JP2021170673A - 端面発光型のレーザバー - Google Patents

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Abstract

【課題】青色レーザ放射の放出のための故障率の低い端面発光型のレーザバーを特定する。【解決手段】コンタクト面１０とレーザ放射を発生するための活性層１１とを有するＡｌＩｎＧａＮ系半導体積層体１を含む端面発光型のレーザバー１００であり、面内横方向で互いに隣に配置され互いに離間した複数の個別発光体２を含む。コンタクト素子２０は、個別発光体に割り当てられて、コンタクト面１０において接触するコンタクト領域１２を介して半導体積層体と電気伝導的に結合される。レーザバーは、二つの隣接する個別発光体の間の領域において、サーマル・デカップリング構造３を含む。デカップリング構造は、コンタクト面の接触する冷却領域１３を完全に覆う、コンタクト面に実装された冷却素子３０を含む。冷却素子は、冷却領域に沿って半導体積層体から電気的に隔離され、冷却領域に沿って半導体積層体に熱的に結合される。【選択図】図１Ａ

Description

端面発光型のレーザバーが特定される。
解決されるべき一つの課題は、青色レーザ放射の放出のための故障率の低い端面発光型のレーザバーを特定することである。
この課題は、独立特許請求項の対象によって解決される。有利な実施形態およびさらなる発展形が従属特許請求項の主題である。
少なくとも一つの実施形態によれば、レーザバーは、コンタクト面とレーザ放射を発生するための活性層とを有するＡｌＩｎＧａＮ系半導体積層体を含む。半導体積層体の半導体材料は、例えばＡｌｎＩｎ１−ｎ−ｍＧａｍＮ、ここで０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１かつｍ＋ｎ≦１、である。半導体積層体は、ドーパント並びに追加成分を含むことがある。しかし、簡単にするために、たとえ部分的に少量の他の物質で置き換えられ、および／または補われるとしても半導体積層体の結晶格子の必須成分、すなわちＡｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＮだけが示される。
半導体積層体の活性層は、意図される動作時に例えば黄色、緑色、青色または紫外領域の電磁放射を発生することができる。
レーザバーの半導体積層体のコンタクト面は、半導体積層体の上面または外面を形成し、半導体積層体の材料からなる。コンタクト面は、好ましくは基本的に活性層に平行になっている。
以後、レーザバーは、別個に取り扱うことができ、かつ電気的に接触することができる素子と理解される。レーザバーは、詳しくはウェハ複合材料からの分離によって創出される。レーザバーは、好ましくはウェハ複合材料中に成長した半導体積層体の正確に一つの元々接触している区域を含む。レーザバーの半導体積層体は、好ましくは連続形成される。レーザバーの活性層は、連続であっても区分されていてもよい。活性層の主延在面に平行に測定したレーザバーの面積は、活性層の面積より例えば最大１％または最大５％大きい。
レーザバーの半導体積層体は、例えばＧａＮ成長基板上に成長するかまたはエピタキシャル堆積される。レーザバーは、優先的に成長基板も含む。成長基板は、詳しくは半導体積層体のコンタクト面と反対側に配置される。実装構成において、コンタクト面は、半導体積層体の対向コンタクト面または下面を形成することがある。
活性層は、発光のために例えば従来のｐｎ接合部、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）または多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有することがある。活性層に加えて、半導体積層体は、さらなる機能層および機能区域、例えばｐ−またはｎ−ドープされた電荷キャリア輸送層、すなわち電子輸送層またはホール輸送層、ドープされていないかまたはｐ‐もしくはｎ−ドープされた閉じ込め部、クラッド層または導波路層、障壁層、平坦化層、バッファ層、保護層および／または電極ならびにそれらの組み合せを含むことができる。さらに、半導体積層体の成長方向に垂直に、例えば半導体積層体の周りに、すなわち半導体積層体の側面に追加の層、例えばバッファ層、障壁層および／または保護層も配置することができる。
活性層と成長基板との間に、半導体積層体は、好ましくは一層以上のｎ−ドープ層を含む。活性層とコンタクト面との間に、半導体積層体は、好ましくは一層以上のｐ−ドープ層を含む。あるいは、活性層とコンタクト面との間に一層以上のｎ−ドープ層が配置されることがある。
少なくとも一つの実施形態によれば、端面発光型のレーザバーは、面内横方向(ａ ｌａｔｅｒａｌ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ)で互いに隣に配置され互いに離間し、意図される動作時にそれぞれがレーザ放射を放出するいくつかの個別発光体を含む。レーザバーの個別発光体は、個別にかつ互いに独立に動作することがある。レーザバーの個別発光体は、レーザダイオードと呼ばれることが多い。個別発光体は、レーザ放射が発生するレーザバーの離間領域である。各個別発光体は、半導体積層体の部分領域を含む。面内横方向に平行に測定した個別発光体の幅は、例えば個別発光体の正常な動作時にレーザ放射が発生する活性層の領域によって画定される。レーザバーの意図される動作において、例えば個別発光体は、同時かつ並行に制御される。好ましくは、個別発光体は、そのときすべてがレーザ放射を同時に発生する。レーザ放射は、面内横方向に沿って取り出されレーザバーから出射する。この目的で、レーザバーは、好ましくは、面内縦方向（ａ ｌａｔｅｒａｌ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）で互いに対向する２つのファセットを含む。これらのファセットは、共振器のミラーを形成する。
面内横方向は、活性層の主延在面に平行な方向である。面内縦方向は、活性層の主延在面に平行かつ面内横方向に垂直な方向である。
