DE69209426T2

DE69209426T2 - Halbleiterlaser

Info

Publication number: DE69209426T2
Application number: DE69209426T
Authority: DE
Inventors: Tomoji Terakado
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2012-10-09
Also published as: DE69209426D1; EP0536757A1; US5309467A; JP2814786B2; JPH05102600A; EP0536757B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Feld der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Haibleiterlaser als Hauptkomponente eines optischen Kommunikationssystems.

2. Beschreibung des Standes der Technik

In letzter Zeit besteht eine rapide wachsende Tendenz in Richtung der Ausdehnung des Anwendungsfeldes optischen Kommunikation von Schlüsselübertragungssystemen zu optischen Kommunikationssystemen einschließlich des Subscriber-Systems, Lokalbereichnetzwerksystems (LAN) und Datenverbindungs systems, begleitet mit dem Fortschritt der optischen Kommunikationstechnologie. Um solchen hochfortschrittlichen optischen Kommunikationssystemen zu entsprechen, wird unweigerlich der Gebrauch von hochleistungsfähigen optischen Vorrichtungen ein kritischer Faktor für den Erfolg.
Ein Halbleiterlaser mit einer InxGa1-xAsyP1-Y/InP-Doppelheterostruktur wurde bereits als Lichtquelle für Niedrigverlust- Optikfiberkommunikations zwecke verwendet. Bei einem InxGa1-xAsyP1-Y/n-InP-Doppelheterostrukturhalbleiterlaser vom P-Typ mit einer Wellenlängenband von 1 µm entstehen dahingehend Probleme, daß die Leuchteffizienz gering ist, die optische Ausgabe bei einer niedrigen Ausgabe gesättigt ist und der Betrieb bei einer erhöhten Temperatur schwierig ist, die charakteristische Temperatur T0 des Schwingungsschwellenstroms verglichen mit einem GaAlas/GaAs-Halbleiterlaser mit einem Wellenlängenband von 0,8 µm gering ist, wie durch Yonetsu und andere Forscher aufgezeigt wurde (siehe "Optical Communication Device Technology - Light Emitting and Receiving Devices", Seiten 225-243, 1984, veröffentlicht von Kagaku-Tosho Corp.).
Ein Grund dafür ist, daß die in eine Aktivschicht (lichtemittierende Schicht) injizierten Elektronen mit den Löchern ohne Beitrag zur Lichtemission rekombinieren, aufgrund des Leckprozesses eines Trägers in einer Deckschicht, dem Auger-Prozeß u.dgl. Bei dem InxGa1-xAsyP1-Y/InP-Halbleiterlaser ist der Wert von ΔEc/ΔEv, das das Verhältnis des Anteils der Banddiskontinuität ΔEc des Leitungsbandes und des Anteils der Diskontinuität ΔEv des Valenzbandes ist, nämlich das sogenannte Bandoffsetverhältnis, so gering wie 0,22/0,38, so daß die in die Aktivschicht aus InGaAs oder InGaAsP injizierten Elektronen leicht durch die Heterobarriere passieren können und in die p-artige InP-Abdeckschicht lecken können.
Insbesondere bei einem Halbleiterlaser mit einer InGaAsP-Aktivschicht können leicht Elektronen mit einer hohen kinetischen Energie in der Aktivschicht aufgrund des Auger-Rekombinationsprozesses erzeugt werden, so daß die Leckage der Elektronen zur p-artigen InP-Abdeckschicht beschleunigt wird. Desweiteren werden bei einem Betrieb bei erhöhter Temperatur die Elektronen mit hoher Energie in der InGaAsP-Aktivschicht erzeugt, so daß Leckage der Elektronen in die p-artige InP-Abdeckschicht weiter beschleunigt wird.
Somit liegt eine Aufgabe dieser Erfindung in der Schaffung eines Halbleiterlasers mit einer InGaAsP-Schicht oder einer In- GaAs-Schicht als Aktivschicht, der eine hohe Leuchteffizienz und eine hohe Ausgangsleistung aufweist und der bei einer erhöhten Temperatur betreibbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Halbleiterlaser, der in Anspruch 1 definiert ist, umfaßt ein InP-Halbleitersubstrat, eine erste Deckschicht aus InP, die auf dem Substrat ausgebildet ist, eine Aktivschicht aus InGaAs oder InGaAsP, die auf der ersten Deckschicht ausgebildet ist, eine In1-xAlxAs-Sperrschicht (0,48 < x ≤ 1,00), die auf der Aktivschicht ausgebildet ist, und eine zweite Deckschicht aus InP, die auf der Sperrschicht ausgebildet ist. Bei einem Material wie dem In1-xAlxAs/InGaAsP-System oder dem In-1-xAlxAs/InGaAs-System ist, falls x = 0,48, was ein Wert ist, der an InPgitterangepaßt ist, das Bandoffsetverhältnis (ΔEc/ΔEv) so groß wie 0,50/0,22, so daß die Banddiskontinuität des Leitungsbandes groß wird. Wenn x von 0,48 bis 1,00 geändert wird, um die Zusammensetzung von In und Al zu ändern, wird der Kristall deformiert, was zu einem Anstieg des Bandoffsetverhältnisses führt. Als Ergebnis wird die Banddiskontinuität des Leitungsbandes vorteilhafterweise weiter vergrößert. Eine Sperrschicht aus In1-xAlxAs (0,48 < x ≤ 1,00) ist zwischen der Aktivschicht einschließlich einer InGaAs- Schicht oder einer InGaAsP-Schicht und der zweiten Deckschicht vorgesehen, so daß die Heterosperre (Bandoffset) des Leitungsbandes zwischen der Aktivschicht und der Sperrschicht ansteigt, wenn ein elektrischer Strom injiziert wird. Als Ergebnis kann die Leckage der in die Aktivschicht injizierten Elektronen zur zweiten Deckschicht beschränkt werden. Diese Wirkung ist insbesondere bedeutend für die Elektronen mit hoher kinetischer Energie, die durch den Auger-Prozeß erzeugt werden. Dementsprechend rekombinieren die in die Aktivschicht injizierten Elektronen mit hoher Wahrscheinlichkeit mit den Löchern, so daß eine hohe Leuchteffizienz und hohe Ausgangsleistung und ein Betrieb bei erhöhten Temperaturen möglich werden.
Vorzugsweise umfaßt der Halbleiterlaser desweiteren einen streifenförmigen Tafelbereich, einschließlich der ersten Deckschicht, der Aktivschicht, der Sperrschicht und der zweiten Deckschicht, und ein Paar versenkter Schichten aus InP, die an beiden Seiten des streifenförmigen Tafelbereiches angeordnet sind, so daß der Bereich zwischen ihnen versenkt wird.
Noch vorteilhafter umfaßt der Halbleiterlaser ein InP-Halbleitersubstrat, eine erste Deckschicht aus InP, die auf dem Substrat gebildet ist, eine Aktivschicht aus InGaAs oder InGaAsP, die auf der ersten Deckschicht ausgebildet ist, eine erste Sperrschicht aus In1-xAlxAs (0,48 < x ≤ 1.00), die auf der Aktivschicht ausgebildet ist, eine zweite Deckschicht aus InP, die auf der ersten Sperrschicht ausgebildet ist, einem streifenförmigen Tafelbereich einschließlich der ersten Deckschicht, der Aktivschicht, der ersten Sperrschicht und der zweiten Deckschicht, zwei zweite Sperrschichten aus In1-xAlxAs (0,48 < x ≤ 1,00), die an beiden Seiten des streifenförmigen Tafelbereichs so angeordnet sind, daß sie ihre Seitenflächen abdecken, ein Paar versenkte Schichten aus InP, die auf den beiden zweiten Sperrschichten an beiden Seiten des streifenförmigen Tafelbereichs so angeordnet sind, daß sie den Bereich zwischen sich abdecken. Die erste Sperrschicht aus In1-xAlxAs (0,48 < x ≤ 1,00) ist zwischen der Aktivschicht, die eine In- GaAs-Schicht eine InGaAsP-Schicht enthält, und der zweiten Deckschicht aus p-artigem InP derart angeordnet, daß, wie beim ersten Aspekt, eine hohe Leuchteffizienz und eine hohe Ausgangsleistung und ein Betrieb bei erhöhter Temperatur möglich sind. Die zweite Sperrschicht aus In1-xAlxAs (0,48 < x ≤ 1,00) ist auf beiden Seiten des streifenförmigen Tafelbereichs derart vorgesehen, daß die Seiteflächen der Aktivschicht abgedeckt werden, so daß aus demselben Grund wie bei der ersten Sperrschicht der ineffektive Strom, der durch die Leckage der in die Aktivschicht injizierten Elektronen erzeugt wird, in die versenkten Schichten durch die Seitenflächen der Aktivschicht beschränkt werden kann. Dementsprechend können die Effekte hinsichtlicht der Leuchteffizienz und der Ausgangsleistung und der Leistungsfähigkeit bei erhöhten Betriebstemperaturen weiter als im Fall des ersten Aspektes verbessert werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel decken die zweiten Sperrschichten nicht nur die beiden Seitenflächen des streifenförmigen Tafelbereichs ab sondern auch die Fläche der ersten Deckenschicht. In diesem Fall kann der direkte Fluß von Elektronen von der ersten Deckschicht zu den versenkten Schichten, der nicht durch die Aktivschicht verläuft, beschränkt werden, so daß die Leuchteffizienz und die Leistungsfähigkeit und die Leistungsfähigkeit bei erhöhten Temperature vorteilhafterweise weiter verbessert werden kann als für den Fall, bei dem die Oberfläche der ersten Deckschicht nicht abgedeckt ist.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine zweite versenkte Schicht zwischen den beiden zweiten Sperrschichten und den beiden versenkten Schichten vorgesehen, die beispielsweise aus InP gebildet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung eines Halbleiterlasers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Perspektivdarstellung eines Halbleiterlasers einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 zeigt die Bandstruktur in der Nähe einer Aktivschicht, wenn Licht von dem in Fig. 1 dargestellten Halbleiterlaser emittiert wird.
Fig. 4 zeigt die Bandstruktur zwischen einer ersten versenkten Schicht und einer Deckschicht, wenn Licht von dem in Fig. 2 dargestellten Halbleiterlaser emittiert wird.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

