WO2009074149A2 - Passivierung einer resonator-endfläche eines halbleiter-lasers mit einem halbleiter-übergitter - Google Patents

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WO2009074149A2
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Karl Eberl
Nils Kirstaedter
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Lumics Gmbh
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    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of semiconductor laser fabrication, particularly to semiconductor lasers resulting from cleavage of a larger semiconductor crystal (ingot) and, thus, having cladding edges forming the resonator end faces of the semiconductor laser ,
  • the present invention relates in particular to a semiconductor laser with passivated resonator end faces and a method for passivating the resonator end faces of semiconductor lasers.
  • FIG. 1 a a single semiconductor laser is shown in perspective.
  • the semiconductor laser has a ridge waveguide 4 in order to enable single-mode laser operation with high beam quality of the emitted laser radiation.
  • a semiconductor strip (laser bar) is shown, which contains a plurality of semiconductor lasers 3.
  • the present invention is not limited to semiconductor lasers having a ridge waveguide structure, but can be used in principle for any type of semiconductor lasers.
  • the production takes place essentially in three steps.
  • a laser structure is produced by epitaxial deposition of a semiconductor crystal.
  • the laser structure is lithographically processed and provided with contact metal.
  • the laser mirrors are generated by splitting the crystal along the [110] crystal axes (in polar compound semiconductors). By this splitting process and the resonator length of the laser is set, the is bounded by two opposing gap surfaces 5, which serve as a mirror.
  • the cleavage process provides a semiconductor strip (laser bar) containing a plurality of laser diodes.
  • the laser diodes can consist of pre-structured strips 4, which are arranged side by side on the laser bar (FIG. 2 a). The individual laser diodes 3 can then be split off from the laser bar.
  • a suitable passivation of the resonator end faces of the semiconductor laser manifests itself in a significant increase in the lifetime of the semiconductor laser with high optical output power.
  • the mode of operation of the passivation is due to the problem that the surface of semiconductor crystals has defects derived from unsaturated surface bonds and from oxides and impurities formed in the atmosphere. During operation of the laser diode, these surface defects lead to the absorption of the laser light and to the non-radiative recombination of charge carriers from the active zone of the laser on the surface at the gap edge, which at the same time serves as the mirror surface of the laser. Consequently, the mirror surface heats up, causing a sudden destruction of the laser diode at high optical power density. This effect is also described in the literature as catastrophic optical mirror damage. Passivation can reduce the density of surface defects by partially saturating the surface bonds. At the same time, oxidation and contamination can be prevented.
  • the object is to reduce the risk of catastrophic optical mirror destruction at extremely high density of the optical Lichtlei ⁇ Stung the semiconductor laser or completely avoided.
  • the invention is based on the fundamental realization that a single passivation layer on a resonator end face must satisfy the condition that its material does not absorb even at the laser wavelength. It must therefore have a larger band gap than the material of the semiconductor laser. If it is made of a semiconductor material, however, this means that it has a larger lattice constant than the material of the semiconductor laser or its laser-active layer, depending on the material in the volume. The lattice mismatched growth of such a layer, however, leads to crystal defects at the boundary layer and thus to absorption centers above a certain layer thickness. Thus, for a single volume passivation layer, a compromise must be sought between absorption by such absorption centers and band edge absorption of the material of the passivation layer. An optimal result in terms of absorption properties can not be achieved.
  • the solution according to the invention provides, instead of a single volume passivation layer, to apply a plurality of layers to the resonator end face of the semiconductor laser, each of which has a layer thickness below the electronic wavelength of the charge carriers.
  • the layer materials can be chosen such that the mean lattice constant of the multilayers substantially matches the lattice constant of the material of the semiconductor laser so that there is no lattice mismatch in the growth of the multilayers or the layer thickness is so low that the lattice mismatch does not result in crystal defects and hence absorption centers leads.
  • the layer system can thus be formed as a semiconductor superlattice of layers with alternating high and low band gap.
  • the lattice mismatch can be adjusted so that the band edge of the semiconductor material of layers within the layer stack is increased by tensile or compressive stress.
  • the invention thus relates to a semiconductor laser having a resonator end face and a semiconductor superlattice applied to the resonator end face.
  • the invention in a second aspect, relates to a semiconductor laser having a resonator end face and a layer system applied to the resonator end face, which has layers with a layer thickness below 20 nm, in particular below 15 nm, in particular below 10 nm. whereby all incremental intermediate values of the ranges mentioned here should also be recorded (increment 1 nm).
  • the layer system can have an alternating sequence of layers of relatively high and relatively low band gap and the number of layers can assume any value greater than 2.
  • the invention in a third aspect, relates to a semiconductor laser having a resonator end face and a layer system applied to the resonator end face, which has a doping above IxIO 18 Cm "3 and less than 2x10 19 cm “ 3 .
  • the doping material is deposited during the epitaxy Process with built-in and can be, for example, silicon, selenium, beryllium or carbon.
  • the semiconductor laser may be manufactured on the basis of a III-V semiconductor material.
  • a III-V semiconductor material In this case can be contained in the semiconductor superlattice or the layer system layers of a composition In x2 Ga x IAL x As y i- x2 pi y ⁇ O ⁇ xl l, 0 ⁇ x2 ⁇ l and 0 ⁇ y ⁇ 1.
  • the choice of the parameters x1, x2 and y thus determines the stoichiometric composition of the individual layers and determines their band gaps and lattice constants.
  • first layers of the semiconductor superlattice or of the layer system can be formed, which each have a first, relatively large bandgap and a first lattice constant
  • second set are formed of parameters of xl, x2 and y second layers of the semiconductor superlattice or of the layer system, which each have a second, relatively small bandgap and a second lattice constant.
  • the parameters should be chosen such that the first band gap of the first layers is greater than the band gap of the laser active layer of the semiconductor laser and the layer thickness of the second layers should be chosen so that the distance between the first quantization levels for electrons and holes in the second layer is greater than the band gap of the laser-active layer of the semiconductor laser. If these conditions are satisfied, there will be no band edge absorption at the emission wavelength of the semiconductor laser.
  • the second Band gap can also be lower than the band gap of the laser-active layer.
  • the parameters can be chosen so that a good lattice matching is achieved.
  • the first lattice constant of the first layers and the second lattice constant of the second layers may be largely lattice-matched to the lattice constants of the laser-active layer and the covering layers enclosing them, for example the lattice constant of the laser-active layer or the arithmetic mean of the lattice constants of the laser-active Layer and the immediately adjacent cover layers correspond or only by a predetermined amount thereof.