少なくとも一つの実施形態によれば、レーザバーは、コンタクト面において面内横方向で互いに隣に配置され互いに離間したいくつかのコンタクト素子を含む。コンタクト素子は、個別発光体の電気的接触のために用いられる。コンタクト素子は、好ましくは互いに接続されず、コンタクト面において互いに分離された電気伝導性構造である。個別発光体は、コンタクト素子にエネルギーを供給することによって制御することができる。この目的で好ましくは各個別発光体にコンタクト素子が割り当てられ、詳しくは、一対一に割り当てられる。レーザバーの非実装構成において、コンタクト素子は、好ましくは露出されるかまたは自由にアクセス可能である。詳しくは、コンタクト素子は、それぞれが金属、金属合金もしくは金属混合物または酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電性酸化物を有するか、あるいはそれらでできていることがある。例えば、コンタクト素子は、様々なコンタクト材料のいくつかの層を有する。例えば、第一層は、Ｐｄ、Ｐｔ、ＩＴＯ、ＮｉおよびＲｈから選ばれる一種類以上の材料を含有するか、またはからなることがある。例えば、第二層は、Ｐｄ、Ｐｔ、ＩＴＯ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ、（Ｔｉ）ＷＮ、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎおよびそれらの合金から選ばれる一種類以上の材料を含有するか、またはからなることがある。例えば、第三層または接合層は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ、（Ｔｉ）ＷＮ、Ａｇ、ＡｌおよびＩＴＯから選ばれる一種類以上の材料を含むか、またはで構成されることがあり、それによって接合層は、材料の選択に応じて第二層も形成することがある。例えば、接合層は、様々な材料のいくつかの層を有する積層体、例えばＴｉ、ＰｔおよびＡｕの層を有する積層体も有することができる。各コンタクト素子は、例えばそのような第一層とそのような第二層と接合層とを有する。これらの層は、この順で互いの上に積層される。コンタクト素子の第一層は、コンタクト面と直に境を接することができる。
コンタクト素子は、好ましくは縦長または棒状または条片状である。例えば、縦軸に沿って測定した各コンタクト素子の長さは、縦軸に垂直に測定した幅の少なくとも２倍または少なくとも５倍または少なくとも１０倍である。コンタクト素子の幅は、例えば１μｍ以上から２００μｍ以下の間の範囲にある。詳しくは、縦長のコンタクト素子は、互いに平行にコンタクト面に配置される。このことは、コンタクト素子の縦軸が基本的に互いに平行であることを意味する。コンタクト素子の縦軸は、好ましくは面内縦方向に沿って揃えられる。
面内横方向において、例えば二つのコンタクト素子は、互いに少なくとも２０μｍまたは少なくとも５０μｍまたは少なくとも１００μｍまたは少なくとも２００μｍ離間している。あるいはまたはさらに、二つの隣接するコンタクト素子の間の距離は、例えば最大１ｍｍまたは最大６００μｍまたは最大４００μｍである。
少なくとも一つの実施形態によれば、各コンタクト素子は、半導体積層体とコンタクト素子との間の電流の流れがコンタクト領域を介して可能になるように、コンタクト面の接触するコンタクト領域を介して半導体積層体と電気伝導的に結合される。コンタクト面の各コンタクト領域は、コンタクト面の接触型、好ましくは単純接続領域であり、従って半導体積層体の半導体材料から形成される。各個別発光体は、好ましくは正確に一つのコンタクト領域を含む。しかし、各個別発光体が二つのコンタクト領域、例えば平行になっているコンタクト領域を有することも可能である。これらの領域は、例えば３０μｍの最大距離離れている。
例えば、各コンタクト素子は、割り当てられたコンタクト領域を完全に覆う。コンタクト領域は、コンタクト素子に一対一に割り当てることができる。コンタクト領域において、コンタクト素子は、半導体積層体と機械的および電気的に直に接触することができる。
コンタクト面のコンタクト領域は、好ましくは縦長または条片状である。面内横方向で測定したコンタクト領域の長さは、例えば面内横方向に平行に測定したそれらの幅の少なくとも２倍または少なくとも５倍または少なくとも１０倍の大きさである。例えば、コンタクト領域の幅は、０．５μｍ以上から２００μｍ以下の間、好ましくは２μｍから１００μｍである。
少なくとも一つの実施形態によれば、レーザバーは、二つの隣接する個別発光体の間の領域において、サーマル・デカップリング構造を有する。サーマル・デカップリング構造は、二つの隣接する個別発光体の間の熱交換に対抗する。「二つの隣接する個別発光体の間の領域に」は、詳しくは、デカップリング構造が隣接する個別発光体を通り活性層に垂直な二つの面の間に配置されることを意味する。サーマル・デカップリング構造は、詳しくは、面内横方向で二つの隣接する個別発光体の間に配置される。二つの隣接する個別発光体の間にそれ以外の個別発光体は配置されない。
サーマル・デカップリング構造は、好ましくは面内横方向に沿う二つの隣接する個別発光体の間の領域におけるレーザバーの熱伝導率を低下させるように構成される。あるいはまたはさらに、サーマル・デカップリング構造は、二つの隣接する個別発光体の間の領域において熱を散逸するように設計される。
少なくとも一つの実施形態によれば、サーマル・デカップリング構造は、コンタクト面に施用された電気伝導性冷却素子を含む。電気伝導性冷却素子は、コンタクト面の接触型、好ましくは単純接続型の冷却領域を完全に覆う。冷却領域は、コンタクト面の領域であり、従って半導体積層体の半導体材料から形成される。冷却領域は、詳しくは二つの隣接する個別発光体の二つのコンタクト領域の間に形成される。
冷却素子は、好ましくは金属製である。例えば冷却素子は、以下の材料の一種類以上を含むか、またはからなる。Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＩＴＯ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ、（Ｔｉ）ＷＮ、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｕ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＤＬＣ。詳しくは、冷却素子は、コンタクト素子と同じ材料からなる。レーザバーの非実装構成において、冷却素子は、好ましくは露出され、すなわち自由にアクセス可能である。
少なくとも一つの実施形態によれば、冷却素子は、冷却領域に沿って半導体積層体から電気的に隔離される。詳しくは、意図される動作時に、電流が冷却領域を介して半導体積層体に注入されることも半導体積層体からデカップルされる（decoupled）こともない。「電気的に隔離される」は、従って、詳しくは冷却領域において、冷却素子と半導体積層体との間のコンタクト抵抗が、正常な動作時に加えられる電圧において冷却領域上に電流がまったく流れないかまたはほとんど流れないほど高いことを意味する。例えば、正常に加えられた電圧で、冷却領域上に流れる電流は、コンタクト領域上に流れる電流の少なくとも１０分の１または１００分の１または１０００分の１の小ささである。
好ましくは、冷却素子は、冷却領域に沿って半導体積層体と熱的に結合される。例えば、冷却素子と冷却の領域との間の空間は、熱伝導率が少なくとも１Ｗ／（ｍ・Ｋ）である材料で満たされる。
