ITMI940860A1 - METHOD FOR THE OPERATING COOLING OF HIGH-EMISSION SEMICONDUCTOR LASER TERMINAL MIRRORS AND RELATED DEVICE - Google Patents
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Description
Introduzione : Introduction :
La presente invenzione si riferisce ad un processo per il trattamento delle faccette di laser a semiconduttore, atto ad impedirne la degradazione durante l'operazione in regime di alta potenza, ed al relativo dispositivo. The present invention refers to a process for the treatment of semiconductor laser facets, adapted to prevent their degradation during the operation in the high power regime, and to the relative device.
In questi anni, i dispositivi laser ad alta potenza di emissione luminosa, hanno guadagnato importanti campi di applicazione.Sono attualmente impiegati, ad esempio, in sistemi di registrazione ottica, in stampanti laser, in sistemi di comunicazione ottica. In recent years, laser devices with high light emitting power have gained important fields of application: they are currently used, for example, in optical recording systems, in laser printers, in optical communication systems.
Uno dei fattori che limita maggiormente la potenza di emissione dei dispositivi laser a semiconduttore con lunghezza d'onda di emissione minore di circa un micrometro (escludendo con questo gli emettitori basati su fosfuro di Indio, che sembrano immuni da queste problematiche) e' la cosiddetta degradazione catastrofica degli specchi. One of the factors that most limits the emission power of semiconductor laser devices with an emission wavelength less than about one micrometer (excluding with this the emitters based on Indium phosphide, which seem immune to these problems) is the so-called catastrophic degradation of mirrors.
Questo fenomeno si presenta come una fusione localizzata degli specchi del laser, praticamente annullando la potenza emessa dal dispositivo.E' un fenomeno che non presenta, su una scala temporale usuale della vita dei dispositivi, fenomeni di degradazione graduale ad esso associabili ma al contrario ha tutte le caratteristiche di un processo autocatalizzante che si consuma su una scala temporale dei microsecondi. This phenomenon appears as a localized fusion of the laser mirrors, practically nullifying the power emitted by the device. all the characteristics of a self-catalyzing process that is consumed on a time scale of microseconds.
Se il meccanismo intimo e' ancora parzialmente oscuro, la fenomenologia associata e' stata variamente investigata nel corso degli ultimi anni.Ad esempio nell' articolo di A. Moser intitolato "Thermodynamics of facet damage in cleaved AlGaAs lasers" apparso su Applied Physics Letters voi. 59, anno 1991, da pagina 522, viene proposto un formalismo empirico per la previsione della vita media di dispositivi basati su leghe AlGaAs, il cui meccanismo principale di guasto e' la degradazione catastrofica degli specchi. If the intimate mechanism is still partially obscure, the associated phenomenology has been variously investigated over the last few years, for example in the article by A. Moser entitled "Thermodynamics of facet damage in cleaved AlGaAs lasers" published in Applied Physics Letters you . 59, year 1991, from page 522, an empirical formalism is proposed for the prediction of the average life of devices based on AlGaAs alloys, whose main failure mechanism is the catastrophic degradation of the mirrors.
Il modo di degradazione e' condiviso da dispositivi basati su leghe che non contengono Alluminio, come si evidenzia nell' articolo di D. Sala ed altri, intitolato "Analysis of catastrophic optical damage for AlGaAs/InGaAs and InGaP/InGaAs strained quantum well lasers" presentato alla conferenza ESREF 93, tenutasi a Bordeaux il 4-7 Ottobre 1993. The mode of degradation is shared by devices based on alloys that do not contain Aluminum, as highlighted in the article by D. Sala et al, entitled "Analysis of catastrophic optical damage for AlGaAs / InGaAs and InGaP / InGaAs strained quantum well lasers" presented at the ESREF 93 conference, held in Bordeaux on 4-7 October 1993.
