WO2017055287A1 - Halbleiterlaser mit unterdrückter stromeinprägung an der facette - Google Patents

Halbleiterlaser mit unterdrückter stromeinprägung an der facette Download PDF

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semiconductor laser
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PCT/EP2016/073003
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Clemens VIERHEILIG
Andreas LÖFFLER
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • An object to be solved is to provide a semiconductor laser which has a high output and which can be produced efficiently. This object is achieved, inter alia, by a semiconductor laser having the features of the independent patent claim. Preferred developments are the subject of the dependent claims. According to at least one embodiment, the
  • Semiconductor layer sequence includes an n-type n region. Likewise, the semiconductor layer sequence has a p-type p-region. There is an active zone between the n-range and the p-range. The active zone is for generating laser radiation due to
  • Electroluminescence set up In other words, along or contrary to a growth direction, the
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material may be a nitride compound semiconductor material such as Al n In ] __ n _ m Ga m N or one
  • Phosphide compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m P or an arsenide compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m As, where in each case 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m
  • the semiconductor layer sequence may have dopants and additional constituents.
  • the essential constituents of the crystal lattice of the semiconductor layer sequence ie Al, As, Ga, In, N or P, are given, even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.
  • Laser radiation has a wavelength of maximum intensity, which is in the near ultraviolet spectral range.
  • the near ultraviolet spectral range designates wavelengths between 200 nm and 420 nm inclusive or between 320 nm and 420 nm inclusive.
  • the semiconductor laser is adapted to emit visible laser radiation, for example blue laser radiation or red laser radiation. Blue light preferably refers to a dominant wavelength of at least 420 nm and / or of at most 490 nm. As red light in particular
  • the laser radiation is near-infrared radiation, that is to say radiation with a maximum intensity wavelength of approximately between 700 nm and 1600 nm.
  • Laser radiation in the green or yellow spectral range between 490 nm and 600 nm are generated. According to at least one embodiment, the
  • the p-contact layer is preferably located directly at the p-region. Furthermore, the p-contact layer for current injection is provided directly in the p-region.
  • the p-contact layer is preferably made of a metal or of a material from the class of transparent conductive oxides, in short TCOs, for example ZnO or ITO.
  • the p-contact structure is preferably located directly on the p-contact layer.
  • the p-contact layer is supplied with current via the p-contact structure.
  • the p-contact structure is thus electrically conductive.
  • the p-contact structure is made of a metal or of a metal
  • the p-contact structure can be composed of several partial layers.
  • the p-contact structure comprises one or more of
  • the p-contact layer may be formed of the same metals.
  • Semiconductor layer sequence two or more than two facets.
  • the facets preferably form end surfaces for one
  • Resonator in which the laser radiation is generated and guided.
  • one of the facets is
  • this facet has a relatively low reflectivity for the laser radiation of at most 50% or 70% or 85%.
  • the two facets which are preferably located at opposite ends of the semiconductor layer sequence, form for the
  • the p-contact structure terminates flush with the facet at which the associated current protection region is located. This is preferably true with a tolerance of at most 5 ym or 2 ym or 0.5 ym. This means that the contact structure is then not above the associated facet or vice versa.
  • Current protection area is located directly on at least one of the facets.
  • a current protection region is provided on each of the facets at which the laser radiation arrives.
  • the at least one current protection area is a
  • the p-region preferably has only a low electrical conductivity in the direction parallel to the active zone, it is therefore possible to prevent energization of the active zone directly on the facets. According to at least one embodiment, the
  • Semiconductor layer sequence includes an n-type n-type region, a p-type p-type region, and an intermediate active region for generating laser radiation.
  • Stromeinlessness is located directly on the p-region of an electrically conductive p-contact layer. Directly on the p-contact layer, an electrically conductive and metallic p-contact structure is attached. Two facets of
  • Semiconductor layer sequence form Resonatorend vom for the laser radiation.
  • a current injection into the p-region is suppressed.
  • the p-contact structure is flush with the associated facet.
  • Power protection area a spontaneous failure rate due to optical damage to the facets, also referred to as
  • the p-contact layer and the p-contact structure terminate flush in the direction parallel to the active zone with at least one or, preferably, with all facets and / or resonator end faces.
  • the p-region is sufficiently thick to shield the laser radiation from the p-contact layer.
  • the p-contact layer is transparent to the laser radiation and forms part of a waveguide system in the
  • the p-contact layer is composed of at least one or all of them
  • the p-contact structure is in direct contact with the p-region in the current protection region.
  • the p-type contact structure in the current protection region is applied over the whole area to the p-region.
  • Insulator layer at the p-region preferably directly at the p-region.
  • the insulator layer is electrically insulating or electrically poorly conductive, so then the
  • the insulator layer is formed for example of a ceramic material, a glass, a dielectric, a nitride and / or an oxide.
  • the insulator layer comprises or comprises one or more of the following materials: Al 2 O 3 , S 10 O 2 , T 10 O 2 ,
  • Insulator layer is preferably prepared by atomic layer deposition, abbreviated ALD.
  • ALD atomic layer deposition
  • the insulator layer it is possible for the insulator layer to be produced via sputtering, chemical vapor deposition or vapor deposition.
  • a thickness of the insulator layer is at most 75% or 50% or 20% or 5% of a thickness of the p-contact layer.
  • the thickness of the insulator layer is at least 20 nm or 50 nm or 100 nm and / or at most 1 ⁇ m or 500 nm or 100 nm.
  • the insulator layer is the same thickness or thicker than the p-contact layer.
  • Isolator layer on a main side directly to the p-region and on an opposite main side directly to the p-contact structure.
  • both main sides are each completely covered by a material of the p-region and the p-contact structure.
  • the insulator layer is located directly and completely between the p-contact structure and the p-region.
  • the lateral direction ie in the direction parallel to the active zone, the
  • Insulator layer the associated facet partially or
  • the insulator layer is designed in multiple layers.
  • the insulator layer may be a layer stack via which a reflectivity of the associated facet is set.
  • the insulator layer is designed as an antireflection layer or as a highly reflective mirror.
  • the insulator layer may include a sequence of alternating high and low refractive index layers for the laser radiation.
  • the insulator layer is formed from a thermally highly conductive material.
  • Thermal conductivity of the material for the insulator layer is in this case preferably at least 10 W / m-K or 50 W / m-K or 100 W / m-K.
  • the p-region is modified in at least one current protection region.
