JP2018098262A - 量子カスケード半導体レーザ - Google Patents
量子カスケード半導体レーザ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018098262A JP2018098262A JP2016238723A JP2016238723A JP2018098262A JP 2018098262 A JP2018098262 A JP 2018098262A JP 2016238723 A JP2016238723 A JP 2016238723A JP 2016238723 A JP2016238723 A JP 2016238723A JP 2018098262 A JP2018098262 A JP 2018098262A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- layer
- semiconductor film
- quantum cascade
- mesa
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 385
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 318
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 42
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 226
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 22
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 20
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 14
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 14
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 14
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000005274 electronic transitions Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229940095676 wafer product Drugs 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/3401—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers
- H01S5/3402—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers intersubband lasers, e.g. transitions within the conduction or valence bands
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0281—Coatings made of semiconductor materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/3401—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
- H01S2301/176—Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02469—Passive cooling, e.g. where heat is removed by the housing as a whole or by a heat pipe without any active cooling element like a TEC
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0282—Passivation layers or treatments
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0287—Facet reflectivity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1082—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
- H01S5/2224—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties semi-insulating semiconductors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Geometry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
図1は、実施形態に係る分布帰還型量子カスケード半導体レーザを示す平面図である。図2は、量子カスケード半導体レーザのためのコア層の一例を示す図面である。図3は、図1に示されるIII−III線に沿ってとられた断面を示す図面である。
量子カスケード半導体レーザ11は、図3に示される埋め込みヘテロ構造を有することができる。電流ブロック層35は、半導体メサ19cの側面19f、19g上に設けられて、電流を半導体メサ19cに閉じ込める。電流ブロック層35は、高抵抗半導体を備え、高抵抗半導体は、例えばアンドープ又は半絶縁性半導体であることができる。好ましくは、半絶縁性半導体は、III−V族化合物半導体に遷移金属(例えばFe、Ti、Cr、Co)を添加して形成される。例えばFeドーパントを含むInPは、電子に対して例えば105Ω・cm以上の高い比抵抗を半導体に提供でき、電流ブロック層35として良好に機能する。可能な場合には、アンドープ半導体を電流ブロック層に適用できる。図3に示される埋め込みヘテロ構造では、電流ブロック層35は、メサ側面上の第1部分35aだけでなく、基板17の主面17c上の第2部分35bを備える。電流ブロック層35は、適切な厚さHCBを有することができる。例えば、電流ブロック層35が、半導体メサ19cの高さにまで成長されて、素子表面を平坦化するのに必要な高さにHCBを設定することができる。
電流ブロック層35:アンドープ又は半絶縁性のInP、GaInAsP、AlGaInAs、AlInAs、GaInAs。