Questo fenomeno e' predominante in regime di alta potenza di emissione, mentre a bassa potenza la vita media di questi dispositivi può' superare le 10A5 ore, come ben mostrato nell'articolo di M. Okayasu ed altri, intitolato "Estimation of thè reliability of 0.98 um InGaAs/GaAs strained quantum well lasers" apparso sul Journal of Applied Physics voi.72, anno 1992, da pagina 2119. This phenomenon is predominant in the regime of high emission power, while at low power the average life of these devices can exceed 10A5 hours, as well shown in the article by M. Okayasu et al, entitled "Estimation of the reliability of 0.98 um InGaAs / GaAs strained quantum well lasers "appeared in the Journal of Applied Physics vol. 72, year 1992, from page 2119.
Meccanismo di degrado: Degradation mechanism:
Ampio consenso si riscontra nella letteratura specializzata a riguardo della catena di eventi che conduce alla degradazione catastrofica degli specchi.il fenomeno si presenta come una fusione localizzata, delle faccette del laser, risultante nell'autoassorbimento della radiazione emessa dal dispositivo stesso e promossa da una elevata velocita' di ricombinazione non radiativa. Broad consensus is found in the specialized literature regarding the chain of events that leads to the catastrophic degradation of the mirrors. The phenomenon appears as a localized fusion of the laser facets, resulting in the self-absorption of the radiation emitted by the device itself and promoted by a non-radiative recombination rate.
La alta velocita' di ricombinazione superficiale all' interfaccia del semiconduttore con l'aria porta ad un aumento della temperatura nella regione dello specchio rispetto alle zone interne del dispositivo .Questo riscaldamento localizzato provoca una riduzione locale della banda proibita di energia nella regione dello specchio rispetto alle zone interne del dispositivo; quindi il coefficiente di assorbimento può' aumentare notevolmente, risultando a sua volta nella produzione di piu' calore.E' chiaro come questo meccanismo di retroazione positiva possa rapidamente condurre alla fusione localizzata delle faccette . The high speed of surface recombination at the interface of the semiconductor with the air leads to an increase in the temperature in the mirror region with respect to the internal areas of the device. This localized heating causes a local reduction of the energy gap in the mirror region with respect to to the internal areas of the device; therefore the absorption coefficient can increase considerably, resulting in the production of more heat. It is clear how this positive feedback mechanism can rapidly lead to localized melting of the facets.
Prior art: Prior art:
Sulla base di questo modello interpretativo la letteratura specializzata riporta varie possibili soluzioni al problema. On the basis of this interpretative model, the specialized literature reports various possible solutions to the problem.
Ad esempio nell'articolo di Y. Shima ed altri, intitolato "Effects of facet coatings on thè degradation characteristics of GaAs/GaAlAs lasers", apparso su Applied Physics Letters voi.31, anno 1977, da pagina 625, viene mostrato l'effetto protettivo di rivestimenti dielettrici sulla affidabilita' dei dispositivi .Questo metodo non e' comunque sufficiente ad eliminare completamente il fenomeno di degradazione catastrofica degli specchi, come ben mostrato nell' articolo citato di A.Moser. For example, in the article by Y. Shima et al, entitled "Effects of facet coatings on the degradation characteristics of GaAs / GaAlAs lasers", published in Applied Physics Letters vol.31, year 1977, from page 625, the effect is shown protective dielectric coatings on the reliability of the devices. However, this method is not sufficient to completely eliminate the phenomenon of catastrophic degradation of the mirrors, as well shown in the aforementioned article by A. Moser.
Una altra proposta di soluzione e' presentata nell'articolo di T.Shibutani ed altri, intitolato "A novel high power laser structure with current-blocked regione near cavity facets" apparso su IEEE Journal of Quantum Electronics voi. QE-23, anno 1987, da pagina 760, dove viene proposto l'utilizzo di regioni atte ad impedire il flusso di corrente in prossimità' delle faccette del laser e contemporaneamente vengono ridotte le dimensione dell'attivo nella stessa zona al fine di sopprimere l'aumento di temperatura locale, responsabile della degradazione catastrofica degli specchi.il processo di fabbricazione di questi dispositivi e' particolarmente complicato, richiedendo due crescite epitassiali su substrati non planari, e' effettuabile solamente con tecniche di deposizione epitassiale con grande anisotropia nella velocita' di crescita (quale la deposizione da fase liquida) ed inoltre non vengono mostrati, nell'articolo citato, sufficienti dati di supporto alla affermazione dell' efficacia del metodo. Another proposed solution is presented in the article by T. Shibutani et al, entitled "A novel high power laser structure with current-blocked region near cavity facets" published in IEEE Journal of Quantum Electronics vol. QE-23, year 1987, from page 760, where the use of regions suitable for preventing the flow of current in the vicinity of the laser facets is proposed and at the same time the size of the asset in the same area is reduced in order to suppress the 'local temperature increase, responsible for the catastrophic degradation of mirrors. the manufacturing process of these devices is particularly complicated, requiring two epitaxial growths on non-planar substrates, and can only be performed with epitaxial deposition techniques with great anisotropy in the speed of growth (such as liquid phase deposition) and furthermore, sufficient data to support the affirmation of the effectiveness of the method are not shown in the cited article.