少なくとも一つの実施形態によれば、冷却領域の幅は、面内横方向に沿って測定してそれぞれのまたは少なくとも一つの隣接するコンタクト領域の少なくとも半分の幅または少なくともその幅または少なくとも１．５倍の幅または少なくとも２倍の幅または少なくとも３倍の幅または少なくとも４倍の幅である。詳しくは、冷却領域の面積は、それぞれのまたは少なくとも一つの隣接するコンタクト領域の少なくとも半分の面積または少なくともその面積または少なくとも１．５倍の面積または少なくとも２倍の面積または少なくとも３倍の面積または少なくとも４倍の面積である。コンタクト領域は、すべてが製造許容差の範囲内で同じ幅および／または面積を有する。隣接するコンタクト領域とは、冷却領域に最も近いコンタクト領域である。
冷却領域も、縦長であってよく、長さは、幅の少なくとも２倍または少なくとも５倍または少なくとも１０倍である。冷却領域の長さは、コンタクト領域の個々の長さの８０％以上から１２０％以下の間であってよい。
少なくとも一つの実施形態によれば、デカップリング構造は、活性層に直角な、またはそれぞれ面内横方向に直角かつ面内縦方向に直角な垂直方向で少なくとも部分的にレーザバーを通って延在するトレンチを含む。例えば、面内横方向に平行に測定したトレンチの幅は、少なくとも５μｍまたは少なくとも１０μｍまたは少なくとも５０μｍである。あるいはまたはさらに、例えばトレンチの幅は、３００μｍ以下または２００μｍ以下または１５０μｍ以下または１００μｍ以下または５０μｍ以下または１０μｍ以下である。例えば、面内縦方向に平行に測定したトレンチの長さは、トレンチの幅の少なくとも２倍または少なくとも５倍または少なくとも１０倍である。例えば、トレンチの深さは、少なくとも１００ｎｍまたは少なくとも５００ｎｍまたは少なくとも１μｍまたは少なくとも５μｍまたは少なくとも１０μｍまたは少なくとも５０μｍまたは少なくとも１００μｍである。
サーマル・デカップリング構造は、関連付けられた冷却領域およびトレンチを有する冷却素子も備えることがある。
これまでのところ、一つのサーマル・デカップリング構造の記載しか行われていない。しかし、レーザバーは、例えば一対毎の隣接する個別発光体の間または一対おき毎の隣接する個別発光体の間に、いくつかのサーマル・デカップリング構造を有することができる。また、各デカップリング構造は、二つ以上の冷却素子を有し、各冷却素子がその冷却素子に関連付けられた冷却領域を完全に覆うことがある。各デカップリング構造は、トレンチも有することがある。従って、一つのデカップリング構造または一つの冷却素子または一つの冷却領域または一つのトレンチに関して以後示されるすべての情報は、レーザバーのすべてのデカップリング構造およびすべての冷却素子およびすべての冷却領域およびすべてのトレンチに相応に適用することができる。
一実施形態において、端面発光型のレーザバーは、コンタクト面とレーザ放射を発生させるための活性層とを有するＡｌＩｎＧａＮ系半導体積層体を含む。さらに、レーザバーは、面内横方向で互いに隣に配置され互いに離間し、意図される動作時にそれぞれがレーザ放射を放出するいくつかの個別発光体を含む。コンタクト面においていくつかのコンタクト素子が面内横方向で互いに隣に配置され互いに離間している。コンタクト素子は、個別発光体の電気的接触のために構成され、各コンタクト素子は、個別発光体に割り当てられている。各コンタクト素子は、半導体積層体とコンタクト素子との間の電流の流れがコンタクト領域を介して可能になるように、コンタクト面の接触するコンタクト領域を介して半導体積層体と電気伝導的に結合される。二つの隣接する個別発光体の間の領域において、レーザバーは、二つの隣接する個別発光体の間の熱交換に対抗するサーマル・デカップリング構造を含む。デカップリング構造は、コンタクト面の接触する冷却領域を完全に覆う、コンタクト面に施用された冷却素子を含む。冷却素子は、冷却領域に沿って半導体積層体から電気的に隔離され、冷却領域に沿って半導体積層体と熱的に結合される。冷却領域の幅は、面内横方向に沿って測定して、隣接するコンタクト領域の幅の少なくとも半分である。
別の実施形態において、端面発光型のレーザバーは、コンタクト面とレーザ放射を発生するための活性層とを有するＡｌＩｎＧａＮ系半導体積層体を含む。さらに、レーザバーは、面内横方向で互いに隣に配置され互いに離間し、意図される動作時にそれぞれがレーザ放射を放出する複数の個別発光体を含む。コンタクト面においていくつかのコンタクト素子が面内横方向で互いに隣に配置され互いに離間している。コンタクト素子は、個別発光体の電気的接触のために構成され、各コンタクト素子は、個別発光体に割り当てられる。各コンタクト素子は、半導体積層体とコンタクト素子との間の電流の流れがコンタクト領域を介して可能になるように、コンタクト面の接触するコンタクト領域を介して半導体積層体と電気伝導的に結合される。二つの隣接する個別発光体の間の領域において、レーザバーは、二つの隣接する個別発光体の間の熱交換に対抗するサーマル・デカップリング構造を含む。デカップリング構造は、少なくとも部分的にレーザバーを通って活性層に直角な垂直方向に延在するトレンチを含む。
本発明は、とりわけ以下の認識に基づく。
ＡｌＩｎＧａＮ系レーザの高い光出力のためにいくつかの個別レーザダイオードを用いることができる。一つの不都合は、個別レーザダイオードを分離し、試験し、最後に実装するステップに含まれる高度の加工労力である。さらに、いくつかのレーザダイオードが共通サブマウントにはんだ付けされる場合、個別レーザダイオードのはんだ付け時に隣接するレーザダイオードで高い熱応力が発生し得る。いくつかの個別レーザダイオードを用いる別の不都合は、個別レーザダイオードを実装するときの不可避調整公差である。これは、隣接するレーザダイオード間の距離が変動する原因となる。このことは、集束光学部品を用いるとき高い調整労力を必要とし、イメージング損失につながる。
これと対比すると、開発状態がはるかに成熟しているＧａＡｓ系材料システムは、光出力を増加する複数の個別発光体または個別レーザダイオードを有する技術的に有利なレーザバーを有する。レーザバーにおいて、いくつかの等距離インデックスガイド型（例えばリッジレーザ）またはゲインガイド型（例えば酸化物ストリップレーザ）個別発光体が同時かつ並行にエネルギー供給され、従って総合性能の増加に貢献する。とりわけ不十分な歩留まりのせいでこの解決策をＡｌＩｎＧａＮ材料システムに移転することは、今のところできない。
以下の事実は、さらに重要である。これは、技術の成熟度のせいではなく、材料システムの直接的な結果である。世界的に、長年の努力にもかかわらず、ＡｌＩｎＧａＮ材料システム用のフラットなアクセプタを見出すことに成功していない。従って、室温においてアクセプタの約１％しか活性化されない。より高い温度によって、増強された活性化を用いてＡｌＩｎＧａｎＮ系レーザダイオードのフラックス電圧の顕著な低下を達成することができる。