[Erstes Ausführungsbeispiel]

Fig. 1 zeigt einen Halbleiterlaser in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Auf einem n-artigen InP-Halbleitersubstrat 10 mit einer Dicke von etwa 100 µm sind eine erste Deckschicht 11 aus n-artigem InP (Dicke von 1 µm, Trägerkonzentration von 2 x 10¹&sup7; cm&supmin;³), eine Aktivschicht 12 aus InGaAsP, die an InPgitterangepaßt ist und eine Bandlückenwellenlänge von 1,3 µm aufweist (Dicke von 0,1 µm, nicht dotiert), eine erste Sperrschicht 13 aus p-artigem In1-xAlxAs (x = 0,54) (Dicke von 0,02 µm, Trägerkonzentration von 5 x 10¹&sup7; cm&supmin;³), eine zweite Deckschicht 14 aus p-artigern InP (Dicke von 1,5 µm, Trägerkonzentration von 5 x 10¹&sup7; cm&supmin;³) und eine Kontaktschicht 15 aus p-artigem InGaAsP (Dicke 0,5 µm, Trägerkonzentration von 1 x 10¹&sup9; cm&supmin;³) in dieser Reihenfolge geschichtet.
Der obere Teil der ersten Deckschicht 11, der Aktivschicht 12, der ersten Sperrschicht 13, der zweiten Deckschicht 14 und der Kontaktschicht 15 ist an den Seiten weggeätzt, um einen streifenförmigen Tafelbereich 16 mit einer Breite von 1,5 µm und einer Höhe von 2,5 µm zu bilden. An beiden Seite des so durch Ätzen erhaltenen Tafelbereichs 16 sind versenkte Schichten 17 aus halbleitendem InP mit einem Zusatz von Fe in Paaren ausgebildet, so daß sie die geätzten Bereiche an beiden Seiten des Tafelbereichs 16 abdecken. Die Oberflächen der Versenkschichten 17 sind auf dem gleichen Niveau wie die Oberfläche des Tafelbereichs 16. Das bedeutet, daß die Oberflächen der Versenkschichten 17 und die Oberfläche des Tafelbereichs 16 eine Ebene bilden.
Auf der Kontaktschicht 15, die auf dem Tafelbereich 16 ausgebildet ist, wird eine p-seitige Elektrode 18 aus einer AuZn- Legierung ausgebildet, und auf den Oberflächen der gepaarten Versenkschichten 17 werden jeweils dielektrische Schichten 20 aus SiO&sub2; ausgebildet. Auf der Rückseite des Substrats 10 wird eine n-seitige Elektrode 19 aus einer AuGeNi-Legierung gebildet.
Der so strukturierte Halbleiterlaser wird wie folgt hergestellt:
Zunächst werden auf den n-artigen InP-Halbleitersubstrat 10 mit einer Dicke von 350 nm die erste Deckschicht 11 aus n-artigern InP, die Aktivschicht 12 aus InGaAsP, die erste Sperrschicht aus p-artigem In1-xAlxAs (x = 0,54), die zweite Deckschicht 14 aus p-artigem InP und die Kontaktschicht 15 aus p- artigem InGaAsP in dieser Reihenfolge mittels eines Dampfphasenwachstumsverfahrens oder eines Molekularstrahlwachstumsverfahrens aufgeschichtet.