Scopo dell'invenzione: Purpose of the invention:
Lo scopo dell'invenzione e' quello di proporre un metodo di raffreddamento operativo delle faccette di laser a semiconduttore che consenta di eliminare la degradazione catastrofica degli specchi del laser, permettendo quindi l'utilizzo ad alte potenze di emissione di questi dispositivi. The object of the invention is to propose a method of operative cooling of the semiconductor laser facets which allows to eliminate the catastrophic degradation of the laser mirrors, thus allowing the use at high emission powers of these devices.
Lo scopo viene raggiunto mediante la applicazione del metodo che viene descritto in dettaglio nel paragrafo seguente, e che e' generalizzabile a dispositivi laser formati da materiali diversi da quelli indicati come esempio nel flusso del processo in esame. The purpose is achieved by applying the method which is described in detail in the following paragraph, and which can be generalized to laser devices formed by materials other than those indicated as an example in the process flow under examination.
Descrizione dettagliata: Detailed description:
Il processo di raffreddamento operativo e' applicato su strutture laser, il cui processo di fabbricazione viene sommariamente descritto di seguito . The operational cooling process is applied on laser structures, the manufacturing process of which is briefly described below.
Una struttura multistrato composta da un substrato, ad esempio di arseniuro di Gallio (GaAs), su cui viene depositata una sequenza di strati epitassiali con tecniche quali la Metal-Organic Chemical Vapour Deposition (MOCVD) o la Molecular Beam Epitaxy (MBE). A multilayer structure composed of a substrate, for example of Gallium arsenide (GaAs), on which a sequence of epitaxial layers is deposited with techniques such as Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) or Molecular Beam Epitaxy (MBE).
Tale struttura comprende: This structure includes:
i) buffer di tipo n di GaAs i) n-type buffer of GaAs
ii) cladding inferiore di AlGaAs di tipo n ii) lower cladding of n-type AlGaAs
iii) guida ottica composta di AlGaAs con contenuto di Alluminio inferiore a quello degli iii) optical guide composed of AlGaAs with aluminum content lower than that of
strati ii) e vi) layers ii) and vi)
iv) strato attivo di InGaAs iv) active layer of InGaAs
v) guida ottica composta di AlGaAs con contenuto di Alluminio inferiore a quello degli v) optical guide composed of AlGaAs with aluminum content lower than that of
strati ii) e vi) layers ii) and vi)
vi) cladding superiore di AlGaAs di tipo p vi) superior cladding of p-type AlGaAs
vii) strato di GaAs di tipo p per il contatto elettrico della struttura vii) p-type GaAs layer for the electrical contact of the structure
La lavorazione delle fette epitassiali cosi' ottenute prevede una sequenza di passi tecnologici atti a formare la struttura guidante, a realizzare la contattatura elettrica, per giungere sino allo sfaldamento delle barrette da cui ricavare i dispositivi propriamente detti. The processing of the epitaxial slices thus obtained involves a sequence of technological steps suitable for forming the guiding structure, for carrying out the electrical contact, to arrive at the flaking of the bars from which to obtain the devices proper.
Al fine di realizzare la guida d'onda, ad esempio di tipo Ridge V/aveguide (RW), sono utilizzabili attacchi non selettivi, che permettono di realizzare la guida in un unico processo di attacco. In order to realize the waveguide, for example of the Ridge V / aveguide (RW) type, non-selective attachments can be used, which allow to realize the guide in a single attachment process.
