bereich mit einer Breite von 10 µm auf dem Substrat 31 verblieb, was zu einem mesaförmigen vorspringenden Teil und einer streifenförmigen Mesa, die aus den Halbleiterschichten zusammengesetzt war, auf der Mitte des Substrats so führte, wie es in Fig. 2b gezeigt wird.
  • Dann wurde die resultierende Mehrschichtstruktur, die auf dem Substrat 31 gebildet war, in Fluorschwefelsäure getaucht, und dadurch wurde nur die Ga&sub0;,&sub4;Al&sub0;,&sub6;As-Stromsperrschicht 35 mit einem hohen Al-Molanteil von 0,6 von beiden Seiten derselben geätzt, so daß die Breite der streifenförmigen Ga&sub0;,&sub4;Al&sub0;,&sub6;As-Stromeinspeisungsschicht 35, die so behandelt wurde, 2 µm ist, wie in Fig. 2c gezeigt. Nach dem Entfernen der Resistschicht 23, wie in Fig. 2d gezeigt, wurde eine erste abdeckende p&supmin;-Ga&sub0;,&sub4;Al&sub0;,&sub6;As-Schicht mit hohem spezifischem Widerstand 36 mittels Flüssigphasenepitaxie gezüchtet, die bis zur Oberseite der p-Ga&sub0;,&sub5;&sub5;Al&sub0;,&sub4;&sub5;As-Plattierschicht 34 reichte, und auf der ersten abdeckenden Schicht mit hohem spezifischem Widerstand 36 wurde eine zweite abdeckende p- GaAs-Schicht 37 und eine dritte abdeckende n&spplus;-GaAs-Schicht 38 nacheinander mittels Flüssigphasenepitaxie gezüchtet. Zu der Zeit wurde die zweite abdeckende Schicht 37 nicht auf der Oberseite der P-Ga&sub0;,&sub5;&sub5;Al&sub0;,&sub4;&sub5;As-Plattierschicht 34 gezüchtet, sondern nur die dritte abdeckende Schicht 38 wurde auf der Plattierschicht 34 gezüchtet. Jedoch hatte die Ga&sub0;,&sub4;Al&sub0;,&sub6;As-Stromeinspeisungsschicht 35, die auf der P-Ga&sub0;,&sub5;&sub5;Al&sub0;,&sub4;&sub5;As-Plattierschicht 34 gebildet wurde, einen größeren M-Molanteil, als die Plattierschicht 34, so daß die dritte abdeckende Schicht 38 nicht auf der Oberseite der Stromeinspeisungsschicht 35 gezüchtet wurde, sondern ausreichend gezüchtet wurde, damit sie eine Dicke von ungefähr 0,5 µm erhielt.
  • Danach wurde auf der dritten abdeckenden Schicht 38 und der Stromeinspeisungsschicht 35 eine vierte abdeckende p-Ga&sub0;,&sub3;Al&sub0;,&sub7;As- Schicht 39 mittels Flüssigphasenepitaxie gezüchtet. Die vierte abdeckende Schicht 39 hatte einen ausreichend größeren Al-Molanteil, als die Ga&sub0;,&sub4;Al&sub0;,&sub6;As-Stromeinspeisungsschicht 35, so daß eine ausreichende Wachstumsperiode das Züchten der vierten abdeckenden Schicht 39 auf der Stromeinspeisungsschicht 35 gestattete. Der Grund dafür ist, daß bei der Flüssigphasenepitaxie mehr reaktives Al, das in einer Ga-Schmelze enthalten ist, eine Oxidschicht angreifen kann, die auf der Oberfläche der GaAlAs- Schicht gebildet wird, was zu einer ausgezeichneten Benetzbarkeit der GaAlAs-Schicht durch die Ga-Schmelze führt.
  • Auf diese Weise wurde die vierte abdeckende Schicht 39 auf der Oberseite der dritten abdeckenden Schicht 38 und der Stromeinspeisungsschicht 35 gezüchtet, wonach dann eine p-GaAs-Kontaktschicht 30 auf der vierten abdeckenden Schicht 39 so gezüchtet wurde, daß sie eine Dicke von ungefähr 5 µm hatte.
  • Dann wurde die Rückseite des Substrats 31 poliert, um die Dicke der Halbleiterscheibe auf ungefähr 150 µm zu justieren. Die Oberseite der p-GaAs-Kontaktschicht 30 und die Rückseite des Substrats 31 wurden dann einer Dampfphasen-Ablagerungsbehandlung mit metallischen Au-Zn- beziehungsweise Au-Ge-Materialien unterzogen und einer Wärmebehandlung ausgesetzt, um eine p-Seitenelektrode aus einer Au-Zn-Legierung beziehungsweise eine n-Seitenelektrode aus einer Au-Ge-Legierung zu bilden, wonach dann ein Aufspalten und Gravieren folgte, um eine Lasereinrichtung zu bilden, die eine Innenresonatorlänge von ungefähr 250 µm hatte.
  • Die resultierende Halbleiterlasereinrichtung erzeugte durch Schwingung einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 780 nm bei einem Ansprechstrom von 20 mA. Das zu der Zeit erhaltene Schwingungsspektrum wird in Fig. 3 gezeigt. Wie man aus dieser Figur sehen kann, erreicht die Halbleiterlasereinrichtung dieses Beispiels eine multimodale Longitudinalschwingung als Folge einer Eigenpulsation, so daß die Rauschintensität, die aus reflektiertem Licht resultiert, beträchtlich reduziert werden kann. Die Halbleiterlasereinrichtung mit solchen rauscharmen Eigenschaften kann leicht mit einer Ausbeute von 90 % hergestellt werden.
  • Obwohl das vorstehend erwähnte Beispiel nur eine Halbleiterlasereinrichtung mit einer Doppel-Heterostruktur offenbart, ist diese Erfindung auch auf eine Halbleiterlasereinrichtung mit einer Quantenquellenstruktur anwendbar. Die Halbleiterlasereinrichtung mit Quantenquellenstruktur, die Licht absorbierende Bereiche auf beiden Seiten des optischen Wellenleiters hat, kann ebenfalls leicht durch eine Kombination von Molekularstrahlepitaxie, bei der Kristallschichten gezüchtet werden können, die eine im wesentlichen einheitliche Dicke haben und Flüssigphasenepitaxie, bei welcher Kristallschichten so gezüchtet werden können, daß sie konkave Teile ausfüllen, hergestellt werden.
  • Darüberhinaus ist die Halbleiterlasereinrichtung dieser Erfindung nicht auf die entsprechenden Leitfähigkeitstypen der Halbleiterlaserschichten der vorstehend erwähnten Halbleiterlasereinrichtungen begrenzt, sondern ist natürlich auch auf entgegengesetzte Leitfähigkeitstypen anwendbar.

