WO2016174240A1 - Kantenemittierender halbleiterlaser mit tunnelkontakt - Google Patents

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Roland Enzmann
Thomas Hager
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser

Definitions

  • the invention relates to an edge-emitting
  • the object of the invention is to provide an improved semiconductor laser with a tunnel junction.
  • the object of the invention is achieved by the semiconductor laser according to claim 1 and by the method according to claim 10.
  • An advantage of the semiconductor laser described is that an improved waveguide is achieved.
  • Tunnel contact layer is arranged. This will be a
  • positively doped semiconductor layers absorb free charge carriers.
  • the distance between the active zone and the next positively doped layer is increased.
  • a lower threshold for the Laser radiation a greater steepness and a better
  • the third is
  • Waveguide layer doped low, in particular undoped will further improve the
  • the first and the second waveguide layer are negatively doped.
  • two electrical contact layers are provided for an electrical power supply of the laser, wherein the two contact layers are arranged on two negatively doped layers, in particular on a negatively doped waveguide layer and on a negatively doped substrate.
  • a blocking layer is provided for electrons which limit, in particular prevent, migration of the electrons out of the region of the active zone.
  • a further improvement is achieved by arranging the blocking layer between the third waveguide layer and the tunnel junction. This also achieves a further improvement in the electrical properties of the laser.
  • the blocking layer for the electrons is disposed between the tunnel junction and a first waveguide layer. Also, this will further improve the electrical properties
  • Waveguide layer negatively doped and associated with an electrical p-contact.
  • the second waveguide layer is also negatively doped and associated with an electrical n-contact.
  • the active zone is adjacent to the second
  • Waveguide layer negatively doped and associated with an electrical p-contact.
  • the second waveguide layer is also negatively doped and associated with an electrical n-contact.
  • the active zone adjoins the first waveguide layer. This will also be another
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a semiconductor laser
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a semiconductor laser
  • Fig. 3 shows a third embodiment of a semiconductor laser
  • Fig. 4 illustrates a fourth embodiment of a semiconductor laser.
  • the semiconductor lasers described below are based on nitride-based semiconductor materials. The
  • Semiconductor lasers comprise elements of the chemical group III, such as aluminum, gallium or indium, and the element
  • Nitride-based semiconductor materials can be considered binary
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional representation of a first embodiment of a semiconductor laser 1.
  • the semiconductor laser 1 has an electrical n-contact 2 which is applied to an underside of a substrate 3.
  • On an upper side of the substrate 3 is a negative
  • doped first waveguide layer 4 applied.
  • an active layer 5 is arranged on the first waveguide layer 4.
  • On the active layer 5 is a third one
  • Waveguide layer 6 is arranged. On the third
  • Waveguide layer 6 is a blocking layer 7 is arranged. On the blocking layer 7, a highly positively doped first tunnel contact layer 8 is arranged. On the first
  • Tunnel contact layer 8 a second tunnel contact layer 9 is arranged.
  • the second tunnel contact layer 9 is highly negatively doped.
  • a second waveguide layer 10 is arranged, which is negatively doped.
  • an electrical p-contact 11 is applied. A positive voltage is applied to the p-type contact 11 and the ground is applied to the n-type contact 2 in order to apply light with the aid of the active layer 5
  • Semiconductor laser 1 which are arranged parallel to the image plane, are provided with mirrors, so that a
  • Semiconductor laser 1 is arranged perpendicular to the image plane.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a
  • Embodiment of Fig. 1 is constructed.
  • the semiconductor laser 1 has an electrical n-contact 2, which is applied to an underside of a substrate 3. On an upper side of the substrate 3, a negatively doped first waveguide layer 4 is applied. On the first waveguide layer 4 is an active layer 5 arranged. On the active layer 5 is a third one
  • Waveguide layer 6 is arranged. On the third
  • Waveguide layer 6 is a highly positively doped first tunnel contact layer 8 is arranged. On the first
  • Tunnel contact layer 8 a second tunnel contact layer 9 is arranged.
  • the second tunnel contact layer 9 is highly negatively doped.
  • a blocking layer 7 for electrons is arranged on the second tunnel contact layer 9.