Due possibili soluzioni note sono: Two possible known solutions are:
a) una soluzione impiegata appartiene alla categoria delle miscele H2S04:H202:H20 ampiamente descritte e caratterizzate in letteratura. a) a solution used belongs to the category of H2S04: H202: H20 mixtures widely described and characterized in the literature.
b) una ulteriore possibilità' per realizzare questo tipo di strutture prevede un processo plasma Reactive Ion Etching (RIE).In questo caso la struttura planare, opportunamente mascherata con Ni al fine di ottenere la guida confinata, viene posta sul catodo all'interno di una campana da vuoto. b) a further possibility to realize this type of structures involves a plasma Reactive Ion Etching (RIE) process. In this case the planar structure, suitably masked with Ni in order to obtain the confined guide, is placed on the cathode inside a vacuum bell.
I gas di processo, ad esempio una combinazione di CH4/H2/Ar, vengono introdotti in successione e si innesca una scarica a 13.56 MHz. Process gases, such as a combination of CH4 / H2 / Ar, are introduced in succession and a 13.56 MHz discharge is triggered.
La superficie del semiconduttore e' quindi a contatto con ioni reattivi che la attaccano sia fisicamente (per bombardamento) che chimicamente, mentre la profondità' dell'attacco e' continuamente controllata in-sìtu tramite un interferometro laser. The surface of the semiconductor is therefore in contact with reactive ions that attack it both physically (by bombardment) and chemically, while the depth of the attack is continuously controlled internally by means of a laser interferometer.
Dalla fetta epitassiale vengono infine separate delle barrette laser, ottenute mediante incisione meccanica e sfaldatura per la formazione degli specchi del dispositivo . Finally, laser bars are separated from the epitaxial slice, obtained by mechanical engraving and flaking to form the mirrors of the device.
Sulle barrette laser cosi' formate si applica il processo di raffreddamento operativo descritto di seguito . The operating cooling process described below is applied to the laser bars thus formed.
Le barrette, le cui faccette sfaldate sono state esposte all'aria dall'istante della separazione e presentano quindi un notevole grado di ossidazione, sono introdotte in un reattore rf (13.56 MHz) a piatti paralleli Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) con un vuoto di base P base < 10A(-5) bar ed operante ad una pressione variabile tra 0.1-0.5 bar. The bars, whose flaked faces have been exposed to the air from the moment of separation and therefore show a considerable degree of oxidation, are introduced into a parallel plate rf (13.56 MHz) reactor Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) with a basic vacuum P base <10A (-5) bar and operating at a variable pressure between 0.1-0.5 bar.
La prima fase del processo consiste nella rimozione degli ossidi degli elementi del gruppo V, presenti sullo specchio del laser, mediante la creazione di un ambiente riducente di plasma idrogeno. The first phase of the process consists in the removal of the oxides of the elements of group V, present on the laser mirror, by creating a reducing environment of hydrogen plasma.
L'ossigeno legato, ad esempio, ad arsenico o fosforo, in presenza di un ambiente fortemente riducente, reagisce con gli elementi del gruppo III formando ossidi piu' stabili quali GaO(x), A10(x) e InO(x) .Contestualmente si formano idruri volatili degli elementi del gruppo V, quali AsH3 e PH3, che vengono allontanati dalla superficie. Oxygen bound, for example, to arsenic or phosphorus, in the presence of a strongly reducing environment, reacts with the elements of group III forming more stable oxides such as GaO (x), A10 (x) and InO (x). volatile hydrides are formed of the elements of group V, such as AsH3 and PH3, which are removed from the surface.
L'allontanamento di contaminanti ed ossidi, a questo stadio di processo, e' già' sufficiente a diminuire il degrado dei dispositivi laser a cui venga applicata questa prima parte del trattamento oggetto della presente invenzione. The removal of contaminants and oxides, at this stage of the process, is already sufficient to reduce the degradation of the laser devices to which this first part of the treatment object of the present invention is applied.