  • Semiconductor layer sequence reduced This can be achieved, for example, by back sputtering, etching or by plasma damage of the semiconductor layer sequence.
  • the modification increases a contact resistance between the p-contact layer and the p-region and / or between the p-contact structure and the p-region.
  • the p-contact layer in at least one current protection region, is modified directly at the p-region. By modifying the p-contact layer is in this current protection area a
  • a transparent conductive oxide for the p-type contact layer is introduced by an adapted temperature treatment in combination with a selective cover
  • the modified area can
  • the p-contact layer in the at least one current protection region, is only partially removed. In this current protection area, the p-contact layer is then preferably not by others
  • a recess or a cavity is formed at the location of the p-contact layer on the current protection area.
  • the p-contact layer is partially removed in the current protection region.
  • the area of the p-type contact layer that has been removed may be filled with another material.
  • the further material preferably has a low optical
  • Refractive index for the laser radiation is preferably electrically insulating.
  • the other material may be the same material as the insulator layer. In this respect, reference is made to the comments on the insulator layer with regard to the further material.
  • the p-contact layer is only partially
  • the thickness preferably increases
  • Thickness decrease can be linear or connected to a curvature.
  • the p-contact layer is directly on the associated facet
  • This region in which the p-contact layer is completely removed, preferably has an extension in the direction perpendicular to this facet of at least 0.5 ⁇ m or 2 ⁇ m or 5 ⁇ m and alternatively or additionally of at most 70% or 50% or 20% of the
  • the p-contact layer Extension of the associated current protection area, ie the area from which the p-contact layer is at least partially removed.
  • the p-contact layer is at least partially removed.
  • the p-contact layer in the current protection area available.
  • the p-contact layer preferably extends
  • the p-contact layer is flush with the associated facet and / or flush with the p-contact structure, in the direction parallel to the active zone.
  • a material of the p-contact structure has a higher contact resistance in the p-type structure.
  • the p-contact layer and the p-contact structure preferably touch each other over the whole area.
  • the p-contact layer is spaced from the p-contact structure, in the direction parallel to the active zone. In the direction parallel to active zone can then be formed a cavity between the p-contact layer and the p-contact structure.
  • the semiconductor laser is a stripe laser.
  • the strip laser has a ridge waveguide. Via the ridge waveguide, it is possible to guide the laser radiation in the resonator between the facets.
  • the ridge waveguide Via the ridge waveguide, it is possible to guide the laser radiation in the resonator between the facets.
  • a width of the ridge waveguide, in the direction perpendicular to the resonator for the laser radiation, is for example at least 1 ⁇ m or 5 ⁇ m and / or at most 50 ⁇ m or 15 ⁇ m.
  • FIGS. 1 to 7 are schematic sectional views of FIG.
  • Figure 8 is a schematic sectional view of a
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a semiconductor laser 1.
  • a substrate 7 On a substrate 7 is a
  • the semiconductor layer sequence 2 has an n-type n region 21, an active region 22 and a p-type p region 23.
  • the n-type region 21, the active region 22 and the p-type region 23 directly follow each other in the direction away from the substrate 7.
  • a current injection into the semiconductor layer sequence 2 takes place, on the one hand, from the direction of the substrate 7 and / or from the n region 21 as well as from a p-contact layer 3 and a p-contact structure 4.
  • the p-contact structure 4 is formed of at least one metal.
  • the semiconductor laser 1 can be electrically contacted externally via the p-contact structure 4, for example via soldering or via a bonding wire.
  • the p-contact layer 3 is a metal layer or a layer of one
  • the p-contact structure 4 is thicker than the p-contact layer 3 by at least a factor of 5.
  • a laser radiation generated in the active zone 22 is guided, the p region 23 and the n region 21 each forming cladding layers.
  • the p-region 23 is selected to be so thick that no or only a negligible amount of
  • Intensity I of the laser radiation is shown schematically in FIG. In the direction parallel to the active zone 22, the semiconductor layer sequence 2 is delimited by a facet 25. At the facet 25, a reflection or a decoupling of the generated laser radiation takes place. Accordingly, a highly reflective or antireflecting layer is preferably applied to the facet 25, not drawn. In addition, in all exemplary embodiments, one passivation layer, not shown, is preferably located on each
  • a current protection region 5 Close to the facet 25 is a current protection region 5. From the current protection region 5, the p-contact layer 3 is removed. In the current protection region 5, the p region 23 is completely covered with the p contact structure 4. In the direction parallel to the active zone 22, the p-contact structure 4 and the p-contact layer 3 adjoin one another directly and over the whole area.
  • the current protection region 5 preferably has an extension of 5 ym to 40 ym or of 10 ym to 20 ym. Since no current is impressed directly on the facet 25 and since the p-region 23 has only a small lateral current conductivity, no or only negligible charge carrier recombination occurs directly at the facet 25. As a result, a COD on the facet 25 can be avoided and the semiconductor laser 1 can be operated with higher currents than a corresponding laser without the current protection region 5. In the remaining exemplary embodiments, a course of the intensity I and the substrate 7 are not drawn in each case. However, in this respect, the rest is preferred
  • the p-contact layer 3 runs continuously towards the facet 25.
  • a region of the p-region 23 immediately on the facet 25 is free of the p-contact layer 3.
  • a thickness of the p-contact layer 3 may decrease not only linearly but also with a curved course. Due to this design of the p-contact layer 3 near the
  • the p-contact layer 3 is completely removed from the current protection area 5.
  • an insulator layer 6 is applied to the p-region 23.
  • the insulator layer 6 is formed from an electrically insulating and preferably thermally conductive material, for example
  • the insulator layer 6 is preferably over
  • Atomic layer deposition produced. A thickness of
  • Insulator layer 6 is preferably smaller than a thickness of the p-contact layer 3.
  • Insulator layer 6 has the same thickness as the p
  • the insulator layer 6 may be thicker than the p-contact layer 3.
  • the current protection region 5 is formed by a local modification 61 of the p-region 23. For example, via back sputtering, etching or plasma damage of the p-region 23 locally
  • the modification 61 is arranged next to the p-contact layer 3, as shown in FIG. 7.
  • the modification 61 and the p-contact layer 3 abut each other flush and overlap not each other.
  • the modification 61 may also be arranged separately from the p-contact layer 3, so that a gap between the modification 61 and the p-contact layer 3 is formed in plan view.