その結果、ＡｌＩｎＧａＮ系レーザバーの個別発光体は、ＧａＡｓ系レーザバーの個別発光体と全く異なる挙動をする。ＧａＡｓ系レーザバーにおいては、不良または低発光の個別発光体は、発熱につながる。このことは、隣接する個別発光体において増加したしきい値電流および小さくなった勾配を生じる一方で、電圧はわずかしか変化しない。その結果、近傍の個別発光体も効率が低下する。このことは、レーザバーを介して相応に継続する。全体として、ＧａＡｓ系レーザバーの全出力が相応に減少する。
ＡｌＩｎＧａＮ系レーザバーでは、不良または低発光の個別発光体は、発熱につながる。このことは、主に隣接する個別発光体の動作電圧の低下につながる。このことが、今度は、これら隣接する個別発光体がレーザバーの並列接続において増加した電流強度を供給され、従って増加した光出力を放出することにつながる。レーザバーは、通常、個別発光体の出力限界近くで動作するので、上記に記載した電流増加は、ファセット損傷（破滅的光損傷、略してＣＯＤ）に起因する隣接する個別発光体の不良につながり得る。その結果、上記に記載したように、隣接する個別発光体の発熱のせいで、レーザバー全体に損傷が広がり得る。
この知識に基づき、本発明者らは、レーザバーが過熱することを防ぐことができるＡｌＩｎＧａＮ系レーザバーのための新規な解決策を見出した。詳しくは、この解決策は、二つの個別発光体の間のサーマル・デカップリング構造の配置を提供する。サーマル・デカップリング構造は、隣接する個別発光体の間の熱交換に対抗する。
少なくとも一つの実施形態によれば、冷却素子は、デカップリング構造に隣接する個別発光体のコンタクト素子によって形成される。このことは、コンタクト素子の一つが関連付けられたコンタクト領域と隣接する冷却領域との両方を覆うことを意味する。この場合、コンタクト領域においてコンタクト素子は、半導体積層体に電気伝導的に接続され、冷却領域においてコンタクト素子は、半導体積層体から電気的に隔離される。
少なくとも一つの実施形態によれば、冷却領域において冷却素子は、分離層によって半導体積層体のコンタクト面から離間している。例えば、分離層は、冷却素子および／または半導体積層体と直に境を接することができる。分離層は、冷却領域全体を覆うことができる。
分離層は、好ましくは意図される動作のために冷却素子と半導体積層体との間の電気的絶縁を提供するように構成される。この目的で、分離層は、電気的絶縁材料でできていることがある。しかし、分離層は、例えば金属製であってもよい。この場合、分離層は、半導体積層体および／または冷却素子への接触抵抗が、意図される動作時に発生する電圧において冷却素子と半導体積層体との間の分離層を電流が流れないほど高くなるように選択される。
少なくとも一つの実施形態によれば、分離層の熱伝導率は、少なくとも５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）または少なくとも７５Ｗ／（ｍ・Ｋ）または少なくとも１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）または少なくとも１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）または少なくとも２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）または少なくとも５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。コンタクト素子からコンタクト面に向かって測定した分離層の厚さは、例えば少なくとも５ｎｍまたは少なくとも１０ｎｍまたは少なくとも５０ｎｍまたは少なくとも１００ｎｍである。あるいはまたはさらに、分離層の厚さは、１μｍ以下または５００ｎｍ以下である。
少なくとも一つの実施形態によれば、分離層は、以下の材料の一つを含むか、またはからなる。ＳｉＣ、ＤＬＣ（Diamond-like Carbon）（ダイヤモンドライクカーボン）、ＡｌＮ、銅。
少なくとも一つの実施形態によれば、それぞれが冷却素子を有するデカップリング構造が個別発光体の両側に提供される。「両側に」とは、詳しくは、面内横方向に沿って見たとき個別発光体の各側、すなわち左右にデカップリング構造が配置されることを意味する。詳しくは、個別発光体の両側にさらなる個別発光体が配置される。このとき、それぞれの場合に、個別発光体と隣接する個別発光体との間にデカップリング構造が提供される。
少なくとも一つの実施形態によれば、個別発光体の両側に配置された二つのデカップリング構造の冷却素子は、個別発光体のコンタクト素子によって形成される。言い換えると、個別発光体のコンタクト素子は、両側でコンタクト領域を超えて隣接する冷却領域に延在し、これらの冷却領域を覆う。
少なくとも一つの実施形態によれば、冷却素子は、コンタクト素子とは別個の素子であり、面内横方向でコンタクト素子から離間している。この場合、冷却素子は、コンタクト素子に接続されない。
少なくとも一つの実施形態によれば、冷却素子は、半導体積層体から完全に電気的に隔離される。詳しくは、意図される動作時に半導体積層体から冷却素子にまたはその逆方向に電荷キャリアを注入することができない。
少なくとも一つの実施形態によれば、冷却素子の材料組成は、コンタクト素子と同じである。
少なくとも一つの実施形態によれば、冷却素子は、製造公差の範囲内で個別コンタクト素子と同じ面内寸法（ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）を有する。好ましくは、冷却素子の厚さは、製造公差の範囲内でコンタクト素子の厚さと等しい。詳しくは、冷却素子とコンタクト素子とは、共通のプロセスステップにおいて半導体積層体に施用することができる。コンタクト面の平面図において、冷却素子は、例えばコンタクト素子と区別することができない。
少なくとも一つの実施形態によれば、半導体積層体は、コンタクト面において面内横方向で離間する複数の平行なリブ、別名リッジを有する。リブは、半導体積層体の材料から形成される。面内縦方向に沿った各リブの縦の長さは、例えば、面内横方向に沿って測定したリブの幅の少なくとも２倍または少なくとも５倍または少なくとも１０倍の大きさである。例えば、リブの幅は、１μｍ以上から２００μｍ以下の間である。面内縦方向に直角かつ面内横方向に直角に測定したリブの高さは、例えば１００ｎｍ以上から２０００ｎｍ以下の間、好ましくは２００ｎｍ以上から１０００ｎｍ以下の間である。
少なくとも一つの実施形態によれば、各個別発光体は、リブを含む。コンタクト領域は、個別発光体の動作のために関連付けられたコンタクト素子から関連付けられたリブを介して電荷キャリアが活性層に注入されるように、リブの領域中に形成される。各個別発光体は、例えば一対一にリブを割り当てられる。個別発光体のコンタクト素子は、それぞれのリブを部分的に、例えば少なくとも８０％まで覆い留め置くことができる。詳しくは、個別発光体は、いわゆるインデックスガイド型レーザダイオードまたはリッジレーザダイオードとして設計される。
少なくとも一つの実施形態によれば、冷却素子または冷却領域は、二つの隣接するリブの間に形成される。例えば、冷却領域において、半導体積層体のコンタクト面は、製造公差の範囲内で平らである。この場合、例えば各リブは、コンタクト素子によって覆われる。