Durante il processo di allontanamento di ossidi, contaminanti e specie elementari del gruppo V, si verifica una diffusione di idrogeno elementare all'interno del semiconduttore. During the process of removing oxides, contaminants and elementary species of group V, a diffusion of elementary hydrogen occurs inside the semiconductor.
E' noto, vedi ad esempio l'articolo di A.Y.Pakhomov ed altri, intitolato "Hydrogen passivation: relevance to semi-insulating III-V materials" presentato alla "6th Conference on Semi-insulating materials, Toronto, Canada, 1990", che l'idrogeno inattiva i livelli elettronici profondi nei materiali III-V. It is known, see for example the article by A.Y. Pakhomov et al, entitled "Hydrogen passivation: relevance to semi-insulating III-V materials" presented at the "6th Conference on Semi-insulating materials, Toronto, Canada, 1990", which hydrogen inactivates the deep electron levels in III-V materials.
La passivazione mediante idrogeno si mantiene anche ad alta temperatura, sino a circa 600 C, riducendo quindi stabilmente i processi di ricombinazione non radiativa associata a questi livelli elettronici.Si ottiene quindi uno strato diffuso tridimensionale con bassa capacita' di generazione di calore. The passivation by hydrogen is maintained even at high temperature, up to about 600 C, thus stably reducing the non-radiative recombination processes associated with these electronic levels, thus obtaining a three-dimensional diffuse layer with low heat generation capacity.
Sorprendentemente, questo metodo di passivazione non e' mai stato applicato a dispositivi laser a semiconduttore, e questa conoscenza e' rimasta confinata a studi di base di fisica dello stato solido. Surprisingly, this passivation method has never been applied to semiconductor laser devices, and this knowledge has remained confined to basic solid-state physics studies.
In una seconda fase viene prodotto un plasma di ammoniaca nel reattore PECVD, allo scopo di rimuovere i rimanenti ossidi del gruppo III, riportando la faccetta del laser in condizioni di stechiometria composizionale e libera da contaminanti. In a second phase an ammonia plasma is produced in the PECVD reactor, in order to remove the remaining group III oxides, bringing the laser facet back to compositional stoichiometry conditions and free from contaminants.
Questi processi avvengono in condizioni di temperatura T=250-350 (300) C, ad una pressione P=0.1-0.5 (0.3S) bar, ad una potenza rf =5-20 (7) W per un tempo t=10-1000 (500) s, dove le condizioni preferite sono indicate tra parentesi. These processes take place under temperature conditions T = 250-350 (300) C, at a pressure P = 0.1-0.5 (0.3S) bar, at a power rf = 5-20 (7) W for a time t = 10- 1000 (500) s, where preferred conditions are indicated in parentheses.
La rimozione completa degli ossidi nativi e dei cluster di As o P elementari, porta ad una riduzione dei difetti di antisito associati a As o P con una diminuzione drastica della velocita' di ricombinazione superficiale ed il riscaldamento locale ad esso collegabile viene quindi notevolmente ridotto . The complete removal of native oxides and elementary As or P clusters leads to a reduction of the antisite defects associated with As or P with a drastic decrease in the surface recombination speed and the local heating connected to it is therefore considerably reduced.
Sulla superficie del semiconduttore, riportata in condizioni di quasi idealità', si procede alla deposizione di un sottile strato (d=l-100 nm) di Alluminio metallico mediante tecnica PECVD, utilizzando sorgenti metallorganiche quali trimetil Alluminio o trietil Alluminio. On the surface of the semiconductor, brought back to almost ideal conditions, a thin layer (d = l-100 nm) of metallic aluminum is deposited using the PECVD technique, using organometallic sources such as trimethyl aluminum or triethyl aluminum.
La deposizione avviene preferibilmente con pressione parziale del precursore di Alluminio P(Al)=10Λ(-5)-10A(-6) (4*10Λ(-6)) bar, ad una temperatura T=100~200 (180) C per un tempo t=10-1000 (400) s, dove le condizioni preferite sono indicate tra parentesi. Deposition preferably takes place with partial pressure of the aluminum precursor P (Al) = 10Λ (-5) -10A (-6) (4 * 10Λ (-6)) bar, at a temperature T = 100 ~ 200 (180) C for a time t = 10-1000 (400) s, where the preferred conditions are indicated in brackets.
