NL8401172A - Halfgeleiderlaser. - Google Patents

Halfgeleiderlaser. Download PDF

Info

Publication number
NL8401172A
NL8401172A NL8401172A NL8401172A NL8401172A NL 8401172 A NL8401172 A NL 8401172A NL 8401172 A NL8401172 A NL 8401172A NL 8401172 A NL8401172 A NL 8401172A NL 8401172 A NL8401172 A NL 8401172A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
layer
region
strip
semiconductor laser
active
Prior art date
Application number
NL8401172A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Priority to NL8401172A priority Critical patent/NL8401172A/nl
Priority to US06/714,228 priority patent/US4677634A/en
Priority to EP85200505A priority patent/EP0161016B1/en
Priority to DE8585200505T priority patent/DE3565442D1/de
Priority to JP60073627A priority patent/JP2572371B2/ja
Priority to CA000478928A priority patent/CA1241422A/en
Publication of NL8401172A publication Critical patent/NL8401172A/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
    • H01S5/2277Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/3235Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
    • H01S5/32391Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P

Description

* PHN Vt.001 t N.V. Philips’ Gloeilanpenfabrieken te Eindhoven.
"Halfgeleiderlaser".
------ De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderlaser met een half geleider lichaam bevattende een substraat van een eerste geleidings-type en een daarop gelegen lagenstruktuur met achtereenvolgens ten minste een eerste passieve laag van het eerste geleidingstype, een tweede pas-5 sieve laag van het tweede, tegengestelde geleidingstype en een tussen de eerste en de tweede passieve laag gelegen actieve laag met een pn-over-gang die bij voldoend hoge strocmsterkte in de doorlaatrichtlng coherente electranagnetische straling kan opwekken in een binnen een resonator-holte gelegen strookvormig· actief gebied van de actieve laag, waarbij de 10 eerste en tweede passieve laag een kleinere brekingsindex voor de opgewekte straling en een grotere bandafstand hebben dan de actieve laag, en een strocmbegrenzende blokkeringslaag die ter plaatse van het actieve gebied een strookvormige onderbreking vertoont, waarbij de tweede passieve laag en het substraat elektrisch verbonden zijn met aansluitgeleiders.
15 Een halfgeleiderlaser van de beschreven soort is bekend uit het
Amerikaanse octrcoischrift 3984262.
Bij halfgeleider pn-lasers, in het bijzonder bij lasers van het dubbele hetero-overgangstype (z.g. DH-lasers) zijn verschillende constructies in gebruik cm ervoor te zorgen, dat de pomps troon beperkt blijft tot 20 het strookvormige actieve deel van de laserstruktuur waarin de coherente straling wordt opgewekt, teneinde bij zo laag mogelijke drenpelstrocm de gewenste laserwerking te verkrijgen en oververhitting te voorkomen.
Volgens de eenvoudigste methode wordt er voor gezorgd, dat een der elektroden slechts met een strookvormig deel van het laseroppervlak 25 contact maakt, en buiten dit gebied door een isolerende laag van bijvoorbeeld siliciumoxyde van het halfgeleideroppervlak is gescheiden. Daarbij is echter de afstand tussen de elektrode en de acties© laag vrij groot, en over deze afstand treedt stroairspreiding op.
Een eveneens veel gebruikte, en betere, methode is het aanbreng-30 en van een hoogohmig gebied buiten het strookvormige actieve gebied van de laser, welk hoogohmig gebied zich vanaf het oppervlak tot dichtbij de actieve laag, of desgewenst zelfs er door heen, uitstrekt. Een dergelijk hoogohmig gebied, dat de stroom effectief beperkt tot het actieve deel van 8401172 tt * PHN 1T.001 2 de half geleider laser wordt meestal gevormd door een protonenbombardement, dat de kristalstruktuur verstoort en daardoor de elektrische weerstand zeer sterk vergroot. Deze methode is beschreven in het Amerikaanse octrooi-schrift No. 3824133. Hèt nadeel van deze methode is echter, dat het uit-5 voeren van een dergelijk protonenbombardement dure apparatuur vereist en een vrij bewerkelijke operatie is.
Om deze bezwaren te ondervangen heeft men een derde methode uitgewerkt die in het eerdergenoemde Amerikaanse octrooischrift No. 3984262 wordt beschreven en die daarin bestaat, dat in de kristalstruktuur dicht-10 bij de actieve laag een begraven blokkeringslaag wordt opgencmen die uit hoogohmig materiaal kan bestaan of uit halfgeleidermateriaal van een zodanig geleidingstype, dat de blokkeringslaag met het aangrenzende halfgeleidermateriaal een pn-overgang vormt. Deze pn-overgang kan in de bedrijfs-toestand in de keerrichting staan, of zodanig in de doorlaatrichting dat 15 geen of nagenoeg geen stroom door de pn-overgang vloeit. Een dergelijke blokkeringslaag is op eenvoudige wijze, bijvoorbeeld door diffusie of door epitaxiale aangroeiing aan te brengen, en geeft een uitstekende strocmbe-grenzing. Lasers van deze opbouw, in het bijzonder de neer geavanceerde versies daarvan zoals de DCPBH-(Double Channel Planar Buried Hetero) laser 20 beschreven in onder meer Electronics Letters, 28 October 1982 Vol. 18
No. 22 blz. 953-954 zijn dan ook voor vele toepassingen bijzonder geschikt.
In belangrijke toepassingsgebieden, zoals optische communicatie, is het nodig de laser bij zeer hoge frequentie te laten functioneren, bijvoorbeeld bij 1GHz.of hoger. Ofschoon de hierboven genoemde lasers met 25 strocmbegrenzende blokkeringslaag voor optische communicatie in andere opzichten goed voldoen, treden bij deze hoge frequenties problemen op die zich uiten in een ernstige beperking van de· modulatiebandbreedte.
De uitvinding beoogt onder meer, deze problemen te vermijden of althans in belangrijke mate te verminderen, en zodoende de genoemde half-30 geleiderlasers met blokkeringslaag voor toepassing bij zeer hoge frequentie {.y 1GHz) geschikt te maken.
De uitvinding berust onder meer op het inzicht, dat dit doel kan worden bereikt door een cp de bekende halfgeleiderlaser met blokkeringslaag toe te passen slotbehandeling.
35 Een halfgeleiderlaser van de in de aanhef beschreven soort heeft volgens de uitvinding het kenmerk, dat buiten en aan weerszijden van het strookvormige actieve gebied een hoogohmig gebied met verstoorde kristalstruktuur zich vanaf de tegenover het substraat gelegen zijde van het 8401172 * » PHN 11.001 3 halfgeleiderlichaam ten minste door de gehele dikte van de blokkerings-laag heen uitstrekt.
' Deze maatregel lijkt strijdig met het hierboven beschreven streven om bij maatregelen voor stroaribegrenzing gecompliceerde/ en daardoor 5 kostenverhogende/ technieken te vermijden* Aangezien met behulp van een begraven blokkeringslaag een bevredigende stroanbegrenzing bereikt -wordt lijkt het aanharengen/ meestal door protonenbcmbardement, van een hoog-ohmig gebied met verstoorde kristalstruktuur hier bovendien overbodig.
Het blijkt echter dat deze maatregel tot gevolg heeft dat de zo 10' verkregen lasers nog bij frequenties ver boven 1GHz goed functioneren.
Dit onverwacht gunstige resultaat wordt vermoedelijk althans in belangrijke mate veroorzaakt door het feit, dat de eerder genoemde problemen bij hoge frequenties voornamelijk het gevolg zijn van de capaciteit, gevormd door de blokker ingslaag tezamen met het aangrenzende halfgeleidermateri-IS aal, in combinatie met parasitaire laterale lekstromen in de struktuur.
Door het volgens de uitvinding toegevoegde hoogohmige gebied worden zowel de capaciteit van de blokker ingslaag als de grootte van de laterale lekstromen in belangrijke mate verminderd.
Het hoogohmige gebied met verstoorde kristalstruktuur kan ver-20 kregen worden met behulp van een bombardement met snelle deeltjes, bij voorkeur protonen. De blokker ingslaag kan bestaan uit een laag van elektrisch isolerend of althans hooghohmig materiaal, doch bestaat bij voorkeur uit een halfgeleiderlaag die met het aangrenzende halfgeleidermate-riaal een pn-overgang vormt, welke in de bedrijfstoestand in de keerrich-25 ting staat.
Met voordeel wordt het strookvormige actieve gebied zijwaarts begrensd door een begrenzingsgebied van het tweede geleidingstype met een kleinere brekingsindex voor de opgewekte straling en een grotere bandaf-stand dan de actieve laag. Daardoor wordt de straling ook lateraal be-30 perkt tot het strookvormige actieve gebied.
Volgens een voor toepassing in de optischeeccmmunicatietechniek bijzonder geschikte voorkeursuitvoering wordt het strookvormige actieve gebied gedefinieerd door twee groeven die zich vanaf de bovenzijde van de tweede passieve laag door de actieve laag heen tot in de eerste pas-35 sieve laag uitstrekken en althans ten dele zijn opgevuld door het genoemde begrenzingsgebied en de daarop gelegen blokker ingslaag van het eerste geleidingstype.
De uitvinding zal thans nader worden uiteengezet aan de hand van enkele 8401172 * * PHN 11.001 4 uitvoer ings voor beelden en de tekening, waarin
Figuur 1 schematisch in dwarsdoorsnede een halfgeleiderlaser volgens de uitvinding toont,
Figuur 2 de modulatiegevoeligheid van de laser van Figuur 1 (curve A) 5 toont in vergelijking met die van dezelfde laser zonder hoog- ohmige gebieden 14 (curve B)
Figuur 3 t/m 5 schematisch in dwarsdoorsnede opeenvolgende stadia in de vervaardiging van de laser volgens Figuur 1 tonen, en Figuur 6 en 7 schematisch in dwarsdoorsnede andere halfgeleiderlasers 10 volgens de uitvinding tonen.
De figuren zijn niet op schaal getekend. Terwille van de duidelijkheid zijn in het bijzonder de afmetingen in vertikale richting overdreven voorgesteld. Overeenkomstige delen zijn als regel met dezelfde ver-wijzingscijfers aangeduid, en gebieden van hetzelfde geleidingstype zijn 15 in de regel in dezelfde richting gearceerd.
Figuur 1 toont schematisch in dwarsdoorsnede een halfgeleiderlaser volgens de uitvinding. De laser bevat een halfgeleiderlichaam met een substraat Ivan indiumphosphide (InP) van een eerste, in dit voorbeeld n-geleidingstype. Op het substraat 1 ligt een lagenstruktuur met 20 een eerste passieve laag 2 van n-type indiumphosphide, een tweede passieve laag 3 van het tweede tegengestelde, hier dus p-geleidingstype en eveneens van indiumphosphide, en tussen de lagen 2 en 3 een actieve laag 4. Deze actieve laag 4 is van indiumgalliumarseenphosphide (samenstelling InxGa^ _^ASyP.j _^). Door de waarden van x en y te variëren kan de golfleng-25 te van de opgewekte straling tussen ongeveer 1, 2^um en 1, 6^um gevarieerd warden. In dit voorbeeld is x = 0,73 en y = 0,63, terwijl de laag 4 niet opzettelijk gedoteerd is.
De laag 4 bevat een pn-overgang die zich, al naar gelang van het geleidingstype van de laag 4, tussen deze laag en één der lagen 2 of 3 30 bevindt. Deze pn-overgang kan, bij voldoende hoge stroomsterkte in de doorlaatrichting, coherente electromagnetische straling opwekken in een strookvormig. actief gebied 4A van de actieve laag 4. Dit strookvormige gebied 4A strekt zich in Figuur 1 loodrecht op het vlak van tekening uit en is gelegen binnen een resonatorholte welke gevormd wordt door twee 35 loodrecht qp het actieve gebied 4A staande spiegelvlakken in de vorm van splijtvlakken van het kristal (in Figuur 1 niet zichtbaar)'. Bij de genoemde waarden van x en y is de uitgezonden golflengte in vacuum ca.
1,3^um. De eerste passieve laag 2 en de tweede passieve laag 3 hebben 8 4 o 11 7 2 * m PHN 11.001 5 beide een kleinare brekingsindex voor de opgewekte straling, en een grotere bandafstand, dan de actieve laag 4.