Anschließend wird eine Dielektrikschicht aus SiO&sub2; auf der Kontaktschicht 15 durch ein Verfahren der chemischen Dampfabscheidung (CVD) od.dgl. abgeschieden, und anschließend wird mit der dielektrischen Schicht als Maske der so gebildete Schichtkörper mit einer Mischlösung aus Brom und Methylalkohol geätzt, wodurch der Tafelbereich 16 gebildet wird, der streifenförmig ist und eine Breite von 1,5 µm und eine Höhe von 2,5 µm aufweist. Mit derselben dielektrischen Schicht als Maske wird dann die erste Versenkschicht 17 aus halbleitendem InP mit einem Zusatz von Fe selektiv auf jeder Seite des Tafelbereichs 16 durch das Dampfphasenwachstumsverfahren und das Molekularstrahlwachstumsverfahren aufgewachsen, wodurch die geätzten Flächen abgedeckt werden.
Als nächstes wird die p-artige Elektrode 18 aus einer AuZn-Legierung auf der Kontaktschicht 15 auf dem Tafelbereich 16 ausgebildet, und anschließend wird die dielektrische Schicht 20 aus SiO&sub2; auf den gepaarten Versenkschichten 17 gebildet. Dann wird die Rückfläche des Substrats 11 poliert, bis es etwa 100 µm dick ist, und anschließend wird die n-seitige Elektrode 19 aus einer AuGeNi-Legierung darauf ausgebildet. Auf diese Weise ist der dargestellte Halbleiterlaser fertiggestellt.
In diesem Halbleiterlaser ist die Sperrschicht 13 aus p-artigern In1-xAlxAs (x = 0,54) zwischen der Aktivschicht 12 aus In- GaAsP und der zweiten Deckschicht 14 aus p-artigem InP vorgesehen, und als Ergebnis wird die Heterobarriere (ΔEc) des Leitungsbandes zwischen der Aktivschicht 12 und der Sperrschicht 13 groß, wie in Fig. 3 dargestellt ist, wenn ein elektrischer Strom injiziert wird. Dementsprechend ist es für Elektronen, die in die Aktivschicht injiziert werden, schwierig, zur Deckschicht 14 lecken, und die Rekombination von Elektronen und Löchern wird effizient durchgeführt. Als Folge davon ist die Leuchteffizienz verbessert, und eine hohe Ausgabe kann sicher gestellt werden, und der Betrieb bei erhöhten Temperaturen wird möglich. Desweiteren zeigt ΔEv in Figur 3 die Heterobarriere des Valenzbandes zwischen der Aktivschicht 12 und der Sperrschicht 13.
Wenn beispielsweise der Halbleiterlaser dieses Ausführungsbeispiels bei einer Temperatur von 85ºC und einer Ausgangsleistung von 5 mW betrieben wurde, wobei die Resonatorlänge 300 µm betrug und die Reflektivität der Endfläche im Bereich von 30 bis 85% lag, betrug der Betriebsstrom etwa 40 mA.
Die obigen Erläuterungen betrafen den Halbleiterlaser mit dem streifenförmigen Tafelbereich 16, dies ist jedoch nicht darauf beschränkt, und als Ergebnis kann stattdessen ein solcher verwendet werden, der den Tafelbereich 16 nicht aufweist.