少なくとも一つの実施形態によれば、デカップリング構造は、リブを含む。詳しくは、意図される動作時にサーマル・デカップリング構造のリブを介して半導体積層体にまたは半導体積層体から電流は流れない。
少なくとも一つの実施形態によれば、デカップリング構造の冷却領域は、デカップリング構造に関連付けられたリブの少なくとも８０％または少なくとも９０％を越えて延在する。例えば、冷却素子は、リブを留め置く。
少なくとも一つの実施形態によれば、デカップリング構造は、面内横方向で互いに離間し、接続されていない二つの電気伝導性冷却素子を含む。このことは、二つの隣接する個別発光体の間に二つの冷却素子が配置されていることを意味する。これら冷却素子のそれぞれは、最も近いコンタクト素子と異なる素子であってよい。あるいは、これら冷却素子のそれぞれは、デカップリング構造に隣接する個別発光体のコンタクト素子によって形成されてもよい。
少なくとも一つの実施形態によれば、レーザバーの個別発光体は、ゲインガイド型レーザダイオードである。
少なくとも一つの実施形態によれば、レーザバーのすべてのコンタクト素子は、互いに等距離に配置される。このことは、面内横方向で測定したコンタクト素子の間の距離が製造公差の範囲内で常に同じであることを意味する。しかし、コンタクト素子は、対としても配置することができ、対同士の距離は、各対の二つのコンタクト素子より大きい。
少なくとも一つの実施形態によれば、二つの個別発光体の間の区域に一つ以上の冷却素子が配置される。例えば、冷却素子は、コンタクト素子と異なり、すなわちコンタクト素子と接続されない。
少なくとも一つの実施形態によれば、一つのコンタクト素子とそのコンタクト素子の両側に配置された二つの最も近い冷却素子との間の距離は、同じである。このことは、各コンタクト素子から左手側にある最も近い冷却素子までの距離が、右手側にある最も近い冷却素子までの距離と製造公差の範囲内で一致することを意味する。
少なくとも一つの実施形態によれば、各コンタクト素子とそのコンタクト素子の両側に配置された二つの最も近い冷却素子との間の距離は、異なる。例えば、二つの距離のうち大きい方は、二つの距離のうち小さい方の少なくとも１．５倍または少なくとも２倍または少なくとも３倍の大きさである。
少なくとも一つの実施形態によれば、サーマル・デカップリング構造のトレンチは、少なくとも部分的に半導体積層体を通って延在する。例えば、トレンチは、コンタクト面から半導体積層体中に延在することができる。トレンチは、次いで、活性層より前で終るかまたは活性層に入り込むことができる。例えば、トレンチは、コンタクト面から半導体積層体のｐ−導電性領域を通り、活性層を通って半導体積層体のｎ−導電性領域中に延在する。トレンチは、半導体積層体のｎ−伝導領域中で終ることができる。あるいは、トレンチが半導体積層体のｎ−導電性領域を通ってさらに成長基板中に延在し、成長基板中で終ることも可能である。しかし、トレンチがコンタクト面と反対の成長基板の側から成長基板中に延在し、例えば成長基板中で終ることも可能である。
さらに、オプトエレクトロニクス部品が特定される。オプトエレクトロニクス部品は、本明細書に記載したレーザバーを含む。従って、レーザバーに関連して開示されるすべての特徴は、オプトエレクトロニクス部品についても明らかにされ、逆も成立する。
少なくとも一つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品は、ヒートシンクを含む。レーザバーは、ヒートシンクに実装され、好ましくはヒートシンクを介して電気的に接続される。例えば、ヒートシンクは、レーザバーを安定化する部品を形成する。ヒートシンクは、自己支持性であってよい。詳しくは、ヒートシンクは、ＳｉＣ、ＢＮ、ＡｌＮ、ＣｕＷ、ダイヤモンドを含むか、またはからなることがある。
オプトエレクトロニクス部品の少なくとも一つの実施形態によれば、コンタクト素子および冷却素子は、それぞれはんだ材料または接着剤によってヒートシンクに接続される。このことは、レーザバーがヒートシンクにはんだ付けされることを意味する。ヒートシンクへのはんだ付け接続または接着剤接続は、コンタクト素子と冷却素子との両方を介して行われる。意図される動作時に、コンタクト素子と冷却素子との両方を介して熱をヒートシンクに散逸することができる。
以下において、例示的な実施形態に基づき、図面を参照して、本明細書に記載したオプトエレクトロニクス部品ならびに本明細書に記載したレーザバーがさらに詳細に説明される。個々の図において、同じ参照符号は、同じ素子を示す。しかし、含まれるサイズ比は、一定比率ではなく、個々の素子は、より良い理解のために誇張されたサイズで図示されることがある。
レーザバー１００の例示的な実施形態を断面図および平面図で示す。 レーザバー１００の例示的な実施形態を断面図および平面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 レーザバーの例示的な実施形態を断面図で示す。 オプトエレクトロニクス部品の例示的な実施形態を断面図で示す。
図１Ａは、レーザバー１００の例示的な実施形態を断面図で示す。レーザバー１００は、成長基板１４に成長した半導体積層体１を含む。半導体積層体１は、ＡｌＩｎＧａＮ系である。成長基板１４は、例えばＧａＮ基板である。半導体積層体１は、活性層１１を含む。活性層１１は、例えばｐｎ接合部または量子井戸構造を有し、意図される動作時に活性層１１中で電荷キャリアの再結合によってレーザ放射が発生される。
半導体積層体１は、半導体積層体１によって形成されるコンタクト面１０を含む。コンタクト面１０と反対側の成長基板１４の面は、対向コンタクト面１６を形成する。コンタクト面１０にコンタクト素子２０が施用される。コンタクト素子２０は、面内横方向Ｘで互いに隣に配置され離間している。面内横方向Ｘは、活性層１１の主延在面に平行になっている。
各コンタクト素子２０は、コンタクト領域１２において半導体積層体１と電気的に結合され、その結果、半導体積層体１とコンタクト素子２０との間の電流の流れがコンタクト領域１２を介して可能になる。対向コンタクト面１６に対向コンタクト素子２６が配置される。
意図されるレーザバー１００の動作時に、コンタクト素子２０および対向コンタクト素子２６を介して電荷キャリアを注入することによって、電荷キャリアが半導体積層体１、詳しくは活性層１１に注入され、そこで、次に再結合する。コンタクト素子２０のどれを介して電荷キャリアが注入されるかに応じて、コンタクト素子２０の上の活性層１１のある領域がレーザ放射を発生する。このようにして、いくつかの個別発光体２またはレーザダイオード２（点線楕円参照）が画定される。これら個別発光体２は、面内横方向Ｘで互いに離間し互いに隣に配置され、動作時にレーザ放射を発生し放出する。面内横方向Ｘに沿って測定した各個別発光体２の幅は、例えば個別発光体２の動作時にレーザ放射を発生する活性層１１の領域の幅によって決定される。