Si procede quindi ad effettuare il processo di interdiffusione dell'Alluminio depositato alla superficie per mezzo di un annealing "in-situ" in ambiente di H2/N2 ad una temperatura T=350-450 (400) C e per un tempo t=10-1000 (400) s, dove le condizioni preferite sono indicate tra parentesi. The process of interdiffusion of the aluminum deposited on the surface is then carried out by means of an "in-situ" annealing in an H2 / N2 environment at a temperature T = 350-450 (400) C and for a time t = 10 -1000 (400) s, where preferred conditions are shown in parentheses.
Lo strato metallurgico che si viene a formare alla superficie crea una barriera di potenziale alla diffusione dei portatori minoritari, impedendo quindi la ricombinazione non radiativa superficiale delle coppie elettrone-lacuna. The metallurgical layer that is formed on the surface creates a potential barrier to the diffusion of minority carriers, thus preventing surface non-radiative recombination of the electron-hole pairs.
In questo modo si ottiene un effettivo raffreddamento operativo dello specchio del laser con conseguente diminuzione del degrado ad esso associato. In this way, an effective operational cooling of the laser mirror is obtained with a consequent decrease in the degradation associated with it.
La sola formazione di lega metallurgica nella zona adiacente gli specchi terminali, conduce ad un netto miglioramento delle caratteristiche di affidabilita' dei dispositivi trattati secondo questa parte del processo oggetto dell'invenzione. The mere formation of metallurgical alloy in the area adjacent to the end mirrors leads to a marked improvement in the reliability characteristics of the devices treated according to this part of the process object of the invention.
La superficie cosi' preparata mantiene un certo grado di reattività' verso l'ambiente esterno.Si procede quindi alla deposizione di uno strato dielettrico protettivo, quale SiN(x), allo scopo di isolare la superficie dello specchio del laser dall'ambiente esterno. The surface thus prepared maintains a certain degree of reactivity towards the external environment. A protective dielectric layer is then deposited, such as SiN (x), in order to isolate the surface of the laser mirror from the external environment.
Tale processo di deposizione avviene in immediata sequenza alle fasi precedentemente descritte, in modo da non interrompere la continuità' del processo e mantenere un ambiente fortemente riducente. This deposition process takes place in immediate sequence to the previously described steps, so as not to interrupt the continuity of the process and to maintain a strongly reducing environment.
Lo strato incapsulante viene depositato in condizioni di minimo stress rispetto al semiconduttore di supporto, mediante un aggiustamento graduale del suo contenuto di azoto, e variando il contenuto di idrogeno presente nel film. The encapsulating layer is deposited under conditions of minimum stress with respect to the supporting semiconductor, by means of a gradual adjustment of its nitrogen content, and by varying the hydrogen content present in the film.
La fase finale del processo prevede un ciclo termico di stabilizzazione della struttura passivata che viene effettuato in ambiente di H2/N2 ad una temperatura T=300-450 (400) C per un tempo t=5-60 (30) s, dove le condizioni preferite sono indicate tra parentesi. The final phase of the process involves a thermal stabilization cycle of the passivated structure which is carried out in an H2 / N2 environment at a temperature T = 300-450 (400) C for a time t = 5-60 (30) s, where the preferred conditions are indicated in parentheses.
Questo processo permette un ulteriore assestamento della struttura riducendone ulteriormente lo stress. Questa sequenza di processo avviene in condizioni di tempo e temperatura compatibili con il processo su barrette laser, cioè'su materiale semiconduttore strutturato, ovvero in presenza di strati di metallizzazione e rivestimenti dielettrici. This process allows a further settling of the structure, further reducing its stress. This process sequence takes place under time and temperature conditions compatible with the process on laser bars, i.e. on structured semiconductor material, i.e. in the presence of metallization layers and dielectric coatings.