[Zweites Ausführungsbeispiel]

Fig. 2 zeigt einen Halbleiterlaser gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Auf einem n-artigen InP-Halbleitersubstrat 30 mit einer Dicke von etwa 100 µm werden eine erste Deckschicht 31 aus n-artigem InP (Dicke von 1 µm, Trägerkonzentration von 2 x 10¹&sup7; cm&supmin;³), eine InGaAsP-Aktivschicht 33, die gitterangepaßt an InP ist und eine Bandlückenwellenlänge von 1,3 µm aufweist (Dicke von 0,1 µm, nicht dotiert), eine erste Sperrschicht 33 aus p-artigem In1-xAlxAs (X = 0,54; Dicke von 0,02 µm, Trägerkonzentration von 5 x 10¹&sup7; cm&supmin;³), eine zweite Deckschicht 34 aus p-artigem InP (Dicke von 1,5 µm; Trägerkonzentration von 5 x 10¹&sup7; cm&supmin;³) und eine p-artige InGaAsP-Kontaktschicht 35 (Dicke von 0,5 µm, Trägerkonzentration von 1 x 10¹&sup9; cm&supmin;³) in dieser Reihenfolge aufgeschichtet.
Der obere Teil der ersten Deckschicht 31, der Aktivschicht 32, der ersten Sperrschicht 33, der zweiten Deckschicht 34 und der Kontaktschicht 35 ist an beiden Seiten weggeätzt, um einen streifenförmigen Tafelbereich 36 mit einer Breite von 1,5 µm und einer Höhe von 2,5 µm zu bilden.
Diese Struktur ist die gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 dargestellt ist.
Zweite Sperrschichten 41 aus p-artigem In1-xAlxAs (X = 0,54; Dicke von 0,02 µm, Trägerkonzentration von 5 x 10¹&sup7; cm&supmin;³) werden als Paar derart gebildet, daß sie jeweils auf beiden Seitenflächen des Tafelbereichs 36 und auf der Oberfläche der ersten Deckschicht 31, die weggeätzt sind, vorgesehen sind. Als Ergebnis ist jede der zweiten Sperrschichten 41 im Querschnitt L-förmig, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Das bedeutet, daß die Oberflächen der ersten Deckschicht 31 und die Seitenflächen des Tafelbereichs 36 mit der zweiten Sperrschicht 41 bedeckt sind.
Auf den beiden zweiten Sperrschichten 41 wird ein Paar erster Versenkschichten 42 aus p-artigern InP derart gebildet, daß sie eine Dicke von 0,5 µm und eine Trägerkonzentration von 5 x 10¹&sup7; cm&supmin;³ aufweisen. Die jeweilige erste Versenkschicht 42 bedeckt die Gesamtfläche der jeweiligen zweiten Sperrschicht 41. Als Ergebnis sind auch die ersten Sperrschichten 42 im Querschnitt L-förmig wie Fig. 2 zeigt.
Auf den beiden ersten Versenkschichten 42 werden zwei zweite Versenkschichten 43 aus n-artigem InP derart gebildet, daß sie eine Dicke von 2,0 µm und eine Trägerkonzentration von 5 x 10¹&sup7; cm³ aufweisen. Die jeweiligen zweiten Sperrschichten 43 bedecken die Gesamtfläche der jeweiligen ersten Versenkschichten 42. Die Oberfläche der zweiten Versenkschichten 43 sind auf demselben Niveau wie die Oberfläche des Tafelbereichs 36, d.h. die Oberflächen der zweiten Versenkschichten 43 und die Oberfläche des Tafelbereichs 36 bilden eine Ebene.
Auf der Kontaktschicht 35 auf dem Tafelbereich 36 wird eine p- seitige Elektrode 38 aus einer AuZn-Legierung gebildet, und auf dem Paar der zweiten Versenkschichten 43 werden die elektrischen Schichten 40 jeweils aus SiO&sub2; gebildet. Auf der Rückfläche des Substrats 30 wird eine n-seitige Elektrode 39 aus einer AuGeNi-Legierung gebildet.
Im folgenden wird ein Herstellungsverfahren des oben dargestellten Halbleiterlasers beschrieben.
Zunächst werden auf dem n-artigen InP-Halbleitersubstrat 30 mit einer Dicke von 350 µm die erste Deckschicht 31, die Aktivschicht 32, die erste Sperrschicht 33, die zweite Deckschicht 34 und die Kontaktschicht in dieser Reihenfolge aufgewachsen, und anschließend wird der Tafelbereich 36 durch dieselben Verfahren wie im ersten Ausführungsbeispiel gebildet.
Anschließend werden, mit der dielektrischen Schicht aus SiO&sub2; zur Bildung des Tafelbereichs 36 als Maske, die zweiten Sperrschichten 41 aus p-artigern In1-xAlxAs (x = 0.54) selektiv auf den beiden Seitenflächen des Tafelbereichs 36 durch ein Dampfphasenwachstumsverfahren oder ein Molekularstrahlwachstumsverfahren aufgebracht, wodurch die zweiten Sperrschichten 41 erhalten werden, die, wie Figur 2 zeigt, im Querschnitt L-förmig sind.
Als nächstes werden auf den zweiten Sperrschichten 41 auf beiden Seiten des Tafelbereichs 36 die ersten Versenkschichten 42 aus p-artigern InP selektiv aufgewachsen. Auf diese Weise werden die ersten Versenkschichten 42, die im Querschnitt L-förmig sind, erhalten, wie in Figur 2 dargestellt ist.
Desweiteren werden auf den ersten Versenkschichten 42 auf beiden Seiten des Tafelbereichs 36 die zweiten Versenkschichten 43 aus n-artigem InP selektiv aufgewachsen. Auf diese Weise wird der geätzte Bereich auf jeder Seite des Tafelbereichs 36 abgedeckt.
Als nächstes wird die p-artige Elektrode 38 aus einer AuZn-Legierung auf der Kontaktschicht 35 auf dem Tafelbereich 36 ausgebildet, anschließend wird die Rückfläche des n-artigen InP- Substrats 30 poliert&sub1; bis es etwa 100 µm dick ist, und die n- seitige Elektrode 39 wird aus einer AuGeNi-Legierung auf der Rückfläche ausgebildet. Auf diese Weise ist der Halbleiterlaser des zweiten Ausführungsbeispiels fertiggestellt.
In dem oben dargestellten Halbleiterlaser ist die p-artige In1-xAlxAs-Sperrschicht 33 (x = 0,54) zwischen der InGaAsP-Aktivschicht 32 und der zweiten Deckschicht 34 aus p-artigen InP vorgesehen, und als Ergebnis kann die Leckage von Elektronen, die in die Aktivschicht injiziert werden, zur zweiten Deckschicht beschränkt werden, ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Da desweiteren die streifenformige Aktivschicht 32 zwischen den Seitensperrschichten 41 aus p-artigen In1-xAlxAs (X = 0,54) vorgesehen ist, wird die Heterobarriere (ΔEc) des Leitungsbandes zwischen der ersten Versenkschicht 42 und der ersten Deckschicht 31 groß, wie in Fig. 4 dargestellt ist, wenn Licht emittiert wird. Als Ergebnis kann die Anzahl von Elektronen, die durch die Seitenflächen der Aktivschicht 32 zu den zweiten Versenkschichten 42 aus p-artigem InP-Lecken, beschränkt werden. Desweiteren zeigt ΔEv in Fig. 4 die Heterobarriere des Valenzbandes zwischen der Aktivschicht 32 und zweiten Versenkschicht 42.
Zusätzlich kann die Anzahl der Elektronen, die aus der ersten Deckschicht 31 nicht durch die Aktivschicht 42, sondern direkt in die zweiten Versenkschichten 42 lecken, was ein ineffektiver Strom ist, ebenfalls reduziert werden. Als Ergebnis rekombinieren die in die Aktivschicht 42 injizierten Elektronen in großem Maße mit den Löchern, so daß die Leuchteffizienz und die Ausgabe höher ist als im ersten Ausführungsbeispiel und der Betrieb bei einer höheren Temperatur als im ersten Ausführungsbeispiels möglich wird.
Wenn beispielsweise der Halbleiterlaser dieses Ausführungsbeispiels bei einer Temperatur von 85ºC und mit einer Ausgangsleistung von etwa 5 mW betrieben wurde, wobei die Reflektivität der Endfläche im Bereich von 30 bis 80% und und die Resonatorlänge bei 300 µm lag, betrug der Betriebsstrom etwa 30 mA, was geringer als im ersten Ausführungsbeispiel ist.
Im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel waren die Abmessungen wie oben angegeben, es ist jedoch selbstverständlich, daß diese Abmessung geeignet anzupassen sind, da das Kristallwachstum, die Kristallmischung und die Ätzbedingung stark von dem verwendeten Wachstumsverfahren und seinen Bedingungen abhängen.
Hinsichtlich der Materialien für die Elektroden 18, 19, 38 und 39 und die dielektrischen Schichten 20 und 40 gibt es keine spezielle Beschränkung.
Hinsichtlich der Sperrschichten 13, 33 und 41 kann x in In1-xAlxAs willkürlich im Bereich von 0,48 bis 1,00 gewählt werden, sofern es in dem Bereich der kritischen Schichtdicke ist, bei dem ein gutes Kristallwachstum möglich ist.
Bezüglich der Aktivschichten 12 und 32 können andere Schichten als die in diesen Ausführungsbeispielen angewendet werden, wenn sie eine InGaAsP oder eine InGaAs-Schicht umfassen, und sie können in Multiquantenwellbildung strukturiert sein.

Claims

1. Halbleiterlaser mit:

einem Halbleitersubstrat (10) aus InP,

einer ersten Deckschicht (11) aus InP, die auf dem Substract ausgebildet ist,

einer Aktivschicht (12) aus InGaAsP oder InGaAs, die auf der ersten Deckschicht ausgebildet ist,

einer ersten Sperrschicht (13) aus In1-xAlxAs, die auf der Aktivschicht ausgebildet ist, und

einer zweiten Deckschicht (14) aus InP, die auf der Sperrschicht (13) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß x in In1-xAlxAs innerhalb des Bereichs von 0,48 < x ≤ 1,00 liegt und daß die zweite InP- Deckschicht (14) und die erste Sperrschicht (13) gitterfehl angepaßt sind.

2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, wobei die erste Deckschicht (11), die Aktivschicht (12), die erste Sperrschicht (13) und die zweite Deckschicht (14) einen streifenförmigen Tafelbereich (16) bilden und

wobei ein Paar Versenkungsschichten (17) aus InP auf jeder Seite des streifenförmigen Tafelbereichs so angeordnet sind, daß sie den Bereich zwischen sich bedecken.

3. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, wobei

die erste Deckschicht (31), die Aktivschicht (32), die erste Sperrschicht (33) und die zweite Deckschicht (34) einen streifenförmigen Tafelbereich (36) bilden,

ein Paar zweiter Sperrschichten (41) aus In1-xAlxAs (0,48 < x ≤ 1,00) auf jeder Seite des streifenförmigen Tafelbereichs derart angeordnet sind, daß sie die Seitenflächen des Bereichs abdecken, und

ein Paar erster Versenkungsschichten (42) aus InP jeweils auf dem Paar der zweiten Sperrschichten angeordnet sind, um den Bereich zwischen sich abzudecken.

4. Haibleiterlaser nach Anspruch 3, wobei das Paar der zweiten Sperrschichten auch eine Oberfläche der ersten Deckschicht abdeckt.

5. Haibleiterlaser nach Anspruch 3 oder 4, wobei ein Paar zweiter Versenkungsschichten (43) aus InP auf dem Paar der ersten Versenkungsschichten angeordnet sind.

6. Haibleiterlaser nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Aktivschicht mit InP gitterangepaßt ist.