  • the layer of the semiconductor superlattice or of the layer system applied directly to the resonator end face is one of the first layers, so that this layer has a larger band gap than the laser-active layer of the directly adjacent semiconductor laser.
  • This has the advantage that an electronic barrier for electrons and holes is formed at the interface to the semiconductor laser.
  • the height of this electronic barrier depends on the difference between the band gap of the laser active layer of the semiconductor laser and the first band gap of the first layers, and the thickness of the electronic barrier depends on the layer thickness of this layer.
  • the electronic barrier can prevent charge carriers from the semiconductor laser from reaching the surface of the outermost layer of the semiconductor superlattice or the layer system and recombining there non-radiatively.
  • the semiconductor superlattice or the layer system includes an outermost layer having a composition In x Ga x As y pi y with 0 ⁇ x ⁇ 1 and 0 ⁇ y ⁇ . 1
  • This composition is chosen to contain no aluminum since aluminum material compositions are known to oxidize readily and thus have a high density of surface absorption centers. Thus, the surface recombination of charge carriers can be prevented or at least made more difficult.
  • FIG. 1a, b show a schematic perspective view of a semiconductor laser (a) and a schematic perspective view of a semiconductor strip (b);
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of an exemplary embodiment of a semiconductor laser according to the invention
  • Fig. 3 shows an electronic band structure of another
  • FIG. 4A electronic band structure with doping of the passivation layer of the semiconductor laser according to the invention
  • FIG. FIG. 4B depletion zone during doping of the semiconductor laser according to the invention of the passivation layer
  • FIG. FIG. 4C charge carrier concentration during doping of the passivation layer of the semiconductor laser according to the invention
  • FIG. 4D recombination channels upon doping of the passivation layer of the semiconductor laser according to the invention
  • FIG. FIG. 4E Recombination channels without doping of the passivation layer of the semiconductor laser according to the invention.
  • the semiconductor laser 13 corresponds to a semiconductor laser 3 already explained in the introduction with reference to FIG. 1 a, wherein the manufacture can also be carried out as explained in connection with FIGS. 1 a, 1 b.
  • the semiconductor laser 13 thus has a rib waveguide 14 in a non-limiting manner.
  • the semiconductor laser 13 further has resonator end faces 15, of which only the resonator end face located on the right side in the illustration is provided with a corresponding reference numeral.
  • the opposite, on the left side existing resonator end face is provided with a layer system 16 which is applied as a passivation layer on the resonator end face.
  • An identical or similar layer system can likewise be applied to the right-side resonator end face 15.
  • the layer system 16 is in particular a semiconductor superlattice and, in the exemplary embodiment shown, has a
  • These four semiconductor layers may be epitaxially deposited on the resonator endface, preferably by molecular beam epitaxy.
  • the semiconductor laser 13 can be constructed, for example, on the basis of egg v nes III-V material system, in particular on the basis of GaAs or AlGaAs.
  • the coating system 16 may include layers having a composition In x Ga x i- IAL X2 x2 As y pi_ y, where 0 ⁇ xl are ⁇ 1, 0 ⁇ x2 ⁇ 1, and 0 ⁇ y ⁇ . 1
  • the layers can be first layers with a relatively large
  • Band gap which is larger than the band gap of the laser active layer of the semiconductor laser 13, and second layers with a second bandgap which is smaller than the bandgap of the first layers.
  • the layer thicknesses of both the first and the second layers are below 20 nm, preferably below 15 nm, preferably below 10 nm, so that the second layers form potential well structures in which quantized energy levels for electrons and holes are formed.
  • the band gap of the first layers is larger than the band gap of the semiconductor laser 13 and the laser active layer of the semiconductor laser 13 and the band gap between the first quantization levels for electrons and holes of the second layers is larger than the band gap of the semiconductor laser 13 or the laser-active layer of the semiconductor laser 13, no band edge absorption takes place at the emission wavelength of the semiconductor laser 13.
  • the materials of the first and second layers may be chosen such that the average lattice constant of the materials of the first and second layers corresponds to the lattice constant of the material of the semiconductor laser 13 or to an averaged lattice constant of the laser-active layer and the cover layers, so that the passivation - V ists harsh is lattice matched to the semiconductor laser.
  • the parameters x1, x2 and y can be appropriately selected so that the above conditions are satisfied.
  • the outermost epitaxial layer that is, the last-grown layer of the layer system can in this case typically a layer having a composition In x Ga x As y pi y with 0 ⁇ x ⁇ 1 and 0 ⁇ y ⁇ 1 be so that in the outermost layer does not Aluminum is known, as this is known to have a high density of surface absorption centers.
  • the first epitaxial layer grown directly on the resonator end face can be one of the first layers of the layer system by definition and thus have a larger band gap than the semiconductor material the semiconductor laser 13 or its laser-active layer.
  • this first layer can be slightly thicker than the other layers. Both together lead to a sufficient electronic barrier for electrons and holes being formed in order to avoid that charge carriers from the semiconductor laser can penetrate into the layer system or up to the outermost layer of the layer system.
  • FIG. 3 shows a conduction and valence band structure of a further exemplary embodiment of a semiconductor laser according to the invention.
  • the upper half of the picture shows the conduction band, while the lower half shows the valence band.
  • Both gradients are plotted over a location coordinate which is perpendicular to the plane of the layers. It can thus be three different
  • Divide areas. In a left-side portion is the semiconductor laser 13, wherein the band structure refers to the laser-active layer of the semiconductor laser 13.
  • the band gap in this area is designated E G i.
  • Air is located in a right-hand subarea where the corresponding vacuum levels of the conduction and valence bands are shown.
  • the (passivation) layer system 16 is located in the middle subregion. In the present exemplary embodiment, this has four sub-layers which have different band gaps and different lattice constants.
  • Two first layers 16.1 and 16.3 have a first band gap E G2 , which is greater than the band gap E G i of the laser-active layer.
  • two second layers 16.2 and 16.4 have a composition which has a bandgap E G3 .i, which in the present exemplary embodiment is lower than the bandgap E GI of the laser-active layer.
  • the second layers 16.2 and 16.4 are formed by the given structure of a semiconductor superlattice as potential well structures, electrons and holes in these layers can only assume certain quantized levels, which are indicated by dashed lines in the illustration of FIG are. In the present case there is only one quantized level and the energy gap between the quantized levels is E G3 . 2 , which is greater than the band gap E G i of the laser-active layer.
  • the layer thicknesses may be selected, for example, such that the layer thickness of layer 16.1 is 3 nm, the layer thickness of layer 16.2 is 3 nm, the layer thickness of layer 16.3 is 3 nm and the layer thickness of layer 16.4 is 3 nm. Of course, more than 4 layers may be included in the layer system.
  • the layer 16.1 thus forms a barrier for electrons and holes in order to prevent electrons and holes from the laser-active layer from entering the layer system 16 and optionally recombining at the surface of the outermost layer 16.4 and thus non-radiatively recombining on the surface and thus the layer heat up, which in turn could reduce the band edge to the absorption of the laser light.
  • the materials of the embodiment of Fig. 3 can be selected according to the materials referred to in the embodiment of Fig. 2. It may be provided that the first layers 16.1 and 16.3 have an identical material composition and that the second layers 16.2 and 16.4 likewise have an identical material composition.
  • the parameters xl, x2 and y are then to be chosen so that the energy gaps E G2 and E G3 . 2 is greater than the energy gap E G i of the laser-active layer.
  • the difference between the energy gap E G2 and E G3 .i must be at least 25 meV, so that quantization levels develop in the second layers 16.2 and 16.4.
  • the energy gap E G3 .i unlike in the illustrated embodiment, may also be larger than the energy gap E G i.
  • the outermost layer 16.4 may have a different material composition than the layer 16.2. In particular, they may be formed as an aluminum-free layer and the material composition of In x Ga x As y pi y have with 0 ⁇ x ⁇ 1 and 0 ⁇ y ⁇ . 1 This ensures that essentially no surface absorption centers can be present through aluminum.
  • FIGS. 4A-E Various diagrams for illustrating a further exemplary embodiment of a semiconductor laser according to the invention are shown in FIGS. 4A-E.
  • the passivation layer 4.3 (FIG. 4B) is sufficiently doped such that an electrical potential Vbi (see FIG. 4A) lies above a depletion zone 4.2 (see FIG. 4B) between the passivation layer and the laser layer system 4.1 (see FIG 4B), in particular also forms between the laser-active layer of the laser.
  • the doping is adjusted such that the charge carrier concentration (see Fig. 4C) of electrons or holes in the passivation layer becomes negligible with respect to the concentration of the majority charge carriers.
  • the recombination (R V oiume) of holes and electrons in the passivation layers 16.1-16.3 (see Fig. 4A) and in particular at the interface (Rsurface) 16.4 is reduced, as shown in Fig. 4C-E.
  • the free charge carrier absorption of electrons or holes by photons of the laser-active material which is proportional to their charge carrier concentration, can be adjusted via the doping.
  • the free carrier absorption is typically smaller by a factor of 4 for electrons in the III-V material.
  • the doping can be adjusted in the limits of lxl ⁇ 18 c ⁇ f 3 and 2xl0 19 cm ⁇ 3 , so that the epitaxial perfection of the semiconductor top lattice is maintained.
  • the reduction of recombination and free carrier absorption via non-radiative processes reduces the heating of the passivation layer and thus increases its destruction threshold at high injection currents and high photon densities.

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Abstract

Der Halbleiter-Laser weist eine Resonator-Endfläche (15) und ein auf der Resonator-Endfläche (15) aufgebrachtes Halbleiter-Übergitter (16) auf. Das Halbleiter-Übergitter (16) wirkt als Passivierungsschicht für die Resonator-Endfläche (15) und weist eine Anzahl Schichten (16.1, 16.2, 16.3, 16.4) auf, deren Materialzusammensetzungen derart gewählt sind, dass im Wesentlichen keine Lichtabsorption bei der Emissionswellenlänge des Halbleiter-Lasers (13) stattfindet, das Schichtpaket einen Ladungsträgertransport aus der aktiven Schicht an die Oberfläche der äussersten Schicht (16.4) unterdrückt und gleichzeitig gute Gitteranpassung des Halbleiter-Übergitters (16) an den Halbleiter-Laser ermöglicht wird.

Description

Beschreibung
Passivierung einer Resonator-Endfläche eines Halbleiter- Lasers mit einem Halbleiter-Übergitter
Die vorliegende Erfindung betrifft generell das Gebiet der Herstellung von Halbleiter-Lasern, insbesondere solcher Halbleiter-Laser, die durch Abspaltung von einem größeren Halbleiter-Kristall (Barren) hervorgehen und demzufolge Spaltkan- ten aufweisen, die die Resonator-Endflächen des Halbleiter- Lasers bilden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf einen Halbleiter-Laser mit passivierten Resonator-Endflächen und ein Verfahren zur Passivierung der Resonator-Endflächen von Halbleiter-Lasern.
Zunächst wird die konventionelle Herstellung der Halbleiter- Laser anhand der Figuren Ia, b näher erläutert.
In der Fig. Ia ist ein einzelner Halbleiter-Laser perspekti- visch dargestellt. Der Halbleiter-Laser weist einen Rippenwellenleiter 4 auf, um einmodigen Laserbetrieb mit hoher Strahlqualität der emittierten Laserstrahlung zu ermöglichen. In der Fig. Ib ist ein Halbleiterstreifen (Laserbarren) dargestellt, der eine Vielzahl von Halbleiter-Lasern 3 enthält. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Halbleiter- Laser mit Rippenwellenleiterstruktur beschränkt, sondern kann prinzipiell für jede Art von Halbleiter-Lasern verwendet werden .
Die Herstellung erfolgt im Wesentlichen in drei Schritten.
Erstens wird eine Laserstruktur durch epitaktische Beschich- tung eines Halbleiter-Kristalls hergestellt. Zweitens wird die Laserstruktur lithographisch prozessiert und mit Kontaktmetall versehen. Drittens werden die Laserspiegel durch Spal- ten des Kristalls entlang der [110] -Kristallachsen (bei polaren Verbindungshalbleitern) erzeugt. Durch diesen Spaltvorgang wird auch die Resonatorlänge des Lasers festgelegt, der durch zwei gegenüberliegende Spaltflächen 5 begrenzt ist, welche als Spiegel dienen. Der Spaltvorgang liefert einen Halbleiterstreifen (Laserbarren) , der eine Vielzahl von Laserdioden enthält. Die Laserdioden können aus vorstrukturier- ten Streifen 4 bestehen, die nebeneinander auf dem Laserbarren (Fig. 2a) angeordnet sind. Die einzelnen Laserdioden 3 können dann von dem Laserbarren abgespalten werden.
Eine geeignete Passivierung der Resonator-Endflächen des Halbleiter-Lasers macht sich in einer signifikanten Erhöhung der Lebensdauer des Halbleiter-Lasers bei hoher optischer Ausgangsleistung bemerkbar. Die Wirkungsweise der Passivierung ist auf das Problem zurückzuführen, dass die Oberfläche von Halbleiter-Kristallen Defekte aufweist, die von ungesät- tigten Oberflächenbindungen und von Oxiden und Verunreinigungen stammen, welche in der Atmosphäre gebildet werden. Während des Betriebs der Laserdiode führen diese Oberflächendefekte zur Absorption des Laserlichts und zur nichtstrahlenden Rekombination von Ladungsträgern aus der aktiven Zone des Lasers auf der Oberfläche an der Spaltkante, die zugleich als Spiegelfläche des Lasers dient. Folglich erwärmt sich die Spiegelfläche, wodurch bei hoher optischer Leistungsdichte eine plötzliche Zerstörung der Laserdiode ausgelöst wird. Dieser Effekt wird in der Literatur auch als katastrophale Spiegelzerstörung ("catastrophic optical mirror damage") beschrieben. Durch Passivierung kann die Dichte der Oberflächendefekte durch teilweise Absättigung der Oberflächenbindungen reduziert werden. Zugleich kann eine Oxidation und Verunreinigungen verhindert werden.
Bisher bekannt gewordene Verfahren für die Passivierung der Resonator-Endflächen bieten entweder keinen vollständigen Schutz vor katastrophaler optischer Spiegelzerstörung oder aber sie erhöhen die optischen Verluste im Resonator.
Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiter-Laser mit erhöhter Lebensdauer und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, die Gefahr der katastrophalen optischen Spiegelzerstörung bei extrem hoher Dichte der optischen Lichtlei¬ stung des Halbleiter-Lasers zu reduzieren oder vollständig zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung geht von der wesentlichen Erkenntnis aus, dass eine einzelne Passivierungsschicht auf einer Resonator- Endfläche der Bedingung genügen muss, dass ihr Material selbst bei der Laserwellenlänge nicht absorbiert. Sie muss daher eine größere Bandlücke aufweisen als das Material des Halbleiter-Lasers. Falls sie aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist, bedeutet dies jedoch, dass sie in Abhängigkeit des Materials im Volumen eine größere Gitterkonstante als das Material des Halbleiter-Lasers oder dessen laserakti- ve Schicht aufweist. Das gitterfehlangepasste Aufwachsen einer derartigen Schicht führt jedoch ab einer bestimmten Schichtdicke zu Kristallfehlern an der Grenzschicht und damit zu Absorptionszentren. Bei einer einzelnen Volumen- Passivierungsschicht muss demnach ein Kompromiss zwischen der Absorption durch derartige Absorptionszentren und der Bandkanten-Absorption des Materials der Passivierungsschicht gesucht werden. Ein optimales Resultat hinsichtlich der Absorptionseigenschaften kann mithin nicht erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, anstelle einer einzelnen Volumen-Passivierungsschicht mehrere Schichten auf die Resonator-Endfläche des Halbleiter-Lasers aufzubringen, die jeweils eine Schichtdicke unterhalb der elektronischen Wellenlänge der Ladungsträger aufweisen. Bei geeigneter Wahl der Schichtmaterialien und der Schichtdicken kann damit eine
Bandlücke bereitgestellt werden, die größer ist als die Bandlücke des Halbleiter-Lasers, sodass keine Bandkanten- Absorption bei der Emissionswellenlänge vorliegt. Gleichzeitig können die Schichtmaterialien so gewählt werden, dass die mittlere Gitterkonstante der Mehrfachschichten der Gitterkonstante des Materials des Halbleiter-Lasers im Wesentlichen entspricht, sodass keine Gitterfehlanpassung beim Aufwachsen der Mehrfachschichten vorliegt oder die Schichtdicke ist so gering, dass die Gitterfehlanpassung nicht zu Kristalldefekten und damit Absorptionszentren führt. Das Schichtsystem kann somit als Halbleiter-Übergitter aus Schichten mit ab- wechselnd hoher und niedriger Bandlücke ausgebildet sein.
Insbesondere kann die Gitterfehlanpassung so eingestellt werden, dass die Bandkante des Halbleitermaterials von Schichten innerhalb des Schichtpaketes durch Zug- oder Druckspannung erhöht wird.
In einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung somit auf einen Halbleiter-Laser mit einer Resonator-Endfläche und einem auf der Resonator-Endfläche aufgebrachten Halbleiter- Übergitter .
In einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf einen Halbleiter-Laser mit einer Resonator-Endfläche und einem auf der Resonator-Endfläche aufgebrachten Schichtsystem, welches Schichten mit einer Schichtdicke unterhalb 20 nm, insbesonde- re unterhalb 15 nm, insbesondere unterhalb 10 nm aufweist, wobei auch alle inkrementellen Zwischenwerte der hier genannten Bereiche erfasst sein sollen (Inkrement 1 nm) . Das Schichtsystem kann dabei eine alternierende Abfolge von Schichten relativ hoher und relativ niedriger Bandlücke auf- weisen und die Anzahl der Schichten kann jeden beliebigen Wert grösser als 2 annehmen.
In einem dritten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf einen Halbleiter-Laser mit einer Resonator-Endfläche und einem auf der Resonator-Endfläche aufgebrachten Schichtsystem, welches eine Dotierung oberhalb IxIO18Cm"3 und kleiner als 2xl019cm"3 aufweist. Das Dotierungsmaterial wird während des Epitaxie- Prozesses mit eingebaut und kann z.B. Silizium, Selen, Beryllium oder Kohlenstoff sein.
Wie allgemein bekannt ist, treten in einem Halbleiter- Übergitter gemäß dem ersten Aspekt oder in einem Schichtsystem gemäß dem zweiten Aspekt Quantisierungseffekte in den Halbleiterschichten auf. In einer Halbleiterschicht mit einer relativ niedrigen Bandlücke, welche zwischen zwei Halbleiterschichten mit einer relativ hohen Bandlücke eingeschlossen ist, bildet sich eine Potentialtopfstruktur mit einzelnen quantisierten Energieniveaus aus.
Der Halbleiter-Laser kann auf der Basis eines III-V- Halbleitermaterials hergestellt sein. In diesem Fall können in dem Halbleiter-Übergitter oder dem Schichtsystem Schichten enthalten sein, welche eine Zusammensetzung InxiAlx2Gai-xi- x2AsyPi-y mit O ≤ xl ≤ l, 0 < x2 ≤ l und 0 < y < 1 aufweisen. Die Wahl der Parameter xl, x2 und y bestimmt somit die stöchiometrische Zusammensetzung der einzelnen Schichten und diese bestimmt deren Bandlücken und Gitterkonstanten. Durch geeignete Wahl eines ersten Satzes von Parametern xl, x2 und y können somit erste Schichten des Halbleiter-Übergitters oder des Schichtsystems gebildet werden, welche jeweils eine erste, relativ große Bandlücke und eine erste Gitterkonstante aufweisen, und es können durch geeignete Wahl eines zweiten Satzes von Parametern von xl, x2 und y zweite Schichten des Halbleiter-Übergitters oder des Schichtsystems gebildet werden, welche jeweils eine zweite, relativ kleine Bandlücke und eine zweite Gitterkonstante aufweisen. Die Parameter sind so zu wählen, dass die erste Bandlücke der ersten Schichten größer ist als die Bandlücke der laseraktiven Schicht des Halbleiter-Lasers und die Schichtdicke der zweiten Schichten ist so zu wählen, dass der Abstand zwischen den ersten Quantisierungsniveaus für Elektronen und Löcher in den zweiten Schich- ten größer als die Bandlücke der laseraktiven Schicht des Halbleiter-Lasers ist. Wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, so findet keine Bandkanten-Absorption bei der Emissionswellenlänge des Halbleiter-Lasers statt. Die zweite Bandlücke kann dabei auch niedriger sein als die Bandlücke der laseraktiven Schicht. Zusätzlich können die Parameter so gewählt werden, dass eine gute Gitteranpassung erreicht wird. Beispielsweise können die erste Gitterkonstante der ersten Schichten und die zweite Gitterkonstante der zweiten Schichten im arithmetischen Mittel an die Gitterkonstanten der laseraktiven Schicht und der diese einschließenden Deckschichten weitgehend gitterangepasst sein bzw. beispielsweise der Gitterkonstante der laseraktiven Schicht oder dem arithmeti- sehen Mittel der Gitterkonstanten der laseraktiven Schicht und der unmittelbar angrenzenden Deckschichten entsprechen oder nur um einen vorgegebenen Betrag davon abweichen.
Es sollte dabei die Differenz zwischen der ersten Bandlücke der ersten Schichten und der zweiten Bandlücke der zweiten Schichten mindestens kB • T = 25 meV betragen, da unterhalb davon in den die Potentialtopfstrukturen bildende'n zweiten Schichten keine elektronische Quantisierung stattfindet. In der Praxis liegt diese Differenz zumeist deutlich höher.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die unmittelbar auf der Resonator-Endfläche aufgebrachte Schicht des Halbleiter- Übergitters oder des Schichtsystems eine der ersten Schichten ist, sodass diese Schicht eine größere Bandlücke aufweist als die laseraktive Schicht des unmittelbar angrenzenden Halbleiter-Lasers. Dies hat den Vorteil, dass an der Grenzfläche zum Halbleiter-Laser eine elektronische Barriere für Elektronen und Löcher gebildet wird. Die Höhe dieser elektronischen Barriere hängt von der Differenz zwischen der Bandlücke der Ia- seraktiven Schicht des Halbleiter-Lasers und der ersten Bandlücke der ersten Schichten ab und die Dicke der elektronischen Barriere hängt von der Schichtdicke dieser Schicht ab. Die elektronische Barriere kann verhindern, dass Ladungsträger aus dem Halbleiter-Laser auf die Oberfläche der äußersten Schicht des Halbleiter-Übergitters oder des Schichtsystems gelangen und dort nichtstrahlend rekombinieren. Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Halbleiter-Übergitter oder das Schichtsystem eine äußerste Schicht enthält, welche eine Zusammensetzung InxGai-xAsyPi-y mit 0 < x < 1 und 0 < y < 1 aufweist. Diese Zusammensetzung ist so gewählt, dass sie kein Aluminium enthält, da Materialzusammensetzungen mit Aluminium bekanntermaßen leicht oxidieren und somit eine hohe Dichte von Oberflächen-Absorptionszentren aufweisen können. Somit kann die Oberflächen-Rekombination von Ladungsträgern verhindert oder zumindest erschwert werden.
Im Folgenden wird ein einziges Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. Ia, b eine schematische, perspektivische Darstellung eines Halbleiter-Lasers (a) und eine schematische, perspektivische Darstellung eines Halbleiterstreifens (b) ;
Fig. 2 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiter-Lasers; und
Fig. 3 eine elektronische Bandstruktur eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiter-Lasers;
Fig. 4A Elektronische Bandstruktur bei Dotierung der Pas- sivierungsschicht des erfindungsgemäßen Halbleiter-Lasers; Fig. 4B Verarmungszone bei Dotierung des der Passivie- rungsschicht erfindungsgemäßen Halbleiter-Lasers; Fig. 4C Ladungsträgerkonzentration bei Dotierung der Pas- sivierungsschicht des erfindungsgemäßen Halbleiter-Lasers; Fig. 4D Rekombinationskanäle bei Dotierung der Passivie- rungsschicht des erfindungsgemäßen Halbleiter- Lasers; Fig. 4E Rekombinationskanäle ohne Dotierung der Passivie- rungsschicht des erfindungsgemäßen Halbleiter- Lasers .
In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Halbleiter-Laser schematisch in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Der Halbleiter-Laser 13 entspricht in seinem wesentlichen Aufbau einem bereits in Verbindung mit der Fig. Ia eingangs erläuterten Halbleiter-Laser 3, wobei auch die Herstellung wie eingangs in Verbindung mit den Figuren Ia, Ib erläutert erfolgen kann. Der Halbleiter- Laser 13 weist somit in nicht-einschränkender Weise einen Rippenwellenleiter 14 auf. Der Halbleiter-Laser 13 weist des Weiteren Resonator-Endflächen 15 auf, von denen nur die in der Darstellung auf der rechten Seite befindliche Resonator- Endfläche mit einem entsprechenden Bezugszeichen versehen ist. Die gegenüberliegende, auf der linken Seite vorhandene Resonator-Endfläche ist mit einem Schichtsystem 16 versehen, welches als Passivierungsschicht auf die Resonator-Endfläche aufgebracht ist. Ein identisches oder ähnliches Schichtsystem kann gleichermaßen auch auf die rechtsseitige Resonator- Endfläche 15 aufgebracht sein.
Das Schichtsystem 16 ist insbesondere ein Halbleiter-Über- gitter und weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine
Anzahl von vier Schichten auf. Diese vier Halbleiterschichten können epitaktisch, vorzugsweise durch Molekularstrahl- Epitaxie, auf die Resonator-Endfläche aufgebracht sein.
Der Halbleiter-Laser 13 kann beispielsweise auf der Basis ei-v nes III-V-Materialsystems, insbesondere auf der Basis von GaAs oder AlGaAs aufgebaut sein. Das Schichtsystem 16 kann Schichten mit einer Zusammensetzung InxiAlX2Gai-xi-x2AsyPi_y enthalten, wobei 0 < xl < 1, 0 < x2 < 1 und 0 < y < 1 sind. Die Schichten können erste Schichten mit einer relativ großen
Bandlücke, welche größer als die Bandlücke der laseraktiven Schicht des Halbleiter-Lasers 13 ist, und zweite Schichten mit einer zweiten Bandlücke, welche kleiner als die Bandlücke der ersten Schichten ist, enthalten. Die Schichtdicken sowohl der ersten als auch der zweiten Schichten liegen unterhalb von 20 nm, vorzugsweise unterhalb 15 nm, vorzugsweise unter- halb von 10 nm, sodass die zweiten Schichten Potentialtopfs- trukturen bilden, in denen quantisierte Energieniveaus für Elektronen und Löcher entstehen.
Da beispielsweise die Bandlücke der ersten Schichten größer ist als die Bandlücke des Halbleiter-Lasers 13 bzw. der laseraktiven Schicht des Halbleiter-Lasers 13 und die Bandlücke zwischen den ersten Quantisierungsniveaus für Elektronen und Löcher der zweiten Schichten größer als die Bandlücke des Halbleiter-Lasers 13 bzw. der laseraktiven Schicht des HaIb- leiter-Lasers 13 ist, findet keine Bandkanten-Absorption bei der Emissionswellenlänge des Halbleiter-Lasers 13 statt. Gleichzeitig können jedoch die Materialien der ersten und zweiten Schichten so gewählt sein, dass die mittlere Gitterkonstante der Materialien der ersten und zweiten Schichten der Gitterkonstante des Materials des Halbleiter-Lasers 13 oder einer gemittelten Gitterkonstante aus der laseraktiven Schicht und den Deckschichten entspricht, sodass die Passi- vierungsschicht an den Halbleiter-Laser gitterangepasst ist. Die Parameter xl, x2 und y können in geeigneter Weise gewählt werden, sodass die obigen Bedingungen zutreffen.
Die äußerste epitaktische Schicht, d.h. die zuletzt gewachsene Schicht des Schichtsystems kann dabei typischerweise eine Schicht mit einer Zusammensetzung InxGai-xAsyPi-y mit 0 < x < 1 und 0 < y < 1 sein, sodass in der äußersten Schicht kein Aluminium enthalten ist, da dieses bekanntermaßen eine hohe Dichte von Oberflächen-Absorptionszentren aufweist.
Die unmittelbar auf die Resonator-Endfläche aufgewachsene er- ste epitaktische Schicht kann beispielsweise eine der definitionsgemäß ersten Schichten des Schichtsystems sein und somit eine größere Bandlücke aufweisen als das Halbleitermaterial des Halbleiter-Lasers 13 bzw. dessen laseraktive Schicht. Zusätzlich kann diese erste Schicht etwas dicker sein als die übrigen Schichten. Beides zusammen führt dazu, dass eine ausreichende elektronische Barriere für Elektronen und Löcher gebildet wird, um zu vermeiden, dass Ladungsträger aus dem Halbleiter-Laser in das Schichtsystem oder etwa bis zu der äußersten Schicht des Schichtsystems vordringen können.
In der Fig. 3 ist eine Leitungs- und Valenzbandstruktur eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiter-Lasers dargestellt. Die obere Hälfte des Bildes zeigt den Leitungsbandverlauf, während die untere Hälfte den Valenzbandverlauf zeigt. Beide Verläufe sind über eine Ortskoordinate aufgetragen, welche senkrecht zu der Ebene der Schichten verläuft. Es lassen sich somit drei verschiedene
Bereiche unterteilen. In einem linksseitigen Teilbereich befindet sich der Halbleiter-Laser 13, wobei die Bandstruktur sich auf die laseraktive Schicht des Halbleiter-Lasers 13 bezieht. Die Bandlücke in diesem Bereich ist mit EGi bezeich- net . In einem rechtsseitigen Teilbereich befindet sich Luft, wobei hier die entsprechenden Vakuumniveaus des Leitungs- und Valenzbands eingezeichnet sind. In einem mittleren Teilbereich befindet sich das (Passivierungs-) Schichtsystem 16. Dieses weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Teil- schichten auf, welche unterschiedliche Bandlücken und unterschiedliche Gitterkonstanten besitzen. Zwei erste Schichten 16.1 und 16.3 weisen eine erste Bandlücke EG2 auf, welche größer als die Bandlücke EGi der laseraktiven Schicht ist. Zwei zweite Schichten 16.2 und 16.4 weisen hingegen eine Zu- sammensetzung auf, die eine Bandlücke EG3.i aufweist, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel niedriger als die Bandlücke EGI der laseraktiven Schicht ist. Da jedoch die zweiten Schichten 16.2 und 16.4 durch die gegebene Struktur eines Halbleiter-Übergitters als PotentialtopfStrukturen ausgebil- det sind, können Elektronen und Löcher in diesen Schichten nur bestimmte quantisierte Niveaus annehmen, die in der Darstellung der Fig. 3 durch gestrichelte Linien gekennzeichnet sind. Im vorliegenden Fall ist jeweils nur ein quantisiertes Niveau vorhanden und die Energielücke zwischen den quanti- sierten Niveaus ist mit EG3.2 bezeichnet, welche größer ist als die Bandlücke EGi der laseraktiven Schicht.
Die Schichtdicken können beispielsweise derart gewählt sein, dass die Schichtdicke der Schicht 16.1 3 nm beträgt, die Schichtdicke der Schicht 16.2 3 nm beträgt, die Schichtdicke der Schicht 16.3 3 nm beträgt und die Schichtdicke der Schicht 16.4 3 nm beträgt. Es können selbstredend auch mehr als 4 Schichten in dem Schichtsystem enthalten sein.
Die Schicht 16.1 bildet somit eine Barriere für Elektronen und Löcher, um zu verhindern, dass Elektronen und Löcher aus der laseraktiven Schicht in das Schichtsystem 16 gelangen und gegebenenfalls an der Oberfläche der äußersten Schicht 16.4 rekombinieren und damit auf der Oberfläche nichtstrahlend rekombinieren und somit die Schicht aufheizen, wodurch wiederum die Bandkante bis zur Absorption des Laserlichtes reduziert werden könnte.
Die Materialien des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 können entsprechend den bezüglich des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 genannten Materialien gewählt werden. Es kann dabei vorge- sehen sein, dass die ersten Schichten 16.1 und 16.3 eine identische Materialzusammensetzung aufweisen und dass ebenso die zweiten Schichten 16.2 und 16.4 eine identische Material- zusammensetzung aufweisen. Die Parameter xl, x2 und y sind dann so zu wählen, dass die Energielücken EG2 und EG3.2 größer als die Energielücke EGi der laseraktiven Schicht ist. Die
Differenz zwischen der Energielücke EG2 und EG3.i muss mindestens 25 meV betragen, damit sich in den zweiten Schichten 16.2 und 16.4 Quantisierungsniveaus ausbilden. Die Energielücke EG3.i kann anders als im dargestellten Ausführungsbei- spiel auch größer als die Energielücke EGi sein. Die äußerste Schicht 16.4 kann eine andere Material Zusammensetzung als die Schicht 16.2 aufweisen. Insbesondere kann sie als eine aluminiumfreie Schicht ausgebildet sein und die Materialzusammensetzung InxGai-xAsyPi-y mit 0 < x < 1 und 0 < y < 1 aufweisen. Damit ist sichergestellt, dass im Wesentlichen keine Oberflächen-Absorptionszentren durch Aluminium vorhanden sein können.
In der Fig. 4A-E sind verschiedene Diagramme zur Veranschau- lichung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiter-Lasers dargestellt. Die Passivierungs- schicht 4.3 (Fig. 4B) ist so ausreichend dotiert, dass sich ein elektrisches Potential Vbi (s. Fig. 4A) über einer Verarmungszone 4.2 (s. Fig. 4B) zwischen der Passivierungsschicht und dem Laserschichtsystem 4.1 (s. Fig. 4B), insbesondere auch zwischen der laseraktiven Schicht des Lasers ausbildet. Die Dotierung ist so eingestellt, dass die Ladungsträgerkonzentration (s. Fig. 4C) von Elektronen oder Löchern in der Passivierungsschicht vernachlässigbar gegenüber der Konzen- tration der Majoritätsladungsträger wird. Hierdurch wird wie in Fig. 4C-E dargestellt die Rekombination (RVoiume) von Löchern und Elektronen in den Passivierungsschichten 16.1 - 16.3 (s. Fig. 4A) und insbesondere an der Grenzfläche (Rsurface) 16.4 vermindert. Des weiteren kann die freie La- dungsträgerabsorption von Elektronen oder Löchern durch Photonen des laseraktiven Materials, welche proportional zu deren Ladungsträgerkonzentration ist, über die Dotierung eingestellt werden. Die freie Ladungsträgerabsorption ist für Elektronen im III-V Material typischerweise um einen Faktor 4 kleiner. Die Dotierung kann in den Grenzen von lxlθ18cπf3 und 2xl019cm~3 eingestellt werden, so dass die epitaktische Perfektion des Halbleiter-Obergitters erhalten bleibt. Die Verminderung der Rekombination und freien Ladungsträgerabsorption über nichtstrahlende Prozesse vermindert die Aufheizung der Passivierungsschicht und erhöht damit deren Zerstörungsschwelle bei hohen Injektionsströmen und hohen Photonendichten .

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiter-Laser, mit einer Resonator-Endfläche (15), und einem auf der Resonator-Endfläche (15) aufgebrachten Halbleiter-Übergitter (16) .
2. Halbleiter-Laser nach Anspruch 1, welcher auf der Basis von III-V-Halbleitermaterial hergestellt ist.
3. Halbleiter-Laser nach Anspruch 2, bei welchem das Halbleiter-Übergitter (16) Schichten (16.1, 16.2, 16.3, 16.4) enthält, welche jeweils eine Zusammensetzung InxiAlx2Gai-.xi-x2AsyPi-y mit 0 < xl < 1, 0 < x2 < 1 und 0 < y < 1 aufweisen.
4. Halbleiter-Laser nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem das Halbleiter-Übergitter (16) eine äußerste Schicht (16.4) enthält, welche eine Zusammensetzung InxGai-xAsyPi-y mit 0 < x <1 und 0 < y < 1 aufweist.
5. Halbleiter-Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Halbleiter-Übergitter (16) Schichten (16.1, 16.2, 16.3, 16.4) enthält, welche jeweils eine Schichtdicke unterhalb 20 nm, insbesondere unterhalb 15 nπi, insbesondere unterhalb 10 nm aufweisen.
6. Halbleiter-Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem das Halbleiter-Übergitter (16) erste Schichten (16.1, 16.3) mit einer ersten Bandlücke (EGi) und zweite Schichten (16.2, 16.4) mit einer zweiten Bandlücke (EG3.i) enthält, und die erste Bandlücke (EQ2) größer als die Bandlücke (EGi) des Materials des Halbleiter-Lasers (13) ist.
7. Halbleiter-Laser nach Anspruch 6, bei welchem die Differenz zwischen der ersten Bandlücke (EG2> und der zweiten Bandlücke (EG3.i) mindestens 25 meV beträgt.
8. Halbleiter-Laser nach Anspruch 7, bei welchem die unmittelbar auf der Resonator-Endfläche (15) aufgebrachte Schicht (16.1) des Halbleiter-Übergitters (16) eine der ersten Schichten (16.1, 16.3) ist und gegebenenfalls eine größere Schichtdicke als die übrigen Schichten aufweist.
9. Halbleiter-Laser nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welchem die ersten Schichten (16.1, 16.3) eine erste Gitterkonstante und die zweiten Schichten (16.2, 16.4) eine zweite Gitterkonstante aufweisen und das arithmetische Mittel der ersten Git- terkonstante und der zweiten Gitterkonstante der Gitterkonstante der laseraktiven Schicht des Halbleiter-Lasers (13) oder einer davon abgeleiteten Gitterkonstante entspricht oder von dieser nur um einen vorgegebenen Maximalbetrag abweicht.
10. Halbleiter-Laser, mit einer Resonator-Endfläche (15), und einem auf der Resonator-Endfläche (15) aufgebrachten Schichtsystem (16), welches Schichten (16.1, 16.2, 16.3, 16.4) mit einer Schichtdicke unterhalb 20 nm, insbesondere unterhalb 15 nm, insbesondere unterhalb 10 nm aufweist.
11. Halbleiter-Laser nach Anspruch 10, bei welchem das Schichtsystem (16) ein Halbleiter-Übergitter bildet.
12. Halbleiter-Laser nach Anspruch 10 oder 11, welcher auf der Basis von III-V-Halbleitermaterial hergestellt ist.
13. Halbleiter-Laser nach Anspruch 12, bei welchem das Schichtsystem (16) Schichten (16.1, 16.2, 16.3, 16.4) enthält, welche jeweils eine Zusammensetzung
InxiAlx2Ga1-xi-X2AsyPi-y mit O ≤ xl ≤ l, 0 < x2 ≤ l und 0 < y < 1 aufweisen .
14. Halbleiter-Laser nach Anspruch 12 oder' 13, bei welchem das Schichtsystem (16) eine äußerste Schicht (16.4) enthält, welche eine Zusammensetzung InxGai-xAsyPi-y mit 0 < x <1 und 0 < y < 1 aufweist.
15. Halbleiter-Laser nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei welchem das Schichtsystem (16) Schichten (16.1, 16.2, 16.3, 16.4) enthält, welche jeweils eine Schichtdicke unterhalb 20 nm, insbesondere unterhalb 15 nm, insbesondere unterhalb 10 nm aufweisen .
16. Halbleiter-Laser nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei welchem das Schichtsystem (16) erste Schichten (16.1, 16.3) mit einer ersten Bandlücke (EGi) und zweite Schichten (16.2, 16.4) mit einer zweiten Bandlücke (EG3.i) enthält, und die erste Bandlücke (EG2) größer als die Bandlücke (EGi) des Materials des Halbleiter-Lasers (13) ist.
17. Halbleiter-Laser nach Anspruch 16, bei welchem die Differenz zwischen der ersten Bandlücke (EG2) und der zweiten Bandlücke (EG3.i) mindestens 25 meV beträgt.
18. Halbleiter-Laser nach Anspruch 17, bei welchem die unmittelbar auf der Resonator-Endfläche (15) aufgebrachte Schicht (16.1) des Halbleiter-Übergitters (16) eine der ersten Schichten (16.1, 16.3) ist und gegebenenfalls eine grö- ßere Schichtdicke als die übrigen Schichten aufweist.
19. Halbleiter-Laser nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei welchem die ersten Schichten (16.1, 16.3) eine erste Gitterkonstante und die zweiten Schichten (16.2, 16.4) eine zweite Gitterkonstante aufweisen und das arithmetische Mittel der ersten Gitterkonstante und der zweiten Gitterkonstante der Gitterkon- stante der laseraktiven Schicht des Halbleiter-Lasers (13) oder einer davon abgeleiteten Gitterkonstante entspricht oder von dieser nur um einen vorgegebenen Maximalbetrag abweicht.
20. Halbleiter-Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei welchem das Halbleiter-Übergitter (16) derart dotiert ist, dass sich angrenzend an das Halbleiter-Übergitter (16) eine Verarmungszone mit einem elektrischen Potential (Vbi) ausbildet.
21. Halbleiter-Laser nach Anspruch 20, bei welchem die Dotierung so eingestellt ist, dass die Ladungsträgerkonzentration von Elektronen oder Löchern in dem Halbleiter- Übergitter (16) vernachlässigbar gegenüber der Konzentration der Majoritätsladungsträger wird.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9933554B2 (en) 2013-07-03 2018-04-03 California Institute Of Technology High-coherence semiconductor light sources
CA2915690A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 California Institute Of Technology High-coherence semiconductor light sources

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61228692A (ja) * 1985-04-02 1986-10-11 Nec Corp 半導体レ−ザ
EP0477033A2 (de) * 1990-09-21 1992-03-25 Sharp Kabushiki Kaisha Halbleiterlaser
JPH04212938A (ja) * 1990-12-06 1992-08-04 Pioneer Electron Corp 波長変換素子
JPH0621562A (ja) * 1991-02-07 1994-01-28 Nec Corp 半導体レーザ
GB2385462A (en) * 2002-02-15 2003-08-20 Denselight Semiconductors Pte A semiconductor laser structure
DE102004037191A1 (de) * 2004-07-30 2006-02-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Halbleiterbautelement mit einer Passivierungsschicht und Verfahren zu seiner Herstellung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4656638A (en) * 1983-02-14 1987-04-07 Xerox Corporation Passivation for surfaces and interfaces of semiconductor laser facets or the like
US5802091A (en) * 1996-11-27 1998-09-01 Lucent Technologies Inc. Tantalum-aluminum oxide coatings for semiconductor devices
JP3814432B2 (ja) * 1998-12-04 2006-08-30 三菱化学株式会社 化合物半導体発光素子
JP2001119096A (ja) * 1999-10-18 2001-04-27 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザー装置
DE10048475C2 (de) * 2000-09-29 2003-04-17 Lumics Gmbh Passivierung der Resonatorendflächen von Halbleiterlasern auf der Basis von III-V-Halbleitermaterial
US6984538B2 (en) * 2001-07-26 2006-01-10 Phosistor Technologies, Inc. Method for quantum well intermixing using pre-annealing enhanced defects diffusion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61228692A (ja) * 1985-04-02 1986-10-11 Nec Corp 半導体レ−ザ
EP0477033A2 (de) * 1990-09-21 1992-03-25 Sharp Kabushiki Kaisha Halbleiterlaser
JPH04212938A (ja) * 1990-12-06 1992-08-04 Pioneer Electron Corp 波長変換素子
JPH0621562A (ja) * 1991-02-07 1994-01-28 Nec Corp 半導体レーザ
GB2385462A (en) * 2002-02-15 2003-08-20 Denselight Semiconductors Pte A semiconductor laser structure
DE102004037191A1 (de) * 2004-07-30 2006-02-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Halbleiterbautelement mit einer Passivierungsschicht und Verfahren zu seiner Herstellung

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