Il processo sopra descritto può' essere alternativamente effettuato in un reattore di tipo Electron Cyclotron Resonance (ECR) operante in condizioni di vuoto base piu' spinto , The process described above can alternatively be carried out in an Electron Cyclotron Resonance (ECR) type reactor operating under more severe basic vacuum conditions,
P base <10^(-ll) bar, con riduzione del danneggiamento associato alla componente fisica del processo, ovvero del bombardamento ionico della superficie . Base P <10 ^ (- ll) bar, with reduction of the damage associated with the physical component of the process, that is the ionic bombardment of the surface.
Può' essere ugualmente applicato a strutture laser a semiconduttore formate da materiali diversi quali, ad esempio, leghe di tipo inGaAsP sia per la sostituzione diretta delle leghe contenenti Alluminio che per la realizzazione di strutture laser emettenti nella regione spettrale del visibile mediante l'impiego di strutture basate su leghe, ad esempio, di tipo InGaAlP. It can also be applied to semiconductor laser structures formed by different materials such as, for example, alloys of the inGaAsP type both for the direct replacement of alloys containing Aluminum and for the realization of laser structures emitting in the visible spectral region through the use of structures based on alloys, for example, of the InGaAlP type.
Lo strato incapsulante può' essere inoltre formato da AlN{x), depositato in condizione di minimo stress, mediante un aggiustamento graduale del suo contenuto di azoto, e variando il contenuto di idrogeno presente nel film. The encapsulating layer can also be formed by AlN (x), deposited under conditions of minimum stress, by means of a gradual adjustment of its nitrogen content, and by varying the hydrogen content present in the film.
Sulle barrette laser ottenute a fine processo si effettua la deposizione di strati dielettrici aventi funzioni ottiche di alto/basso riflesso. The deposition of dielectric layers with high / low reflection optical functions is carried out on the laser bars obtained at the end of the process.
Queste deposizioni sono indispensabili sia per proteggere ulteriormente gli specchi del laser dall' ossidazione, sia per utilizzare al meglio la potenza emessa dal dispositivo che, intrinsecamente simmetrico, la irradierebbe in egual misura dalle due faccette terminali. These depositions are indispensable both to further protect the laser mirrors from oxidation and to make the best use of the power emitted by the device which, intrinsically symmetrical, would radiate it equally from the two end facets.
Per gli strati antiriflesso si depositano generalmente strati singoli a λ/4 di allumina, dove per l'alto riflesso si usa un numero appropriato (2-3) di bi-strati di allumina e silicio. For the antireflection layers, single λ / 4 layers of alumina are generally deposited, where an appropriate number (2-3) of alumina and silicon bi-layers are used for the high reflection.
Evidenze sperimentali: Experimental Evidence:
La presenza di ossidi o contaminanti sugli specchi terminali del laser risulta, come ampiamente descritto in precedenza, in un aumento della velocita' di ricombinazione superficiale. The presence of oxides or contaminants on the end mirrors of the laser results, as widely described above, in an increase in the speed of surface recombination.
La tecnica diagnostica di fotoluminescenza (PL) e' in grado di rivelare lo stato della superficie, essendo l'intensità' dei picchi di PL inversamente proporzionale alla velocita' di ricombinazione superficiale . The photoluminescence (PL) diagnostic technique is capable of detecting the state of the surface, as the intensity of the PL peaks is inversely proportional to the speed of surface recombination.
Questa tecnica permette inoltre di misurare l'evoluzione temporale del segnale di PL, ovvero di seguire gli eventuali fenomeni di degradazione della superficie .In figura 1 viene riportato l'andamento del segnale di PL nel caso di campioni non trattati secondo il processo oggetto di questa invenzione. This technique also allows to measure the temporal evolution of the PL signal, or to follow any surface degradation phenomena. Figure 1 shows the trend of the PL signal in the case of untreated samples according to the process object of this invention.
Si può' notare come il segnale di PL proveniente da campioni trattati non solo non mostra degrado, ma evidenzia una progressiva stabilizzazione della superficie con conseguente aumento del segnale di PL. It can be noted that the PL signal coming from treated samples not only does not show degradation, but shows a progressive stabilization of the surface with a consequent increase in the PL signal.
Claims (9)
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