  • Figure 8 it is shown that also protrudes in the p-region 23, a ridge waveguide 9, as is possible in all other embodiments.
  • About the ridge waveguide 9 is an approximately one-dimensional guidance of Laser radiation in the semiconductor layer sequence 2 in the direction perpendicular to the facets 25 allows.
  • the p-region 7 is covered outside the ridge waveguide 9 with an electrical insulation layer 8. Lateral next to the ridge waveguide 9 at least the p-contact structure 4 is mounted on the insulating layer 8. Unlike in
  • the p-contact layer 3 may be located next to the ridge waveguide 9 between the p-contact structure 4 and the insulation layer 8.
  • Insulator layer 6, the p-contact layer 3 and / or the p-contact structure 4 are composed of several sub-layers, these sub-layers preferably each follow one another directly. Furthermore, the embodiments may be combined with each other, for example, in connection with Figure 2 each insulator layers 6 or 61 modifications may be present, such as shown in Figures 3 to 5 or 7. It is the same in all
  • Embodiments possible that the facet 25 is partially or completely covered by the insulator layer 3 or by a not shown passivation.
  • the semiconductor lasers 1 each have two mutually opposite and parallel to each other
  • the facets 25 are particularly preferably provided in each case with a current protection region 5, wherein both facets can be formed by a similar current protection region 5 or where different Current protection regions 5, as shown in connection with FIGS. 1 to 7, can be combined with one another in a single semiconductor laser 1.
  • FIG. 9 shows a modification of the semiconductor laser. In this semiconductor laser, both the p-contact layer 3 and the p-contact structure 4 reach up to the facet 25. Thus, a current injection into the semiconductor layer sequence 2 also takes place directly on the facet 25. Because of this, directly on the facet 25
  • the semiconductor laser of Figure 9 is operable only at lower currents to avoid such damage.
  • both the p-contact layer 3 and the p-contact structure 4 are removed from the current protection region 5.
  • the semiconductor layer sequence 2 can not be produced with a standard process from a wafer.
  • mechanical stresses are due to the omission of the p-contact structure 4 with respect to a continuous p-type contact structure 4, as in connection with FIGS.

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Abstract

In einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaser (1) eine Halbleiterschichtenfolge (2). Die Halbleiterschichtenfolge (2) umfasst einen n-leitenden n-Bereich (21), einen p-leitenden p-Bereich (23) und eine dazwischenliegende aktive Zone (22) zur Erzeugung von Laserstrahlung. Zur Stromeinprägung befindet sich direkt an dem p-Bereich (23) eine elektrisch leitfähige p-Kontaktschicht (3). Direkt an der p-Kontaktschicht (3) ist eine elektrisch leitende und metallische p-Kontaktstruktur (4) angebracht. Zwei Facetten (25) der Halbleiterschichtenfolge (2) bilden Resonatorendflächen für die Laserstrahlung. In wenigstens einem Stromschutzbereich (5) direkt an zumindest einer der Facetten (25) ist eine Stromeinprägung in den p-Bereich (23) unterdrückt. Die p-Kontaktstruktur (4) schließt bündig mit der zugehörigen Facette (25) ab, sodass die p-Kontaktstruktur (4) nicht über die zugehörige Facette (25) übersteht und umgekehrt, wobei die p-Kontaktschicht (3) aus zumindest einem der Stromschutzbereiche (5) entfernt ist und in diesem Stromschutzbereich (5) die p-Kontaktstruktur (4) ganzflächig in direktem Kontakt zum p-Bereich (23) steht.

Description

Beschreibung
HALBLEITERLASER MIT UNTERDRÜCKTER STROMEINPRÄGUNG AN DER FACETTE Es wird ein Halbleiterlaser angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 116 336.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterlaser anzugeben, der eine hohe Ausgangsleistung aufweist und der effizient herstellbar ist. Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen Halbleiterlaser mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser eine Halbleiterschichtenfolge. Die
Halbleiterschichtenfolge beinhaltet einen n-leitenden n- Bereich. Ebenso weist die Halbleiterschichtenfolge einen p- leitenden p-Bereich auf. Zwischen dem n-Bereich und dem p- Bereich befindet sich eine aktive Zone. Die aktive Zone ist zur Erzeugung von Laserstrahlung aufgrund von
Elektrolumineszenz eingerichtet. Mit anderen Worten folgen entlang oder entgegen einer Wachstumsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge der n-Bereich, die aktive Zone und der p-Bereich aufeinander, bevorzugt unmittelbar aufeinander.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder um ein
Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamAs, wobei jeweils 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m
-S 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Laserstrahlung eine Wellenlänge maximaler Intensität auf, die im nahen ultravioletten Spektralbereich liegt.
Nahultravioletter Spektralbereich bezeichnet insbesondere Wellenlängen zwischen einschließlich 200 nm und 420 nm oder zwischen einschließlich 320 nm und 420 nm. Alternativ ist der Halbleiterlaser dazu eingerichtet, sichtbare Laserstrahlung zu emittieren, beispielsweise blaue Laserstrahlung oder rote Laserstrahlung. Blaues Licht bezieht sich bevorzugt auf eine Dominanzwellenlänge von mindestens 420 nm und/oder von höchstens 490 nm. Als rotes Licht werden insbesondere
Dominanzwellenlängen zwischen einschließlich 600 nm und
700 nm aufgefasst. Weiterhin ist es möglich, dass es sich bei der Laserstrahlung um nahinfrarote Strahlung handelt, also um Strahlung mit einer Wellenlänge maximaler Intensität etwa zwischen einschließlich 700 nm und 1600 nm. Ebenso kann
Laserstrahlung im grünen oder gelben Spektralbereich zwischen 490 nm und 600 nm erzeugt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterlaser eine p-Kontaktschicht auf. Die p- Kontaktschicht befindet sich bevorzugt direkt an dem p- Bereich. Ferner ist die p-Kontaktschicht zur Stromeinprägung direkt in den p-Bereich vorgesehen.