図１Ａの例示的な実施形態において、各個別発光体２は、インデックスガイド型レーザダイオードとして設計される。この目的で、各個別発光体２は、コンタクト面１０においてリブ１５を備える。リブ１５は、半導体積層体１から形成される。コンタクト領域１２は、それぞれの場合に、リブ１５の活性層１１とは反対の側に形成される。活性層１１に垂直に延在するリブ１５の側壁は、電気絶縁層２１で覆われている。コンタクト素子２０は、リブ１５を留め置き、コンタクト領域１２の区域において半導体積層体１と電気伝導的に接続される。リブ１５の側壁の区域において、コンタクト素子２０は、電気絶縁層２１によって半導体積層体１から電気的に隔離される。例えば、電気絶縁層２１は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２を含むか、またはからなる。
二つの隣接する個別発光体２の間の領域において、デカップリング構造３（点線）が設けられる。デカップリング構造３は、レーザバー１００の動作時にこれら二つの隣接する個別発光体２の間の熱交換に対抗する。
図１Ａに示した例示的な実施形態において、デカップリング構造３は、コンタクト面１０の冷却領域１３を完全に覆う冷却素子３０を含む。冷却領域１３に沿って、冷却素子３０は、半導体積層体１から電気的に隔離され、半導体積層体１と熱的に結合される。この目的で、冷却素子３０は、分離層３１によって冷却領域１３から分離され電気的に絶縁される。図１Ａの例示的な実施形態において、分離層３１は、電気絶縁層２１によって形成される。電気絶縁層２１は、冷却領域１３の上に描かれている。
面内横方向Ｘに沿って測定した冷却領域１３の幅は、同じく面内横方向Ｘに沿って測定したコンタクト領域１２の幅より大きい。
図１Ａにおいて、デカップリング構造３は、冷却素子３０が実装され、冷却素子３０を留め置くリブ１５を備える。
図１Ａは、さらに、各コンタクト素子２０が、面内横方向Ｘで左側に配置された冷却素子３０と面内横方向Ｘで右側に配置された冷却素子３０とから同じ距離にあることを示す。コンタクト素子２０と冷却素子３０とは、互いに等距離に配置される。
図１Ａのレーザバー１００は、ヒートシンク上にはんだ付けすることができる。コンタクト素子２０と冷却素子３０との両方は、はんだ付け材料または接着剤を用いてヒートシンクにはんだ付けまたは接着することができる。そうすると、レーザバー１００の動作時に二つの隣接する個別発光体２の間の領域中の熱は、半導体積層体１から冷却素子３０を介してヒートシンクに効率的に散逸させることができる。
図１Ｂは、図１Ａのレーザバー１００をコンタクト面１０の平面図で示す。コンタクト素子２０と冷却素子３０との両方が縦長または条片状であることが分る。コンタクト素子２０および冷却素子３０の縦軸に沿った長さは、それぞれの場合にそれらの幅より数倍大きい。コンタクト素子２０と冷却素子３０とは、面内横方向Ｘで互いに距離を置いて配置され、それによって冷却素子３０とコンタクト素子２０との縦軸は、それぞれ互いに平行になる。さらに、コンタクト素子２０および冷却素子３０は、縦軸をレーザバー１００の面内横方向Ｙに沿わせて延在する。面内縦方向Ｙにおいて、各個別発光体２によって発生したレーザ放射もレーザバー１００からデカップルされる（図１Ｂの矢印参照）。この目的で、面内縦方向Ｙで互いに対向するレーザバー１００の面は、ファセット１７を形成する。
図２は、レーザバー１００の例示的な実施形態を断面図で示す。図２においては、図１Ａと異なり、二つの隣接する個別発光体２の間に配置されたデカップリング構造３は、一つだけでなく二つの冷却素子３０も有する。二つの冷却素子のそれぞれは、コンタクト面１０の冷却領域１３を完全に覆う。このことは、デカップリング構造３のサーマル・デカップリング効果をさらに強力にする。
図３は、レーザバー１００の例示的な実施形態を断面図で示す。レーザバー１００は、図１Ａのレーザバー１００と同様に設計されている。図１Ａと対比すると、冷却素子３０が、コンタクト素子２０と異なっている別個の素子ではない。各コンタクト素子２０が同時に冷却素子３０も形成する。従って、コンタクト領域１２と隣接する冷却領域１３とが、一体として形成された共通の接触するコンタクト素子２０によって覆われる。接触するコンタクト素子２０は、冷却素子３０も形成する。そのような設計は、デカップリング構造３の熱散逸特性に対して好ましい効果を及ぼす。
図１Ａの例示的な実施形態と対比すると、図４のレーザバー１００の例示的な実施形態において、コンタクト素子２０の左手側および右手側に配置された冷却素子３０のコンタクト素子２０からの距離が同じでない。コンタクト素子２０の右側に配置された冷却素子３０の方がコンタクト素子２０の左側に配置された冷却素子３０よりコンタクト素子２０に近い。この非対称配置は、レーザバー１００の製造プロセス時に歪みの低下が達成されることを可能にする。さらに、このようにしてファセット品質を改善することができる。
さらに、図４のレーザバー１００は、それぞれの場合に、コンタクト領域１２の区域にコンタクト層２３を有する。コンタクト層２３は、コンタクト素子２０と半導体積層体との間の電気的接触を確保する。コンタクト層２３は、半導体積層体１の一部である。このコンタクト層２３は、デカップリング構造３の領域中には存在しない。そこでは、例えば、コンタクト層２３は、製造プロセス時にエッチング除去された。冷却素子３０は、欠けているコンタクト層２３に起因して冷却領域１３から電気的に隔離される。コンタクト層２３は、例えばＧａＮまたはＩｎＧａＮで作られ、例えば高濃度ドープされる。冷却素子３０とコンタクト領域１２との間で絶縁のために絶縁層が用いられていないので、冷却素子３０を介する熱散逸がさらに改善される。
ここまでの例示的な実施形態と対比すると、図５のレーザバー１００の例示的な実施形態は、デカップリング構造３の領域のリブ１５を備えていない。個別発光体が二つのリブ１５を有するだけである。二つの隣接するリブ１５の間の領域において、半導体積層体１のコンタクト面１０に冷却素子３０が施用される。デカップリング構造３の領域中にリブ１５がないため、デカップリング構造３の領域における望ましくないリーク電流のリスクが低下する。
図６のレーザバー１００の例示的な実施形態は、図５の例示的な実施形態と似ている。図５と異なり、図６においては各デカップリング構造３の冷却素子３０は、隣接する個別発光体２のコンタクト素子２０によって形成される。従って、それぞれの場合に、冷却素子３０がコンタクト素子２０に接続され、コンタクト素子２０と一体として形成される。さらに、ここまでの例示的な実施形態中と異なり、冷却素子３０と冷却領域１３との間の分離層３１は、絶縁層２１ではなく、少なくとも５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する高熱伝導性材料によって形成される。分離層３１は、例えばＳｉＣまたはＡｌＮまたはＤＬＣからなる。そのような高熱伝導性分離層３１は、二つの隣接する個別発光体２のサーマル・デカップリングをさらに増加することができる。