図1、図2及び図3を参照しながら、量子カスケード半導体レーザ11の実施例を説明する。量子カスケード半導体レーザ11は、本体領域と、本体領域の両側に設けられた外部領域を含む。本体領域は、デバイスの中央部に位置し、埋め込みヘテロ構造を有しレーザ発振のための、半導体メサ19cと電流ブロック層35から構成される導波路メサ構造を含む。導波路メサ構造の半導体のメサ端面は、反射層15で覆われる。半導体メサ19cの第1メサ端面19a上の第1半導体膜15aが、レーザ共振器の端面として機能する。本実施例では、反射層15は、共振器ミラー構造のために、半導体メサ19cの第1メサ端面19a及び第2メサ端面19b上に設けられる。
本実施例の素子構造(反射膜の厚みに対する端面反射率の依存性を「構造P」として参照)。
真空中での発振波長;7.23マイクロメートル。
基板:n−InP。
コア層:GaInAs量子井戸/AlInAsバリア層から成る超格子列、GaInAs及びAlInAsはInPに格子整合する。
上側クラッド層:n型InP。
下側クラッド層:n型InP。
回折格子層:n型GaInAs。
コンタクト層:n型GaInAs。
第1半導体膜:FeドープGaInAs。
メサ端面上の端面膜:InP。
図5は、第2実施形態に係る量子カスケード半導体レーザを模式的に示す断面図である。図5の断面は、第1実施形態に係る量子カスケード半導体レーザを示す図1の断面に対応する。量子カスケード半導体レーザ11aでは、反射層15が複数の半導体膜を備える。具体的には、反射層15は、第1半導体膜15a及び第2半導体膜15bを含むことができる。半導体メサ19cの第1メサ端面19a上において、第2半導体膜15bは第1半導体膜15a上に設けられる。
第1半導体膜15aの膜厚:一例として、0.5〜10マイクロメートル。
第2半導体膜15bの膜厚:一例として、0.5〜10マイクロメートル。
材料の組み合わせの例示。
第1半導体膜15a、第2半導体膜15b。
GaInAsP、GaInAs及び/又はInP。
GaInAs、InP。
GaInAs及び/又はGaInAsP、InP。
多層の反射層は、反射率の可変範囲の拡大、良好な熱伝導性、及び所望の機械的な強度を提供できる。多層の反射層は、素子放熱性の悪化及び端面温度上昇を効果的に抑制できる。
電流ブロック層35:一例として、アンドープ又は半絶縁性のInP、GaInAsP、AlGaInAs、AlInAs、GaInAs。
図8は、第3実施形態に係る量子カスケード半導体レーザを示す断面である。図8の断面は、第1実施形態に係る量子カスケード半導体レーザを示す図1に対応する。量子カスケード半導体レーザ11bは、反射層15上に設けられた絶縁膜39を更に備えることができる。この絶縁膜39は、SiO2、SiON、SiN、アルミナ、BCB、ポリイミドといった誘電体絶縁膜を備えることができる。これらの膜は、スパッタ、化学的気相成長法(CVD)、スピンコートといった成膜法により成膜されることができる。第3実施形態に係る反射層15は、第1実施形態に示された第1半導体膜15aであることができ、或いは第2実施形態に示された第1半導体膜15a及び第2半導体膜15bの積層であることができる。
図9は、第4実施形態に係る量子カスケード半導体レーザを示す断面である。図9の断面は、第1実施形態に係る量子カスケード半導体レーザを示す図1に対応する。量子カスケード半導体レーザ11cでは、第1エリア17d(第2エリア17e)において、反射層15の端15cが、第1端面17a(第2端面17b)から離れている。この離間の距離DEは、例えば5〜50マイクロメートルであることができる。
Claims (13)
- 量子カスケード半導体レーザであって、
第1軸の方向に延在するコア層と、前記第1軸に交差する第2軸の方向に延在する端面とを含み、基板の主面上に設けられた半導体メサと、
前記半導体メサの前記端面上に設けられ前記コア層に接触を成す第1半導体膜を含む反射層と、
を備え、
前記コア層は、超格子構造を有し、前記超格子構造は、量子井戸層及びバリア層を含み、
前記反射層の前記第1半導体膜は、前記量子井戸層のバンドギャップ以下のバンドギャップを有する、量子カスケード半導体レーザ。 - 前記第1半導体膜の材料は、前記量子井戸層の材料における構成元素及び組成に関して実質的に同一である、請求項1に記載された量子カスケード半導体レーザ。
- 前記第1半導体膜は、アンドープ半導体及び半絶縁性半導体の少なくともいずれかを備える、請求項1又は請求項2に記載された量子カスケード半導体レーザ。
- 前記第1半導体膜は、GaInAs及びGaInAsPの少なくともいずれかを備える、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載された量子カスケード半導体レーザ。
- 前記反射層は、前記第1半導体膜より高い熱伝導率を有する材料の第2半導体膜を含み、
前記第1半導体膜は前記第2半導体膜と前記半導体メサの前記端面との間に設けられる、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載された量子カスケード半導体レーザ。 - 前記反射層の前記第2半導体膜は、アンドープ半導体及び半絶縁性半導体の少なくともいずれかを備える、請求項5に記載された量子カスケード半導体レーザ。
- 前記反射層の前記第2半導体膜はInPからなり、
前記第2半導体膜は前記第1半導体膜に接合を成す、請求項5又は請求項6に記載された量子カスケード半導体レーザ。 - 前記半導体メサの側面を埋め込む埋込領域を更に備え、
前記埋込領域は、第1電流ブロック層を含み、
前記半導体メサ及び前記埋込領域は、導波路メサを構成し、
前記第1電流ブロック層の材料は、前記第1半導体膜の材料における構成元素及び組成に関して実質的に同一である、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載された量子カスケード半導体レーザ。 - 前記第1電流ブロック層及び前記第1半導体膜は、単一の半導体層を構成する、請求項8に記載された量子カスケード半導体レーザ。
- 前記埋込領域は、第2電流ブロック層を更に含み、
前記第1電流ブロック層は、前記第2電流ブロック層と前記半導体メサの前記側面との間に設けられ、
前記第2電流ブロック層の材料は、前記第2半導体膜の材料における構成元素及び組成に関して実質的に同一である、請求項8又は請求項9に記載された量子カスケード半導体レーザ。 - 前記第2電流ブロック層及び前記第2半導体膜は、単一の半導体層を構成する、請求項10に記載された量子カスケード半導体レーザ。
- 前記反射層上に設けられた絶縁層を更に含む、請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載された量子カスケード半導体レーザ。
- 前記基板は、前記第1軸に配列された第1端面及び第2端面を含み、
前記基板の前記主面は、前記第1軸の方向に配列された第1エリア及び第2エリアを含み、