Die p-Kontaktschicht ist bevorzugt aus einem Metall oder aus einem Material aus der Klasse der transparenten leitfähigen Oxide, kurz TCOs, hergestellt, zum Beispiel aus ZnO oder ITO.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser eine p-Kontaktstruktur . Die p-Kontaktstruktur befindet sich bevorzugt direkt an der p-Kontaktschicht. Über die p-Kontaktstruktur wird die p-Kontaktschicht bestromt. Die p-Kontaktstruktur ist somit elektrisch leitend.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die p- Kontaktstruktur aus einem Metall oder aus einer
Metalllegierung gebildet. Dabei kann die p-Kontaktstruktur aus mehreren Teilschichten zusammengesetzt sein. Bevorzugt umfasst die p-Kontaktstruktur eines oder mehrerer der
nachfolgend genannten Metalle oder besteht aus einem oder aus mehreren dieser Metalle, durchmischt oder in Teilschichten: Au, Ag, Ni, Sn, Pd, Pt, Rh, Ti. Die p-Kontaktschicht kann aus den gleichen Metallen gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Halbleiterschichtenfolge zwei oder mehr als zwei Facetten auf. Die Facetten bilden bevorzugt Endflächen für einen
Resonator, in dem die Laserstrahlung erzeugt und geführt wird. Insbesondere ist dabei eine der Facetten
hochreflektierend beschichtet, so dass eine Reflektivität dieser Facette für die Laserstrahlung bevorzugt bei mindestens 90 % oder 95 % oder 99 % oder 99,8 % liegt. Eine weitere Facette ist bevorzugt zur Auskopplung der
Laserstrahlung aus dem Halbleiterlaser eingerichtet, diese Facette weist beispielsweise eine vergleichsweise geringe Reflektivität für die Laserstrahlung von höchstens 50 % oder 70 % oder 85 % auf. Mit anderen Worten bilden die beiden Facetten, die sich bevorzugt an einander gegenüberliegenden Enden der Halbleiterschichtenfolge befinden, für die
Laserstrahlung zwei Resonatorendflächen aus, zwischen denen ein Resonator verläuft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließt die p- Kontaktstruktur bündig mit der Facette ab, an der sich der zugehörige Stromschutzbereich befindet. Dies gilt bevorzugt mit einer Toleranz von höchstens 5 ym oder 2 ym oder 0,5 ym. Das heißt bevorzugt, die Kontaktstruktur steht dann nicht über die zugehörige Facette über oder umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterlaser einen Stromschutzbereich auf. Der
Stromschutzbereich befindet sich direkt an zumindest einer der Facetten. Bevorzugt ist an jeder der Facetten, an der die Laserstrahlung hingelangt, ein Stromschutzbereich vorhanden. In dem mindestens einen Stromschutzbereich ist eine
Einprägung von Strom in den p-Bereich unterdrückt.
Beispielsweise ist eine Stromeinprägung in dem
Stromschutzbereich im Vergleich zu übrigen Bereichen des p- Bereichs um mindestens einen Faktor 10 oder 100 oder 500 verringert. Da der p-Bereich in Richtung parallel zur aktiven Zone bevorzugt eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, ist somit eine Bestromung der aktiven Zone direkt an den Facetten verhinderbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Stromschutzbereich in Richtung senkrecht zur zugehörigen Facette eine Ausdehnung von größer 0 auf, insbesondere liegt die Ausdehnung bei mindestens 0,5 ym oder 5 ym oder 10 ym. Alternativ oder zusätzlich liegt die Ausdehnung des
Stromschutzbereichs bei höchstens 100 ym oder 30 ym oder 20 ym. Weiterhin ist es möglich, dass eine Ausdehnung des Stromschutzbereichs höchstens 20 % oder 10 % oder 5 % oder 2 % einer Länge des Resonators für die Laserstrahlung
beträgt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser eine Halbleiterschichtenfolge. Die
Halbleiterschichtenfolge umfasst einen n-leitenden n-Bereich, einen p-leitenden p-Bereich und eine dazwischenliegende aktive Zone zur Erzeugung von Laserstrahlung. Zur
Stromeinprägung befindet sich direkt an dem p-Bereich eine elektrisch leitfähige p-Kontaktschicht . Direkt an der p- Kontaktschicht ist eine elektrisch leitende und metallische p-Kontaktstruktur angebracht. Zwei Facetten der
Halbleiterschichtenfolge bilden Resonatorendflächen für die Laserstrahlung. In wenigstens einem Stromschutzbereich direkt an zumindest einer der Facetten ist eine Stromeinprägung in den p-Bereich unterdrückt. Die p-Kontaktstruktur schließt bündig mit der zugehörigen Facette ab.
In den vergleichsweise stark wachsenden Märkten von
laserbasierten Anwendungen, zum Beispiel für Projektion, Beleuchtung oder Materialbearbeitung, kommen herkömmliche Laserdioden hinsichtlich ihrer maximalen Ausgangsleistung, Effizienz und Lebensdauer an Grenzen. Bei dem hier
beschriebenen Halbleiterlaser ist aufgrund des
Stromschutzbereichs eine spontane Ausfallrate aufgrund von optischen Schäden an den Facetten, auch bezeichnet als
Catastrophic Optical Damage oder kurz COD, reduziert.