Claims (3)

1. Halbleiterlaser mit einem Lasersubstrat (11), einer Streifen-Mesa auf dem Substrat (11) und mit einer aktiven Schicht (13) für Laserschwingungen, wobei eine Strominjektionsschicht (15) auf der Streifen-Mesa angeordnet ist und wobei eine Abdeckschicht (18) auf beiden Seiten der Strominjektionsschicht (15) angeordnet ist, um in Kontakt mit den Seitenwänden der Strominjektionsschicht (15) zu kommen, wobei die Abdeckschicht (18) es verhindern kann, daß Strom durch die Außenseite der Streifen-Mesa fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Strominjektionsschicht (15) eine geringere Breite (w) als die Breite (W) der Streifen-Mesa hat, und daß die Abdeckschicht (18) Laserlicht absorbieren kann, das in der aktiven Schicht (13) erzeugt wurde.
2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, wobei die Streifen-Mesa aus einer Doppelheterostruktur oder einer Quantentrog-Struktur aufgebaut ist.
3. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, ferner mit einem mehrschichtigen Kristall, der auf beiden Seiten der Streifen- Mesa angeordnet ist, wobei der mehrschichtige Kristall eine Anzahl von Abdeckschichten (16, 17) aufweist.
DE89309284T 1988-09-14 1989-09-13 Halbleiterlaser. Expired - Fee Related DE68908646T2 (de)

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JP63230990A JPH0279486A (ja) 1988-09-14 1988-09-14 半導体レーザ素子

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DE68908646D1 DE68908646D1 (de) 1993-09-30
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