De laser bevat verder een strocmbegrenzende blokkeringslaag 5/ die ter plaatse van het actieve gebied 4A een strqokvorraige onderbreking ver-5 toont. De. tweede passieve laag 3, althans het niet door de blokkeringslaag 5 bedekte deel er van, is (in dit voorbeeld via een hooggedoteerde laag 6 van p-type InP en een daarop gelegen hooggedoteerde laag 7 van p-type In Λ
Ga^^SyP-j^y roet x=0,79 en y=0,49) elektrisch verbonden met een aansiüit-geleider in de vorm van een metalen elektrodelaag 8 , die in dit voorbeeld 10 bovendien door een isolerende laag 9 van siliciumoxyde van het niet-actie-ve deel van de laser is gescheiden. Het substraat 1 is aan de onderzijde voorzien van een elektrodelaag 10.
Verder is in dit voorbeeld een begrenzingsgebied 11 aanwezig in de vorm van een p-type laag van InP, met een kleinere brekingsindex voor de 15 opgewekte straling, en een grotere bandafstand dan de actieve laag 4. Het strookvormige actieve gebied 4A wordt bovendien gedefinieerd door twee groeven 12 en 13, die zich vanaf de bovenzijde van de tweede passieve laag 3 door de actieve laag 4 heen tot in de eerste passieve laag 2 uitstrekken, en althans ten dele zijn opgevuld door het genoemde begrenzings-20 gebied 11 en de daarop gelegen blokkeringslaag 5. Het begrenzingsgebied 11 en de groeven 12 en 13 zijn voor de uitvinding niet strikt noodzakelijk.
Zij bevorderen echter in belangrijke mate de stroombegrenzing, en de beperking van de straling tot het actieve gebied 4A.
De tot hiertoe beschreven halfgeleiderlaser is bekend uit het 25 reeds genoemde artikel in Electronics Letters van 28 October 1982, blz. 953-954. Als stralingsbron voor optische caranunicatie is deze laser bijzonder geschikt.
Een nadeel van deze laser, en van andere laserstrukturen met een blokkeringslaag is echter dat bij zeer hoge frequentie veel last wordt 30 ondervonden van parasitaire capaciteiten en stromen,, waardoor de modulatie-bandbreedte van deze lasers ernstig wordt beperkt. De parasitaire capaciteiten worden gevormd in het bijzonder door de capaciteit van de blokkeringslaag 5, en indit voorbeeld tevens door de capaciteit van elektrodelaag 8 en oxydelaag 9. In dit voorbeeld bestaat de blokkeringslaag 5 uit 35 n-type InP, zodat twee pn-overgangen worden gevormd, één tussen de lagen 5 en 6en één tussen de lagen 5 en 11. Déze pn-overgangen leveren een vrij grote parasitaire capaciteit op. Tezamen met de genoemde parasitaire capaciteiten vormen de laterale weerstanden van de lagen 6 en 7 EC-ccmbinaties 8401172 PHN 11.001 6 * die in belangrijke mate het impedantieniveau van het niet actieve deel van de laser verlagen en daardoor het hoogfrequentgedrag nadelig beïnvloeden.
Volgens de uitvinding strekt zich een hoogohmig gebied 14 met verstoorde kristalstruktuur, waarvan in Figuur 1 de grenzen gestippeld zijn 5 aangegeven, vanaf de tegenover het substraat 1 gelegen zijde van het half-geleiderlichaam tenminste door de gehele dikte van de blokkeringslaag 5 heen uit, aan weerszijden van het strookvormige actieve gebied 4A. Het gebied 14 is in dit voorbeeld verkregen door een bombardement met protonen, en verhoogt in belangrijke mate het impedantieniveau van het niet 10 actieve deel van de laser. Het resultaat is , dat de laser kan worden gebruikt tot frequenties ver boven 1 G Hz en daarmee een geschikte stra-lingsbron is geworden voor breedbandige optische communicatiesystemen.
Als voorbeeld is in Figuur 2, curve A aangegeven de modulatie-gevoeligheid G als functie van de frequentie voor een halfgeleider laser 15 van de hierboven beschreven struktuur, en in curve B die voor dezelfde half geleider laser in afwezigheid van' de gebieden 14. Onder modulatiege-voeligheid G wordt zoals gebruikelijk verstaan de verandering in het uitgestraalde vermogen als functie van de verandering in de pompstrocm. G is in Figuur 2 logarithmisch uitgezet (in arbitraire eenheden). Duidelijk is 20 te zien dat, waar de laser zonder de hoogohmige gebieden 14 boven 100 MHz . een belangrijk verlaagde modulatiegevoeligheid vertoont, deze bij de laser volgens de uitvinding vrijwel constant blijft tot frequenties in de buurt van 2GHz.
De beschreven halfgeleiderlaser kan worden vervaardigd op de wij- 25 ze zoals aangegeven in de figuren 3 t/m 5.
Uitgegaan wordt van een substraat 1 van n-type indiurrphosphide met een dikte van ongeveer 360urn, een (100)-oriëntatie en een doterings- '18 3 concentratie van bijvoorbeeld 5x10 atomen per cm' , zie Figuur 3.
Op dit substraat worden achtereenvolgens op gebruikelijke wijze, 30 bijvoorbeeld door epitaxie vanuit de vloeibare fase (liquid phase epitaxy of LPE), aangegToeid een laag 2 van n-type indiurnphosphide ter dikte van 18 3 ongeveer 3^um, met een doteringsconcentratie van 2x10 tin-atomen per cm, een actieve laag 4 met de samenstelling InQ ^GaQ 27^0 63P0 37 01 een dikte van 0,15 urn, niet opzettelijk gedoteerd, een laag 3 van p-type indi- 18 35 umphosphide met een dikte van 1uum en een doteringsconcentratie van 2x10 3
zinkatomen per cm , en een p-'type afdeklaag 15 met de samenstelling Inn -,Q
18 3 ^r ^
GaQ 21^0 49Po 51 en een Zn^otering van 5x10 atomen per on, zie Figuur 3.
8401172
A J
EHN 11.001 7
Dan wordt het geheel nit de aangroei-apparatuur genomen. De af-deklaag 15 dient er daarbij toe, cm te voorkomen dat tengevolge van de hoge temperatuur phosphor uit de laag 3 verdampt. Na afkoeling van de la-genstruktuur wordt de afdeklaag 15 verwijderd, bijvoorbeeld door etsen net 5 een mengsel van geconcentreerd zwavelzuur en 30% Dan worden in het oppervlak van de laag 3 groeven 12 ai 13 geëtst door middel van gebruikelijke fotolithografische technieken, net bijvoorbeeld hrocmrethanol als etsmiddel. De groeven zijn aan de bovenzijde ongeveer 9^um breed, en 3^um diep. De tussen de groeven in gelegen nesa heeft aan de bovenzijde een 10 breedte van ongeveer 1,5^um.
Vervolgens wordt het geheel weer in de aangroeiapparatuur geplaatst. Eerst wordt een p-type indiumphosphidelaag 11 aangegroeid, met 17 3 een dotering van 8x10 Zn-atcmen per cm en daarop een n-type' indium- 17 phosphidelaag 5, de blokkeringslaag, met een dotering van 8x10 germa- 3 15 nzunratamen per cm . Deze lagen hebben op het vlakke gedeelte van de struktuur, tuiten de groeven 12,13 en de mesa, een dikte van ongeveer 0,5^um. Zij vullen gedeeltelijk de groeven, doch groeien niet aan op de mesa. Daarna worden een p-type indiumphosphidelaag 6 met een dikte van 17 3 1 ^um en een doteringsconcentratie van 8X10 Zn-atcmen per cm , en een 20 p“type laag 7 met samenstelling InQ .^Ga^ 49P0 51' eea van 1^um en een doteringsconcentratie van 2x10 ”°Zn-atomen per cm3 aangegroeid.
Zo ontstaat de struktuur van Figuur 5.
Desgewenst wordt nu een oxydelaag 9 aangebracht, waarin een strook ter breedte van 10^um, die het gebied boven de groeven en het 25 tussenliggende gebied vrijlaat, wordt geëtst. Voor het realiseren van een gped ohms contact wordt in deze strook zink gediffundeerd. Daarna wordt het oppervlak van de strook door middel van bekende fotolithografische methoden voorzien van een ongeveer 2,5/an dik goudmasker. Vervolgens wor- ' 15 den door een protonenbcmbardement met een dosis van 3x10 protonen per 2 30 cm en bij een energie van 320 keV de gebieden 14 gevormd Tenslotte wordt door etsen de dikte van het substraat T teruggébracht tot ongeveer 8Q^m waarna de metaallagen 8 en 10 worden aangèbracht en door krassen en breken de splijtvlakken die als spiegelvlakken dienen worden verkregen.
De halfgeleiderlaser kan dan verder cp de gebruikelijke wijze worden af-35 gemonteerd.
Behalve door een protonenbcmbardement, kunnen de gebieden 14 ook warden verkregen door een bombardement met andere snelle deeltjes, zoals bijvoorbeeld deuteriumionen cf heliumionen. De gebieden 14 kunnen zich 840 1 t 72 -· -*>' PHN 11.001 8 ook dieper uitstrekken dan in dit voorbeeld, bijvoorbeeld door de actieve laag 4 heen tot in de eerste passieve laag 2, afhankelijk van de implan-tatie-energie.
De aanwezigheid van de oxydelaag 9 is niet noodzakelijk, aange-5 zien de gebieden 14 zeer hoogohmigfffl^aardoor praktisch geen aanleiding geven tot stroanspreiding»
De blokkeringslaag 5 kan in plaats van een n-type laag ook een laag van elektrisch isolerend materiaal zijn, of een door ionenimplantatie verkregen zeer hoogohmige laag.
10 De uitvindingris niet alleen op de hierboven beschreven laser- struktuur van toepassing, doch kan in algemene zin van voordeel zijn bij alle laserstrukturen waarbij strocmbeperking door middel van een begraven blokkeringslaag wordt gerealiseerd. Als voorbeeld zijn in de figuren 6 en 7 dwarsdoorsneden getekend van twee andere bekende halfgeleiderlasers met 15 blokkeringslaag 5, voorzien van een hoogohmig gebied 14 volgens de uitvinding.
Figuur 6 toont schematisch in dwarsdoorsnede een half geleider laser volgens het Amerikaanse octrooi No. 3984262, voorzien van een hcog-ohmig gebied 14 met verstoorde kristalstruktuur ter verbetering van het 20 hoogfrequentgedrag volgens de uitvinding. Het substraat 1 bestaat in dit geval uit n-type galliumarsenide, de eerste passieve laag 2 uit n-type Al Ga. As, de actieve laag 4 uit GaAs, de tweede passieve laag 3 uit p-type Al Ga. As en de toplaag 20 uit p-type GaAs. De blokkeringslaag 5 bestaat, uit p-type GaAs.
25 Figuur 7 toont in dwarsdoorsnede een andere veel gebruikte half- geleiderlaserstruktuur met een substraat 1 van p-type GaAs, een eerste passieve laag 2 van p-type Al Ga-_ As, een actieve laag 4 van GaAs, een tweede passieve'laag 3 van n-type Al^Ga^ en een toplaag 30 van n-type GaAs. De blokkeringslaag 5 bestaat uit n-type GaAs. Ook hier strekt een 30 hoogohmig gebied 14 met verstoorde kristalstruktuur zich door de gehele dikte van de blokkeringslaag 5 heen tot in het substraat 1 uit.
Opgemerkt wordt verder, dat de lagenstruktuur op velerlei wijze kan worden gevarieerd. Zo kunnen met name de blokkeringslaag 5, en ook andere lagen, uit meerdere op elkaar gelegen deellagen bestaan, terwijl 35 tussenlagen in de vorm van bufferlagen kunnen worden toegevoegd voor di-’verse technologische en/of elektrische doeleinden. De geleidingstypen van de verschillende halfgeleiderlagen kunnen alle (gelijktijdig) door hun tegengestelde worden vervangen, en de gebruikte halfgeleidermaterialen en 8401172 £ s EHN Π.001 9 doteringsconcentraties kunnen door de vakman al naar gelang de toepassing en de op te wekken stralingsfrequentie naar wens worden gevarieerd.
Ofschoon in de hier beschreven uitvoeringsvoorbeelden de resona-torholte gevormd wordt door splijtvlakken van het kristal, is de uitvin-5 ding ook van toepassing cp lasers met anders gevormde resonatorholtes, bijvoorbeeld DEB ("distributed feedback-") of DBR ("distributed Bragg reflector") lasers.
10 15 20 25 30 35 8401172

Claims (4)

1. Halfgeleiderlaser met een halfgeleiderlichaam bevattende een substraat van een eerste geleidingstype en een daarop gelegen lagenstruk-tuur met achtereenvolgens ten minste een eerste passieve laag van het eerste geleidingstype, een tweede passieve laag van het tweede, tegenge- 5 stelde geleidingstype en een tussen de eerste en de tweede passieve laag gelegen actieve laag met een pn-overgang die bij voldoend hoge strocm-sterkte in de doorlaatrichting coherente electromagnetische straling kan opwekken in een binnen een resonatorholte gelegen strookvormig actief gebied van de actieve laag, waarbij de eerste en tweede passieve laag 10 een kleinere brekingsindex voor de opgewekte straling en een grotere bandafstand hebben dan de actieve, laag, en een strocmbegrenzende blokke-ringslaag die ter plaatse van het actieve gebied een strookvormige onderbreking vertoont, waarbij de tweede passieve laag en het substraat elektrisch verbonden, zijn met aansluitgeleiders, met het kenmerk, dat buiten 15 en aan weerszijden van het strookvormige actieve gebied een hoogohmig gebied met verstoorde kristalstruktuur zich vanaf de.tegenover het substraat gelegen zijde van het halfgeleiderlichaam ten minste door de gehele dikte van de blokkeringslaag heen uitstrekt.
2. Half geleiderlaser volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 20 hoogobmige gebied met verstoorde kristalstruktuur een door protonenbom- bardement verkregen gebied is,
3. Half geleider laser volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de blokkeringslaag een halfgeleiderlaag is die met het aangrenzende half-geleidermateriaal een pn-overgang vormt. 25 4«, Half geleiderlaser volgens conclusie 3, met het kenmerk dat het strookvormige actieve gebied zijwaarts begrensd wordt door een begren-zingsgebied van het tweede geleidingstype met een kleinere brekingsindex voor de opgewekte straling en een grotere bandafstand dan de actieve laag.
5. Half geleider laser volgens conclusie 4, met het kenmerk dat het 30 strookvormige actieve gebied gedefinieerd wordt door twee groeven die zich vanaf de bovenzijde van de tweede passieve laag door de actieve laag heen tot in de eerste passieve laag uitstrekken en althans ten dele zijn opgevuld door het genoemde begrenz ingsgebied en de daarop gelegen blokkeringslaag van het eerste geleidingstype. 35 8401172
NL8401172A 1984-04-12 1984-04-12 Halfgeleiderlaser. NL8401172A (nl)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8401172A NL8401172A (nl) 1984-04-12 1984-04-12 Halfgeleiderlaser.
US06/714,228 US4677634A (en) 1984-04-12 1985-03-21 Double heterojunction semiconductor laser having improved high-frequency characteristics
EP85200505A EP0161016B1 (en) 1984-04-12 1985-04-01 Semiconductor laser
DE8585200505T DE3565442D1 (en) 1984-04-12 1985-04-01 Semiconductor laser
JP60073627A JP2572371B2 (ja) 1984-04-12 1985-04-09 半導体レ−ザ
CA000478928A CA1241422A (en) 1984-04-12 1985-04-11 Semiconductor laser

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8401172A NL8401172A (nl) 1984-04-12 1984-04-12 Halfgeleiderlaser.
NL8401172 1984-04-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8401172A true NL8401172A (nl) 1985-11-01

Family

ID=19843795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8401172A NL8401172A (nl) 1984-04-12 1984-04-12 Halfgeleiderlaser.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4677634A (nl)
EP (1) EP0161016B1 (nl)
JP (1) JP2572371B2 (nl)
CA (1) CA1241422A (nl)
DE (1) DE3565442D1 (nl)
NL (1) NL8401172A (nl)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62266039A (ja) * 1986-05-14 1987-11-18 株式会社東芝 超音波診断装置
NL8603009A (nl) * 1986-11-27 1988-06-16 Philips Nv Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging daarvan.