前記半導体メサ及び前記反射層は、それぞれ、前記第1エリア及び前記第2エリア上に設けられ、
前記第2エリアは、前記基板の前記第1端面の上縁に到達し、
前記第1半導体膜は、前記端面上に設けられた第1部分と、前記第2エリア上に設けられた第2部分とを含み、
前記第2部分は、前記第1端面の前記上縁から離れた縁を有する、請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載された量子カスケード半導体レーザ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016238723A JP6801416B2 (ja) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 量子カスケード半導体レーザ |
US15/834,706 US10038308B2 (en) | 2016-12-08 | 2017-12-07 | Quantum cascade semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016238723A JP6801416B2 (ja) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 量子カスケード半導体レーザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018098262A true JP2018098262A (ja) | 2018-06-21 |
JP6801416B2 JP6801416B2 (ja) | 2020-12-16 |
Family
ID=62489775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016238723A Active JP6801416B2 (ja) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 量子カスケード半導体レーザ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10038308B2 (ja) |
JP (1) | JP6801416B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021200548A1 (ja) * | 2020-04-02 | 2021-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 |
WO2021200584A1 (ja) * | 2020-04-02 | 2021-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 |
WO2022158557A1 (ja) * | 2021-01-22 | 2022-07-28 | 京セラ株式会社 | 発光素子、半導体レーザ素子並びにその製造方法および製造装置 |
WO2022163237A1 (ja) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザ素子 |
DE112021002037T5 (de) | 2020-04-02 | 2023-01-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Quantenkaskadenlaserelement und Quantenkaskadenlaservorrichtung |
DE112021002055T5 (de) | 2020-04-02 | 2023-04-27 | Hamamatsu Photonics K.K. | Quantenkaskadenlaserelement und Quantenkaskadenlaservorrichtung |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018134950A1 (ja) * | 2017-01-19 | 2018-07-26 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法 |
JP2021077669A (ja) * | 2019-11-05 | 2021-05-20 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケードレーザ |
CN115133397B (zh) * | 2022-09-01 | 2023-01-20 | 武汉云岭光电有限公司 | 脊波导半导体激光器及其制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015222811A (ja) * | 2014-05-01 | 2015-12-10 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ、量子カスケード半導体レーザを作製する方法 |
JP2016072302A (ja) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1933177A1 (fr) * | 2006-12-11 | 2008-06-18 | Alpes Lasers S.A. | Amplificateur laser à cascades quantiques équipé d'un revêtement anti-réfléchissant comportant une strate réalisée en fluorure d'yttrium |
JP2013254765A (ja) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Hamamatsu Photonics Kk | 量子カスケードレーザ |
JP6485341B2 (ja) * | 2015-12-10 | 2019-03-20 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザを作製する方法、量子カスケード半導体レーザ |
-
2016
- 2016-12-08 JP JP2016238723A patent/JP6801416B2/ja active Active
-
2017
- 2017-12-07 US US15/834,706 patent/US10038308B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015222811A (ja) * | 2014-05-01 | 2015-12-10 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ、量子カスケード半導体レーザを作製する方法 |
