WO2006003011A1 - Oberflächenmittierender halbleiterlaser mit lateraler wärmeabfuhr - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a surface-emitting semiconductor laser and a method for producing such a semiconductor laser, in particular heat removal from such a surface-emitting semiconductor laser.
  • the heat dissipation via heat sinks on the substrate or the surface the heat sinks are in this case arranged on the surface of the laser or on the underside of the substrate.
  • the prior art group of lasers there is also the idea of ensuring the isolation of individual lasers on a wafer with one another by means of wet oxidation through holes in the surface of the wafer. In this case, a comparatively good heat dissipation results due to the semiconductor material.
  • all individual lasers are then electrically connected in parallel and a single operation of the individual lasers is not possible.
  • heat sinks on the surface only dissipate a large part of the heat that also arrives at the surface.
  • the temperature of the active zone in such surface emitting semiconductor lasers or laser matrices is up to 80 ° above the temperature of the heat sink. This is not sufficient for optimum operation of the lasers.
  • the prior art also discloses a surface-emitting semiconductor laser with two antiserial pn junctions in parallel connection. Because of the heat dissipation through the surface, however, no significant increase in the output power results here. In addition, contacting takes place via a multistage mesa. Although surface-emitting semiconductor lasers with antiserial pn junctions in parallel connection, which are contacted via a multistage mesa, can in principle increase the available output power, the problem in this case is the current constriction: the current is constricted by implantation generated, the current can be effectively concentrated konzent ⁇ only one active zone.
  • the heat removal according to the prior art is effected by the substrate and the laser surface.
  • the object of the present invention is to enable an increase in the optical output power of surface-emitting semiconductor lasers with simultaneously good beam quality by optimizing the heat dissipation. It is furthermore an object of the present invention to provide a surface-emitting semiconductor laser in an arrangement with a plurality of active zones, which enables a high optical output power with simultaneously good beam quality and sufficient heat dissipation.
  • the above-described object is achieved by a lateral heat removal from the active zone (s) of the surface emitting semiconductor laser, which enables a gain zone to be created from a plurality of pn junctions with active zones, in which the individual pn junctions are antiseries connected and operated in parallel.
  • An essential point of the present invention is the etching of a mesa from the upper Bragg mirror stack, from the active zone and from the lower Bragg mirror stack of a surface-emitting semiconductor laser and the subsequent production of an electrically insulating layer over the exposed pn junction, whereby the Heat dissipation from the sides of the active zone is made possible.
  • the heat removal thus follows not only above the active zone, but also laterally therefrom and below.
  • surface-emitting semiconductor lasers with vertical resonators whose profit zones consist of several antiserially switched p-n junctions with active zones or with stacks of active zones become possible.
  • the term "Bragg mirror" or simply the mirror is also used in the following in a simplified manner.
  • an insulating layer is produced.
  • the isolation layer is either made by application of such an insulating layer by means of deposition (for example by sputtering or vapor deposition) or directly by oxidation (for example by anodic oxidation, wet-chemical oxidation or oxidation in water vapor).
  • the oxide layer produced must be sufficiently thin and stable.
  • any heat-carrying medium is applied on the insulation layer or on the oxide layer.
  • This may consist of a solid body such as gold or another good thermal conductor, but it is also possible to use gases (such as compressed air) or liquids (such as water or glycol) for cooling.
  • gases or liquids of the heat-transferring media are used, the heat removal can likewise be effected by heat conduction and delivery to a heat sink, or else by the heat being stored in the gas or in the liquid and by permanent convection Will get removed.
  • the heat-carrying medium can be permanently conducted past the insulation layer, whereby the heat is removed (for example, by coupling to a water cooling).
  • a surface-emitting semiconductor laser element will be understood as meaning both the surface-emitting semiconductor laser itself and a corresponding arrangement without the mirrors.
  • profit block For an active layer with a laser-emitting zone, where appropriate, together with the adjacent layers the term profit block is used.
  • the active etalon of the laser then has one or more winning spots (each with an active layer).
  • the active etalon or the sum of superposed profit blocks with the two mirrors or Bragg mirror stacks is also referred to as a laser block.
  • a passive etalon shows no gain and can thus form a resonator with the mirrors, but a laser action is not possible with a passive etalon.
  • An inventive surface-emitting semiconductor laser (hereinafter also referred to as laser for short) with a vertical resonator advantageously has a substrate and a first laser block: for generating laser radiation.
  • the laser block has a first Bragg mirror stack arranged on a surface of the substrate (which has a plurality of individual layers of semiconductor materials with different refractive indices, the individual layers being substantially parallel to the surface of the substrate An ⁇ are ordered), one on the first Bragg mirror substantially parallel to its layers arranged th, a laser emitting zone having active
  • Second second Bragg mirror stack (also of a plurality of layers which are arranged substantially parallel to the active layer) on.
  • This embodiment is characterized in that the second Bragg mirror, the active layer and at least a subset of the layers of the first Bragg mirror parallel to the surface of the substrate have a smaller extent than the substrate so that the second Bragg Mirror stack, the active layer and the subset of layers of the first Bragg mirror one over the plane parallel to the surface of the substrate, which separates the subset of the layers of the not less kept ⁇ expanded layers of the first Bragg mirror stack or of the substrate , in the direction of the side remote from the substrate, form a protrusion with at least one side surface that is not parallel to the surface of the substrate, and that an electrical insulation region of a non-conductive and non-semiconducting material is arranged directly on or on this side surface.
  • the aforementioned survey is preferably a ridge, a spine or a mesa.
  • a mesa this is preferably substantially cylindrical or frusto-conical, wherein the axis of rotation of the mesa is arranged substantially perpendicular to the surface of the substrate.
  • elliptical cylinders or truncated cones or square truncated pyramids or other geometric formations can also be used.
  • the electrical insulation region is then arranged on the side surface of the conical stump or on the side surface of the cylinder.
  • the ratio of the mean mesa diameter d and the mesa height h is preferably less than 10/8, in a particularly preferred embodiment less than »40/8.)
  • the insulator arranged on the side surface tion region is preferably a substantially parallel to the side surface extending Isolations ⁇ layer. This preferably has a thickness of less than 500 nm, in particular a layer thickness of less than 300 nm, particularly preferably a thickness of 50 to 200 nm.
  • the isolation region directly adjoins the second Bragg mirror stack, the active layer and the first Bragg mirror stack.
  • the isolation region then covers the side surface at least partially in relation to a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate in the region above, at the level of and in the region below the active layer, or extends with respect to one to the surface of the substrate substantially perpendicular direction from the second Bragg mirror stack over the active layer to the first Bragg mirror stack.
  • the second Bragg mirror stack has a p-doped zone and the first Bragg mirror stack has an n-doped zone, between which the laser-emitting zone of the active layer is then arranged such that a pn-doped zone is arranged. Transition is formed, wherein the isolation region is then arranged so that it is in the direction of the pn junction of the. p-doped zone extends into the n-doped zone.
  • the insulation region or the insulation layer in an advantageous embodiment has an oxide layer, which comprises, for example, silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride and / or silicon oxynitride (and / or other pasternates).
  • oxide layer comprises, for example, silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride and / or silicon oxynitride (and / or other pasternates).
  • a heat dissipation area is arranged directly on or at the insulation area.
  • This sauceab réelle Scheme is preferred as a solid with high thermal conductivity (preferably greater than 40 Wm -1 K "1) executed or contains ei ⁇ ne liquid or a gas.
  • a heat sink is arranged directly on the heat dissipation area.
  • the heat removal area can be arranged or configured in such a way that heat can be dissipated via convection or supply and removal of the gas and / or the liquid. If a solid is used, it advantageously consists of gold or contains it.
  • the liquid used is advantageously water and / or glycol. Compressed air can advantageously be used as the gas.
  • the elevation of the semiconductor laser in a further embodiment according to the invention has at least two gain blocks arranged one above the other in the emission direction or in the direction perpendicular to the surface of the substrate.
  • the further block of profit like the first block of gain, has a smaller extent than the substrate parallel to the surface of the substrate and thus forms the already mentioned side surface with the first gain block as a common side wall.
  • Each block of profit here has a first contact layer and a a second contact layer including interposed (having a laser emitting zone) active layer.
  • the gain blocks of the elevation are then arranged such that in the direction perpendicular to the surface of the substrate to a gain block with a placement sequence of first contact layer and second contact layer, a gain block with a An ⁇ order of second contact layer and first contact layer and vice versa follows.
  • such a semiconductor laser having lower active zones is advantageously characterized in that the isolation region directly adjoins the second contact layers, the active layers and the first contact layers, and / or that the isolation region is the common side surface or sidewall of the gain blocks with respect to a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate in the region above, at the level of and in the region below the active layers at least partially covers and / or that the Isolations ⁇ range with respect to a Surface of the substrate in the substantially vertical direction from the most distant from the substrate arranged Kon ⁇ contact layer over the active layers up to the nearest to the substrate arranged contact layer er ⁇ stretches.
  • the second contact layers each have a p-doped zone
  • the first contact layers each have an n-doped zone
  • a laser-emitting zone of an active layer is arranged between the first and second contact layer of a gain block in each of these gain blocks a pn junction is formed.
  • the doping can also be reversed (second contact layers n-doped).
  • the isolation region is then arranged such that it points in the direction of the pn junctions extends from the n-doped or p-doped zone farthest from the substrate to the n-doped or p-doped zone closest to the substrate.
  • Bragg mirror stacks can then be applied above the uppermost contact layer and below the lowermost contact layer or in the emission direction on both sides of the active etalon.
  • a first spacer layer is arranged between one of the first contact layers and the adjacent active layer and / or a second spacer layer is arranged between one of the active layers and the adjacent second contact layer.
  • one of the spacer layers here has a high-resistance or electrically blocking current confinement layer.
  • Semiconductor laser electrical contacts for electrical control wherein the electrical contacts are arranged so that the profit blocks are parallel an ⁇ controllable. Furthermore, the individual gain blocks and the contacts are advantageously arranged such that an antiserial electrical connection is realized: The p-doped zone of a gain block is connected to the p-doped zone of a gain block adjacent to this gain block connected and the n-doped zone of a Ge winnblocks is with the n-doped zone of angren- connected to this profit block arranged profit block.
  • the contacts are ring contacts or partial ring contacts.
  • a heat dissipating area embodied as a solid body is also used as contact or for contacting.
  • the relative position of at least two profit blocks can be adjusted to one another with the aid of a guide device.
  • the guide device can in this case have a hole and a pin which can be inserted into the hole (in particular a glass fiber pin) or have a hole and a ball which can be inserted or pressed into the hole.
  • the devis ⁇ surface-emitting semiconductor laser according to the invention described above have the "Vor ⁇ in part an increase in the optical output power with good steel quality due to the improved heat dissipation.
  • the surface-emitting semiconductor lasers according to the invention can be designed or used as described in one of the following examples. Identical or similar components or components of the lasers are provided with identical reference symbols in the figures described below.
  • Fig. 1 shows the structure of a surface emitting semiconductor laser according to the invention with lateral heat dissipation and with a gain block.
  • FIG. 2 shows the basic structure of a surface-emitting semitransparent according to the invention.
  • Fig. 3 shows a profit block for producing the profit zone of one of several stacked
  • FIG. 4 shows a monolithically grown gain zone of a surface-emitting semiconductor laser according to the invention with antistatic p-n junctions, lateral contacting and lateral heat dissipation.
  • FIG. 1 shows, as a section perpendicular to the substrate surface, the basic structure of a surface-emitting semiconductor laser according to the invention with lateral heat dissipation.
  • two identical laser units or laser blocks L1 and L2 are shown in the figure.
  • the subsequently described layers or constituents are arranged in the sequence described below, parallel to a substrate surface on a substrate 10:
  • a lower Bragg mirror stack 11 is grown. This consists of a multiplicity of individual layers of a semiconductive material arranged parallel to the surface of the substrate 10, the individual layers having different refractive indices.
  • the lower Bragg mirror 11 is n-doped here.
  • the doping of the lower mirror 11 is preferably the same as that of the substrate, that is to say n here, but can therefore also be p if the substrate is p-doped.
  • a spacer 12 or a spacer layer 12 is applied to the Bragg mirror 11.
  • the active zone 13 Above the spacer 12 is the active zone 13 or a corresponding active layer with laser emitting zone.
  • an upper Bragg mirror 16 is applied, which is constructed analogously to the Bragg mirror 11.