JP2539416B2 (ja) * 1987-03-25 1996-10-02 株式会社日立製作所 半導体レ−ザ装置
NL8702233A (nl) * 1987-09-18 1989-04-17 Philips Nv Dcpbh laser met goede temperatuurstabiliteit.
NL8802936A (nl) * 1988-11-29 1990-06-18 Koninkl Philips Electronics Nv Electroluminescerende diode met lage capaciteit.
FR2679388B1 (fr) * 1991-07-19 1995-02-10 Cit Alcatel Laser semi-conducteur a double canal et son procede de realisation.
KR0141057B1 (ko) * 1994-11-19 1998-07-15 이헌조 반도체 레이저 제조방법
JP5028640B2 (ja) 2004-03-26 2012-09-19 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子
JP5858659B2 (ja) * 2011-06-21 2016-02-10 キヤノン株式会社 フォトニック結晶面発光レーザおよびその製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5413315B2 (nl) * 1974-09-18 1979-05-30
US3984262A (en) * 1974-12-09 1976-10-05 Xerox Corporation Method of making a substrate striped planar laser
FR2465337A1 (fr) * 1979-09-11 1981-03-20 Landreau Jean Procede de fabrication d'un laser a semi-conducteur a confinements transverses optique et electrique et laser obtenu par ce procede
US4340967A (en) * 1980-06-02 1982-07-20 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Semiconductor lasers with stable higher-order modes parallel to the junction plane
FR2502847A1 (fr) * 1981-03-25 1982-10-01 Western Electric Co Dispositif emetteur de lumiere a semi-conducteurs comportant une structure de canalisation du courant
US4525841A (en) * 1981-10-19 1985-06-25 Nippon Electric Co., Ltd. Double channel planar buried heterostructure laser
JPS5871685A (ja) * 1981-10-23 1983-04-28 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
JPS5957486A (ja) * 1982-09-27 1984-04-03 Nec Corp 埋め込み形半導体レ−ザ
JPS59198785A (ja) * 1983-04-26 1984-11-10 Nec Corp 半導体レ−ザ素子およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US4677634A (en) 1987-06-30
CA1241422A (en) 1988-08-30
JPS60247988A (ja) 1985-12-07
JP2572371B2 (ja) 1997-01-16
DE3565442D1 (en) 1988-11-10
EP0161016A1 (en) 1985-11-13
EP0161016B1 (en) 1988-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1173549A (en) Semiconductor laser having at least two radiation beams, and method of manufacturing same
EP0215298B1 (en) Semiconductor laser
CA1279394C (en) Multiple quantum well type semiconductor laser
US4359776A (en) Device for generating or amplifying coherent electromagnetic radiation, and method of manufacturing the device
WO2012039754A2 (en) Light emitting and lasing semiconductor methods and devices
NL8401172A (nl) Halfgeleiderlaser.
US4340967A (en) Semiconductor lasers with stable higher-order modes parallel to the junction plane
US6459719B1 (en) VCSEL structure insensitive to mobile hydrogen
US4719632A (en) Single contact tailored gain chirped arrays of diode lasers for supermode control with single-lobed farfield patterns
US7929588B2 (en) Semiconductor devices and methods for generating light
US5043291A (en) Method of manufacturing a broadband high emission power semiconductor laser from a BRS type buried stripe structure, and resulting laser
EP0122674B1 (en) Semiconductor device for producing or amplifying electro-magnetic radiation and method of manufacturing same
EP0270170A1 (en) Semiconductor laser and method of manufacturing same
NL8003728A (nl) Halfgeleiderlaser.
US5341002A (en) Semiconductor light emitting device with ridged contact
EP0639875A1 (en) Electrical barrier structure for semiconductor device
JP2539416B2 (ja) 半導体レ−ザ装置
JP2656490B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP2550718B2 (ja) 高抵抗埋め込み半導体レーザ及びその製造方法
CA1189176A (en) Planar narrow-stripe laser with improved charge carrier confinement
JPH03120775A (ja) 埋め込み構造半導体レーザおよびその製造方法
JPS62172781A (ja) 半導体レ−ザ及びその製造方法
CN85104521A (zh) 半导体激光器

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed