TWI236196B - Semiconductor laser device - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種半導體雷射裝置。 【先前技術】 習知半導體雷射元件中，短波長的半導體雷射元件和 長波長的半導體雷射元件被廣泛的使用。短波 兀件之發光區域係為由A1GaAs系（三元系）結晶等所 ，成之活性層。長波長的半導體雷射元件則為由hhAsp (四元系）結晶等所構成之活性層。

夕口此等由三元系、四元系所構成之半導體雷射元件，大 多是在GaAs基板上生成。根據每一結晶比的變化， 系可能產生0· 7〜0. 9 /zm波長的光，InGaAsP系等可能產生 ι·1〜1.7 /zm波長的光。 此等半導體雷射元件，在光的出射端面上設置有保護 膜（反射膜），且配置於充填有周遭氣體之封裝内。如此 可防止端面的氧化所造成之劣化。

無論是長波長或短波長的場合主要係使用氮氣 性氣體作為周遭氣體。在特公平4-6114號公報上揭露有使 用包έ有氧軋之氣體。根據同一公報，由於使用包含 氣的氣體，可以改善InGaAsP系（四元系）結晶所形 乳 長波長系的半導體雷射元件的劣化。 短波長的半導體雷射元件則利用氮氣作為周遭氣體， 而以5mW低輸出功率作為CD、VCD等紀錄媒體的讀取寫入用 光源。第4圖係顯示由A丨Ga丨np所構成之短波長半導體 儿件的輸出功率與MTTF (Mean Time To Failure)變化之

2119-6301-PF(N2).ptd 第6頁 1236196 五、發明說明（2) 圖。其巾，縱轴表示MTTF (單位 輸出功傘f蒂a · 、 T y 子只釉表不 羊（早位· mW)。此外，周遭氣體之溫度為7〇 t。 的平二到達15㈣的低輸出功率，MTTF所顯示 _-R等ΥΛ千小時’使用上並無問題。但是CD-R、 作的狀能下1用3〇 _以上的高輸出功率，且在高溫運 狀心下，發光部附近的保護膜和其端面 此，將使得MTTF平均壽命變很短。 因 【發明内容】 發明所欲解決的課題： 本發明的目的係提供一種半導體雷射元件，可避 同/皿勁作下產生劣化。 用以解決課題的手段： 巧成上述之目❸，本發明提供一種半導體雷射裝 +導體雷射元#’該|導體雷射元件係位於氣 :封=内，且該半導體雷射元件之活性區係由AiGaAs系結 a n P系、*口日日、A1G a N系結晶、或I n g a n系結晶所構 成，其中該封裝内之周遭氣體為包含有氧氣之氣體。 ，半導體雷射元件於雷射出射面具有誘電體氧化膜。 且該氧氣的比例係為20%以上。以及該半導體雷射元件之 出射光波長係為〇 · 9 // m以下。 一並且本發明之半導體雷射元件係位於氣密封裝内，其 半導體雷射元件之額定輸出係為3〇mff以上，其中該封裝内 之周遭氣體為包含有氧氣之氣體。

2119-6301-PF(N2).ptd 第7頁 1236196 五、發明說明（3) 並且本發明之半導體雷射元件係位於在氣密封裝内， 該半導體雷射元件之活性區係由AlGaAs系結晶、A1(^Inp 系結晶、A1 G a N系結晶、或I n G a N系結晶所構成，且节半導 體雷射元件之額定輸出係為30mW以上，其中該封裝^之周 遭氣體為包含有氧氣之氣體。 ° 【實施方式】 以下說明本發明的實施方式。第1圖係顯示本發明實 知例之半導體雷射裝置的剖面圖。半導體雷射裝置1包含 有半導體雷射元件3位於在氣密封裝2内。

封裝2係將蓋體5固定於承座4上以達成内部空間的氣 密。承座4為金屬製，其具有一對電源用之導線栓6、7 = h號取出用之導線栓8。金屬製的放熱塊9固定於承座4上 面。半導體雷射元件3則透過次載體10設置於放熱塊9之 面。較佳地，半導體雷射元件3係直接設置於放熱塊9上< ^此外，於承座4上配置其用以監測半導體雷射元件3』 k號的受光元件11。當半導體裝置i僅使用於⑶咄、: 時，受光元件11可以省略之。 〜 :導體雷射元件3的其中一個電極係與電源 :導線栓6電性連接。半導 的極中

電源用的另-導線栓7電性連接。纟光元件^ 取出用之導線栓8電性連接。*光元件11的： 取出用之導線栓8係=接。電源用的另—導線栓6和信I 承座4電性連接。I、承座4電性絕緣。另-導線栓7係與

1236196 五、發明說明（4) 於蓋體5上面設置半導體雷射元件3的光取出窗12。窗 12並由玻璃板13所覆蓋。 半導體雷射元件3中之活性區係由四元系之M lnGap系 二曰曰所構成。半導體雷射元件3可以採用各種不同的構 ΐ出= !、=或雙異質結構。於半導體雷射元件3的 有保護膜，且同時作為防止端面劣化的 他披覆膜：° ' Μ使用紹（Α1Λ)等氧化物誘電體或其 顯示^ f體内雷充射填-有杜^含氧氣之周遭氣體。第2Α及2Β圖係 ;Ξ =雷時間與動作電流㈤）之關 時間（單動作電流（單位、Α) ’橫軸表示 周遭Γ體Α 周氮遭氣體包含1〇 "氮氣，第㈣係顯示 係於周圍溫度70/及^和2〇%氧氣。並且，第2Α及2Β圖均 當於第。輸Λ下的連續震盈。 小時内都全部不能 〇(U虱軋下，數個實驗樣本於1 50 的，當於第二小時以下）】。相對 本在1 0 0 0小時以上彳0%虱軋和20%氧氣下，數個實驗樣 第3圖係在封裝 氣體，並以MTTF表干屯播氣乳和氮氣的混合氣體為周遭 例改變之變化。其中、體雷射元件3的特性隨此混合比 軸表示氧氣的混：比’，軸表示MTFT (單位：λΙ、時），橫 由同圖可知， 、乂不含氧時其品質有所提升。因

2119-6301-PF(N2).ptd $ 9頁 1236196 五、發明說明（5) 此’在與第2圖相同之周圍溫度70 °C下，半導體雷射元件3 可以保持5 0 mW功率的連續震盪狀態。 當氧的濃度增加到20%後，MTTF於20%氧濃度以上會保 持在約3 〇 〇 〇小時。因此，使用於高溫及高輸出功率之半導 ，，射元件3，為獲得1 〇〇〇小時以上的MTFT，較佳地，周 =氣體之氧含量為5%以上。更佳地，為獲得2小時以上 、' TFT ’氧的含量為1 0%以上。甚佳的，為獲得3〇〇〇小時 以上的MTFT，氧含量為20%以上。 盡雜i述實施例係例示由A1Galnp系結晶構成活性區之半 T體二射元件3。然而除此之外，活性區為由八懸系結 :之短、ΓΛ結晶、或1nGaNf、結晶（氮化鎵系結晶）所構 以得二9 以下的波長）之半導體發光元件亦可 以侍到如第2B圖及第3圖所顯示之特性。 即，與不含氧氣之周遭氣體相較，當半導體雷射i 件3配置於冬备盏夕田、瘍友純丄 田干导體W射兀 並可確保元件長時間運作。 牛劣化 配置在含氧之周遭氣體中之半體- ^ 額定輸出型態下相較於低額定輸射70件3，於咼 效果較大。例如，在額定輸心，其抑制劣化的 上的高輪出型態，藉由將氧混：至巧巧輪出為3〇mW以 從1〇〇小時改善幻剛小時以上 體中’MTFT可以 因此，配置在含氧氣周、*痛、"、非常顯著。 3，相較於讀取用的低輪疋、·之半導體雷射元件 出型態，用於紀錄用之額定輸出

2119-6301-PF(N2).Ptd 第10頁 1236196 ， 五、發明說明（6) 為30mW以上（脈衝雷射輸出為50mW以上）的高輸出型態， 其半導體雷射元件的劣化抑制效果較佳。 充填至封裝2内之周遭氣體，亦可以使用氮氣和氧氣 的混合氣體以外之氣體。例如，惰性氣體和氧氣的混合或 其他氣體和氧氣的混合亦可。此外，亦可以使用乾燥空氣 作為充填至封裝2之周遭氣體。 發明效果： 如上所述，半導體雷射裝置，特別是短波長且高輸出 功率之半導體雷射裝置，藉由封裝内含氧之周遭氣體，可 以抑制半導體雷射元件的劣化，更可以使得半導體雷射元 瞻 件長時間地安定動作。

2119-6301-PF(N2).ptd 第11頁 1236196 圖式簡單說明 第1圖係顯示本發明實施例之半導體雷射裝置的剖面 圖； 第2A及2B圖係顯示本發明實施例之半導體雷射裝置之 動作電流隨時間變化之關係圖； 第3圖係顯示本發明實施例之半導體雷射裝置之MTTF 隨氧氣濃度變化之關係圖；及 第4圖係顯示習知四元系之半導體雷射裝置之MTTF隨 額定輸出功率變化之關係圖。 符號說明： 卜半導體裝置； 3〜半導體雷射元件 5〜蓋體； 7〜電源用之導線栓 9〜放熱塊； 11〜受光元件； 1 3〜玻璃板。 2〜封裝； 4〜承座； 6〜電源用之導線栓； 8〜信號取出用之導線栓 1 0〜次載具； 12〜窗；

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Claims (1)

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六、申請專利範圍 1· 一種半導體雷射裝置，包含半導體雷射元 導體雷射元件係位於在氣密封裝内，且該半導體’該半 之活性區係由AlGaAs系結晶、AlGalnP系結晶/雷射元件 晶、或InGaN系結晶所構成； GaN系結 其中該封裝内之周遭氣體為包含有氧氣之氣體 2·如申請專利範圍第1項所述之半導體雷射° 中該半導體雷射元件於雷射出射面具有誘電體氧^匕置’其 3 ·如申请專利範圍第1項所述之半導體雷射聲置、 中該周遭氣體係為該氧氣和氮氣之混和氣體，& 其 比例係為20%以上。 “乳戰^

二4·如申請專利範圍第1項所述之半導體雷射裝置，其 中該半導體雷射元件之出射光波長係為〇.9#m以下。 5· —種半導體雷射裝置，包含半導體雷射元件，該半 導體雷射元件係位於在氣密封裝内，且該半導體雷射元件 之額定輸出係為30inW以上； 其中該封裝内之周遭氣體為包含有氧氣之氣體。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之半導體雷射裝置，其 中該周遭氣體係為該氧氣和氮氣之混和氣體，且該氧氣的 比例係為2 0 %以上。

—種半導體雷射裝置，包含有半導體雷射元件，該 半導體雷射兀件係位於在氣密封裝内，該半導體雷射元件 之活〖生區係由AlGaAs系結晶、AlGalnP系結晶、AlGaN系結 晶、或InGaN系結晶所構成，且該半導體雷射元件之額定 輸出係為30mW以上；

1236196 六、申請專利範圍 其中該封裝内之周遭氣體為包含有氧氣之氣體。 8.如申請專利範圍第7項所述之半導體雷射裝置，其 中該周遭氣體係為該氧氣和氮氣之混和氣體，且該氧氣的 比例係為20%以上。

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