  • the upper Bragg mirror 16 is p-doped here (but, if tere mirror is p-doped, also be n-doped).
  • ⁇ On the Bragg mirror 16 is a contact layer
  • the lower Bragg mirror 11 (here n-doped) is realized in the present case of AlGaAs layers with different composition.
  • the thickness of the individual layers is in each case ⁇ / (4n) of the desired resonant wavelength of the laser resonator. This wavelength is at the same time the wavelength at which the laser emits, ⁇ / (4n) here means the vacuum wavelength divided by 4 and the refractive index n of the material.
  • the layer 12 or the lower spacer 12 (which is also n-doped here) serves to supply power to the active zone. It is made of AlGaAs. Together with the below-described active zone 13 and the upper spacer 14, the lower spacer 12 is approximately ⁇ / (2n) thick. He can also be chosen thicker.
  • Layer 13 which is undoped here, in the present case consists of quantum wells and barrier material, e.g. as GaInAs-Quantum Wells and GaAs barriers. However, this can also be a pure volume material or the active zone may contain quantum dots or quantum wires. In the vorlie ⁇ case, preferably three to five wells are used. The layer thicknesses result from the function (quantum wells up to about 20 nra).
  • the upper spacer 14 is constructed like the lower spacer
  • the upper Bragg mirror 16 is constructed like the lower Bragg mirror 11, but here p-doped.
  • the contact layer 17 (here also p-doped) is in the present case (as usually) designed as part of the upper Bragg mirror 16.
  • the contact layer 17 is good Ohmic contact required. It is heavily doped, otherwise the result is a Schottky contact • Its thickness is similar to the thickness of a layer in the Bragg mirror.
  • the layer thicknesses and / or layer materials described in this example can likewise be used in the further exemplary embodiments described by way of example or also in other embodiments.
  • the enumerated sequence of layers or constituents together forms a frustum-shaped mesa or a corresponding elevation 1 (which in the present case (but not necessarily) has a round cross-section), which is arranged on the substrate 10 such that the axis of rotation or rotation
  • the symmetry axis of the truncated cone is perpendicular to the substrate surface.
  • the mesa has a height h of 8 ⁇ m and a mean diameter d of 40 ⁇ m.
  • the side surface 2 of the mesa 1 or the corresponding truncated cone is completely surrounded by an insulating layer 30.
  • This insulating layer 30 also covers the surface of the substrate 10 or, as in the present case, the surface of the lower Bragg mirror 11 formed by the etching process next to the mesa 1.
  • the insulating layer 30 is arranged so that it passes through the etching process exposed Sei ⁇ th surfaces of the upper Bragg mirror stack 16, the active zone 13 and partly also the exposed by the ⁇ tz ⁇ process side surface of the lower Bragg mirror 11 covered.
  • the part of the insulation layer 30 which covers the mesa side surface 2 is thus directly on the mesa side surface and parallel to this arranged so that the insulating layer in the region of the side surface 2, which is formed by the exposed side portions of the upper Bragg mirror 16, the active zone 13 and the lower Bragg mirror 11, directly to the upper Bragg mirror 16, the active zone 13 and the lower Bragg mirror 11 adjacent.
  • An electrically insulating layer 30 is thus arranged directly on the side surfaces of the components of the laser forming the pn junction (the two Bragg mirror stacks as well as the active zone) such that the electrically insulating layer passes along the pn junction this is laid.
  • the insulation layer 30 also covers the portions of the side surface 2 exposed by the etching process, which are formed by the contact layer 17, the spacer 14 and the spacer 12.
  • the spacer 14 has a layer 15, which is either high-resistance or blocking and which serves for current constriction (current aperture). This size is in the form of a ring, which is arranged parallel to the surface of the substrate 10 in the upper spacer 14.
  • the layer 15 is produced by incorporation of foreign atoms by means of implantation or oxidation.
  • the insulating diaphragm 15 is produced in the present case by wet-chemical oxidation or ion implantation with protons.
  • Al (Ga) As (with low Ga content) is oxidized in hot steam (conversion to alumina).
  • the layer thickness is in the range of about 20 to 100 nm.
  • a heat-transferring layer of gold 31 and a corresponding heat dissipation region 31 made of gold is arranged on the side facing away from the mesa 1 of the insulating layer 30, a heat-transferring layer of gold 31 and a corresponding heat dissipation region 31 made of gold is arranged.
  • This gold layer 31 surrounds the mesa or arranged on the side surface 2 of the mesa Partial layer of the insulation layer 30 laterally fully • constantly.
  • an annular metallic contact layer 19 is arranged on the mesa or partially on the contact layer 17, partly on the upper end of the insulating layer 30 and partly on the upper end of the heat dissipation layer 31, an annular metallic contact layer 19 is arranged on the mesa or partially on the contact layer 17, partly on the upper end of the insulating layer 30 and partly on the upper end of the heat dissipation layer 31, an annular metallic contact layer 19 is arranged.
  • the essential point is the etching of the mesa 1 through the active zone 13 in the lower mirror 11 and the subsequent production of the insulating layer 30.
  • the insulating layer 30 is formed as already described, either by depositing a layer by means of deposition (for example sputtering or vapor deposition) or directly by oxidation (eg anodic oxidation, wet-chemical oxidation or oxidation in water vapor).
  • the applied insulation layer or the oxide layer must be sufficiently thin and stable in this case. Sufficiently thin means that the heat flow is hindered as little as possible (insulators tend to conduct the heat poorly). Stable means that the layer loses its function in terms of insulation if it becomes too thin. The layer must therefore not be too thin. In addition, it must be able to withstand the convection of a heat carrier (liquid or gas) mechanically.
  • a solid or of gold as a heat-carrying medium 31 can also be a liquid such as water or glycol or a gas (such as compressed air) ein ⁇ set.
  • a gas such as compressed air
  • Heat sink to which the heat-carrying medium releases the heat by convection.
  • FIG. 2 shows a pn block such as can be used for producing a gain zone from a plurality of active layers or gain blocks by stacking a plurality of pn blocks.
  • the basic geometric structure of the block in the form of a mesa is analogous to the structure shown in FIG. 1.
  • an n-doped first contact layer 21 is arranged parallel to the substrate surface, above which a spacer layer 12, an active zone 13, a spacer layer 14 with Stromeinschnürungstik 15 (annular) and a p-doped second contact layer 22 are arranged.
  • the aforementioned layers in turn form a frustum-shaped mesa on the surface of the substrate 10.
  • the insulation layer 30 is arranged, which also covers the exposed substrate surface on the mesaside.
  • the insulating layer 30 completely surrounds the side surfaces 2 of the mesa.
  • the heat-carrying medium 31 (a gold layer) is arranged such that it encloses the portion of the isolates surrounding the mesa. ons slaughter 30 completely surrounds.
  • the upper edge of the insulation layer 30 and the upper edge of the gold layer 31 a first ring-shaped contact 19 is arranged.
  • the essential constituents of the illustrated individual block for producing a profit zone by stacking a plurality of individual blocks are the n-doped zone 21, the p-doped zone 22 and the intermediate active zone 13.
  • a high-resistance or electrically blocking layer 15 is used.
  • the side surfaces 2 of the mesa are provided with the insulating layer 30, for example by anodic oxidation, deposition of an insulator or wet-chemical oxidation.
  • the heat-carrying medium 31 (gold layer) on the mesa edge 2 allows the side 'heat dissipation from the profit. If a layer stack for a surface-emitting semiconductor laser is produced from blocks such as those shown by subsequent stacking of the individual blocks, substrate 10 can largely remain for easier handling. On both sides of such a block then the ring contacts 18 and 19 ange ⁇ introduced and the blocks antiserially verbun ⁇ the.
  • the adjustment of the blocks to each other then takes place by means of guides in the form of guided through the blocks holes and inserted into these holes glass fiber pins. Alternatively, it is also possible to use glass balls for adjustment, which are pressed into the holes.
  • Fig. 3 shows in a simplified schematic Representation (which does not show all components) a surface emitting semiconductor laser according to the invention with several stacked active Zo ⁇ nen to increase the output power.
  • the pn junctions are in this case connected in parallel with one another.
  • the figure shows in the present case four (it can, of course, any number ⁇ 2 ver ⁇ be used) parallel to each other, stacked in the direction of the emission direction profit blocks of the structure shown in Fig. 2.
  • the individual gain blocks are stacked on each other and each gain block consists of a p-doped zone 22, an n-doped zone 21 (both not visible), an intermediate active zone 13, two spacer layers 12 and 14 (with current aperture 15 in FIG Layer 14) and a substrate 10 and two ring contacts 18 and 19.
  • the four profit blocks show the reference token a to d for their respective elements. Between the active zone 13 of a gain block and the p-doped zone 22 of the same gain block is one each
  • the individual gain blocks are arranged such that a p-doped zone 22 of a gain block has as the closest contact layer the p-doped zone 22 of the adjacent gain block or ver ⁇ with the p-doped zone 22 of the adjacent gain block ver ⁇ is bound and that in each case an n-doped zone 21 of a gain block is connected to the n-doped zone 21 of the adjacent gain block or has this as the nearest contact layer.
  • To the Connecting points of two profit blocks are ringför ⁇ shaped metallic contact layers 18, 19 are arranged. The ring contacts 18, 19 are alternately connected to two lines 5a and 5b.
  • the line 5a is at a positive potential, the line 5b at a negative potential.
  • the arrangement of the individual Ge winnblöcke or their p-doped zones 22 and their n-doped zones 21 and the contacts 18, 19 er ⁇ thus follows so that four antiserial pn junctions are connected in parallel.
  • the profit zone of the surface emitting semiconductor laser shown is thus given as a stack of several pn blocks with active zones with parallel activation.
  • the p-doped zones and the n-doped zones can be produced either monolithically by epitaxial growth or by subsequent stacking of individual prefabricated pn blocks with active zones.
  • the Bragg mirrors can be represented by external mirrors as shown.
  • connection points are then used for the electrical control.
  • the profit zone shows a monolithically grown gain zone of a surface-emitting semiconductor laser with antiserial pn junctions, lateral contact and lateral heat dissipation.
  • the profit zone consists here of a total of four pn-transitions or profit blocks, but it can also be more or less.
  • the basic arrangement of the mesa 1 together with side surface 2, the insulation layer 30 and the heat-carrying medium 31 in this case corresponds to the arrangements shown in Figures 1 to 3.
  • the mesa shown but cylindrical and not in the shape of a truncated cone.
  • the electrical contacting of the laser shown here takes place as shown in Fig. 3.
  • the diameter d of the mesa 1 (without heat-carrying medium 31) is between 40 and 100 .mu.m, the height h per unit of gain is one material wavelength, in this case 300 nm per gain block, ie a total of 1200 nm (without substrate 10).
  • the mesa 1 arranged on the substrate 10 Due to the antiserial arrangement of the individual p-n blocks or gain blocks, the mesa 1 arranged on the substrate 10, viewed from the substrate surface, has the following layer sequence (the individual layers are arranged parallel to the substrate surface 10): First n-doped Contact layer 21a, first lower spacer 12a, first active zone 13a, first upper spacer 14a including Stromeinschnürung 15a and first p-doped contact layer 22a.
  • the second gain block which, precisely speaking, also comprises the contact layer 22a
  • the spacer 14b including the current constriction 15b, the second active zone or layer 13b, the spacer 12b and the second n-doped contact layer 21b.
  • the third gain block is arranged with the spacer 12c, the third active zone 13c, the spacer 14c including Stromeinschnürung 15c and the p-doped layer 22b.
  • the fourth gain block (with the p-doped zone 22b), the spacer 14d together with the current constriction 15d, the fourth active layer 13d, the spacer 12d and the n-doped zone 21c.
  • the insulating layer 30 is arranged directly on the side surface of the mesa cylinder 2 such that it adjoins the p-doped layers, the n-doped layers and the active layers of the individual profit blocks immediately adjacent and completely surrounds the mesa cylinder 1 over its entire height h.
  • a heat-carrying layer 31 is arranged gold. This surrounds the Mesa cylinder 1 'together with the insulating layer 30 in the form of two half-shells approaching each other except for a narrow gap (in order to avoid a short circuit between p and n) and over the entire height h.
  • An insulation layer 30a corresponding to the insulation layer 30 is arranged on the exposed (ie, not covered by the mesa cylinder) surface of the substrate 10.
  • the mesa In the illustrated case of the direct epi taktischen growth of the layer stack, the mesa must be etched through the entire stack (in this case by four pn junctions with four active zones).
  • the current constriction 15 is hereby produced in one step for all active zones 13 and is thus self-adjusting, so that no further guidance is required.
  • Self-adjusting here means that the apertures of all current fills 15a to 15d are exactly above one another, since they are produced in the same step. In contrast, the blades would not be exactly superimposed upon assembly of individual elements with high probability because of the adjustment tolerances.
  • the insulating layer 30 also serves in the present. Case of electrical passivation of the mesa-soap surface or of the exposed pn-junctions.
  • the p-type and / or n-type layers involved are laterally contacted 20.
  • the contacts 20 are laterally adjacent to the adjacent p-doped or n-doped layers of two adjacent gain blocks and directly adjoining these p-doped or n -doped layers arranged.
  • the contacts are here Partial ring contacts.
  • Each contact (contacts 20a-c) connected to an n-doped zone 21 is connected to one half-shell of the heat-carrying layer (shell 31a), each contact (contacts 20d-e) connected to a p-doped zone 22 to the other Half-shell 31b.
  • Both half shells are not electrically connected, i. they do not touch (gap) to avoid a short circuit between p and n.
  • the contacts 20 are likewise made of gold and directly connected to the gold of the heat removal region 31 as described (the heat-carrying medium 31 thus simultaneously serves as the electrical connection of the respective p or n layers in the illustrated case).
  • the parallel connection of the four antisizerial p-n junctions takes place as described in FIG. 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser mit vertikalem Resonator und mit seitlicher Wärmeabfuhr. Ein erfindungsgemäßer Laser weist auf einem Substrat (10) einen ersten Bragg-Spiegelstapel (11), eine aktive laseremittierende Schicht (13) und einen zweiten Bragg-Spiegelstapel (16) auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zweiten Bragg-Spiegelstapel, der aktiven Schicht und dem ersten Bragg-Spiegelstapel eine Mesa ausgeätzt ist, welche auf Höhe des ersten Bragg-Spiegelstapels, der aktiven Schicht und des zweiten Bragg-Spiegelstapels eine Seitenfläche (2) ausbildet, auf der eine elektrische Isolationsschicht (30) aus einem nicht leitenden und nicht halbleitenden Material angeordnet ist.

Description

Oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit latera¬ ler Wärmeabfuhr
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser und ein Ver¬ fahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterla¬ sers, insbesondere auf die Wärmeabfuhr aus einem sol¬ chen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser.
Oberflächenemittierende Halbleiterlaser sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Die maximale Aus¬ gangsleistung solcher oberflächenemittierenden Halb¬ leiterlaser wird durch die Wärmeentwicklung beim Be¬ trieb des Lasers begrenzt.
In einer ersten Gruppe von Halbleiterlasern nach dem Stand der Technik erfolgt die Wärmeabfuhr über Wärme- senken auf dem Substrat oder der Oberfläche, die Wär¬ mesenken sind hierbei auf der Oberfläche des Lasers bzw. an der Substratunterseite angeordnet. Bei dieser Gruppe von Lasern nach dem Stand der Technik gibt es auch die Idee, die Isolation einzelner Laser auf ei¬ nem Wafer untereinander mittels nasser Oxidation durch Löcher in der Oberfläche des Wafers zu gewähr- leisten. In diesem Fall resultiert eine verhältnismä¬ ßig gute Wärmeabfuhr durch das Halbleitermaterial. Allerdings sind in diesem Fall dann sämtliche Einzel- laser elektrisch parallel geschaltet und ein Einzel¬ betrieb der einzelnen Laser ist nicht möglich. Gene- rell lässt sich durch Wärmesenken auf der Oberfläche lediglich ein großer Teil derjenigen Wärme abführen, die auch an der Oberfläche ankommt. Da dies jedoch für einen nicht unerheblichen Teil der in der aktiven Zone eines Lasers erzeugten Wärme nicht gilt, liegt die Temperatur der aktiven Zone bei solchen oberflä¬ chenemittierenden Halbleiterlasern bzw. Lasermatrizen bis zu 80° über der Temperatur der Wärmesenke. Dies ist für einen optimalen Betrieb der Laser nicht aus¬ reichend.
In der Patentschrift EP 0 653 823 Bl erfolgt die Wär¬ meabfuhr mittels einer diamantähnlichen Schicht. Die Wärme wird hierbei jedoch ebenfalls nur oberhalb der aktiven Zone des Lasers abgeführt. Die in der Patent- schrift beschriebene Anordnung verbessert die Wärme¬ ableitung im Vergleich zur ersten Gruppe von Halblei¬ terlasern nach dem Stand der Technik bereits erheb¬ lich. Es ist jedoch immer noch keine Wärmeabfuhr di¬ rekt aus der aktiven Zone und den Bereichen darunter möglich.
Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, mehrere p-n-Übergänge mit aktiven Zonen zur Erhöhung der Ausgangsleistung zu integrieren. In einer ersten Gruppe von solchermaßen integrierten Laserstrukturen geschieht dies durch In-Serie-Schaltung der einzelnen p-n-Übergänge. Die elektrische Verbindung erfolgt hierbei über einen Tunnelübergang bzw. über Tunneldi¬ oden. Solche Tunneldioden für die Serienschaltung von mehreren p-n-Übergängen bedingen jedoch eine hotie Do- tierung und eine Erhöhung der Betriebsspannung bzw. eine Erhöhung des Spannungsabfalls, was zu erhölαter Wärmeerzeugung in der Nähe der aktiven Zone sowie zur Absorption von Licht im Resonator (hohe innere Ab¬ sorption) führt, so dass die optische Ausgangsleis- tung nicht wesentlich erhöht werden kann.
Aus dem Stand der Technik ist auch ein oberfläch.en- emittierender Halbleiterlaser mit zwei antiseriellen p-n-Übergängen in Parallelschaltung bekannt. Wegen der Wärmeabfuhr durch die Oberfläche ergibt sich je¬ doch auch hier keine deutliche Erhöhung der Ausgangs¬ leistung. Zudem erfolgt die Kontaktierung über eine mehrstufige Mesa. Oberflächenemittierende Halbleiter¬ laser mit antiseriellen p-n-Übergängen in Parallel- Schaltung, die über eine mehrstufige Mesa kontaktiert werden, können zwar prinzipiell die verfügbare Aus¬ gangsleistung erhöhen, das Problem stellt hierbei je¬ doch die Stromeinschnürung dar: wird die Stromein¬ schnürung durch Implantation erzeugt, kann der Strom immer nur auf eine aktive Zone wirkungsvoll konzent¬ riert werden. Bei nasschemischer Oxidation ist zu¬ nächst eine Hilfs-Mesa sehr großen Durchmessers er¬ forderlich, um die Stromeinschnürung für alle aktiven Bereiche gleichmäßig zu erreichen. Die Oxidation über große Tiefen ist heute jedoch noch nicht genügend ge¬ nau. Anschließend müssen dann alle Mesa-Stufen ein¬ zeln herausgeätzt werden, was zu Problemen bei der Lithographie führt, da die einzelnen Stufen in unter¬ schiedlicher Tiefe liegen. Wird die Stufen-Mesa stattdessen vorab hergestellt, lässt sich' keine gleichmäßige Stromeinschnürung über die Tiefe errei- chen, da die Oxidation immer vom Rand der Mesa star¬ tet und immer gleich weit eindringt. Das Konzept der mehrstufigen Mesa macht eine deutliche Erhöhung der Zahl aktiver Zonen bei gleichzeitig guter Stromein- schnürung nach dem heutigen Stand der Technik somit unmöglich.
Auch in den beiden beschriebenen Fällen der Integra¬ tion mehrerer aktiver Zonen bzw. mehrerer einzelner oberflächenemittierender Halbleiterlaser erfolgt die Wärmeabfuhr nach dem Stand der Technik durch das Sub¬ strat und die Laseroberfläche.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erhö- hung der optischen Ausgangsleistung von oberflächen¬ emittierenden Halbleiterlasern bei gleichzeitig guter Strahlqualität durch eine Optimierung der Wärmeabfuhr zu ermöglichen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser in einer Anordnung mit mehreren akti¬ ven Zonen zur Verfügung zu stellen, welcher eine hohe optische Ausgangsleistung bei gleichzeitig guter Strahlqualität und ausreichender Wärmeabfuhr ermög¬ licht.
Diese Aufgabe wird durch einen oberflächenemittieren¬ den Halbleiterlaser nach Patentanspruch 1, eine An¬ ordnung nach Patentanspruch 22 sowie durch ein ent¬ sprechendes Herstellungsverfahren nach Patentanspruch 41 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin¬ dungsgemäßen Lasers sowie des entsprechenden Herstel¬ lungsverfahrens werden in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird durch eine seitliche Wärmeabfuhr aus der bzw. den aktiven Zonen des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers gelöst, welche es ermöglicht, dass eine verstärkende Zone bzw. eine Gewinnzone aus mehreren p-n-Übergängen mit aktiven Zonen geschaffen werden kann, bei der die einzelnen p-n-Übergänge antiseriell geschaltet sind und in Parallelschaltung betrieben werden.
Wesentlicher Punkt der vorliegenden Erfindung ist die Ätzung einer Mesa aus dem oberen Bragg-Spiegelstapel, aus der aktiven Zone und aus dem unteren Bragg- Spiegelstapel eines oberflächenemittierenden Halblei¬ terlasers und das anschließende Herstellen einer elektrisch isolierenden Schicht über dem freigelegten p-n-Übergang, wodurch die Wärmeabfuhr von den Seiten der aktiven Zone ermöglicht wird. Die Wärmeabfuhr er¬ folgt somit nicht nur oberhalb der aktiven Zone, son¬ dern auch seitlich davon und darunter. Durch die seitliche Wärmeabfuhr werden oberflächenemittierende Halbleiterlaser mit vertikalen Resonatoren möglich, deren Gewinnzonen aus mehreren antiseriell geschalte¬ ten p-n-Übergängen mit aktiven Zonen bzw. aus Stapeln von aktiven Zonen bestehen. Alternativ zum Begriff des Bragg-Spiegelstapels wird im folgenden auch ver¬ einfacht der Begriff des Bragg-Spiegels bzw. einfach des Spiegels benutzt.
Durch Ätzen einer solchen tiefen Mesa, die die aktive Zone bis in den darunter liegenden Bragg-Spiegel¬ stapel durchschneidet, wird somit eine Seitenfläche erzeugt, welche zur Wärmeabfuhr genutzt wird. Erfor¬ derlich ist hierfür, dass eine Zone zur Stromein¬ schnürung vorhanden ist, mit deren Hilfe der Strom von der Oberfläche der Mesa weitgehend ferngehalten wird. Zur elektrischen Isolierung der freigelegten p- n-Übergänge wird eine Isolationsschicht hergestellt. Das Herstellen der Isolationsschicht erfolgt entweder durch Aufbringen einer solchen Isolationsschicht mit¬ tels Deposition (beispielsweise durch Sputtern oder Aufdampfen) oder direkt durch Oxidation (beispiels¬ weise durch anodische Oxidation, nasschemische Oxida- tion oder Oxidation in Wasserdampf) . Die hergestellte Oxidschicht muss genügend dünn und stabil sein.
Auf die Isolationsschicht bzw. auf die Oxidschicht wird ein beliebiges wärmetragendes Medium aufge- bracht. Dieses kann aus einem Festkörper wie bei¬ spielsweise Gold oder einem anderen guten thermischen Leiter bestehen, es ist aber auch möglich, Gase (wie beispielsweise Druckluft) oder Flüssigkeiten (wie beispielsweise Wasser oder Glykol) zur Kühlung zu verwenden. Wird ein Festkörper als wärmetragendes Me¬ dium verwendet, so muss eine Wärmesenke, beispiels¬ weise in Form eines luftgekühlten Volumens, vorhanden sein, an die der Festkörper die Wärme abgeben bzw. abstrahlen kann (Konvektion) . Werden Gase oder Flüs- sigkeiten der wärmetragende Medien verwendet, so kann die Wärmeabfuhr ebenfalls durch Wärmeleitung und Ab¬ gabe an eine Wärmesenke erfolgen, oder auch dadurch erfolgen, dass die Wärme im Gas bzw. in der Flüssig¬ keit gespeichert wird und durch permanente Konvektion entfernt wird. Hierzu kann beispielsweise das warme- tragende Medium permanent an der Isolationsschicht vorbeigeleitet werden, wodurch die Wärme entzogen wird (beispielsweise durch Ankopplung an eine Wasser¬ kühlung) .
Im folgenden wird unter einem oberflächenemittieren¬ den Halbleiterlaserelement sowohl der oberflächen¬ emittierende Halbleiterlaser selbst, als auch eine entsprechende Anordnung ohne die Spiegel verstanden. Für eine aktive Schicht mit einer laseremittierenden Zone wird ggf. auch samt der angrenzenden Schichten die Bezeichnung Gewinnblock verwendet. Das aktive Etalon des Lasers weist dann einen oder mehrere Ge- winnblδcke (mit jeweils einer aktiven Schicht) auf. Das aktive Etalon bzw. die Summe von übereinander an- geordneten Gewinnblöcken mit den zwei Spiegeln bzw. Bragg-Spiegelstapeln wird auch als Laserblock be¬ zeichnet. Gegenüber dem aktiven Etalon weist ein pas¬ sives Etalon keinen Gewinn aus und kann damit zwar mit den Spiegeln einen Resonator bilden, eine Laser- tätigkeit ist aber mit einem passiven Etalon nicht möglich.
Im folgenden werden zunächst vorteilhafte Varianten eines erfindungsgemäßen oberflächenemittierenden Halbleiterlasers bzw. Laserelementes beschrieben.
Diese beschriebenen Varianten beschränken den Umfang des durch die Patentansprüche gegebenen Schutzbe¬ reichs nicht . In den darauffolgenden Beispielen wer¬ den weitere bevorzugte Varianten des erfindungsgemä- ßen Halbleiterlasers beschrieben.
Ein erfindungsgemäßer oberflächenemittierender Halb¬ leiterlaser (im folgenden auch kurz als Laser be¬ zeichnet) mit vertikalem Resonator weist vorteilhaft- erweise ein Substrat und einen ersten Laserblock: zur Erzeugung von Laserstrahlung auf. Der Laserblock weist hierbei einen auf einer Oberfläche des Sub¬ strats angeordneten ersten Bragg-Spiegelstapel (wel¬ cher eine Mehrzahl von einzelnen Schichten aus HaIb- leitermaterialien mit unterschiedlichen Brechungsin¬ dizes aufweist, wobei die einzelnen Schichten im we¬ sentlichen parallel zur Oberfläche des Substrats an¬ geordnet sind) , eine auf dem ersten Bragg-Spiegel im wesentlichen parallel zu dessen Schichten angeordne- te, eine laseremittierende Zone aufweisende aktive
Schicht und einen auf der aktiven Schicht angeor/dne- ten zweiten Bragg-Spiegelstapel (ebenfalls aus einer Mehrzahl von Schichten die im wesentlichen parallel zur aktiven Schicht angeordnet sind) auf. Diese Aus¬ gestaltungsform ist erfindungsgemäß dadurch gekenn- zeichnet, dass der zweite Bragg-Spiegel, die aktive Schicht und zumindest eine Teilmenge der Schichten des ersten Bragg-Spiegels parallel zur Oberfläche des Substrats eine geringere Ausdehnung als das Substrat so aufweisen, dass der zweite Bragg-Spiegelstapel, die aktive Schicht und die Teilmenge der Schichten des ersten Bragg-Spiegels eine über diejenige Ebene parallel zu der Oberfläche des Substrats, welche die Teilmenge der Schichten von den nicht geringer ausge¬ dehnten Schichten des ersten Bragg-Spiegelstapels oder von dem Substrat trennt, in Richtung der sub- stratabgewandten Seite hinausragende Erhebung mit mindestens einer nicht parallel zur Oberfläche des Substrats verlaufenden Seitenfläche ausbilden und dass unmittelbar auf oder an dieser Seitenfläche ein elektrischer Isolationsbereich aus einem nicht lei¬ tenden und nicht halbleitenden Material angeordnet ist. Die genannte Erhebung ist hierbei bevorzugt ein Grat, ein Rücken oder eine Mesa. Im Falle einer Mesa ist diese bevorzugt im wesentlichen zylinderförmig oder kegelstumpfförmig, wobei die Rotationsachse der Mesa im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Substrats angeordnet ist. Genauso können jedoch auch elliptische Zylinder oder Kegelstümpfe oder eckige Pyramidenstümpfe oder andere geometrisch Ausformungen zum Einsatz kommen. Auf der Seitenfläche des Kegel- Stumpfs bzw. auf der Seitenfläche des Zylinders ist dann der elektrische Isolationsbereich angeordnet. Das Verhältnis vom mittleren Mesa-Durchmesser d und von der Mesa-Höhe h ist bevorzugt kleiner als 1O0/8, in besonders bevorzugter Ausgestaltungsform kleiner als »40/8.) Der auf der Seitenfläche angeordnete Isola- tionsbereich ist bevorzugt eine im wesentlichen pa¬ rallel zu der Seitenfläche verlaufende Isolations¬ schicht. Diese weist bevorzugt eine Dicke von unter 500 nm, insbesondere eine Schichtdicke von unter 300 nm, insbesondere bevorzugt eine Dicke von 50 bis 200 nm, auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform grenzt der Isolationsbereich unmittelbar an den zwei- ten Bragg-Spiegelstapel, die aktive Schicht und den ersten Bragg-Spiegelstapel an. Der Isolationsbereich deckt die Seitenfläche in Bezug auf eine zur Oberflä¬ che des Substrats im wesentlichen senkrechte Richtung im Bereich oberhalb, auf Höhe von und im Bereich un- terhalb von der aktiven Schicht dann zumindest teil¬ weise ab bzw. erstreckt sich in Bezug auf eine zur Oberfläche des Substrats im wesentlichen senkrechte Richtung von dem zweiten Bragg-Spiegelstapel über die aktive Schicht bis zu dem ersten Bragg-Spiegelstapel.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist der zweite Bragg-Spiegelstapel eine p-dotierte Zone auf und der erste Bragg-Spiegelstapel weist eine n-dotierte Zone auf, zwischen denen die laseremittie- rende Zone der aktiven Schicht dann so angeordnet ist, dass ein p-n-Übergang ausgebildet ist, wobei der Isolationsbereich dann so angeordnet ist, dass er sich in Richtung des p-n-Übergangs von der. p-dotierten Zone bis in die n-dotierte Zone er- streckt.
Wie bereits beschrieben, weist der Isolationsbereich bzw. die Isolationsschicht in einer vorteilhaften Ausgestaltungsform eine Oxidschicht, welche bei- spielsweise Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumnit¬ rid und/oder Siliziumoxinitrid (und/oder andere Pas- sivierungsschicht-Materialien, welche bei geringer Schichtdicke genügend isolieren) enthält oder daraus besteht, auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers ist unmittelbar auf oder an dem Isolationsbereich ein Wärmeabführbereich angeord¬ net. Dieser Wärmeabführbereich ist bevorzugt als Festkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit (bevorzugt von größer als 40 Wm-1K"1) ausgeführt oder enthält ei¬ ne Flüssigkeit oder ein Gas .
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante ist unmit¬ telbar an den Wärmeabführbereich eine Wärmesenke an- geordnet. Der Wärmeabführbereich kann darüber hinaus so angeordnet oder ausgestaltet sein, dass Wärme über Konvektion oder Zu- und Abfuhr des Gases und/oder der Flüssigkeit abführbar ist. Wird ein Festkörper ver¬ wendet, so besteht dieser vorteilhafterweise aus Gold oder enthält dieses. Als Flüssigkeit wird vorteil- hafterweise Wasser und/oder Glykol eingesetzt. Als Gas kann vorteilhafterweise Druckluft verwendet wer¬ den.
Zur Realisierung einer Ausgestaltungsform mit mehre¬ ren aktiven Zonen weist die Erhebung des Halbleiter¬ lasers in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestal¬ tungsform mindestens zwei in Emissionsrichtung bzw. in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats übereinander angeordnete Gewinnblöcke auf. Jeder; wei¬ tere Gewinnblock weist dabei wie der erste Gewinn¬ block parallel zur Oberfläche des Substrats eine ge¬ ringere Ausdehnung als das Substrat auf und bildet so mit dem ersten Gewinnblock als gemeinsame Seitenwand die bereits genannte Seitenfläche aus. Jeder Gewinn¬ block weist hierbei eine erste KontaktSchicht und ei- ne zweite Kontaktschicht samt dazwischen angeordneter (eine laseremittierende Zone aufweisende) aktiver Schicht auf. Dabei sind die Gewinnblöcke der Erhebung dann so angeordnet, dass in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats auf einen Gewinnblock mit einer Anordnungsfolge von erster Kontaktschicht und zweiter Kontaktschicht ein Gewinnblock mit einer An¬ ordnungsfolge von zweiter Kontaktschicht und erster Kontaktschicht und umgekehrt folgt. Ein solcher nieh- rere aktive Zonen aufweisender Halbleiterlaser ist erfindungsgemäß vorteilhafterweise dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Isolationsbereich unmittelbar an die zweiten Kontaktschichten, die aktiven Schichten und die ersten Kontaktschichten angrenzt und/oder dass der Isolationsbereich die gemeinsame Seitenflä¬ che bzw. Seitenwand der Gewinnblöcke in Bezug auf ei¬ ne zur Oberfläche des Substrats im wesentlichen senk¬ rechte Richtung im Bereich oberhalb, in Höhe von und im Bereich unterhalb von den aktiven Schichten zumin- dest teilweise abdeckt und/oder dass der Isolations¬ bereich sich in Bezug auf eine zur Oberfläche des Substrats im wesentlichen senkrechte Richtung von der am weitesten vom Substrat entfernt angeordneten Kon¬ taktschicht über die aktiven Schichten bis in die dem Substrat nächstliegend angeordnete KontaktSchicht er¬ streckt . Vorteilhafterweise weisen die zweiten Kon¬ taktschichten jeweils eine p-dotierte Zone auf und die ersten Kontaktschichten weisen jeweils eine n- dotierte Zone auf, wobei zwischen der ersten und zweiten Kontaktschicht eines Gewinnblocks jeweils ei¬ ne laseremittierende Zone einer aktiven Schicht so angeordnet ist, dass in diesen Gewinnblöcken jeweils ein p-n-Übergang ausgebildet ist. Die Dotierung kann jedoch auch umgekehrt sein (zweite Kontaktschichten n-dotiert) . Der Isolationsbereich ist dann so ange¬ ordnet, dass er sich in Richtung der p-n-Übergänge von der am weitesten vom Substrat entfernten n- dotierten oder p-dotierten Zone bis in die in Bezug auf das Substrat nächstliegende n-dotierte oder p- dotierte Zone erstreckt. Hierbei ist zu beachten, dass es keine Verbindung zwischen p-leitenden und n- leitenden Zonen (z.B. über eine Wärmesenke) gibt, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Oberhalb der obersten Kon¬ taktschicht und unterhalb der untersten Kontakt- schicht bzw. in Emissionsrichtung beidseits des akti- ven Etalons können dann Bragg-Spiegelstapel aufge¬ bracht sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvarian¬ te ist zwischen einer der ersten Kontaktschichten und der angrenzenden aktiven Schicht eine erste Abstands¬ schicht angeordnet und/oder zwischen einer der akti¬ ven Schichten und der angrenzenden zweiten Kontakt- schicht eine zweite Abstandsschicht angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante weist hier¬ bei eine der AbStandsschichten eine hochohmige oder elektrisch sperrende Stromeinschnürungsschicht auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist der erfindungsgemäße oberflächenemittierende
Halbleiterlaser elektrische Kontakte zur elektrischen Ansteuerung auf, wobei die elektrischen Kontakte so angeordnet sind, dass die Gewinnblöcke parallel an¬ steuerbar sind. Vorteilhafterweise sind darüber hin- aus die einzelnen Gewinnblöcke sowie die Kontakte so angeordnet, dass eine antiserielle elektrische Ver¬ bindung realisiert wird: Die p-dotierte Zone eines Gewinnblocks ist mit der p-dotierten Zone eines an¬ grenzend an diesen Gewinnblock angeordneten Gewinn- blocks verbunden und die n-dotierte Zone eines Ge¬ winnblocks ist mit der n-dotierten Zone eines angren- zend an diesen Gewinnblock angeordneten Gewinnblocks verbunden. In einer weiteren Ausgestaltungsvariante sind die Kontakte Ringkontakte oder Teilringkontakte. In einer weiteren AusgestaltungsVariante wird ein als Festkörper ausgeführter Wärmeabführbereich auch als Kontakt bzw. zur Kontaktierung verwendet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die re¬ lative Position mindestens zweier Gewinnblöcke zuein- ander mit Hilfe einer FührungsVorrichtung justierbar. Die Führungsvorrichtung kann hierbei ein Loch und ei¬ nen in das Loch einsteckbaren Stift (insbesondere ei¬ nen Glasfaserstift) aufweisen oder ein Loch und eine in das Loch einsteckbare oder einpressbare Kugel auf- weisen.
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen ober¬ flächenemittierenden Halbleiterlaser weisen den "Vor¬ teil einer Erhöhung der optischen Ausgangsleistung bei gleichzeitig guter Stahlqualität aufgrund der verbesserten Wärmeabfuhr auf.
Der erfindungsgemäße oberflächenemittierende Halblei¬ terlaser können wie in einem der nachfolgenden Bei- spiele beschrieben, ausgeführt sein oder verwendet werden. Gleiche oder ähnliche Bestandteile bzw. Bau¬ teile der Laser sind in den nachfolgend beschriebenen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäßen oberflächenemittierenden Halbleiterlasers mit seitlicher Wärmeabfuhr und mit einem Gewinnblock.
Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfin¬ dungsgemäßen oberflächenemittierenden Halb- leiterlasers mit gestapelten aktiven Zonen zur Erhöhung der Ausgangsleistung.
Fig. 3 zeigt einen Gewinnblock zur Herstellung der Gewinnzone eines aus mehreren gestapelten
Blöcken bestehenden erfindungsgemäßen ober¬ flächenemittierenden Halbleiterlasers.
Fig. 4. zeigt eine monolithisch gewachsene Gewinn- zone eines erfindungsgemäßen oberflächen¬ emittierenden Halbleiterlasers mit antise¬ riellen p-n-Übergängen, seitlicher Kontaktierung und seitlicher Wärmeabfuhr.
Verzeichnis der in den Figuren verwendeten Bezugszeichen
1 Erhebung, Mesa
2 Seitenfläche der Erhebung bzw. Mesa 8 Externe Spiegel
10 Substrat
11 Erster Bragg-Spiegelstapel
12 Erste Ausgleichsschicht bzw. erste Abstands¬ schicht
13 Aktive Zone
14 Zweite AusgleichsSchicht bzw. zweite Abstands- Schicht
15 Isolationsschicht bzw. Stromblende oder Strom¬ einschnürungsschicht
16 Zweiter Bragg-Spiegelstapel
17 Kontaktschicht
18 Unterer Metallkontakt
19 Oberer Metallkontakt
20 Seitlicher Metallkontakt
21 Erste KontaktSchicht
22 Zweite Kontaktschicht
30 Isolationsschicht 31 Wärmeabführbereich
Fig. 1 zeigt als Schnitt senkrecht zur Substratober¬ fläche den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemä- ßen oberflächenemittierenden Halbleiterlasers mit seitlicher Wärmeabfuhr. Zur besseren Darstellung der einzelnen Bauteile des Lasers sind in der Figur zwei identische Lasereinheiten bzw. Laserblöcke Ll und L2 dargestellt. Bei jedem der dargestellten Laserblöcke bzw. bei jedem Laser sind parallel zu einer Substrat- Oberfläche auf einem Substrat 10 die nachfolgend be¬ schriebenen Schichten bzw. Bestandteile in der nach¬ folgend beschriebenen Reihenfolge angeordnet :
♦ Auf dem Substrat 10 ist ein unterer Bragg- Spiegelstapel 11 aufgewachsen. Dieser besteht aus einer Vielzahl einzelner, parallel zur Ober¬ fläche des Substrats 10 angeordneter Schichten aus einem halbleitenden Material, wobei die ein¬ zelnen Schichten unterschiedliche Brechungsindi- zes aufweisen. Der untere Bragg-Spiegel 11 ist hier n-dotiert. Die Dotierung des unteren Spie¬ gels 11 ist bevorzugt so, wie die des Substrats, also hier n, kann somit aber auch p sein, wenn das Substrat p-dotiert ist.
♦ Auf dem Bragg-Spiegel 11 ist ein Spacer 12 bzw. eine AbStandsSchicht 12 aufgebracht.
♦ Oberhalb des Spacers 12 befindet sich die aktive Zone 13 bzw. eine entsprechende aktive Schicht mit laseremittierender Zone.
♦ Oberhalb der aktiven Zone 13 ist eine weitere Abstandsschicht 14 bzw. ein weiterer Spacer; 14 angeordnet.
♦ Auf dem Spacer 14 ist ein oberer Bragg-Spiegel 16 aufgebracht, der analog zum Bragg-Spiegel 11 aufgebaut ist. Der obere Bragg-Spiegel 16 ist hier jedoch p-dotiert (kann jedoch, wenn der un- tere Spiegel p-dotiert ist, auch n-dotiert sein) . ♦ Auf dem Bragg-Spiegel 16 ist eine KontaktSchicht
17 aufgebracht.
Der untere Bragg-Spiegel 11 (hier n-dotiert) ist im vorliegenden Fall aus AlGaAs-Schichten mit unter¬ schiedlicher Zusammensetzung realisiert. Die Dicke der einzelnen Schichten beträgt jeweils λ/ (4n) der gewünschten Resonanzwellenlänge des Laserresonators. Diese Wellenlänge ist gleichzeitig die Wellenlänge, bei der der Laser emittiert, λ/ (4n) bedeutet hierbei die Vakuumwellenlänge geteilt durch 4 und die Brech¬ zahl n des Materials. Die Schicht 12 bzw. der untere Spacer 12 (welcher hier ebenfalls n-dotiert ist) dient der Stromzuführung zur aktiven Zone. Er ist aus AlGaAs hergestellt. Zusammen mit der nachstehend be¬ schriebenen aktiven Zone 13 und dem oberen Spacer 14 ist der untere Spacer 12 etwa λ/ (2n) dick. Er kann jedoch auch dicker gewählt werden. Die aktive Zone
(Schicht 13) , welche hier undotiert ist, besteht im vorliegenden Fall aus Quantum Wells und Barrierenma¬ terial, z.B. als GaInAs-Quantum Wells und GaAs- Barrieren. Es kann sich hierbei aber auch um ein rei- nes Volumenmaterial handeln oder die aktive Zone kann Quantum Dots bzw. Quantum Wires enthalten. Im vorlie¬ genden Fall werden vorzugsweise drei bis fünf Wells eingesetzt. Die Schichtdicken ergeben sich hierbei aus der Funktion (Quantum Wells bis etwa 20 nra) . Der obere Spacer 14 ist aufgebaut wie der untere Spacer
12, ist hier jedoch p-dotiert. Der obere Bragg- Spiegel 16 ist aufgebaut wie der untere Bragg-Spiegel 11, hier jedoch p-dotiert. Die KontaktSchicht 17 (hier ebenfalls p-dotiert) ist im vorliegenden Fall (wie meist) als Teil des oberen Bragg-Spiegels 16 ausgeführt. Die Kontaktschicht 17 ist für einen guten Ohmschen Kontakt erforderlich. Sie ist hochdotiert, sonst ergibt sich ein Schottky-Kontakt .• Ihre Dicke ist ähnlich wie die Dicke einer Schicht im Bragg- Spiegel .
Die in diesem Beispiel beschriebenen Schichtdicken und/oder Schichtmaterialien können ebenso in den wei¬ teren beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen oder auch in anderen Ausführungsformen eingesetzt werden.
Die aufgezählte Folge von Schichten bzw. Bestandtei¬ len bildet zusammengenommen eine kegelstumpfförmige Mesa bzw. eine entsprechende Erhebung 1 (welche im vorliegenden Fall (aber nicht notwendigerweise) einen runden Querschnitt aufweist) , die auf dem Substrat 10 so angeordnet ist, dass die Rotationsachse bzw. Sym¬ metrieachse des Kegelstumpfs senkrecht auf der Sub¬ stratoberfläche steht .
Die Mesa weist eine Höhe h von 8 μm und einen mittle¬ ren Durchmesser d von 40 μm auf. Die Seitenfläche 2 der Mesa 1 bzw. des entsprechenden Kegelstumpfes ist vollständig von einer Isolationsschicht 30 umgeben. Diese Isolationsschicht 30 bedeckt auch die Oberfla¬ che des Substrates 10 oder wie im vorliegenden Fall die neben der Mesa 1 gelegene, durch den Ätzprozess entstandene Oberfläche des unteren Bragg-Spiegels 11. Die Isolationsschicht 30 ist hierbei so angeordnet, dass sie die durch den Ätzprozess freigelegten Sei¬ tenflächen des oberen Bragg-Spiegelstapels 16, der aktiven Zone 13 und teilweise auch die durch den Ätz¬ prozess freigelegte Seitenfläche des unteren Bragg- Spiegels 11 bedeckt. Der die Mesa-Seitenflache 2 be- deckende Teil der Isolationsschicht 30 ist somit un¬ mittelbar an der Mesa-Seitenflache und parallel zu dieser so angeordnet, dass die Isolationsschicht in dem Bereich der Seitenfläche 2, welcher durch die freiliegenden Seitenbereiche des oberen Bragg- Spiegels 16, der aktiven Zone 13 und des unteren Bragg-Spiegels 11 gebildet wird, unmittelbar an den oberen Bragg-Spiegel 16, die aktive Zone 13 und den unteren Bragg-Spiegel 11 angrenzt. Es ist somit eine elektrisch isolierende Schicht 30 unmittelbar an die Seitenflächen der den p-n-Übergang ausbildenden Be- standteile des Lasers (die beiden Bragg-Spiegelstapel sowie die aktive Zone) so angeordnet, dass die elekt¬ risch isolierende Schicht entlang des p-n-Übergangs über diesen gelegt ist. Die Isolationsschicht 30 be¬ deckt auch die durch den Ätzprozess freigelegten An- teile der Seitenfläche 2, welche durch die Kontakt¬ schicht 17, den Spacer 14 und den Spacer 12 gebildet werden. Der Spacer 14 weist eine Schicht 15 auf, wel¬ che entweder hochohmig oder sperrend ist und die zur Stromeinschnürung dient (Stromblende) . Diese Schlicht ist in Form eines Ringes ausgebildet, welcher paral¬ lel zur Oberfläche des Substrates 10 im oberen Spacer 14 angeordnet ist . Die Schicht 15 wird durch Einbrin¬ gen von Fremdatomen mittels Implantation oder Oxiida- tion erzeugt. Die isolierende Blende 15 ist im vor- liegenden Fall durch nasschemische Oxidation oder Io¬ nenimplantation mit Protonen hergestellt. Im ersten Fall wird Al(Ga)As (mit geringem Ga-Anteil) im heißen Wasserdampf oxidiert (Umwandlung zu Aluminiumoxid) . Die Schichtdicke liegt hierbei im Bereich von etwa 20 bis 100 nm.
Auf der der Mesa 1 abgewandten Seite der Isolations- schicht 30 ist eine wärmetragende Schicht aus Gold 31 bzw. ein entsprechender Wärmeabführbereich 31 aus Gold angeordnet. Diese Goldschicht 31 umgibt die Mesa bzw. die auf der Seitenfläche 2 der Mesa angeordnete Teilschicht der Isolationsschicht 30 seitlich voll- • ständig. Auf der Mesa bzw. teilweise auf der Kontakt- schicht 17, teilweise auf dem oberen Ende der Isola¬ tionsschicht 30 und teilweise auf dem oberen Ende der Wärmeabführschicht 31 ist eine ringförmige metalli¬ sche Kontaktschicht 19 angeordnet. Diese und ein an¬ derer auf der der Mesa gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats 10 angeordneter Kontakt 18 dienen zur elektrischen Ansteuerung des Lasers.
Wesentlicher Punkt ist die Ätzung der Mesa 1 durch die aktive Zone 13 in den unteren Spiegel 11 und das anschließende Herstellen der Isolationsschicht 30. Das Herstellen der Isolationsschicht 30 erfolgt wie bereits beschrieben, entweder durch Aufbringen einer Schicht mittels Deposition (beispielsweise Sputtern oder Aufdampfen) oder direkt durch Oxidation (z. B. anodische Oxidation, nasschemische Oxidation oder Oxidation in Wasserdampf) . Die aufgebrachte Isolati- onsschicht bzw. die Oxidschicht muss hierbei genügend dünn und stabil sein. Genügend dünn heißt hierbei, dass der Wärmefluss so gering wie möglich behindert wird (Isolatoren leiten meist die Wärme schlecht) . Stabil bedeutet, dass die Schicht ihre Funktion hin- sichtlich der Isolation verliert, wenn sie zu dünn wird. Die Schicht darf somit nicht zu dünn sein. Au¬ ßerdem muss sie der Konvektion eines Wärmeträgers (Flüssigkeit oder Gas) mechanisch widerstehen können.
Legt man an die Kontakte 18 und 19 eine Spannung an, so fließt ein Injektionsstrom, welcher in der aktiven Schicht 13 Elektronen und Löcher erzeugt. Diese re¬ kombinieren dann in der aktiven Zone der aktiven Schicht 13 unter der stimulierten Aussendung von Pho- tonen in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Sub¬ strates 10 bzw. in Richtung vom Substrat 10 zur obe- ren KontaktSchicht 17 (Emissionsrichtung) . Die mit der Rekombination verbundene erzeugte Wärme wird seitlich aus der Mesa 1 durch die Seitenfläche 2 mit Hilfe der Isolationsschicht 30 und des wärmetragenden Mediums (des Goldes) 31 abgeführt. Alternativ zur
Verwendung eines Festkörpers bzw. von Gold als wärme¬ tragendem Medium 31 kann auch eine Flüssigkeit wie Wasser oder Glykol oder ein Gas (wie Druckluft) ein¬ gesetzt werden. Im dargestellten Fall bildet der Be- reich seitlich des wärmetragenden Mediums 31 eine
Wärmesenke, an die das wärmetragende Medium die Wärme durch Konvektion abgibt.
Fig. 2 zeigt einen p-n-Block wie er zur Herstellung einer Gewinnzone aus mehreren aktiven Schichten bzw. Gewinnblöcken durch Stapeln mehrerer p-n-Blöcke ver¬ wendet werden kann. Der grundlegende geometrische Aufbau des Blockes in Form einer Mesa erfolgt hierbei analog zu dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Auf der Oberfläche des Substrates 10 ist jedoch parallel zu der Substratoberfläche eine n-dotierte erste Kontakt- schicht 21 angeordnet, oberhalb deren eine Spacer- Schicht 12, eine aktive Zone 13, eine Spacer-Sch.icht 14 mit Stromeinschnürungsschicht 15 (ringförmig) und eine p-dotierte zweite Kontaktschicht 22 angeordnet sind. Die genannten Schichten bilden wiederum eine kegelstumpfförmige Mesa auf der Oberfläche des Sub¬ strates 10. An der Seitenfläche des Kegelstumpfes ist wie in Fig. 1 gezeigt, die Isolationsschicht 30 ange- ordnet, welche auch die freiliegende Substratoberflä¬ che auf der Mesaseite bedeckt. Die Isolationsschicht 30 umgibt dabei die Seitenflächen .2 der Mesa voll¬ ständig. Seitlich desjenigen Anteils der Isolations¬ schicht 30, welcher die Mesa umgibt, ist das wärme- tragende Medium 31 (eine Goldschicht) so angeordnet, dass es den die Mesa umgebenden Anteil der Isolati- onsschicht 30 vollständig umgibt. Auf der Mesa- Oberflache bzw. auf der p-dotierten Schicht 22, der oberen Kante der Isolationsschicht 30 sowie der obe¬ ren Kante der Goldschicht 31 ist ein erster ringför- miger Kontakt 19 angeordnet. Dieser dient zusammen mit dem zweiten Kontakt 18 (an der der Mesa gegenü¬ berliegenden Seite des Substrates 10) zur elektri¬ schen Ansteuerung des Lasers. Die wesentlichen Be¬ standteile des dargestellten Einzelblockes zur Her- Stellung einer Gewinnzone mittels Stapeln vieler sol¬ cher Einzelblöcke sind die n-dotierte Zone 21, die p-dotierte Zone 22 und die dazwischenliegende aktive Zone 13. Zur Stromeinschnürung wird zusätzlich wie¬ derum wie bei Fig. 1 beschrieben, eine hochohmige oder elektrisch sperrende Schicht 15 herangezogen.
Die Seitenflächen 2 der Mesa werden mit der Isolati¬ onsschicht 30 beispielsweise durch anodische Oxidati- on, Deposition eines Isolators oder nasschemische Oxidation versehen. Das wärmetragende Medium 31 (Goldschicht) auf der Mesa-Flanke 2 ermöglicht die seitliche' Wärmeabfuhr aus der Gewinnzone. Wird aus Blöcken wie den gezeigten ein Schichtstapel für einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser durch nach¬ trägliches Stapeln der Einzelblöcke hergestellt, kann das Substrat 10 zur einfacheren Handhabung weitgehend bestehen bleiben. Auf beiden Seiten eines solchen Blocks werden dann die Ringkontakte 18 und 19 ange¬ bracht und die Blöcke miteinander antiseriell verbun¬ den. Die Justierung der Blöcke zueinander erfolgt dann mittels Führungen in Form von durch die Blöcke geführten Löchern sowie in diese Löcher eingesteckte Glasfaserstifte. Alternativ können zur Justierung auch Glaskugeln verwendet werden, welche in die Lö¬ cher eingepresst werden.
Fig. 3 zeigt in einer vereinfachten schematischen Darstellung (welche nicht alle Bestandteile zeigt) einen erfindungsgemäßen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser mit mehreren gestapelten aktiven Zo¬ nen zur Erhöhung der Ausgangsleistung. Die p-n- Übergänge sind hierbei zueinander parallel geschal¬ tet. Die Figur zeigt im vorliegenden Fall vier (es kann jedoch selbstverständlich jede Anzahl ≥ 2 ver¬ wendet werden) parallel zueinander angeordnete, in Richtung der Emissionsrichtung aufeinander gestapelte Gewinnblöcke des in Fig. 2 dargestellten Aufbaus . Die einzelnen Gewinnblöcke sind aufeinander gestapelt und jeder Gewinnblock besteht aus einer p-dotierten Zone 22, einer n-dotierten Zone 21 (beide nicht sichtbar) , aus einer dazwischenliegenden aktiven Zone 13, aus zwei Spacer-Schichten 12 und 14 (mit Stromblende 15 in Schicht 14) sowie einem Substrat 10 und zwei Ring¬ kontakten 18 und 19. Oberhalb und unterhalb der aus den vier Gewinnblöcken gebildeten Gewinnzone bzw. des aktiven Etalons sind zwei externe Spiegel 8a und 8b angeordnet, mit denen das aktive Etalon einen Resona¬ tor bildet, so dass Lasertätigkeit möglich ist. Die vier Gewinnblöcke zeigen die BezugsZeichenergänzung a bis d für ihre jeweiligen Elemente. Zwischen der ak¬ tiven Zone 13 eines Gewinnblocks und der p-dotierten Zone 22 desselben Gewinnblocks ist jeweils eine
Stromeinschnürungsschicht 15 wie sie bereits in Fig. 1 dargestellt ist, angeordnet. Die einzelnen Gewinn¬ blöcke sind so angeordnet, dass eine p-dotierte Zone 22 eines Gewinnblocks als nächstliegende Kontakt- schicht die p-dotierte Zone 22 des benachbart ange¬ ordneten Gewinnblocks aufweist bzw. mit der p- dotierten Zone 22 des benachbarten Gewinnblocks ver¬ bunden ist und dass jeweils eine n-dotierte Zone 21 eines Gewinnblocks mit der n-dotierten Zone 21 des benachbarten Gewinnblocks verbunden ist bzw. diese als nächstliegende Kontaktschicht aufweist. An den Verbindungsstellen zweier Gewinnblöcke sind ringför¬ mige metallische Kontaktschichten 18, 19 angeordnet. Die Ringkontakte 18, 19 sind abwechselnd an zwei Lei¬ tungen 5a und 5b angeschlossen. Die Leitung 5a liegt an einem positiven Potential, die Leitung 5b an einem negativen Potential. Die Anordnung der einzelnen Ge¬ winnblöcke bzw. ihrer p-dotierten Zonen 22 und ihrer n-dotierten Zonen 21 sowie der Kontakte 18, 19 er¬ folgt also so, dass vier antiserielle p-n-Übergänge parallel geschaltet sind. Die Gewinnzone des gezeig¬ ten oberflächenemittierenden Halbleiterlasers ist al¬ so als Stapel mehrerer p-n-Blöcke mit aktiven Zonen mit paralleler Ansteuerung gegeben. Die p-dotierten Zonen und die n-dotierten Zonen können entweder mono- lithisch durch epitaktisches Wachstum hergestellt werden oder durch nachträgliches Stapeln einzelner vorgefertigter p-n-Blöcke mit aktiven Zonen erzeugt werden. Die Bragg-Spiegel können wie gezeigt durch externe Spiegel dargestellt werden.
Wichtig ist hierbei, dass jeweils die p- bzw. die n- Seiten der p-n-Blöcke miteinander verbunden werden (antiseriell) . Die Verbindungsstellen werden dann für die elektrische Ansteuerung verwendet.
Fig. 4 zeigt eine monolithisch aufgewachsene Gewinn¬ zone eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers mit antiseriellen p-n-Übergängen, seitlicher Kontak- tierung und seitlicher Wärmeabfuhr. Die Gewinnzone besteht hier insgesamt aus vier p-n-Übergängen bzw. Gewinnblöcken, es können jedoch auch mehr oder weni¬ ger sein. Die grundlegende Anordnung der Mesa 1 samt Seitenfläche 2, der Isolationsschicht 30 sowie des wärmetragenden Mediums 31 entspricht hierbei den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Anordnungen. Im Gegen¬ satz zu den Figuren 1 und 2 ist die dargestellte Mesa jedoch zylinderförmig und nicht in Form eines Kegel- stumpfes ausgeführt. Die elektrische Kontaktierung des dargestellten Lasers erfolgt hier wie in Fig. 3 gezeigt. Der Durchmesser d der Mesa 1 (ohne wärmetra- gendes Medium 31) beträgt zwischen 40 und 100 μm, die Höhe h beträgt je Gewinnblock eine Materialwellenlän¬ ge, hier 300 nm je Gewinnblock, also insgesamt 1200 nm (ohne Substrat 10) .
Aufgrund der antiseriellen Anordnung der einzelnen p- n-Blöcke bzw. Gewinnblöcke weist die auf dem Substrat 10 angeordnete Mesa 1 gesehen von der Substratober¬ fläche die folgende Schichtenfolge auf (die einzelnen Schichten sind dabei parallel zur Substratoberfläche 10 angeordnet) : Erste n-dotierte Kontaktschicht 21a, erster unterer Spacer 12a, erste aktive Zone 13a, erster oberer Spacer 14a samt Stromeinschnürung 15a und erste p-dotierte Kontaktschicht 22a. Darauf ange¬ ordnet ist der zweite Gewinnblock (der genau gesehen auch die KontaktSchicht 22a umfasst) mit dem Spacer 14b samt Stromeinschnürung 15b, der zweiten aktiven Zone bzw. Schicht 13b, dem Spacer 12b und der zweiten n-dotierten Kontaktschicht 21b. Auf dem zweiten Ge¬ winnblock ist der dritte Gewinnblock angeordnet mit dem Spacer 12c, der dritten aktiven Zone 13c, dem Spacer 14c samt Stromeinschnürung 15c sowie der p- dotierten Schicht 22b. Darauf angeordnet befindet sich der vierte Gewinnblock (mit der p-dotierten. Zone 22b) , dem Spacer 14d samt Stromeinschnürung 15d, der vierten aktiven Schicht 13d, dem Spacer 12d sowie der n-dotierten Zone 21c. Seitlich neben der zylinderför¬ migen, aus den vier beschriebenen Gewinnblöcken be¬ stehenden Mesa 1 ist unmittelbar an der Seitenfläche, des Mesa-Zylinders 2 die Isolationsschicht 30 so an- geordnet, dass sie an die p-dotierten Schichten, die n-dotierten Schichten und die aktiven Schichten der einzelnen Gewinnblδcke unmittelbar angrenzt und den Mesa-Zylinder 1 auf dessen gesamter Höhe h vollstän¬ dig umgibt . Unmittelbar auf der der Mesa abgewandten Seite der Isolationsschicht 30 ist eine wärmetragende Schicht 31 aus Gold angeordnet. Diese umgibt den Me- sa-Zylinder 1 ' samt Isolationsschicht 30 in Form von zwei sich einander bis auf einen schmalen Spalt nä¬ hernden Halbschalen (um einen Kurzschluss zwischen p und n zu vermeiden) und über die gesamte Höhe h. Eine der Isolationsschicht 30 entsprechende Isolations¬ schicht 30a ist auf der freiliegenden (d.h. nicht vom Mesazylinder bedeckten) Oberfläche des Substrates 10 angeordnet. Beim dargestellten Fall des direkten epi¬ taktischen Wachstums der Schichtstapel muss die Mesa durch den gesamten Stapel geätzt werden (hier also durch vier p-n-Übergänge mit vier aktiven Zonen) . Die Stromeinschnürung 15 wird hierbei in einem Schritt für alle aktiven Zonen 13 hergestellt und ist somit selbstjustierend, so dass keine weitere Führung er- forderlich ist. Selbstjustierend bedeutet hier, dass die Blendenöffnungen aller Stromblenden 15a bis 15d exakt übereinander liegen, da sie im gleichen Schritt hergestellt werden. Im Gegensatz dazu wären die Blen¬ den bei der Montage aus Einzelelementen mit hoher Wahrscheinlichkeit wegen der Justiertoleranzen nicht exakt übereinander.
Die Isolationsschicht 30 dient auch im vorliegenden. Fall der elektrischen Passivierung der Mesa-Seifcen- Oberfläche bzw. der freiliegenden p-n-Übergänge. Die beteiligten p- bzw. n-Schichten sind seitlich kontak¬ tiert 20. Die Kontakte 20 sind hierzu seitlich der aneinander angrenzenden p-dotierten bzw. n-dotierten Schichten zweier benachbarter Gewinnblöcke und unmit- telbar angrenzend an diese p-dotierten bzw. n-dotier¬ ten Schichten angeordnet. Die Kontakte sind hierbei Teilringkontakte. Jeder mit einer n-dotierten Zone 21 verbundene Kontakt (Kontakte 20a-c) ist hierbei mit der einen Halbschale der wärmetragenden Schicht (Schale 31a) verbunden, jeder mit einer p-dotierten Zone 22 verbundene Kontakt (Kontakte 20d-e) mit der anderen Halbschale 31b.
Beide Halbschalen sind elektrisch nicht verbunden, d.h. sie berühren sich nicht (Spalt) , um einen Kurz- schluss zwischen p und n zu vermeiden. Im dargestell- ten Fall sind die Kontakte 20 ebenfalls aus Gold und mit dem Gold des Wärmeabführbereichs 31 wie beschrie¬ ben direkt verbunden (das wärmetragende Medium 31 dient im dargestellten Fall somit gleichzeitig als elektrische Verbindung der jeweiligen p- bzw. n- Schichten) . Die Parallelschaltung der vier antise¬ riellen p-n-Übergänge erfolgt wie in Fig. 3 beschrie¬ ben.

Claims

Patentansprüche
1. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement mit mindestens einem vertikalen Resonator, wobei der mindestens eine vertikale Resonator auf ei¬ ner Substratschicht aufgebracht ist und auf die- ser eine Erhebung (1) mit zur Substratoberfläche nicht-parallelen Seitenflächen bildet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verhältnis zwischen dem mittleren Durchmesser der Erhebung (1) und der mittleren Höhe der Erhebung (1) ≤ 100/8 beträgt, und dass die Seitenflächen zumindest bereichsweise mit einer elektrischen Isolationsschicht aus ei¬ nem nicht leitenden und nicht halbleitenden Ma¬ terial mit einer Dicke ≤ 500 nm sowie einer auf der Isolationsschicht angeordneten Wärmeabführ¬ schicht versehen sind.
2. Halbleiterlaserelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem mittleren Durchmesser der Erhebung (1) und der mittleren Höhe der Erhebung (1) ≤ 40/8 beträgt.
3. Halbleiterlaserelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Isolationsschicht eine Schichtdicke von un- ter 300 nm, insbesondere von über 50 nm und/oder unter 200 nm, aufweist.
4. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit
einer aktiven Schicht (13) , welche eine laser¬ emittierende Zone aufweist, wobei die laseremittierende Zone im wesentlichen senkrecht zur aktiven Schicht (13) emittiert,
einer auf einer ersten Oberfläche der aktiven Schicht (13) im wesentlichen parallel zu dieser und angrenzend an diese angeordneten ersten Nachbarschicht,
einer auf einer zweiten, der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche der aktiven Schicht (13) im wesentlichen parallel zu dieser und angrenzend an diese angeordneten zweiten Nachbarschicht
wobei
die zweite Nachbarschicht, die aktive Schicht (13) und zumindest ein Teil der ersten Nachbar¬ schicht mindestens eine nicht parallel zur akti- ven Schicht (13) verlaufende Seitenfläche (2) ausbilden, wobei unmittelbar an dieser Seiten¬ fläche (2) angrenzend zumindest bereichsweise ein elektrischer Isolationsbereich (30) aus ei¬ nem nichtleitenden und nicht halbleitenden Mate- rial angeordnet ist.
5. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und/oder die zweite Nachbarschicht ei- nen Bragg-Spiegelstapel (11, 16) und/oder eine Abstandsschicht (12, 14) und/oder eine Kontakt¬ schicht (21, 22) aufweist.
6. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und/oder die zweite Nachbarschicht an¬ grenzend an die aktive Schicht (13) eine Ab¬ standsschicht (12, 14) und daran angrenzend auf der der aktiven Schicht (13) abgewandten Seite einen Bragg-Spiegelstapel (11, 16) oder eine
Kontaktschicht (21, 22) aufweist.
7. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Nachbarschicht eine p-dotierte Zone und die erste Nachbarschicht eine n-dotierte Zo¬ ne aufweist oder dass die zweite Nachbarschicht eine n-dotierte Zone und die erste Nachbar¬ schicht eine p-dotierte Zone aufweist, so dass ein p-n-Übergang ausgebildet ist, wobei der Iso¬ lationsbereich (30) so angeordnet ist, dass er sich in Richtung des p-n-Übergangs von der p- dotierten Zone bis in die n-dotierte Zone er¬ streckt .
8. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktschicht (21) der ersten Nachbar¬ schicht p-dotiert ist und dass die Kontakt- Schicht (22) der zweiten Nachbarschicht n- dotiert ist oder umgekehrt.
9-. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der der aktiven Schicht (13) gegenüberlie¬ genden Seite der ersten Nachbarschicht und/oder der zweiten Nachbarschicht ein Spiegel, insbe¬ sondere ein Bragg-Spiegelstapel angeordnet ist.
10. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche
mit einem ersten Laserblock zur Erzeugung von Laserstrahlung, welcher aufweist:
einen auf einer Oberfläche des Substrats (10) als erste Nachbarschicht angeordneten ersten
Bragg-Spiegelstapel (11) aus einer Mehrzahl von Schichten, wobei die einzelnen Schichten im we¬ sentlichen parallel zur Oberfläche des Substrats (10) angeordnet sind,
die auf dem ersten Bragg-Spiegelstapel (11) im wesentlichen parallel zu dessen Schichten ange¬ ordnete, die laseremittierende Zone aufweisende aktive Schicht (13) , und
einen auf der aktiven Schicht (13) als zweite Nachbarschicht angeordneten zweiten Bragg-
Spiegelstapel (16) aus einer Mehrzahl von Schichten, wobei die einzelnen Schichten im we¬ sentlichen parallel zur aktiven Schicht (13) an¬ geordnet sind, wobei der zweite Bragg-Spiegelstapel (16) , die aktive Schicht (13) und zumindest eine Teilmenge der Schichten des ersten Bragg-Spiegelstapels (11) parallel zur Oberfläche des Substrats (10) eine geringere Ausdehnung als das Substrat (10) so aufweisen, dass der zweite Bragg- Spiegelstapel (16) , die aktive Schicht (13) und die Teilmenge der Schichten des ersten Bragg- Spiegelstapels (11) eine über die Oberfläche des Substrats (10) und/oder diejenige Ebene parallel zu dieser
Oberfläche, welche die Teilmenge der Schichten von den nicht geringer ausgedehnten Schichten des ersten Bragg-Spiegelstapels (11) oder von dem Substrat (10) trennt, in Richtung der sub- stratabgewandten Seite hinausragende Erhebung (1) mit der mindestens einen nicht parallel zur Oberfläche des Substrats (10) verlaufenden Sei¬ tenfläche (2) ausbilden.
11. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem ersten Bragg-Spiegelstapel (11) und der aktiven Schicht (13) eine Abstandsschicht (12) angeordnet ist und/oder dass zwischen dem zweiten BraggspiegelStapel (16) und der aktiven Schicht (13) eine Abstandsschicht (14) angeord¬ net ist.
12. Halbleiterlaserelement nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (1) einen Grat, einen Rücken oder eine Mesa aufweist und/oder dass die Erhebung
(I) eine im wesentlichen zylinderförmige oder kegelstumpförmige Mesa aufweist, wobei die Zy- linder- bzw. Kegelstumpfachse der Mesa bzw. die
Symmetrieachse der Mesa im wesentlichen senk¬ recht zur Oberfläche des Substrats (10) angeord¬ net ist und wobei das Verhältnis von mittlerem Mesadurchmesser d und Mesahöhe h bevorzugt d/h < 100/8, besonders bevorzugt d/h < 40/8, beträgt.
13. Halbleiterlaserelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Isolationsbereich (30) unmittelbar an den zweiten Bragg-Spiegelstapel (16) , die aktive
Schicht (13) und den ersten Bragg-Spiegelstapel
(II) angrenzt und/oder dass der Isolationsbe¬ reich (30) die Seitenfläche (2) in Bezug auf ei¬ ne zur Oberfläche des Substrats (10) im wesent- liehen senkrechte Richtung im Bereich oberhalb, auf Höhe von und im Bereich unterhalb von der aktiven Schicht (13) zumindest teilweise abdeckt und/oder dass der Isolationsbereich (30) sich in Bezug auf eine zur Oberfläche des Substrats (10) im wesentlichen senkrechte Richtung von dem zweiten Bragg-Spiegelstapel (16) über die aktive Schicht (13) bis zu dem ersten Bragg-Spiegelsta¬ pel (11) erstreckt.
14. Halbleiterlaserelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bragg-Spiegelstapel (16) eine p- dotierte Zone aufweist und dass der erste Bragg- Spiegelstapel (11) eine n-dotierte Zone aufweist oder dass der zweite Bragg-Spiegelstapel (16) eine n-dotierte Zone aufweist und dass der erste
Bragg-Spiegelstapel (11) eine p-dotierte Zone aufweist, wobei zwischen den beiden Zonen die laseremittierende Zone der aktiven Schicht (13) so angeordnet ist, dass ein p-n-Übergang ausge- bildet ist, und dass der Isolationsbereich (30) so angeordnet ist, dass er sich in Richtung des p-n-Übergangs von der p-dotierten Zone bis in die n-dotierte Zone erstreckt.
15. Halbleiterlaserelement nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf dem zweiten Bragg-Spiegelstapel (16) eine Kontaktschicht (17) angeordnet ist.
16. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstandsschicht (14) eine hochohmige oder elektrisch sperrende Stromeinschnürungsschicht (15) aufweist.
17. Oberflächenemittierendes Halbleiterlaserelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der substratabgewandten Seite der aktiven Schicht (13) auf oder an dem oberflächenemittie- renden Halbleiterlaserelement eine metallische Kontaktschicht (19) , insbesondere ein Ringkon¬ takt, angeordnet ist und/oder dass auf der der aktiven Schicht (13) abgewandten Oberfläche des Substrats (10) eine metallische Kontaktschicht (18) , insbesondere ein Ringkontakt, angeordnet ist.
18. Halbleiterlaserelement nach einem der vorherge¬ henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Isolationsschicht (30) im wesentlichen pa¬ rallel zu der Seitenfläche (2) verläuft.
19. Halbleiterlaserelement nach einem der vorherge¬ henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, da.ss
der Isolationsbereich (30) eine Oxidschicht auf¬ weist und/oder Aluminiumoxid und/oder Silizium¬ nitrid und/oder Siliziumoxinitrid enthält oder daraus besteht.
20. Halbleiterlaserelement nach einem der vorherge- henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
unmittelbar auf oder an dem Isolationsbereich (30) ein Wärmeabführbereich (31) angeordnet ist.
21. Halbleiterlaserelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wärmeabführbereich (31) einen Festkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit, bevorzugt von größer als 40 WnT1K"1, enthält oder daraus besteht und/oder dass der Wärmeabführbereich (31) eine Flüssigkeit und/oder ein Gas enthält oder mit einer Flüssigkeit und/oder einem Gas füllbar ist.
22. Halbleiterlaserelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
unmittelbar an den Wärmeabführbereich (31) eine Wärmesenke, beispielsweise ein luftgefülltes Vo¬ lumen, angeordnet ist und/oder dass der Wärmeab¬ führbereich (31) so angeordnet und/oder ausges¬ taltet ist, dass Wärme über Konvektion und/oder Zu- und Abfuhr des Gases und/oder der Flüssig- keit abführbar ist, beispielsweise mit Hilfe ei¬ ner Gas- oder Flüssigkeitskühlung, insbesondere einer Wasserkühlung, und/oder dass der Festkör¬ per Gold enthält oder daraus besteht und/oder dass die Flüssigkeit Wasser und/oder Glykol ent- hält oder daraus besteht und/oder dass das Gas
Druckluft enthält oder daraus besteht .
23. Anordnung enthaltend mindestens zwei Oberflä¬ chenemittierende Halbleiterlaserelemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein aktives Etalon aus mindestens zwei Gewinn¬ blöcken gebildet wird, indem die mindestens zwei aktiven Schichten (13) im wesentlichen parallel zueinander in Richtung senkrecht zu den Schichtebenen bzw.. in Emissi¬ onsrichtung übereinander angeordnet werden.
24. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Isolationsbereich (30) auf einer von dem ak¬ tiven Etalon ausgebildeten, nicht parallel zu den aktiven Schichten (13) verlaufenden Seiten¬ fläche (2) zumindest bereichsweise so ausgebil¬ det ist, dass er sich in Emissionsrichtung von unterhalb der untersten bis oberhalb der obers¬ ten aktiven Schicht (13) erstreckt.
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 23 oder 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Isolationsbereich sich in Emissionsrichtung zumindest bereichsweise von der obersten, p- oder n-dotierten Zone des obersten p-n-Übergangs bis in die unterste, n- oder p-dotierte Zone des untersten p-n-Übergangs erstreckt.
26. Anordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
das aktive Etalon bzw. die aus den Gewinnblöcken gebildete Gewinnzone mehrere antiseriell ge¬ schalteten p-n-Übergänge aufweist.
27. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch
gekennzeichnet durch
eine antiserielle elektrische Verbindung, bei der jeweils die p-dotierte Zone eines Gewinn¬ blocks mit der p-dotierten Zone eines angrenzend an diesen Gewinnblock angeordneten Gewinnblocks verbunden ist und bei der jeweils die n-dotierte Zone eines Gewinnblocks mit der n-dotierten Zone eines angrenzend an diesen Gewinnblock angeord¬ neten Gewinnblocks verbunden ist.
28. Anordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung auf einem Substrat (10) angeordnet ist.
29. Anordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, dass
das aktive Etlon bzw. die Gewinnzone mindestens zwei übereinander angeordnete Gewinnblöcke auf¬ weist,
wobei der erste dieser Gewinnblöcke in der nach¬ folgend genannten Reihenfolge in Emissionsrich¬ tung aufweist: eine erste KontaktSchicht (21) , eine darauf angeordnete aktive Schicht (13) mit laseremittierender Zone und eine darauf angeordnete zweite Kontaktschicht (22) ,
wobei der zweite, auf dem ersten Gewinnblock an¬ geordnete Gewinnblock in der nachfolgend genann¬ ten Reihenfolge in Emissionsrichtung aufweist : eine weitere aktive Schicht (13) mit laseremit¬ tierender Zone und eine darauf angeordnete wei- tere erste KontaktSchicht (21) und
wobei gegebenenfalls weitere darauf angeordnete Gewinnblδcke in Emissionsrichtung abwechselnd aufgebaut sind wie der erste Gewinnblock ohne erste KontaktSchicht (21) und der zweite Gewinn- block.
30. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen mindestens einer der aktiven Schichten (13) und der benachbarten ersten Kontaktschicht (21) und/oder der benachbarten zweiten Kontakt¬ schicht (22) eine Abstandsschicht (12, 14) ange¬ ordnet ist.
31. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine der Abstandsschichten (14) eine hochohmige oder elektrisch sperrende Stromeinschnürungs- schicht (15) aufweist.
32. Anordnung nach einem der Ansprüche 29 bis 31,
gekennzeichnet durch
mindestens einen metallischen Kontakt (20) zur elektrischen Ansteuerung, wobei ein solcher Kon¬ takt (20) bevorzugt an einen Verbindungsbereich zwischen zwei Gewinnblöcken angrenzend und/oder in Bezug auf die Emissionsrichtung seitlich von einer ersten Kontaktschicht (21) oder einer zweiten KontaktSchicht (22) und angrenzend an diese Kontaktschicht angeordnet ist.
33. Anordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, dass
das aktive Etalon bzw. die Gewinnzone mindestens zwei übereinander angeordnete Gewinnblöcke auf¬ weist, wobei jeder der Gewinnblöcke aufweist: einen metallischen Kontakt (18) , insbesondere einen Ringkontakt, ein darauf angeordnetes Substrat (10) , eine darauf angeordnete erste KontaktSchicht
(21) , eine darauf angeordnete aktive Schicht (13) mit laseremittierender Zone und eine darauf angeordnete zweite Kontakt- Schicht (22) sowie gegebenenfalls einen darauf angeordneten zweiten metallischen Kontakt (19) , insbesondere einen Ringkontakt, und
wobei die übereinander angeordneten Gewinnblöcke die genannten Elemente (18, 10, 21, 13, 22, 19) in Emissionsrichtung abwechselnd in der genann¬ ten und in umgekehrter Reihenfolge aufweisen.
34. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen mindestens einer der ersten Kontakt- schichten (21) und der benachbarten aktiven
Schicht (13) eine erste AbstandsSchicht (12) an¬ geordnet ist und/oder dass zwischen mindestens einer der zweiten Kontaktschichten (22) und der benachbarten aktiven Schicht (13) eine zweite Abstandsschicht angeordnet ist.
35. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine der Abstandsschichten (14) eine hochohmige oder elektrisch sperrende Stromein- schnürungsschicht (15) aufweist.
36. Anordnung nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Kontaktschichten. (21) n-dotiert sind und dass die zweiten Kontaktschichten (22) p- dotiert sind oder umgekehrt.
37. Anordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 36,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrischen Kontakte (18, 19) so verbunden sind, dass die einzelnen p-n-Übergänge zueinan¬ der parallel geschaltet sind.
38. Anordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 37,
dadurch gekennzeichnet, dass
in Emissionsrichtung beidseits der Anordnung je¬ weils ein Spiegel (8a, 8b) , insbesondere ein Bragg-Spiegelstapel, angeordnet ist.
39. Anordnung nach einem der Ansprüche 29 bis 38,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Gewinnblock auf einer nicht parallel zu den aktiven Schichten (13) ausgebildeten Seiten¬ fläche (2) in Emissionsrichtung von der ersten Kontaktschicht (21) bis zur zweiten Kontakt-
Schicht (22) zumindest bereichsweise einen elektrischen Isolationsbereich (30) aufweist.
40. Anordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 39,
dadurch gekennzeichnet, dass
die relative Position mindestens zweier der Ge¬ winnblöcke zueinander mit Hilfe einer Führungs- vorrichtung justierbar ist.
41. Anordnung nach dem vorherigen Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Führungsvorrichtung mindestens ein Loch und mindestens einen in das Loch einsteckbaren Stift, insbesondere einen Glasfaserstift auf¬ weist und/oder dass die Führungsvorrichtung min¬ destens eine in das Loch einsteckbare oder einpressbare Kugel, insbesondere eine Glaskugel, aufweist.
42. Verfahren zur Herstellung eines laseraktiven
Etalons für oberflächenemittierende Halbleiter¬ laser mit vertikalem Resonator, wobei auf einer ersten Nachbarschicht im wesentlichen parallel zu dieser eine aktive Schicht (13), welche eine laseremittierende Zone aufweist, so angeordnet wird, dass die laseremittierende Zone im wesent¬ lichen senkrecht zur aktiven Schicht (13) emit¬ tiert, und wobei auf einer der ersten Nachbarschicht gegenüberliegenden Oberfläche der aktiven
Schicht (13) im wesentlichen parallel zu der ak¬ tiven Schicht (13) und angrenzend an diese eine zweite Nachbarschicht angeordnet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung so erfolgt, dass die zweite Nach¬ barschicht, die aktive Schicht (13) und zumin¬ dest ein Teil der ersten Nachbarschicht mindes¬ tens eine nicht parallel zur aktiven Schicht (13) verlaufende Seitenfläche (2) ausbilden und dass unmittelbar an diese Seitenfläche (2) an¬ grenzend zumindest bereichsweise ein elektri¬ scher Isolationsbereich (30) aus einem nichtlei¬ tenden und nicht halbleitendem Material und dar- über zumindest bereichsweise eine Wärmeleit- schicht angeordnet wird.
43. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Element oder eine Anordnung nach einem der
Ansprüche 1 bis 40 hergestellt wird.
44. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an eine der Nachbarschichten angrenzend ein Sub¬ strat (10) angeordnet wird.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 44,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Seitenfläche (2) durch Ätzen ausgebildet wird.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 45,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der Oberfläche eines Substrats (10) im we¬ sentlichen parallel zur Oberfläche des Substrats (10) eine erste KontaktSchicht (21) angeordnet wird, dass auf der ersten KontaktSchicht (21) im wesentlichen parallel zu dieser eine erste Ab¬ standsschicht (12) angeordnet wird, dass auf dieser Abstandsschicht (12) im wesentlichen pa- rallel zu dieser eine eine laseremittierende Zo¬ ne aufweisende aktive Schicht (13) angeordnet wird, dass auf dieser aktiven Schicht (13) im wesentlichen parallel zu dieser eine zweite Ab- Standsschicht (14) angeordnet wird, welche eine Stromblende (15) aufweist und dass auf dieser zweiten AbStandsSchicht (14) im wesentlichen pa¬ rallel zu dieser eine zweite Kontaktschicht (22) angeordnet wird,
wobei aus der zweiten KontaktSchicht (22) , der zweiten Abstandsschicht (14) , der aktiven Schicht (13) , der ersten Abstandsschicht (12) und zumindest einem Teilbereich der ersten Kon- taktschicht (21) eine Erhebung (1) ausgeätzt wird, welche über diejenige Ebene parallel zur Oberfläche des Substrats (10) , welche den geätz¬ ten Teil der ersten KontaktSchicht (21) von dem nicht geätzten Teil der ersten KontaktSchicht ■ (21) oder dem Substrat (10) trennt, in Richtung der substratabgewandten Seite hinausragt und welche mindestens eine nicht parallel zur Ober¬ fläche des Substrats (10) verlaufende Seitenflä¬ che (2) ausbildet und
wobei unmittelbar auf oder an dieser Seitenflä¬ che (2) der elektrische Isolationsbereich (30) aus einem nichtleitenden und nicht halbleitenden Material angeordnet wird.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 46,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Isolationsbereich (30) eine Isolations¬ schicht enthält oder aus dieser besteht, welche mittels Depositionsverfahren, wie beispielsweise Sputterverfahren oder Aufdampfverfahren, aufge- bracht wird oder welche durch Oxidation, wie beispielsweise anodische Oxidation, nasschemi¬ sche Oxidation oder Oxidation in Wasserdampf, aufgebracht wird.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 47,
dadurch gekennzeichnet, dass
unmittelbar auf oder an dem Isolationsbereich (30) ein einen Pestkörper und/oder ein Gas und/oder eine Flüssigkeit enthaltender oder dar¬ aus bestehender Wärmeabführbereich (31) angeord¬ net wird.
49. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wärmeabführbereich (31) so angeordnet wird, dass im Laserbetrieb Wärme aus dem Wärmeabführ¬ bereich (31) mittels Wärmeleitung, Abgabe an ei¬ ne Wärmesenke oder mittels Konvektion abgeführt wird.
50. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 49,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer der Nachbarschichten eine an die aktive Schicht (13) angrenzende Abstandsschicht (14) erzeugt wird, in welcher durch Einbringen von Fremdatomen mittels Implantation oder Oxidation eine hochohmige oder elektrisch sperrende Schicht (15) bzw. Stromblende erzeugt wird.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 50,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und/oder die zweite Nachbarschicht und/oder die aktive Schicht (13) epitaktisch aufgewachsen wird.
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