  • a second waveguide layer 10 is arranged, which is negatively doped.
  • Waveguide layer 10 an electrical p-contact 11 is applied.
  • a positive voltage is applied to the p-type contact 11 and ground is applied to the n-type contact 2 to generate light by means of the active layer 5.
  • Image plane are arranged, are provided with mirrors, so that a gain of the laser light along a
  • Longitudinal axis of the semiconductor laser 1 forms.
  • the longitudinal axis of the semiconductor laser 1 is perpendicular to the image plane
  • the blocking layer 7 is between the second tunnel contact layer 9 and the second
  • Waveguide layer 10 is arranged.
  • the first tunnel contact layer 8 adjoins the third waveguide layer 6.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of the
  • the semiconductor laser 1 has a
  • Substrate 3 is a negatively doped first
  • Waveguide layer 4 applied. On the first
  • Waveguide layer 4 the blocking layer 7 is arranged.
  • the second tunnel contact layer 9 is arranged, which is highly negatively doped.
  • the first tunnel contact layer 8 is applied, which is highly positively doped.
  • the third waveguide layer 6 is arranged.
  • the third waveguide layer 6 is lightly doped or undoped.
  • the active layer 5 is arranged.
  • the second waveguide layer 10 is arranged.
  • the second waveguide layer 10 is negatively doped.
  • FIG. 4 shows a further embodiment, which in
  • the semiconductor laser 1 has an electrical n-contact 2, which is applied to an underside of a substrate 3. On an upper side of the substrate 3, a negatively doped first waveguide layer 4 is applied. On the first waveguide layer 4 is the second
  • Tunnel contact layer 9 is arranged, which is highly negatively doped. On the second tunnel contact layer 9, the first tunnel contact layer 8 is applied, which is highly positively doped. On the first tunnel contact layer 8 is the
  • Blocking layer 7 arranged for electrons.
  • Electron blocking layer 7 is the third
  • Waveguide layer 6 is arranged.
  • Waveguide layer 6 is lightly doped or undoped. On the third waveguide layer 6, the active layer 5 is arranged. On the active layer 5 is the second
  • Waveguide layer 10 is arranged.
  • Waveguide layer 10 is negatively doped. On the second waveguide layer 10, the p-contact 11 is applied.
  • Embodiments may include as substrate a sapphire layer, a silicon carbide layer, a spinel layer, a
  • the semiconductor layers arranged thereon are sequentially epitaxially
  • Layers shown can be more intermediate layers be provided, such as a nucleating layer, which is arranged on the substrate 3.
  • the substrate 3 is negatively doped and may be formed, for example, as an n-type gallium nitride layer doped with silicon.
  • the substrate 3 may also be in the form of an n-doped aluminum gallium nitride layer
  • the cladding layer may be formed, for example, as an n-doped aluminum gallium nitride layer doped with silicon.
  • the first waveguide layer 4 may consist of a III-V
  • the first waveguide layer 4 may consist of an undoped one
  • Gallium nitride layer an undoped aluminum gallium nitride layer, a negatively silicon doped aluminum gallium nitride layer, an undoped indium gallium nitride layer or a negatively doped indium gallium nitride layer.
  • Waveguide layer 4 has a larger bandgap than the following active layer 5.
  • the active layer 5 can be constructed in a simple embodiment of adjacent positively doped and negatively doped layers.
  • the active layer may be in the form of quantum well structures 5 and, for example, quantum wells of In x Al y Ga x - have y N (1>x> 0, 1>y> 0, 1 ⁇ x + y ⁇ 0).
  • Quantum well layers have a thickness in the range of 10 ⁇ to 100 ⁇ . Between the quantum well layers are layers of indium gallium nitride, aluminum gallium nitride or
  • Gallium nitride arranged as a barrier layers
  • the indium gallium aluminum nitride Quantum well layers and the barrier layers are the indium gallium aluminum nitride Quantum well layers and the barrier layers.
  • the blocking layer 7 is formed as a positively doped layer and may for example be formed of aluminum gallium nitride with magnesium doping and serves to complicate or prevent the migration of electrons from the region of the active zone.
  • Magnesium concentration within the blocking layer 7 may range between 1 x 10 18 / cm 3 and 2 x 10 20 / cm 3 .
  • the first tunnel layer 8 which is formed as a highly positively doped layer, may consist of gallium nitride doped with magnesium.
  • the doping can be in the range between 1 ⁇ 10 19 / cm 3 and 2 ⁇ 10 20 / cm 3 .
  • the first tunnel contact layer 8 can also consist of a highly positively doped indium gallium nitride or indium gallium aluminum nitride, which is doped with magnesium.
  • the second tunnel contact layer 9 is formed as a highly negatively doped layer and may be formed, for example, of gallium nitride with silicon doping.
  • the doping can be in the range between 5 ⁇ 10 18 / cm 3 and 1 ⁇
  • the second tunnel contact layer 9 can also be formed from a negatively silicon-doped indium gallium nitride layer or indium gallium aluminum nitride layer.
  • Tunnel contact layer 8, 9 can be in the range of 10 nm to 100 nm.
  • the second waveguide layer 10 may be formed of a negatively doped gallium nitride layer, indium gallium nitride layer, aluminum gallium nitride layer or indium gallium aluminum nitride layer.
  • the n-contact 2 and / or the p-contact 11 may be formed of a titanium / aluminum layer.
  • Oxygen, selenium or tellurium are used.
  • a current flow between the p-contact and the n-contact excites the active layer 5 of the semiconductor laser 1 to emit light.
  • the tunnel junction formed by the first and second tunnel contact layers 8, 9 generates a current injection from the p-side and the n-side, respectively, with respect to the active region. Due to the high doping of the first and the second tunnel contact layer 8, 9, which is arranged between the first and the second waveguide layer 4, 10, a sufficient number of carriers of the
  • the reduction of positively doped layers provides a semiconductor laser with low electrical resistance and low optical losses.
  • the series resistance of the layers is thereby reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen kantenemittierenden Halbleiterlaser (1) mit wenigstens einer aktiven Schicht (5) und zwei Wellenleiterschichten (4, 10), wobei die aktive Schicht zwischen den Wellenleiterschichten angeordnet ist, wobei die aktive Schicht ausgebildet ist, um eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, und wobei eine Tunnelkontaktschicht (8, 9) zwischen den zwei Wellenleiterschichten angeordnet ist, wobei die Tunnelkontaktschicht eine negativ dotierte Schicht (9) und eine positiv dotierte Schicht (8) aufweist, wobei die aktive Schicht (5) an eine dritte Wellenleiterschicht (6) angrenzt, und wobei die dritte Wellenleiterschicht (6) zwischen der aktiven Schicht (5) und der Tunnelkontaktschicht (8,9) angeordnet ist. Es kann des Weiteren noch eine Elektronblockierschicht (7) zwischen dem Tunnelkontakt und der dritten Wellenleiterschicht vorhanden sein. Der Halbleiterlaser kann auf Basis von InGaAlN hergestellt sein.

Description

KANTENEMITTIERENDER HALBLEITERLASER MIT TUNNELKONTAKT
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen kantenemittierenden
Halbleiterlaser mit Tunnelkontakt gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 106 722.6, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Aus EP 1 328 050 A2 ist ein kantenemittierender
Halbleiterlaser mit einem Tunnelkontakt bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Halbleiterlaser mit einem Tunnelkontakt bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Halbleiterlaser gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Ein Vorteil des beschriebenen Halbleiterlasers besteht darin, dass eine verbesserte Wellenführung erreicht wird.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Tunnelkontakt zwischen den zweite Wellenleiterschichten angeordnet ist, wobei eine dritte Wellenleiterschicht vorgesehen ist, wobei die dritte Wellenleiterschicht zwischen der aktiven Zone und der
Tunnelkontaktschicht angeordnet ist. Dadurch wird eine
Reduzierung der Ladungsträgerabsorption erreicht.
Insbesondere positiv dotierte Halbleiterschichten absorbieren freie Ladungsträger. Somit ist der Abstand zwischen der aktiven Zone und der nächsten positiv dotierten Schicht vergrößert. Somit wird eine geringere Einsatzschwelle für die Laserstrahlung, eine größere Steilheit und eine bessere
Effizienz erreicht.
Weiterhin wird die Kristallqualität der aktiven Zone und des Tunnelkontaktes verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform ist die dritte
Wellenleiterschicht gering dotiert, insbesondere undotiert. Auf diese Weise wird eine weitere Verbesserung der
Wellenführung erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform sind die erste und die zweite Wellenleiterschicht negativ dotiert. In einer weiteren Ausführungsform sind zwei elektrischen Kontaktschichten für eine elektrische Stromversorgung des Lasers vorgesehen, wobei die zwei Kontaktschichten auf zwei negativ dotierten Schichten, insbesondere auf einer negativ dotierten Wellenleiterschicht und auf einem negativ dotierten Substrat angeordnet sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Blockierschicht für Elektronen vorgesehen, die ein Abwandern der Elektronen aus dem Bereich der aktiven Zone begrenzen, insbesondere verhindern.
Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, dass die Blockierschicht zwischen der dritten Wellenleiterschicht und dem Tunnelkontakt angeordnet ist. Auch dadurch wird eine weitere Verbesserung der elektrischen Eigenschaften des Lasers erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Blockierschicht für die Elektronen zwischen dem Tunnelkontakt und einer ersten Wellenleiterschicht angeordnet. Auch dadurch wird eine weitere Verbesserung der elektrischen Eigenschaften
bereitgestellt . In einer weiteren Ausführungsform ist die erste
Wellenleiterschicht negativ dotiert und einem elektrischen p- Kontakt zugeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht ist ebenfalls negativ dotiert und einem elektrischen n-Kontakt zugeordnet. Zudem grenzt die aktive Zone an die zweite
Wellenleiterschicht an.
In einer weiteren Ausführungsform ist die erste
Wellenleiterschicht negativ dotiert und einem elektrischen p- Kontakt zugeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht ist ebenfalls negativ dotiert und einem elektrischen n-Kontakt zugeordnet. Weiterhin grenzt die aktive Zone an die erste Wellenleiterschicht an. Auch dadurch wird eine weitere
Verbesserung der Eigenschaften des Halbleiterlasers erreicht.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Halbleiterlasers, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Halbleiterlasers, Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines Halbleiterlasers, und
Fig. 4 eine vierte Ausführungsform eines Halbleiterlasers darstellt . Die im Folgenden beschriebenen Halbleiterlaser sind auf nitridbasierten Halbleitermaterialien aufgebaut. Die
Halbleiterlaser weisen Elemente der chemischen Gruppe III, wie Aluminium, Gallium oder Indium auf und das Element
Stickstoff aus der chemischen Gruppe V des Periodensystems. Nitridbasierte Halbleitermaterialien können als binäre
Verbindungen wie z.B. Gallium-Nitrid oder als ternäre
Verbindungen wie z.B. Aluminium-Gallium-Nitrid oder Indium- Aluminium-Nitrid oder als quaternäre Verbindungen, wie z.B. Indium-Gallium-Aluminium-Nitrid ausgebildet sein. Diese Materialien werden auf einem Substrat abgeschieden, um
Halbleiterschichten zu erzeugen, die eine aktive Zone zum Erzeugen von Licht aufweisen. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine erste Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1. Der Halbleiterlaser 1 weist einen elektrischen n-Kontakt 2 auf, der auf einer Unterseite eines Substrates 3 aufgebracht ist. Auf einer Oberseite des Substrates 3 ist eine negativ
dotierte erste Wellenleiterschicht 4 aufgebracht. Auf der ersten Wellenleiterschicht 4 ist eine aktive Schicht 5 angeordnet. Auf der aktiven Schicht 5 ist eine dritte
Wellenleiterschicht 6 angeordnet. Auf der dritten
Wellenleiterschicht 6 ist eine Blockierschicht 7 angeordnet. Auf der Blockierschicht 7 ist eine hoch positiv dotierte erste Tunnelkontaktschicht 8 angeordnet. Auf der ersten
Tunnelkontaktschicht 8 ist eine zweite Tunnelkontaktschicht 9 angeordnet. Die zweite Tunnelkontaktschicht 9 ist hoch negativ dotiert. Auf der zweiten Tunnelkontaktschicht 9 ist eine zweite Wellenleiterschicht 10 angeordnet, die negativ dotiert ist. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 10 ist ein elektrischer p-Kontakt 11 aufgebracht. An den p-Kontakt 11 wird eine positive Spannung und an den n-Kontakt 2 Masse angelegt, um mithilfe der aktiven Schicht 5 Licht zu
erzeugen. Eine Vorderseite und eine Rückseite des
Halbleiterlasers 1, die parallel zur Bildebene angeordnet sind, sind mit Spiegeln versehen, sodass sich eine
Verstärkung des Laserlichtes entlang einer Längsachse des Halbleiterlasers 1 ausbildet. Die Längsachse des
Halbleiterlasers 1 ist senkrecht zur Bildebene angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines
Halbleiterlasers, die im Wesentlichen gemäß der
Ausführungsform der Fig. 1 aufgebaut ist.
Der Halbleiterlaser 1 weist einen elektrischen n-Kontakt 2 auf, der auf einer Unterseite eines Substrates 3 aufgebracht ist. Auf einer Oberseite des Substrates 3 ist eine negativ dotierte erste Wellenleiterschicht 4 aufgebracht. Auf der ersten Wellenleiterschicht 4 ist eine aktive Schicht 5 angeordnet. Auf der aktiven Schicht 5 ist eine dritte
Wellenleiterschicht 6 angeordnet. Auf der dritten
Wellenleiterschicht 6 ist eine hoch positiv dotierte erste Tunnelkontaktschicht 8 angeordnet. Auf der ersten
Tunnelkontaktschicht 8 ist eine zweite Tunnelkontaktschicht 9 angeordnet. Die zweite Tunnelkontaktschicht 9 ist hoch negativ dotiert. Auf der zweiten Tunnelkontaktschicht 9 ist eine Blockierschicht 7 für Elektronen angeordnet. Auf der Blockierschicht 7 ist eine zweite Wellenleiterschicht 10 angeordnet, die negativ dotiert ist. Auf der zweiten
Wellenleiterschicht 10 ist ein elektrischer p-Kontakt 11 aufgebracht. An den p-Kontakt 11 wird eine positive Spannung und an den n-Kontakt 2 Masse angelegt, um mithilfe der aktiven Schicht 5 Licht zu erzeugen. Eine Vorderseite und eine Rückseite des Halbleiterlasers 1, die parallel zur
Bildebene angeordnet sind, sind mit Spiegeln versehen, sodass sich eine Verstärkung des Laserlichtes entlang einer
Längsachse des Halbleiterlasers 1 ausbildet. Die Längsachse des Halbleiterlasers 1 ist senkrecht zur Bildebene
angeordnet.
Somit ist bei diesem Halbleiterlaser im Gegensatz zu der Ausführung von Fig. 1 die Blockierschicht 7 zwischen der zweiten Tunnelkontaktschicht 9 und der zweiten
Wellenleiterschicht 10 angeordnet. Zudem grenzt die erste Tunnelkontaktschicht 8 an die dritte Wellenleiterschicht 6 an .
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des
Halbleiterlasers. Der Halbleiterlaser 1 weist einen
elektrischen n-Kontakt 2 auf, der auf einer Unterseite eines Substrates 3 aufgebracht ist. Auf einer Oberseite des
Substrates 3 ist eine negativ dotierte erste
Wellenleiterschicht 4 aufgebracht. Auf der ersten
Wellenleiterschicht 4 ist die Blockierschicht 7 angeordnet.
Auf der Blockierschicht 7 ist die zweite Tunnelkontaktschicht 9 angeordnet, die hoch negativ dotiert ist. Auf der zweiten Tunnelkontaktschicht 9 ist die erste Tunnelkontaktschicht 8 aufgebracht, die hoch positiv dotiert ist. Auf der ersten Tunnelkontaktschicht 8 ist die dritte Wellenleiterschicht 6 angeordnet. Die dritte Wellenleiterschicht 6 ist gering dotiert oder undotiert. Auf der dritten Wellenleiterschicht 6 ist die aktive Schicht 5 angeordnet. Auf der aktiven Schicht 5 ist die zweite Wellenleiterschicht 10 angeordnet. Die zweite Wellenleiterschicht 10 ist negativ dotiert. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 10 ist der p-Kontakt 11
aufgebracht . Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im
Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 ausgebildet ist .
Der Halbleiterlaser 1 weist einen elektrischen n-Kontakt 2 auf, der auf einer Unterseite eines Substrates 3 aufgebracht ist. Auf einer Oberseite des Substrates 3 ist eine negativ dotierte erste Wellenleiterschicht 4 aufgebracht. Auf der ersten Wellenleiterschicht 4 ist die zweite
Tunnelkontaktschicht 9 angeordnet, die hoch negativ dotiert ist. Auf der zweiten Tunnelkontaktschicht 9 ist die erste Tunnelkontaktschicht 8 aufgebracht, die hoch positiv dotiert ist. Auf der ersten Tunnelkontaktschicht 8 ist die
Blockierschicht 7 für Elektronen angeordnet. Auf der
Blockierschicht 7 für Elektronen ist die dritte
Wellenleiterschicht 6 angeordnet. Die dritte
Wellenleiterschicht 6 ist gering dotiert oder undotiert. Auf der dritten Wellenleiterschicht 6 ist die aktive Schicht 5 angeordnet. Auf der aktiven Schicht 5 ist die zweite
Wellenleiterschicht 10 angeordnet. Die zweite
Wellenleiterschicht 10 ist negativ dotiert. Auf der zweiten Wellenleiterschicht 10 ist der p-Kontakt 11 aufgebracht.
Der nitridbasierte Halbleiterlaser 1 der beschriebenen
Ausführungsbeispiele kann als Substrat eine Saphirschicht, eine Siliconcarbidschicht , eine Spinellschicht, eine
Aluminiumnitridschicht oder eine Galliumnitridschicht
aufweisen. Auf das Substrat 3 werden der Reihe nach die darauf angeordneten Halbleiterschichten epitaktisch
abgeschieden. Zwischen den in den Figuren 1 bis 4
dargestellten Schichten können weitere Zwischenschichten vorgesehen sein, wie z.B. eine keimbildende Schicht, die auf dem Substrat 3 angeordnet ist.
Das Substrat 3 ist negativ dotiert und kann beispielsweise als n-Typ Galliumnitridschicht ausgebildet sein, die mithilfe von Silicium dotiert ist. Zudem kann das Substrat 3 auch in Form einer n-dotierten Aluminium-Galliumnitridschicht
ausgebildet sein, die mit Silicium dotiert ist. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform
zwischen dem Substrat 3 und der ersten Wellenleiterschicht 4 eine Mantelschicht vorgesehen sein. Die Mantelschicht kann beispielsweise als n-dotierte Aluminium-Galliumnitridschicht, die mit Silicium dotiert ist, ausgebildet sein.
Die erste Wellenleiterschicht 4 kann aus einem III-V
Nitridmaterial gebildet sein. Beispielsweise kann die erste Wellenleiterschicht 4 aus einer undotierten
Galliumnitridschicht, einer undotierten Aluminium- Galliumnitridschicht, einer negativ mit Silicium dotierten Aluminium-Galliumntridschicht , einer undotierten Indium- Galliumnitridschicht oder einer negativ dotierten Indium- Galliumnitridschicht ausgebildet sein. Die erste
Wellenleiterschicht 4 weist eine größere Bandlücke als die folgende aktive Schicht 5 auf.
Die aktive Schicht 5 kann in einer einfachen Ausführungsform aus aneinander angrenzenden positiv dotierten und negativ dotierten Schichten aufgebaut sein. Zudem kann die aktive Schicht 5 in Form von Quantentopfstrukturen ausgebildet sein und beispielsweise Quantentöpfe aus InxAlyGai-x-yN (1 > x > 0, 1 > y > 0, 1 ^ x+y ^ 0) aufweisen. Bei einer
Multiquantentopfanordnung weisen die einzelnen
Quantentopfschichten eine Dicke im Bereich von 10 Ä bis 100 Ä auf. Zwischen den Quantentopfschichten sind Schichten aus Indium-Galliumnitrid, Aluminium-Galliumnitrid oder
Galliumnitrid als Barriereschichten angeordnet, die
üblicherweise eine Dicke im Bereich von 10 Ä bis 200 Ä aufweisen. Die Indium-Gallium-Aluminiumnitrid- Quantentopfschichten und die Barriereschichten sind
typischerweise undotiert oder können negativ mit Silicium dotiert sein. Die Blockierschicht 7 ist als positiv dotierte Schicht ausgebildet und kann beispielsweise aus Aluminium- Galliumnitrid mit Magnesiumdotierung ausgebildet sein und dient dazu, um das Abwandern der Elektronen aus dem Bereich der aktiven Zone zu erschweren bzw. zu verhindern. Die
Magnesiumkonzentration innerhalb der Blockierschicht 7 kann im Bereich zwischen 1 x 1018/cm3 und 2 x 1020/cm3 liegen.
Die erste Tunnelschicht 8, die als hoch positiv dotierte Schicht ausgebildet ist, kann aus Galliumnitrid bestehen, das mit Magnesium dotiert ist. Die Dotierung kann im Bereich zwischen 1 x 1019/cm3 und 2 x 1020/cm3 liegen. Zudem kann die erste Tunnelkontaktschicht 8 auch aus einem hoch positiv dotierten Indium-Galliumnitrid oder Indium-Gallium- Aluminiumnitrid bestehen, das mit Magnesium dotiert ist.
Die zweite Tunnelkontaktschicht 9 ist als hoch negativ dotierte Schicht ausgebildet und kann beispielsweise aus Galliumnitrid mit Siliciumdotierung ausgebildet sein. Die Dotierung kann im Bereich zwischen 5 x 1018/cm3 und 1 x
1020/cm3 liegen. Zudem kann die zweite Tunnelkontaktschicht 9 auch aus einer negativ mit Silicium dotierten Indium- Galliumnitridschicht oder Indium-Gallium- Aluminiumnitridschicht gebildet sein. Die Schichtdicken der ersten und der zweiten
Tunnelkontaktschicht 8, 9 können im Bereich von 10 nm bis 100 nm liegen.
Die zweite Wellenleiterschicht 10 kann aus einer negativ dotierten Galliumnitridschicht, Indium-Galliumnitridschicht, Aluminium-Galliumnitridschicht oder Indium-Gallium- Aluminiumnitridschicht gebildet sein. Der n-Kontakt 2 und/oder der p-Kontakt 11 können aus einer Titan/Aluminiumschicht gebildet sein.
Für die positive Dotierung der Halbleiterschichten können Magnesium, Kohlenstoff, Calcium oder Beryllium verwendet werden. Für die negative Dotierung können Silicium,
Sauerstoff, Selen oder Tellur verwendet werden.
Ein Stromfluss zwischen dem p-Kontakt und dem n-Kontakt regt die aktive Schicht 5 des Halbleiterlasers 1 dazu an, Licht zu emittieren. Der Tunnelkontakt, der durch die erste und die zweite Tunnelkontaktschicht 8, 9 gebildet wird, erzeugt eine Strominjektion von der p-Seite bzw. von der n-Seite in Bezug auf die aktive Zone. Durch die hohe Dotierung der ersten und der zweiten Tunnelkontaktschicht 8, 9, die zwischen der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht 4, 10 angeordnet ist, wird eine ausreichende Ladungsträgeranzahl vom
Leitungsband in das Valenzband gehoben. Die an die Kontakte 2, 11 angelegte Spannung spannt den Tunnelkontakt in eine Sperrposition, wobei ein Strom über den Tunnelkontakt und die aktive Schicht 5 bei einem geringen Spannungsabfall fließt.
Durch die Reduzierung positiv dotierter Schichten wird ein Halbleiterlaser mit einem geringen elektrischen Widerstand und geringer optischer Verluste bereitgestellt. Zudem wird der Serienwiderstand der Schichten dadurch reduziert.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte
Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der
Erfindung zu verlassen. BEZUGSZEICHENLISTE
Halbleiterlaser
n-Kontakt
Substrat
erste Wellenleiterschicht aktive Schicht
dritte Wellenleiterschicht
Blockierschicht
erste Tunnelkontaktschicht zweite Tunnelkontaktschicht zweite Wellenleiterschicht p-Kontakt

Claims
PATENTA S PRUCHE
Kantenemittierender Halbleiterlaser (1) mit wenigstens einer aktiven Schicht (5) und zwei
Wellenleiterschichten (4, 10), wobei die aktive Schicht (5) zwischen den Wellenleiterschichten (4, 10)
angeordnet ist, wobei die aktive Schicht (5)
ausgebildet ist, um eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, und wobei eine Tunnelkontaktschicht (8, 9) zwischen den zwei Wellenleiterschichten (8, 9)
angeordnet ist, wobei die Tunnelkontaktschicht (8,9) eine negativ dotierte Schicht (9) und eine positiv dotierte Schicht (8) aufweist, wobei die aktive Schicht (5) an eine dritte Wellenleiterschicht (6) angrenzt, und wobei die dritte Wellenleiterschicht (6) zwischen der aktiven Schicht
(5) und der Tunnelkontaktschicht (8, 9) angeordnet ist.
Laser nach Anspruch 1, wobei die dritte
Wellenleiterschicht (6) gering dotiert, insbesondere undotiert ist.
Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei Wellenleiterschichten (4, 10) negativ dotiert sind .
Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei elektrische Kontaktschichten (4, 11) für eine Stromversorgung des Halbleiterlasers vorgesehen sind, wobei die zwei Kontaktschichten (2, 11) auf zwei negativ dotierten Schichten (3, 10) angeordnet sind.
Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Blockierschicht (7) für Elektronen vorgesehen ist.
Laser nach Anspruch 5, wobei die Blockierschicht zwischen der dritten Wellenleiterschicht
(6) und der Tunnelkontaktschicht (8, 9) angeordnet ist.
7. Laser nach Anspruch 5, wobei die Blockierschicht (7) zwischen der Tunnelkontaktschicht (8, 9) und einer ersten Wellenleiterschicht (4) angeordnet ist.
8. Laser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wellenleiterschicht (10) einem elektrischen p- Kontakt (11) für eine positive Spannung zugeordnet ist, wobei die zweite Wellenleiterschicht (4) einem
elektrischen n-Kontakt (2) für eine negative Spannung zugeordnet ist, und wobei die aktive Zone (5) an die zweite Wellenleiterschicht (4) angrenzt.
9. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste
Wellenleiterschicht (10) einem elektrischen p-Kontakt (11) für eine positive Spannung zugeordnet ist, wobei die zweite Wellenleiterschicht (4) einem elektrischen n-Kontakt (2) für eine negative Spannung zugeordnet ist, und wobei die aktive Zone (5) an die erste
Wellenleiterschicht (10) angrenzt.
10. Verfahren zur Herstellung eines kantenemittierender
Halbleiterlaser mit wenigstens einer aktiven Schicht und zwei Wellenleiterschichten, wobei die aktive
Schicht zwischen den Wellenleiterschichten angeordnet wird, wobei die aktive Schicht ausgebildet wird, um eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, und wobei eine Tunnelkontaktschicht zwischen den zwei
Wellenleiterschichten angeordnet wird, wobei die
Tunnelkontaktschicht in Form von wenigstens einer negativ dotierten Schicht und einer positiv dotierten Schicht ausgebildet wird, die aneinander angrenzen, wobei angrenzend an die aktive Schicht eine dritte Wellenleiterschicht ausgebildet wird, und wobei die dritte Wellenleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und der Tunnelkontaktschicht angeordnet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die dritte
Wellenleiterschicht gering dotiert, insbesondere undotiert abgeschieden wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die zwei Wellenleiterschichten negativ dotiert sind.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei zwei elektrische Kontaktschichten für eine
Stromversorgung des Lasers vorgesehen sind, wobei die zwei Kontaktschichten auf zwei negativ dotierten Schichten angeordnet sind.
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