Außerdem sind trotz des Stromschutzbereichs standardisierte Vereinzelungsprozesse der Halbleiterschichtenfolge, wie auf einem Wafer gewachsen, einsetzbar. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass die p-Kontaktstruktur ganzflächig und zusammenhängend auf die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht werden kann und bis zu einem Vereinzeln als zusammenhängende Metallschicht verbleiben kann. Änderungen in einer
Verspannung der Halbleiterschichtenfolge, gegenüber einem herkömmlichen Vereinzelungsprozess , sind dadurch vermeidbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließen die p- Kontaktschicht und die p-Kontaktstruktur in Richtung parallel zur aktiven Zone bündig mit mindestens einer oder, bevorzugt, mit allen Facetten und/oder Resonatorendflächen ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform dringt die
Laserstrahlung im Betrieb des Halbleiterlasers
bestimmungsgemäß nicht oder nicht signifikant bis an die p- Kontaktschicht vor. Mit anderen Worten ist der p-Bereich ausreichend dick, um die Laserstrahlung von der p- Kontaktschicht abzuschirmen. Alternativ ist es möglich, dass die p-Kontaktschicht transparent für die Laserstrahlung ist und einen Teil eines Systems zur Wellenführung in dem
Halbleiterlaser darstellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die p- Kontaktschicht aus zumindest einem oder aus allen
Stromschutzbereichen entfernt, insbesondere vollständig entfernt. Da bevorzugt einzig über die p-Kontaktschicht elektrischer Strom in den p-Bereich eingeprägt wird, ist der Stromschutzbereich damit von einer Bestromung ausgenommen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht die p- Kontaktstruktur in dem Stromschutzbereich in direktem Kontakt mit dem p-Bereich. Insbesondere ist die p-Kontaktstruktur im Stromschutzbereich ganzflächig auf dem p-Bereich aufgebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich in zumindest einem Stromschutzbereich eine elektrische
Isolatorschicht an dem p-Bereich, bevorzugt direkt an dem p- Bereich. Die Isolatorschicht ist elektrisch isolierend oder auch elektrisch schlecht leitend, sodass dann die
Leitfähigkeit der Isolatorschicht um mindestens einen Faktor 10 oder 100 oder 1000 geringer ist als eine Leitfähigkeit der p-Kontaktschicht . Die Isolatorschicht ist beispielsweise aus einem keramischen Material, einem Glas, einem Dielektrikum, einem Nitrid und/oder einem Oxid gebildet. Beispielsweise besteht oder umfasst die Isolatorschicht eines oder mehrerer der nachfolgend genannten Materialien: AI2O3 , S 1O2 , T 1O2 ,
Ta205, Hf02, S 13N4 , A1N , SiC, diamantähnlicher Kohlenstoff, englisch Diamond-Like-Carbon oder kurz DLC . Die
Isolatorschicht ist bevorzugt mittels Atomlagenabscheidung, kurz ALD, hergestellt. Alternativ ist es möglich, dass die Isolatorschicht über Sputtern, chemische Gasphasenabscheidung oder Bedampfen hergestellt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Isolatorschicht in dem gesamten Stromschutzbereich eine konstante Dicke auf. Mit anderen Worten ist dann keine gezielte Dickenvariation der Isolatorschicht eingestellt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Dicke der Isolatorschicht bei höchstens 75 % oder 50 % oder 20 % oder 5 % einer Dicke der p-Kontaktschicht . Alternativ oder
zusätzlich beträgt die Dicke der Isolatorschicht mindestens 20 nm oder 50 nm oder 100 nm und/oder höchstens 1 ym oder 500 nm oder 100 nm. Ebenso ist es alternativ möglich, dass die Isolatorschicht gleich dick oder auch dicker ist als die p- Kontaktschicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt die
Isolatorschicht an einer Hauptseite direkt an den p-Bereich und an einer gegenüberliegenden Hauptseite direkt an die p- Kontaktstruktur . Bevorzugt sind beide Hauptseiten jeweils vollständig von einem Material des p-Bereichs sowie der p- Kontaktstruktur bedeckt. Mit anderen Worten befindet sich dann die Isolatorschicht direkt und vollständig zwischen der p-Kontaktstruktur und dem p-Bereich. In lateraler Richtung, also in Richtung parallel zur aktiven Zone, kann die
Isolatorschicht unmittelbar an die p-Kontaktschicht
angrenzen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt die
Isolatorschicht die zugehörige Facette teilweise oder
vollständig. Insbesondere ist ein Bereich der aktiven Zone an der Facette von der Isolatorschicht abgedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Isolatorschicht mehrlagig gestaltet. So kann es sich bei der Isolatorschicht um einen Schichtenstapel handeln, über den eine Reflektivität der zugehörigen Facette eingestellt ist. Beispielsweise ist die Isolatorschicht als Antireflexionsschicht oder als hochreflektierender Spiegel gestaltet. Die Isolatorschicht kann eine Abfolge von Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex für die Laserstrahlung aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Isolatorschicht aus einem thermisch gut leitenden Material gebildet.
Hierdurch ist eine thermische Anbindung eines Bereichs nahe der zugehörigen Facette an die bevorzugt thermisch gut leitende p-Kontaktstruktur gewährleistet. Materialien für die Isolatorschicht sind dann insbesondere diamantähnlicher
Kohlenstoff, SiC oder A1N. Eine spezifische
Wärmeleitfähigkeit des Materials für die Isolatorschicht liegt in diesem Fall bevorzugt bei mindestens 10 W/m-K oder 50 W/m-K oder 100 W/m-K. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in zumindest einem Stromschutzbereich der p-Bereich modifiziert. Durch die
Modifizierung ist in diesem Stromschutzbereich eine
Stromeinprägung in den p-Bereich verhindert oder stark reduziert. Beispielsweise ist in dem Stromschutzbereich an dem p-Bereich eine Aufrauung erzeugt oder eine
Kristallqualität und/oder eine p-Leitfähigkeit der
Halbleiterschichtenfolge reduziert. Dies ist beispielsweise durch Rücksputtern, Ätzen oder durch Plasmaschädigung der Halbleiterschichtenfolge erreichbar. Mit anderen Worten wird durch die Modifikation ein Kontaktwiderstand zwischen der p- Kontaktschicht und dem p-Bereich und/oder zwischen der p- Kontaktstruktur und dem p-Bereich erhöht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in zumindest einem Stromschutzbereich die p-Kontaktschicht direkt an dem p- Bereich modifiziert. Durch die Modifizierung der p- Kontaktschicht ist in diesem Stromschutzbereich eine
Stromeinprägung in den p-Bereich verringert. Beispielsweise bei einem transparenten leitfähigen Oxid für die p- Kontaktschicht ist durch eine angepasste Temperaturbehandlung in Kombination mit einer selektiven Abdeckung ein
Kontaktwiderstand und/oder eine Stromleitfähigkeit hin zu dem p-Bereich einstellbar. Der modifizierte Bereich kann
ganzflächig und direkt an die p-Kontaktstruktur und/oder an die p-Kontaktschicht angrenzen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in dem mindestens einen Stromschutzbereich die p-Kontaktschicht nur teilweise entfernt. In diesem Stromschutzbereich ist die p- Kontaktschicht dann bevorzugt auch nicht durch andere
Komponenten des Halbleiterlasers ersetzt. Beispielsweise ist an dem Stromschutzbereich eine Ausnehmung oder ein Hohlraum an der Stelle der p-Kontaktschicht gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die p- Kontaktschicht in dem Stromschutzbereich zum Teil entfernt. Der Bereich der p-Kontaktschicht, der entfernt wurde, kann mit einem weiteren Material aufgefüllt sein. Das weitere Material weist bevorzugt einen niedrigen optischen
Brechungsindex für die Laserstrahlung auf und ist bevorzugt elektrisch isolierend. Bei dem weiteren Material kann es sich um dasselbe Material handeln wie bei der Isolatorschicht. Insofern wird hinsichtlich des weiteren Materials auf die Ausführungen zur Isolatorschicht verwiesen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in mindestens einem Stromschutzbereich die p-Kontaktschicht nur teilweise
entfernt und weist in Richtung hin zur zugehörigen Facette eine abnehmende Dicke auf. Die Dicke nimmt bevorzugt in
Richtung hin zur Facette monoton oder streng monoton ab. Die Dickenabnahme kann dabei linear erfolgen oder mit einer Krümmung verbunden sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die p- Kontaktschicht unmittelbar an der zugehörigen Facette
vollständig entfernt. Dieser Bereich, in dem die p- Kontaktschicht vollständig entfernt ist, weist bevorzugt eine Ausdehnung in Richtung senkrecht zu dieser Facette von mindestens 0,5 ym oder 2 ym oder 5 ym und alternativ oder zusätzlich von höchstens 70 % oder 50 % oder 20 % der
Ausdehnung des zugehörigen Stromschutzbereichs auf, also des Bereichs, aus dem die p-Kontaktschicht zumindest teilweise entfernt ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die p-
Kontaktschicht in dem Stromschutzbereich vorhanden. In diesem Fall erstreckt sich die p-Kontaktschicht bevorzugt
vollständig über den gesamten Stromschutzbereich in einer gleichbleibenden Dicke hinweg. Insbesondere ist es möglich, dass die p-Kontaktschicht bündig mit der zugehörigen Facette und/oder bündig mit der p-Kontaktstruktur abschließt, in Richtung parallel zur aktiven Zone.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Material der p-Kontaktstruktur einen höheren Kontaktwiderstand im p-
Bereich auf als ein Material der p-Kontaktschicht. An einer Grenze des Stromschutzbereichs, die der zugehörigen Facette abgewandt ist, berühren sich dabei die p-Kontaktschicht und die p-Kontaktstruktur bevorzugt ganzflächig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die p- Kontaktschicht von der p-Kontaktstruktur beabstandet, in Richtung parallel zur aktiven Zone. In Richtung parallel zur aktiven Zone kann dann ein Hohlraum zwischen der p- Kontaktschicht und der p-Kontaktstruktur ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterlaser um einen Streifenlaser. Der Streifenlaser weist einen Stegwellenleiter auf. Über den Stegwellenleiter ist eine Führung der Laserstrahlung in dem Resonator zwischen den Facetten ermöglicht. Insbesondere ist der
Stegwellenleiter durch eine Erhebung des p-Bereichs über verbleibende Gebiete des p-Bereichs gebildet. Eine Breite des Stegwellenleiters, in Richtung senkrecht zum Resonator für die Laserstrahlung, liegt beispielsweise bei mindestens 1 ym oder 5 ym und/oder bei höchstens 50 ym oder 15 ym. Nachfolgend wird ein hier beschriebener Halbleiterlaser unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen: Figuren 1 bis 7 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Halbleiterlasern,
Figur 8 eine schematische Schnittdarstellung eines
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen
Halbleiterlasers, und Figuren 9 und 10 schematische Schnittdarstellungen von
Abwandlungen von Halbleiterlasern.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterlasers 1 gezeigt. Auf einem Substrat 7 befindet sich eine
Halbleiterschichtenfolge 2. Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist einen n-leitenden n-Bereich 21, eine aktive Zone 22 und einen p-leitenden p-Bereich 23 auf. Der n-Bereich 21, die aktive Zone 22 und der p-Bereich 23 folgen in Richtung weg von dem Substrat 7 unmittelbar aufeinander.
Eine Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge 2 erfolgt einerseits aus Richtung von dem Substrat 7 und/oder von dem n-Bereich 21 her sowie von einer p-Kontaktschicht 3 und einer p-Kontaktstruktur 4 her. Die p-Kontaktstruktur 4 ist aus zumindest einem Metall gebildet. Insbesondere ist über die p-Kontaktstruktur 4 der Halbleiterlaser 1 extern elektrisch kontaktierbar, beispielsweise über Löten oder über einen Bonddraht. Bei der p-Kontaktschicht 3 handelt es sich um eine Metallschicht oder um eine Schicht aus einem
transparenten leitenden Oxid, insbesondere aus ITO, In2Ü3, SnÜ2 oder ZnO oder Kombinationen hieraus. Die p- Kontaktstruktur 4 ist beispielsweise um mindestens einen Faktor 5 dicker als die p-Kontaktschicht 3.
In der Halbleiterschichtenfolge 2 wird eine in der aktiven Zone 22 erzeugte Laserstrahlung geführt, wobei der p-Bereich 23 und der n-Bereich 21 jeweils Mantelschichten bilden.
Insbesondere der p-Bereich 23 ist derart dick gewählt, sodass keine oder nur eine vernachlässigbare Menge der
Laserstrahlung zu der p-Kontaktschicht 3 gelangt. Eine
Intensität I der Laserstrahlung ist in Figur 1 schematisch eingezeichnet . In Richtung parallel zur aktiven Zone 22 wird die Halbleiterschichtenfolge 2 durch eine Facette 25 begrenzt. An der Facette 25 erfolgt eine Reflexion oder eine Auskopplung der erzeugten Laserstrahlung. Dementsprechend ist an der Facette 25 bevorzugt eine hochreflektierende oder eine antireflektierende Schicht aufgebracht, nicht gezeichnet. In allen Ausführungsbeispielen befindet sich ferner bevorzugt je eine nicht gezeichnete Passivierungsschicht an der
Halbleiterschichtenfolge 2.
Nahe an der Facette 25 befindet sich ein Stromschutzbereich 5. Aus dem Stromschutzbereich 5 ist die p-Kontaktschicht 3 entfernt. In dem Stromschutzbereich 5 ist der p-Bereich 23 vollständig mit der p-Kontaktstruktur 4 bedeckt. In Richtung parallel zur aktiven Zone 22 grenzen die p-Kontaktstruktur 4 und die p-Kontaktschicht 3 direkt und ganzflächig aneinander.
Da ein Material der p-Kontaktstruktur 4 einen deutlich größeren Kontaktwiderstand zum p-Bereich 23 aufzeigt als ein Material der p-Kontaktschicht 3, wird somit in dem
Stromschutzbereich 5 kein oder nur sehr wenig Strom in den p- Bereich 23 eingeprägt. In Richtung weg von der Facette 25 weist der Stromschutzbereich 5 bevorzugt eine Ausdehnung von 5 ym bis 40 ym oder von 10 ym bis 20 ym auf. Da direkt an der Facette 25 kein Strom eingeprägt wird und da der p-Bereich 23 eine nur geringe laterale Stromleitfähigkeit aufweist, erfolgt unmittelbar an der Facette 25 keine oder nur eine vernachlässigbare Ladungsträgerrekombination. Dadurch ist ein COD an der Facette 25 vermeidbar und der Halbleiterlaser 1 ist mit höheren Strömen betreibbar als ein entsprechender Laser ohne den Stromschutzbereich 5. In den übrigen Ausführungsbeispielen ist ein Verlauf der Intensität I und das Substrat 7 jeweils nicht gezeichnet. Jedoch gilt diesbezüglich bevorzugt in den übrigen
Ausführungsbeispielen das gleiche, wie in Verbindung mit Figur 1 erläutert, soweit nicht anders dargestellt.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 läuft die p- Kontaktschicht 3 kontinuierlich hin zur Facette 25 aus. Ein Gebiet des p-Bereichs 23 unmittelbar an der Facette 25 ist frei von der p-Kontaktschicht 3. Anders als in Figur 2 dargestellt, kann eine Dicke der p-Kontaktschicht 3 nicht nur linear, sondern auch mit einem gekrümmten Verlauf abnehmen. Durch diese Gestaltung der p-Kontaktschicht 3 nahe dem
Stromschutzbereich 5 ist eine bessere Überformbarkeit der p- Kontaktschicht 3 beim Erzeugen der p-Kontaktstruktur 4 gegeben .
Auch beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die p- Kontaktschicht 3 vollständig aus dem Stromschutzbereich 5 entfernt. Im Stromschutzbereich 5 ist auf den p-Bereich 23 eine Isolatorschicht 6 aufgebracht. Die Isolatorschicht 6 ist aus einem elektrisch isolierenden und bevorzugt thermisch leitfähigen Material gebildet, beispielsweise aus
Aluminiumoxid. Die Isolatorschicht 6 ist bevorzugt über
Atomlagenabscheidung hergestellt. Eine Dicke der
Isolatorschicht 6 ist bevorzugt geringer als eine Dicke der p-Kontaktschicht 3.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 weist die
Isolatorschicht 6 die gleiche Dicke auf wie die p-
Kontaktschicht 3. Alternativ kann die Isolatorschicht 6 auch dicker sein als die p-Kontaktschicht 3. Beim Ausführungsbeispiel, wie in Figur 5 gezeigt, ist der Stromschutzbereich 5 durch eine lokale Modifikation 61 des p- Bereichs 23 gebildet. Beispielsweise ist über Rücksputtern, Ätzen oder Plasmaschädigung des p-Bereichs 23 lokal ein
Kontaktwiderstand zwischen der Halbleiterschichtenfolge 2 und der p-Kontaktschicht 3 erhöht, so dass im Stromschutzbereich 5 kein oder im Wesentlichen kein Strom in die
Halbleiterschichtenfolge 2 eingeprägt wird. Dabei schließen gemäß Figur 5 sowohl die p-Kontaktschicht 3 als auch die p-Kontaktstruktur 4 jeweils bündig mit der
Facette 25 an der Halbleiterschichtenfolge 2 ab.
Entsprechendes kann auch beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 der Fall sein.
Weiterhin ist es, alternativ zur Darstellung der Figur 5, möglich, dass die Modifikation 61 in Draufsicht gesehen neben der p-Kontaktschicht 3 angeordnet ist, siehe Figur 7. Somit stoßen dann die Modifikation 61 und die p-Kontaktschicht 3 bündig aneinander und überdecken sich nicht gegenseitig.
Abweichend von der Darstellung in Figur 7 kann die
Modifikation 61 auch bis unter die p-Kontaktschicht 3
reichen. In diesem Fall ragt dann die p-Kontaktschicht 3 in den Stromschutzbereich 5 hinein. Alternativ zur Darstellung der Figur 7 kann die Modifikation 61 auch getrennt von der p- Kontaktschicht 3 angeordnet sein, sodass in Draufsicht eine Lücke zwischen der Modifikation 61 und der p-Kontaktschicht 3 gebildet ist. In Figur 8 ist dargestellt, dass außerdem im p-Bereich 23 ein Stegwellenleiter 9 herausragt, wie dies auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich ist. Über den Stegwellenleiter 9 ist eine näherungsweise eindimensionale Führung der Laserstrahlung in der Halbleiterschichtenfolge 2 in Richtung senkrecht zu den Facetten 25 ermöglicht. Der
Stromschutzbereich bei dem Halbleiterlaser 1 der Figur 8 ist beispielsweise gestaltet, wie in Verbindung mit Figur 3 erläutert.
Der p-Bereich 7 ist außerhalb des Stegwellenleiters 9 mit einer elektrischen Isolationsschicht 8 abgedeckt. Lateral neben dem Stegwellenleiter 9 ist auf der Isolationsschicht 8 zumindest die p-Kontaktstruktur 4 angebracht. Anders als in
Figur 8 gezeichnet kann sich die p-Kontaktschicht 3 neben dem Stegwellenleiter 9 zwischen der p-Kontaktstruktur 4 und der Isolationsschicht 8 befinden.
In allen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die
Isolatorschicht 6, die p-Kontaktschicht 3 und/oder die p- Kontaktstruktur 4 aus mehreren Teilschichten zusammengesetzt sind, wobei diese Teilschichten bevorzugt jeweils unmittelbar aufeinander folgen. Weiterhin können die Ausführungsbeispiele untereinander kombiniert werden, beispielsweise können im Zusammenhang mit Figur 2 jeweils Isolatorschichten 6 oder Modifikationen 61 vorhanden sein, wie etwa in den Figuren 3 bis 5 oder 7 gezeigt. Ebenfalls ist es in allen
Ausführungsbeispielen möglich, dass die Facette 25 teilweise oder vollständig von der Isolatorschicht 3 oder auch von einer nicht gezeichneten Passivierung bedeckt ist.
Die Halbleiterlaser 1 weisen insbesondere je zwei einander gegenüberliegende und parallel zueinander orientierte
Facetten 25 auf. Die Facetten 25 sind besonders bevorzugt jeweils mit einem Stromschutzbereich 5 versehen, wobei beide Facetten durch einen gleichartigen Stromschutzbereich 5 gebildet sein können oder wobei auch unterschiedliche Stromschutzbereiche 5, wie in Verbindung mit den Figuren 1 bis 7 dargestellt, in einen einzigen Halbleiterlaser 1 miteinander kombiniert sein können. In Figur 9 ist eine Abwandlung des Halbleiterlasers gezeigt. Bei diesem Halbleiterlaser reichen sowohl die p- Kontaktschicht 3 als auch die p-Kontaktstruktur 4 bis an die Facette 25 heran. Somit erfolgt eine Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge 2 auch unmittelbar an der Facette 25. Aufgrund von hierdurch direkt an der Facette 25
erfolgender Ladungsträgerrekombination ist eine Gefahr von Schäden aufgrund von Aufheizen von Halbleitermaterial direkt an der Facette 25 erhöht. Daher ist der Halbleiterlaser der Figur 9 nur mit geringeren Strömen betreibbar, um solche Schäden zu vermeiden.
Bei der Abwandlung der Figur 10 sind sowohl die p- Kontaktschicht 3 als auch die p-Kontaktstruktur 4 aus dem Stromschutzbereich 5 entfernt. Hierdurch ist jedoch die Halbleiterschichtenfolge 2 nicht mit einem Standardprozess aus einem Wafer heraus herstellbar. Insbesondere sind mechanische Spannungen durch das Wegfallen der p- Kontaktstruktur 4 gegenüber einer durchgehenden p- Kontaktstruktur 4, wie in Verbindung mit den
Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 8 dargestellt, verändert. Gegenüber der Abwandlung der Figur 10 ist somit eine Fertigung der Halbleiterlaser 1 gemäß der dargestellten Ausführungsbeispiele vereinfacht . Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Bezugs zeichenliste
1 Halbleiterlaser
2 Halbleiterschichtenfolge
21 n-Bereich
22 aktive Zone
23 p-Bereich
25 Facette
3 p-KontaktSchicht
4 metallische p-Kontaktstruktur
5 Stromschutzbereich
6 Isolatorschicht
61 Modifizierung des p-Bereichs
7 Substrat für die Halbleiterschichtenfolge
8 Isolationsschicht
9 Stegwellenleiter
I Intensität der Laserstrahlung

Claims

Halbleiterlaser (1) mit
- einer Halbleiterschichtenfolge (2), die einen n- leitenden n-Bereich (21), einen p-leitenden p-Bereich (23) und eine dazwischenliegende aktive Zone (22) zur Erzeugung von Laserstrahlung umfasst,
- einer elektrisch leitenden p-Kontaktschicht (3) zur Stromeinprägung direkt in den p-Bereich (23) , und
- einer elektrisch leitenden und metallischen p- Kontaktstruktur (4), die sich direkt an der p- Kontaktschicht (3) befindet,
wobei
- die Halbleiterschichtenfolge
(2) zwei Facetten (25) aufweist, die Resonatorendflächen für die
Laserstrahlung bilden,
- in wenigstens einem Stromschutzbereich (5) direkt an zumindest einer der Facetten (25) eine Stromeinprägung in den p-Bereich (23) unterdrückt ist,
- die p-Kontaktstruktur (4) bündig mit der zugehörigen Facette (25) abschließt, sodass die p-Kontaktstruktur (4) nicht über die zugehörige Facette (25) übersteht und umgekehrt, und
- die p-Kontaktschicht (3) aus zumindest einem der Stromschutzbereiche (5) entfernt ist und in diesem Stromschutzbereich (5) die p-Kontaktstruktur (4) ganzflächig in direktem Kontakt zum p-Bereich (23) steht .
Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1,
bei dem sich in zumindest einem Stromschutzbereich (5) direkt an dem p-Bereich (23) eine elektrisch
isolierende Isolatorschicht (6) befindet.
3. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Isolatorschicht (6) eine konstante Dicke aufweist, die höchstens 20 % einer Dicke der p- Kontaktschicht (3) und/oder höchstens 1 ym beträgt, wobei die Isolatorschicht (6) den p-Bereich (23) in dem Stromschutzbereich (5) vollständig bedeckt.
4. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem die Isolatorschicht (6) aus einem oder mehreren der folgenden Materialien hergestellt ist: AI2O3, S1O2, Ti02, Ta205, Hf02, Si3N4, A1N, SiC, diamantähnlicher Kohlenstoff,
wobei die Isolatorschicht (6) an einer Hauptseite direkt an den p-Bereich (23) und an einer
gegenüberliegenden Hauptseite direkt an die p- Kontaktstruktur (4) grenzt.
5. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Isolatorschicht (6) die zugehörige Facette (25) teilweise oder vollständig bedeckt.
6. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Isolatorschicht (6) mehrlagig als
Antireflexschicht oder als hochreflektierende Schicht für die Laserstrahlung ausgebildet ist.
7. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die Isolatorschicht (6) aus einem Material hergestellt ist, das eine größere spezifische
Wärmeleitfähigkeit aufweist als ein Material des p- Bereichs (23) .
8. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem in zumindest einem Stromschutzbereich (5) der p-Bereich (23) modifiziert ist, sodass in diesem
Stromschutzbereich (5) eine Stromeinprägung in den p- Bereich (23) verhindert oder um mindestens einen Faktor 10 reduziert ist.
Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der modifizierte p-Bereich (23) stellenweise oder ganzflächig direkt an die p-Kontaktstruktur (4) angrenzt .
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem in zumindest einem Stromschutzbereich (5) die p-Kontaktschicht (3) nur teilweise entfernt ist, wobei eine Dicke der p-Kontaktschicht (3) in Richtung hin zur Facette (25) abnimmt und die p-Kontaktschicht (3) unmittelbar an der zugehörigen Facette (25) vollständig entfernt ist.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem der Stromschutzbereich (5) in Richtung
senkrecht zur zugehörigen Facette (25) eine Ausdehnung von mindestens 0,5 ym und von höchstens 100 ym und zusätzlich von höchstens 20 % einer Resonatorlänge für die Laserstrahlung aufweist.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem die p-Kontaktschicht (3) bündig mit der
zugehörigen Facette (25) und bündig mit der p- Kontaktstruktur (4) abschließt, in Richtung parallel zur aktiven Zone (22) . Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
der als Streifenlaser mit einem Stegwellenleiter (9) gestaltet ist.
PCT/EP2016/073003 2015-09-28 2016-09-27 Halbleiterlaser mit unterdrückter stromeinprägung an der facette WO2017055287A1 (de)

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