図６の例示的な実施形態と対比すると、図７のレーザバー１００の例示的な実施形態において、個別発光体２の各コンタクト素子２０は、一つの隣接するデカップリング構造３の冷却素子３０だけでなく二つのデカップリング構造３の冷却素子３０も形成する。二つのデカップリング構造３の冷却素子３０は、面内横方向で見たとき両側、すなわち個別発光体２の左右に配置されている。このことは、コンタクト素子２０／冷却素子３０を介する効率的な熱散逸という結果を生む。
図８のレーザバー１００の例示的な実施形態は、基本的に図１Ａの例示的な実施形態に一致する。しかし、図８の例示的な実施形態において、コンタクト素子２０の両側に隣接する冷却素子３０のコンタクト素子２０からの距離は、異なっている。結果として生まれる利点は、上述したように、製造プロセス時の応力の低下および改善されたファセット品質である。
図９は、レーザバー１００の例示的な実施形態を示す。レーザバー１００は、詳しくは様々な個別発光体２がもはやインデックスガイド型レーザダイオードではなく、ゲインガイド型レーザダイオードであるという点で、図１から８のレーザバー１００と異なる。詳しくは、コンタクト面１０における半導体積層体１は、面の広さ全体にわたって製造公差の範囲内で平らであり、リブを持たない。コンタクト領域１２の領域において、それぞれの場合に、図４の例示的な実施形態と同様に、コンタクト素子２０と半導体積層体１との間の電気的接触のためのコンタクト層２３が設けられる。冷却領域１３のそれぞれにおいてもそのようなコンタクト層２３が設けられる。しかし、そこでは、コンタクト層２３は、分離層３１によって冷却素子３０から電気的に隔離される。
図１０のレーザバー１００の例示的な実施形態は、冷却素子３０と、関連付けられた冷却領域１３との間に分離層３１が設けられないという点で、図９の例示的な実施形態と異なる。その代り、デカップリング構造３のコンタクト層２３はエッチング除去され、その結果、冷却素子３０は、半導体積層体１から電気的に隔離される。
図１１のレーザバー１００の例示的な実施形態は、基本的に図９の例示的な実施形態と一致する。しかし、図１１の例示的な実施形態においては、コンタクト素子２０と半導体積層体１との間の電気絶縁層２１として、かつ冷却素子３０とコンタクト領域１２との間の分離層３１として、高熱伝導性材料、例えば上述した材料のうちの一種類が用いられる。このことは、コンタクト素子２０および冷却素子３０を介する熱散逸を増加する。
図１２は、レーザバー１００の例示的な実施形態を示す。レーザバー１００は、基本的に図３の例示的な実施形態と一致する。さらに、図１２のサーマル・デカップリング構造３は、それぞれがコンタクト面１０から始まり、半導体積層体１を通って完全に、すなわち活性層１１も通って成長基板１４中まで延在するトレンチ３５を有する。トレンチ３５は、成長基板１４中に５０％強入り込む。トレンチ３５は、隣接する個別発光体２の間の熱交換を減らす。
図１３のレーザバー１００の例示的な実施形態において、トレンチ３５の深さは、図１２の例示的な実施形態におけるより少ない。詳しくは、トレンチ３５は、成長基板１４に５０％弱入り込む。このことは、図１２の例示的な実施形態と比較してサーマル・デカップリングをわずかに減らすが、製造プロセスにおけるファセット破損品質の低下が少ない。
図１４のレーザバー１００の例示的な実施形態において、トレンチ３５は、コンタクト面１０から始まってもはや半導体積層体に完全に入り込まず、活性層１１と成長基板１４との間に配置された半導体積層体１のｎ−導電性領域中で終る。
図１５のレーザバー１００の例示的な実施形態において、トレンチ３５の深さは、図１４におけるよりさらに浅くなり、コンタクト面１０から始まって半導体積層体１のｐ−導電性領域に部分的に入り込み、活性層１１の前面で終る。従って、活性層１１は、トレンチ３５が入り込まず、単純に繋がっている。
図１６のレーザバー１００の例示的な実施形態において、トレンチ３５は、コンタクト面１０から半導体積層体１中にではなく、成長基板１４のコンタクト面１０と反対の側から成長基板１４中に延在する。その結果、製造プロセス時のファセット破損品質に対するトレンチ３５の影響をさらに低下させることができる。
図１７は、レーザバー１００の例示的な実施形態を示す。実施形態は、基本的に図１２の例示的な実施形態と一致する。しかし、図１７において、トレンチ３５は、さらに熱伝導性材料で満たされている。熱伝導性材料は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＤＬＣあるいはＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｗ、Ｔａなどの金属またはこれらの材料の組み合わせであってよい。
図１７において、トレンチ３５中に満たされる熱伝導性材料は、絶縁層２１によって冷却素子３０／コンタクト素子２０の材料から電気的に絶縁される。
図１８のレーザバー１００の例示的な実施形態において、トレンチ３５中の熱伝導性材料と冷却素子３０／コンタクト素子２０との間のこの絶縁が省かれる。特に、トレンチ３５中の熱伝導性材料は、冷却素子３０／コンタクト素子２０に電気的に接続される。このことは、トレンチ３５の熱伝導性材料を介してコンタクト面１０の方に運ばれる熱もコンタクト面１０における大きな面積にわたってコンタクト素子２０／冷却素子３０に分配することができ、そのことが冷却効率をさらに増加することを意味する。
図１２から１８の例示的な実施形態において、トレンチ３５の幅は、面内横方向Ｘに沿って測定して例えば１０μｍから２００μｍの間である。面内縦方向Ｙに沿って測定したトレンチ３５の長さは、好ましくは幅より何倍も大きい。
さらに、図１２から１８の例示的な実施形態において、デカップリング構造３が常に示される。デカップリング構造３は、冷却素子３０とトレンチ３５との両方を含む。しかし、デカップリング構造３が冷却素子３０なしで示されるトレンチ３５だけを含むことも可能である。
図１９は、オプトエレクトロニクス部品１０００の例示的な実施形態を示す。オプトエレクトロニクス部品１０００は、図３に記載したレーザバー１００を含む。レーザバー１００は、ヒートシンク２００上にはんだ付けされる。ヒートシンク２００は、コンタクト素子２０と接触するための電気接続キャリアとしても作用する。ヒートシンク２００は、活性層に垂直に延在するトレンチも含む。これらのトレンチは、面内横方向Ｘに沿ったヒートシンク２００内の熱輸送を減らす。
本特許出願は、参照によって開示内容が本明細書に組み込まれる独国特許出願第１０ ２０１７ １１９ ６６４．１号の優先権を主張する。
本明細書に記載した発明は、例示的な実施形態に関連する記載によって限定されない。本発明は、あらゆる新規な特徴ならびに、特に特許請求項中の特徴のあらゆる組み合わせを含む特徴のあらゆる組み合わせを、たとえ前記特徴または前記組み合わせ自体は、特許請求項または例示的な実施形態において明示的に説明されていなくても、含む。
１ 半導体積層体
２ 個別発光体
３ サーマル・デカップリング構造
１０ 半導体積層体１のコンタクト面
１１ 活性層
１２ コンタクト面１０のコンタクト領域
１３ コンタクト面１０の冷却領域
１４ 成長基板
１５ リブ
１６ 対向コンタクト面
１７ ファセット
２０ コンタクト素子
２１ 電気絶縁層
２３ コンタクト層
２６ 対向コンタクト素子
３０ 冷却素子
３１ 分離層
３５ トレンチ
１００ レーザバー
２００ ヒートシンク
１０００ オプトエレクトロニクス部品
Ｘ 面内横方向
Ｙ 面内縦方向

Claims (12)

  1. コンタクト面（１０）とレーザ放射を発生するための活性層（１１）とを有するＡｌＩｎＧａＮ系の半導体積層体（１）と、
    面内横方向で互いに隣に配置され互いに離間し、それぞれが意図される動作時にレーザ放射を放出する複数の個別発光体（２）と、
    前記個別発光体（２）と電気的接触をするために前記コンタクト面（１０）において前記面内横方向で互いに隣に配置され互いに離間している複数のコンタクト素子（２０）であって、各コンタクト素子（２０）が個別発光体（２）に割り当てられている複数のコンタクト素子（２０）と、を含む端面発光型のレーザバー（１００）であって、
    各コンタクト素子（２０）は、前記コンタクト面（１０）の接触するコンタクト領域（１２）を介して前記半導体積層体（１）と電気伝導的に結合され、その結果、前記半導体積層体（１）と前記コンタクト素子（２０）との間の電流の流れが前記コンタクト領域（１２）を介して可能になり、
    前記レーザバー（１００）は、二つの隣接する個別発光体（２）の間の領域において、前記二つの隣接する個別発光体（２）の間の熱交換に対抗するサーマル・デカップリング構造（３）を有し、
    前記デカップリング構造（３）は、前記コンタクト面（１０）に施用され前記コンタクト面（１０）の接触する冷却領域（１３）を完全に覆う電気伝導性の冷却素子（３０）を含み、
    前記冷却素子（３０）は、前記冷却領域（１３）に沿って前記半導体積層体（１）から電気的に隔離され、前記冷却領域（１３）に沿って前記半導体積層体（１）と熱的に結合し、
    前記冷却領域（１３）の幅は、前記面内横方向に沿って測定して、隣接するコンタクト領域（１２）の幅の少なくとも半分であり、
    すべてのコンタクト素子（２０）は、互いに等距離に配置され、一個以上の冷却素子（３０）がそれぞれの二つの個別発光体（２）の間の領域に配置され、それぞれの場合に前記コンタクト素子（２０）と異なる素子であり、各コンタクト素子（２０）の、前記コンタクト素子（２０）の両側に配置された二つの最も近い冷却素子（３０）からの距離は、同じである、かまたは、
    すべてのコンタクト素子（２０）は、互いに等距離に配置され、一つ以上の冷却素子（３０）がそれぞれの二つの個別発光体（２）の間の領域に配置され、それぞれの場合に前記コンタクト素子（２０）と異なる素子であり、各コンタクト素子（２０）と前記コンタクト素子（２０）の両側に配置された二つの最も近い冷却素子（３０）との間の距離は、異なる、
    端面発光型のレーザバー（１００）。
  2. 前記コンタクト素子（２０）は、互いに離れ互いに接続されない、請求項１に記載のレーザバー（１００）。
  3. 前記冷却素子（３０）は、前記デカップリング構造（３）に隣接する個別発光体（２）のコンタクト素子（２０）によって形成される、請求項１または２に記載のレーザバー（１００）。
  4. 分離層（３１）は、以下の材料、ＳｉＣ、ＤＬＣ、ＡｌＮのうち一種類を含むか、またはからなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザバー（１００）。
  5. 個別発光体（２）の両側に、それぞれが冷却素子（３０）を有するデカップリング構造（３）が設けられ、
    両側に配置された前記二つのデカップリング構造（３）の冷却素子（３０）は、前記個別発光体（２）のコンタクト素子（２０）によって形成される、
    請求項３に記載の、または請求項３に従属する請求項４に記載のレーザバー（１００）。
  6. 前記冷却素子（３０）は、前記コンタクト素子（２０）とは別個の素子であり、前記面内横方向で前記コンタクト素子（２０）から離間し、
    前記冷却素子（３０）は、前記半導体積層体（１）から完全に電気的に隔離されている、
    請求項１、２、および４のいずれか一項に記載のレーザバー（１００）。
  7. 前記冷却素子（３０）の材料組成は、前記コンタクト素子（２０）と同じであり、
    前記冷却素子（３０）の面内寸法は、製造公差の範囲内で個別の前記コンタクト素子（２０）と同じである、請求項６に記載のレーザバー（１００）。
  8. 前記半導体積層体（１）は、前記コンタクト面（１０）において、前記面内横方向で離間している複数の平行なリブ（１５）を含み、
    各個別発光体（２）は、リブ（１５）、前記リブ（１５）の領域中に形成された前記コンタクト領域（１２）をそれぞれ含み、その結果、前記個別発光体（２）の動作のために関連付けられた前記コンタクト素子（２０）から関連付けられた前記リブ（１５）を介して前記活性層（１１）に電荷キャリアが注入される、
    請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザバー（１００）。
  9. 前記デカップリング構造（３）は、リブ（１５）を含み、
    前記デカップリング構造（３）の前記冷却領域（１３）は、前記デカップリング構造（３）に関連付けられた前記リブ（１５）の少なくとも８０％にわたって延在する、
    請求項１から８のいずれか一項に記載のレーザバー（１００）。
  10. 前記デカップリング構造（３）は、前記面内横方向で互いに離間し接続されない二つの電気伝導性冷却素子（３０）を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のレーザバー（１００）。
  11. 前記個別発光体（２）は、ゲインガイド型レーザダイオードである、請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザバー（１００）。
  12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のレーザバー（１００）と、
    ヒートシンク（２００）と、
    を含み、
    前記コンタクト素子（２０）および前記冷却素子（３０）は、はんだ材料または接着剤を介して前記ヒートシンク（２００）に接続されている、
    オプトエレクトロニクス部品（１０００）。
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