JP2016072302A (ja) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021200548A1 (ja) * | 2020-04-02 | 2021-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 |
WO2021200584A1 (ja) * | 2020-04-02 | 2021-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 |
DE112021002036T5 (de) | 2020-04-02 | 2023-01-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Quantenkaskadenlaserelement und quantenkaskadenlaservorrichtung |
DE112021002037T5 (de) | 2020-04-02 | 2023-01-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Quantenkaskadenlaserelement und Quantenkaskadenlaservorrichtung |
DE112021002108T5 (de) | 2020-04-02 | 2023-02-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Quantenkaskadenlaserelement und Quantenkaskadenlaservorrichtung |
DE112021002055T5 (de) | 2020-04-02 | 2023-04-27 | Hamamatsu Photonics K.K. | Quantenkaskadenlaserelement und Quantenkaskadenlaservorrichtung |
JP7330128B2 (ja) | 2020-04-02 | 2023-08-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 |
JP7489814B2 (ja) | 2020-04-02 | 2024-05-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 |
WO2022158557A1 (ja) * | 2021-01-22 | 2022-07-28 | 京セラ株式会社 | 発光素子、半導体レーザ素子並びにその製造方法および製造装置 |
WO2022163237A1 (ja) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザ素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180166859A1 (en) | 2018-06-14 |
US10038308B2 (en) | 2018-07-31 |
JP6801416B2 (ja) | 2020-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6801416B2 (ja) | 量子カスケード半導体レーザ | |
US10305250B2 (en) | III-Nitride nanowire array monolithic photonic integrated circuit on (001)silicon operating at near-infrared wavelengths | |
US9356429B2 (en) | Quantum cascade laser | |
JP5628008B2 (ja) | 半導体素子、半導体光素子及び半導体集積素子 | |
US20180166858A1 (en) | Quantum cascade laser | |
US9843161B2 (en) | Quantum cascade laser | |
US9595811B2 (en) | Quantum cascade semiconductor laser | |
US10554022B2 (en) | Quantum cascade laser | |
US20180261982A1 (en) | Semiconductor laser | |
JP2016072300A (ja) | 量子カスケード半導体レーザ | |
US9711944B2 (en) | Quantum cascade laser | |
US9246308B2 (en) | Quantum cascade laser | |
JPH04218994A (ja) | 半導体発光装置 | |
US9774168B2 (en) | Quantum cascade semiconductor laser | |
US10404038B2 (en) | Quantum cascade laser | |
US10476237B2 (en) | Quantum cascade laser | |
JP2008211142A (ja) | 光半導体装置 | |
JP6870500B2 (ja) | 量子カスケード半導体レーザ | |
JP6911576B2 (ja) | 量子カスケード半導体レーザ | |
JP7147979B2 (ja) | 光デバイス | |
US10476235B2 (en) | Quantum cascade laser | |
JP2007005642A (ja) | 半導体発光素子 | |
JP2004111743A (ja) | 半導体光素子 | |
JP2019009347A (ja) | 量子カスケード半導体レーザ | |
JP2004079638A (ja) | 半導体光素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200417 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200512 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200624 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201027 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201109 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6801416 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |