WO2023151851A1 - Optoelektronisches halbleiterlaserbauelement und optoelektronische anordnung - Google Patents

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laser component
optoelectronic
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electromagnetic radiation
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Hubert Halbritter
Adrian Stefan Avramescu
Christoph Eichler
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    • H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers

Definitions

  • An optoelectronic semiconductor laser component and an optoelectronic arrangement are specified.
  • the optoelectronic semiconductor laser component and the optoelectronic arrangement are set up in particular for generating electromagnetic radiation, for example light that can be perceived by the human eye.
  • One problem to be solved is to specify an optoelectronic semiconductor laser component that has a particularly high luminance.
  • a further problem to be solved consists in specifying an optoelectronic arrangement which has a particularly high luminance.
  • the optoelectronic arrangement comprises at least two optoelectronic semiconductor laser components.
  • the semiconductor laser component is intended in particular for the emission of coherent electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic semiconductor laser component comprises an epitaxial Semiconductor layer sequence with an active area that is set up to generate a first electromagnetic radiation in a first wavelength range.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence has a stacking direction along which the semiconductor layers of the epitaxial semiconductor layer sequence have grown epitaxially.
  • the stacking direction is perpendicular to a main extension plane of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the active region has in particular a pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW, single quantum well) or a multiple quantum well structure (MQW, multi quantum well) for generating radiation.
  • SQL single quantum well structure
  • MQW multiple quantum well structure
  • the epitaxial semiconductor layer sequence and in particular the active region is based on a nitride compound semiconductor material or is formed by a nitride compound semiconductor material.
  • Nitride compound semiconductor materials are compound semiconductor materials that contain nitrogen, such as the materials from the material system In x Al y Gai-x-yN with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x+y ⁇ 1.
  • an active one Layer based on or formed from a nitride compound semiconductor material adapted to generate blue or ultraviolet light.
  • the optoelectronic semiconductor laser component comprises a photonic semiconductor layer having a two-dimensional photonic Crystal forms and is set up to form a resonator for the first electromagnetic radiation.
  • the photonic semiconductor layer is based on the same material system as the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the photonic semiconductor layer is based on a nitride compound semiconductor material or is formed from a nitride compound semiconductor material.
  • the photonic semiconductor layer can be an epitaxially grown semiconductor layer that is subsequently provided with a structure to form the photonic crystal.
  • the photonic semiconductor layer has a different material or is formed from a different material than the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the photonic semiconductor layer is based on a transparent conductive oxide (TCO for short: “transparent conductive oxide”) or has one or more TCOs.
  • Transparent conductive oxides are usually metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • metal oxides such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • binary metal oxygen compounds such as ZnO, SnOz or InzOs
  • ternary metal oxygen compounds such as ZnzSnO4, ZnSnOs, MgInzO4, GalnOs, ZnzInzOs or In4Sn30i2 or mixtures of different transparent conductive oxides belong to the group of TCOs.
  • the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric composition and can also be p- and n-doped.
  • the photonic crystal has an optical band gap for photons, equivalent to the electronic band gap of semiconductors. Photons with energies within the photonic band gap cannot propagate in the photonic crystal and are reflected from the photonic crystal.
  • the photonic band gap in the photonic crystal is formed as a result of periodic structures made of at least two materials which are different from one another and which comprise the photonic crystal or from which the photonic crystal is formed.
  • the dimension of the photonic crystal is determined by the dimension of the periodicity of the structure.
  • the two-dimensional photonic crystal includes structures that are formed periodically in two spatial directions.
  • the two-dimensional photonic crystal has a structure that is formed from air-filled, periodically arranged recesses.
  • the recesses can be embodied in a columnar manner, for example, and can be arranged parallel to the stacking direction of the epitaxial semiconductor layer sequence. Distances between directly adjacent cutouts and/or diameters of the cutouts are in particular an integer multiple of the fourth part of the wavelength of the first electromagnetic radiation.
  • the active area is set up to generate a first electromagnetic radiation in a first wavelength range.
  • the first electromagnetic radiation includes in particular a global intensity maximum at a first peak wavelength within the first wavelength range.
  • the optoelectronic semiconductor laser component comprises a conversion element which is set up to convert the first electromagnetic radiation into second electromagnetic radiation in a second wavelength range.
  • the conversion element brings about a conversion towards longer wavelengths.
  • a second peak wavelength of the second electromagnetic radiation is longer than the first peak wavelength of the first electromagnetic radiation.
  • a mixed radiation comprising part of the first electromagnetic radiation and part of the second electromagnetic radiation, emerges from the optoelectronic semiconductor laser component.
  • the mixed radiation has a white color, for example.
  • as complete a conversion as possible of the first electromagnetic radiation to second electromagnetic radiation is possible.
  • the first electromagnetic radiation propagates within the resonator parallel to a main extension plane of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the main extension plane extends transversely, in particular perpendicularly, to the stacking direction of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the resonator includes at least one optical axis, which extends along a main extension plane of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • an emission direction is aligned transversely to the main extension plane of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the emission direction is the direction in which a large part of the electromagnetic radiation emerges from the optoelectronic semiconductor laser component.
  • the conversion element is preferably arranged downstream of the epitaxial semiconductor layer sequence in the emission direction.
  • the first electromagnetic radiation exits the photonic semiconductor layer in the emission direction.
  • the first electromagnetic radiation emerges from the photonic semiconductor layer transversely to the main extension plane of the semiconductor layer sequence.
  • the first wavelength range is in the blue or ultraviolet spectral range.
  • a first electromagnetic radiation in the blue or ultraviolet spectral range is particularly suitable for conversion into a second electromagnetic radiation.
  • a white color impression can be evoked in an observer of the mixed radiation comprising the first and second electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic semiconductor laser component comprises:
  • a photonic semiconductor layer forming a two-dimensional photonic crystal and adapted to form a resonator for the first electromagnetic radiation
  • a conversion element which is set up for converting the first electromagnetic radiation into a second electromagnetic radiation of a second wavelength range, wherein
  • the first electromagnetic radiation propagates within the resonator parallel to a main extension plane of the epitaxial semiconductor layer sequence
  • an emission direction is aligned transversely to the main extension plane of the epitaxial semiconductor layer sequence
  • the first wavelength range is in the blue or ultraviolet spectral range.
  • An optoelectronic semiconductor laser component described here is based, inter alia, on the following considerations: Laser components are often used in the production of semiconductor components with very high luminance. As a result of the necessary mirrors in conventional laser components, production costs are increased and there are greater demands on hermetic encapsulation to protect the mirrors placed. Furthermore, it is only possible with difficulty to combine a laser component directly with a conversion element to form a white-emitting light source, since a very high luminance can also lead to inhomogeneous excitation of a conversion element.
  • the optoelectronic semiconductor laser component described here makes use, inter alia, of the idea of using a semiconductor laser component described here with a photonic semiconductor layer and a conversion element.
  • the photonic semiconductor layer enables an advantageously high luminance, which impinges on the conversion element in a particularly homogeneously distributed manner.
  • the photonic semiconductor layer makes it possible to dispense with sensitive mirrors on the outer surfaces of the semiconductor laser component. Thus, hermetic encapsulation of the semiconductor laser component is not absolutely necessary.
  • a growth substrate is arranged directly on the semiconductor layer sequence and the conversion element is arranged on the growth substrate on a side of the growth substrate remote from the semiconductor layer sequence.
  • the growth substrate is arranged between the semiconductor layer sequence and the conversion element.
  • the layers of the epitactic semiconductor layer sequence have grown on the growth substrate.
  • the growth substrate is preferably formed with the material of the semiconductor layer sequence.
  • the growth substrate is formed with gallium nitride or sapphire.
  • the growth substrate is in particular permeable to the first electromagnetic radiation leads out.
  • the growth substrate has pores at least in regions.
  • the pores have an average diameter of at least 10 nm, preferably at least 100 nm, particularly preferably at least 200 nm.
  • the growth substrate has a thickness of at most 100 ⁇ m, in particular at most 50 ⁇ m.
  • the growth substrate is preferably thinned to this thickness and has traces of a removal process.
  • a thin growth substrate enables a particularly unhindered transmission of the first electromagnetic radiation through the growth substrate.
  • the conversion element is at least partially embedded in the growth substrate.
  • the conversion element includes quantum dots or nano dashs that are embedded in pores of the growth substrate. A jump in refractive index between the conversion element and the growth substrate is thus advantageously eliminated.
  • the growth substrate is formed with a nitride compound semiconductor material, preferably with gallium nitride.
  • a nitride compound semiconductor material can advantageously have large pores be introduced. For example, pores and fine channels can be introduced into the growth substrate using a suitable etching solution.
  • the photonic semiconductor layer comprises a contact layer with a first contact region and a second contact region, wherein the first contact region is formed with a material that is different from the second contact region.
  • the first contact area is arranged along a main extension plane of the resonator.
  • the second contact region is preferably arranged on a side of the photonic semiconductor layer which is remote from the semiconductor layer sequence.
  • the second contact area extends up to the semiconductor layer sequence and is adjacent to it.
  • the first contact area has in particular a higher optical radiation permeability than the second contact area.
  • a high radiation transmittance advantageously results in low optical losses in the resonator of the photonic semiconductor layer.
  • the second contact area has a higher electrical conductivity than the first contact area.
  • a high electrical conductivity results in an advantageously low electrical resistance for the injection of charge carriers into the semiconductor layer sequence.
  • the first and the second contact area are formed with different TCO materials.
  • the optoelectronic semiconductor laser component comprises the
  • Semiconductor layer sequence comprising a first semiconductor region of a first conductivity and a second semiconductor region of a second conductivity, the second semiconductor region has a p-type conductivity, and the second semiconductor region is arranged between the active region and the photonic semiconductor layer.
  • the photonic semiconductor layer is adjacent to the second semiconductor region.
  • the first semiconductor region and the second semiconductor region preferably include cladding structures, waveguide structures and further structures for making electrical contact with the semiconductor layer sequence.
  • the first conductivity preferably differs from the second conductivity.
  • the first conductivity is an n-conductivity and the second conductivity is a p-conductivity.
  • the optoelectronic semiconductor laser component is free of a growth substrate and the conversion element is arranged on a side of the epitaxial semiconductor layer sequence opposite the carrier. Due to the absence of a growth substrate, there is a particularly undisturbed emission of the first electromagnetic radiation.
  • the carrier is formed, for example, with one of the following materials: diamond, Si, Ge, SiC, AlN, Direct Bonded Copper (DBC).
  • DBC Direct Bonded Copper
  • the photonic semiconductor layer comprises a radiation-transmissive functional layer and a plurality of cutouts, the functional layer being arranged at least partially between the cutouts and the semiconductor layer sequence.
  • the functional layer is arranged in particular in the main extension plane of the resonator of the photonic semiconductor layer.
  • the functional layer is formed with a semiconductor material.
  • the functional layer is formed with the same semiconductor material as the semiconductor layer sequence. A jump in the refractive index between the semiconductor layer sequence and the functional layer can thus advantageously be avoided.
  • the functional layer has at least one first marking layer.
  • the marking layer is formed in particular with the material of the functional layer and has a different doping. For example, reaching the marking layer in a plasma etching process can be detected. By means of the marking layer, better accuracy is possible when producing the recesses with a desired depth in the photonic semiconductor layer.
  • Semiconductor laser device includes the
  • Semiconductor layer sequence a first semiconductor region first conductivity and a second semiconductor region of a second conductivity, the first semiconductor region has an n-conductivity and the first semiconductor region is arranged between the active region and the photonic semiconductor layer.
  • the photonic semiconductor layer is adjacent to the first semiconductor region. Electrical charge carriers are preferably injected into the first semiconductor region via the photonic semiconductor layer.
  • the conversion element is arranged at a distance from the semiconductor layer sequence.
  • the conversion element is thus a so-called near-to-chip
  • the conversion element comprises, for example, a frame body which is mounted on the optoelectronic semiconductor laser component via an adjustment element.
  • the frame body surrounds the conversion element, preferably around the edge.
  • the adjustment element is in particular in contact with the semiconductor layer sequence.
  • the adjustment element includes, for example, a body produced by means of additive manufacturing.
  • the adjustment element is preferably made of metal.
  • the conversion element is advantageously not in direct contact with the semiconductor layer sequence and can have a particularly large extent in the emission direction.
  • the conversion element has an extension in the emission direction of more than 100 ⁇ m and preferably more than 1000 ⁇ m. The distance of the conversion element from the
  • Half conductor layer sequence in the direction of emission preferably lies within the coherence length of the first electromagnetic radiation.
  • the distance is at least 1 gm, preferably at least 10 gm and particularly preferably at least 50 gm.
  • the depths of the cutouts differ by at least 10 nm, in particular by at least 100 nm.
  • the depth of the cutouts corresponds to an extension of the cutouts parallel to the emission direction.
  • An undesirable periodicity in the photonic semiconductor layer can be reduced by means of different depths.
  • the conversion element comprises a plurality of conversion regions which are embedded in a shaped body.
  • the conversion areas are formed in particular with quantum dots or nano dashs.
  • Quantum dots and nano dashs are particularly easy to insert into the small pores of a porous material.
  • porous means a material with pores with an average size of at least 10 nm, preferably at least 100 nm, particularly preferably at least 200 nm.
  • foreign materials can be introduced into the pores of the growth substrate.
  • the shaped body is advantageously formed with a radiation-transmissive material.
  • the shaped body is formed with gallium nitride.
  • Semiconductor laser device is a wavelength selective Filter element between the Haiblei tertik strict strict strict strict strict stricture and arranged the conversion element.
  • the filter element preferably has a higher permeability for the first electromagnetic radiation than for the second electromagnetic radiation.
  • the filter element is permeable to the first electromagnetic radiation and reflective to the second electromagnetic radiation. A proportion of the second electromagnetic radiation in an emitted mixed radiation is thus advantageously increased.
  • the first electromagnetic radiation is converted as completely as possible into second electromagnetic radiation.
  • an optical element is arranged downstream of the conversion element in the emission direction.
  • the optical element is, for example, a lens for beam shaping.
  • the optical element is a collimating lens for the electromagnetic radiation emerging from the semiconductor laser component.
  • an antireflection coating is arranged between the conversion element and the semiconductor layer sequence.
  • an antireflection coating increases a proportion of first electromagnetic radiation that enters the conversion element.
  • the conversion element has a lateral extent which is at least one simple and corresponds at most to five times the diameter of a beam of electromagnetic radiation emitted by the photonic semiconductor layer. A particularly good utilization of the first electromagnetic radiation can thus take place.
  • the conversion element is formed with a ceramic.
  • a conversion element formed with ceramic can be produced in a separate production process.
  • the conversion element is designed to be mechanically self-supporting.
  • a reflector is arranged on a side of the semiconductor layer sequence which is opposite the conversion element.
  • the reflector preferably comprises a plurality of first and second reflective layers with different refractive indices.
  • the first and second reflective layers are arranged in an alternating order to form a distributed Bragg reflector (DBR) for the first electromagnetic radiation.
  • the reflector comprises a metal with a high optical reflectivity for the first electromagnetic radiation.
  • the reflector is formed with one of the following metals: aluminum, silver, gold.
  • a radiation-transmissive dielectric is advantageously arranged between the reflector and the half-conductor layer sequence.
  • the optoelectronic arrangement includes in particular at least two of the optoelectronic devices described here semiconductor laser devices. This means that all features disclosed in connection with the optoelectronic semiconductor laser component are also disclosed for the optoelectronic arrangement and vice versa.
  • the optoelectronic arrangement comprises at least two optoelectronic semiconductor laser components, the semiconductor laser components having a coherent epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor laser components can be controlled individually. The formation of a plurality of semiconductor laser components in an epitaxial semiconductor layer sequence enables a particularly simple production of an optoelectronic arrangement with a high density of individually controllable semiconductor laser components.
  • the wavelengths of the second electromagnetic radiation of the semiconductor laser components differ from one another by at least 5 nm, preferably by at least 10 nm.
  • Undesirable interference effects, such as speckles, can be reduced in a targeted manner.
  • An optoelectronic semiconductor laser component described here is particularly suitable for use as a compact light source with a high luminance, for example in headlights
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a fourth exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a fifth exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a sixth exemplary embodiment
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here according to a seventh exemplary embodiment
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component described here in accordance with an eighth exemplary embodiment
  • FIG. 9 shows a schematic sectional view of an optoelectronic arrangement described here according to a first exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here in accordance with a first exemplary embodiment.
  • the optoelectronic semiconductor laser component 1 comprises an epitaxial semiconductor layer sequence 10 with an active region 103 between a first semiconductor region 101 of a first Conductivity and a second semiconductor region 102 of a second conductivity is arranged and is adapted to generate a first electromagnetic radiation of a first wavelength range.
  • the first conductivity is an n-conductivity and the second conductivity is a p-conductivity.
  • the first semiconductor region 101 and the second semiconductor region 102 preferably comprise optical cladding structures and waveguide structures.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence 10 has a stacking direction along which the semiconductor layers of the epitaxial semiconductor layer sequence 10 are grown epitaxially.
  • the stacking direction is perpendicular to a main extension plane of the epitaxial semiconductor layer sequence 10 .
  • the optoelectronic semiconductor laser component 1 also includes a photonic semiconductor layer 20, which includes a two-dimensional photonic crystal with a plurality of cutouts 201 and is set up to form a resonator for the first electromagnetic radiation.
  • the resonator has at least one optical axis R along a main extension plane of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the photonic semiconductor layer 20 comprises a radiation-transmissive functional layer 204.
  • the functional layer 204 is at least partially arranged between the cutouts 201 and the semiconductor layer sequence 10.
  • the functional layer 204 is arranged in particular in the main extension plane of the resonator of the photonic semiconductor layer 20 .
  • the functional layer 204 is covered with a semiconductor material, in particular a nitride Compound semiconductor material formed.
  • the functional layer 204 is preferably formed with the same semiconductor material as the semiconductor layer sequence 10 . In this way, a jump in the refractive index between the semiconductor layer sequence 10 and the functional layer 204 can advantageously be omitted.
  • the functional layer 204 comprises a multi-layer structure.
  • the functional layer 204 includes a first marking layer 205 and a second marking layer 206.
  • the marking layers 205, 206 are formed in particular with the material of the functional layer 204 and have a different doping. For example, reaching the marking layers 205, 206 in a plasma etching process is recognizable. By means of the marking layers 205, 206, a better accuracy in the production of the recesses 201 with a desired depth in the photonic semiconductor layer 20 is possible.
  • the recesses 201 have different depths.
  • the depth of the recesses 201 corresponds to an extension of the recesses 201 parallel to the emission direction W and transverse to the optical axis R of the resonator.
  • the depths of the recesses 201 differ by at least 10 nm, in particular by at least 100 nm.
  • An undesirable periodicity in the photonic semiconductor layer 20 can be reduced by means of different depths.
  • a first part of the cutouts 201 extends, starting from a side facing away from the semiconductor layer sequence 10, to the first marking layer 205 at a first depth TI, and a second part of the cutouts 201 extends, starting from one of the semiconductor layer sequence 10 opposite side to the second marking layer 206 at a second depth T2.
  • the photonic semiconductor layer 20 comprises a dielectric 203.
  • the dielectric 203 is arranged, for example, circumferentially around the cutouts 201 at the edge.
  • An emission direction E is aligned transversely to the main extension plane of the epitaxial semiconductor layer sequence 10 .
  • the emission direction E is the direction in which a large part of the electromagnetic radiation exits from the optoelectronic semiconductor laser component 1 .
  • the first electromagnetic radiation emerges from the photonic semiconductor layer 20 in the emission direction. In other words, the first electromagnetic radiation emerges from the photonic semiconductor layer 20 transversely to the main extension plane of the semiconductor layer sequence 10 .
  • the optoelectronic semiconductor laser component 1 also includes a conversion element 30 which is set up to convert the first electromagnetic radiation into a second electromagnetic radiation in a second wavelength range.
  • the conversion element 30 is arranged downstream of the epitaxial semiconductor layer sequence 10 in the emission direction E.
  • a contact layer 40 is arranged between the conversion element 30 and the photonic semiconductor layer 20 .
  • the contact layer 40 is formed with an electrically conductive material, preferably an ITO.
  • the contact layer 40 is radiation-transmissive for the first electromagnetic radiation.
  • the conversion element 30 is designed as an "on-chip" converter and is arranged directly on the contact layer 40.
  • a radiation-transmissive connecting means is arranged between the contact layer 40 and the conversion element 30.
  • the connecting means comprises, for example, one of the following materials: silicone, transparent glass solder, dielectric
  • the connection layer is formed with SiCp and set up for a direct bonding process.
  • a particularly good heat dissipation of the conversion element 30 is thus made possible. Furthermore, it is possible to apply the material of the conversion element 30 directly to the contact layer 40 .
  • the conversion element 30 is deposited on the contact layer 40 by spraying, screen printing or sedimentation.
  • the conversion element 30 brings about a conversion of the first electromagnetic radiation towards longer wavelengths.
  • a mixed radiation comprising part of the first electromagnetic radiation and part of the second electromagnetic radiation, emerges from the optoelectronic semiconductor laser component 1 .
  • the mixed radiation causes a white color impression in an observer.
  • the semiconductor layer sequence 10 is arranged between the photonic semiconductor layer 20 and a reflector 60 .
  • the reflector 60 comprises a plurality of first reflective layers 601 and a plurality of second reflective layers 602 .
  • the first reflective layers 601 have a different refractive index than the second reflective layers 602 .
  • the first and second reflective layers 601, 602 are in particular in one arranged in alternating order to form a Distributed Bragg Reflector (DBR) for the first electromagnetic radiation.
  • DBR Distributed Bragg Reflector
  • the reflector 60 is connected to a carrier 80 by means of a connecting layer 70 .
  • the carrier 80 is formed with one of the following materials: diamond, Si, Ge, SiC, AlN, Direct Bonded Copper (DBC).
  • DBC Direct Bonded Copper
  • the carrier 80 is preferably mechanically self-supporting and gives the optoelectronic semiconductor laser component 1 sufficient mechanical stability.
  • the optoelectronic semiconductor laser component 1 is free of a growth substrate 90 and the conversion element 30 is arranged on a side of the epitaxial semiconductor layer sequence opposite the carrier 80 .
  • the absence of a growth substrate 90 results in a particularly undisturbed emission of the first electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic semiconductor laser component 1 also includes a first electrode 51 and a second electrode 52.
  • the electrodes 51, 52 are formed with a metal.
  • the first electrode 51 is arranged directly on the contact layer 40 .
  • the first electrode 51 preferably surrounds the conversion element 30 at the edge.
  • the first electrode 51 forms an exit aperture for the electromagnetic radiation exiting from the optoelectronic semiconductor laser component 1 .
  • the second electrode 52 is arranged on the second semiconductor region 102 .
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here according to a second exemplary embodiment.
  • the second embodiment essentially corresponds to the first embodiment shown in FIG.
  • the second exemplary embodiment includes a wavelength-selective filter element 31.
  • the filter element 31 is arranged between the semiconductor layer sequence 10 and the conversion element 30.
  • the filter element 31 has a higher permeability for the first electromagnetic radiation than for the second electromagnetic radiation.
  • the filter element 31 is in particular permeable to the first electromagnetic radiation and reflective to the second electromagnetic radiation. A proportion of the second electromagnetic radiation in an emitted mixed radiation is thus advantageously increased.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here in accordance with a third exemplary embodiment.
  • the third embodiment essentially corresponds to the first embodiment shown in FIG.
  • the optoelectronic semiconductor laser component 1 comprises a growth substrate 90 which is arranged directly on the semiconductor layer sequence 10 .
  • the layers of the epitaxial semiconductor layer sequence 10 have grown on the growth substrate 90 .
  • the growth substrate 90 is preferably formed with the material of the semiconductor layer sequence 10 .
  • the growth substrate 90 is coated with sapphire or a nitride
  • the nitride compound semiconductor material advantageously has large pores. For example, pores and fine channels can be introduced into the growth substrate 90 using suitable etching solutions.
  • the wax-up substrate 90 is designed in particular to be permeable to the first electromagnetic radiation.
  • the growth substrate 90 has a thickness of at most 100 ⁇ m, in particular at most 50 ⁇ m.
  • the growth substrate 90 is preferably thinned to this thickness and has traces of a removal process on the side opposite the semiconductor layer sequence 10 .
  • a thin growth substrate 90 enables a particularly unhindered transmission of the first electromagnetic radiation through the growth substrate 90.
  • the conversion element 30 is arranged on the growth substrate 30 .
  • the growth substrate 90 is arranged between the semiconductor layer sequence 10 and the conversion element 30 .
  • the conversion element 30 has, for example, a thickness of at least 10 ⁇ m, preferably at least 50 ⁇ m and particularly preferably at least 100 ⁇ m.
  • a particularly thick conversion element 30 has a mechanically stabilizing effect and can thus enable a thinner growth substrate 90 to be used.
  • the photonic semiconductor layer 20 is arranged on the semiconductor layer sequence 10 on the side of the second semiconductor region 102 .
  • the photonic semiconductor layer 20 comprises a dielectric 203 and a contact layer 40.
  • the contact layer 40 is provided with an electrically conductive Material such as ITO formed.
  • the contact layer 40 has a first contact area 401 and a second contact area 402 .
  • the first contact area 401 is formed with a different material from the second contact area 402 .
  • the first and the second contact area 401, 402 are formed with different TCO materials.
  • the first contact area 401 is arranged in the main extension plane of the resonator in the photonic semiconductor layer 20 .
  • the second contact region 402 is arranged on a side of the cutouts 201 that is remote from the semiconductor layer sequence 10 and extends from a side of the photonic semiconductor layer 20 that is remote from the semiconductor layer sequence 10 into the cutouts 201.
  • the second contact region 402 extends in the cutouts 201 to the second Semiconductor region 102 of the semiconductor layer sequence 10.
  • the first contact region 401 has, in particular, a higher optical radiation permeability for the first electromagnetic radiation than the second contact region 402.
  • a high radiation permeability advantageously results in low optical losses in the resonator of the photonic semiconductor layer 20.
  • the second contact area 402 has in particular a higher electrical conductivity than the first contact area 401 .
  • a high electrical conductivity results in an advantageously low electrical resistance for the injection of charge carriers into the second semiconductor region 102.
  • the optoelectronic semiconductor laser component 1 also includes a first electrode 51 and a second electrode 52.
  • the electrodes 51, 52 are formed with a metal.
  • the first electrode 51 is arranged directly on the growth substrate 90 .
  • the first electrode 51 preferably surrounds the conversion element 30 at the edge.
  • the first electrode 51 forms an exit aperture for the electromagnetic radiation exiting from the optoelectronic semiconductor laser component 1 .
  • the second electrode 52 is arranged on the photonic semiconductor layer 20 .
  • the second electrode 52 is formed with a metal that has a high re f lektivi did for the first electromagnetic radiation.
  • the second electrode 52 thus forms a reflector 60 for the first electromagnetic radiation.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here in accordance with a fourth exemplary embodiment.
  • the fourth exemplary embodiment essentially corresponds to the third exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • the conversion element 30 comprises a plurality of conversion regions 32 which are embedded in a molded body 33.
  • the conversion regions 32 are formed with quantum dots. Quantum dots are particularly easy to introduce into the small pores of a porous material.
  • the shaped body 33 is formed with a radiation-transmissive material.
  • the shaped body 33 is a porous material, into the pores of which the conversion regions 32 penetrate.
  • the shaped body 33 with a ceramic, a polysiloxane or a Semiconductor material formed.
  • the shaped body 33 is preferably formed with gallium nitride.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here in accordance with a fifth exemplary embodiment.
  • the fifth embodiment essentially corresponds to the fourth embodiment shown in FIG.
  • the fifth exemplary embodiment includes a wavelength-selective filter element 31.
  • the filter element 31 is arranged between the semiconductor layer sequence 10 and the conversion element 30.
  • FIG. The filter element 31 has a higher permeability for the first electromagnetic radiation than for the second electromagnetic radiation.
  • the filter element 31 is in particular permeable to the first electromagnetic radiation and reflective to the second electromagnetic radiation. A proportion of the second electromagnetic radiation in an emitted mixed radiation is thus advantageously increased.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here in accordance with a sixth exemplary embodiment.
  • the sixth embodiment essentially corresponds to the fourth embodiment shown in FIG.
  • the sixth exemplary embodiment includes an optical element 150.
  • the optical element 150 is, for example, a lens for beam shaping.
  • the optics element 150 is a collimation lens for the electromagnetic radiation emerging from the semiconductor laser component 1 .
  • the optical element 150 is arranged downstream of the conversion element in the emission direction E.
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here in accordance with a seventh exemplary embodiment.
  • the seventh embodiment essentially corresponds to the first embodiment shown in FIG.
  • the conversion element 30 is designed as a near-to-chip converter. In other words, the conversion element 30 is arranged at a distance D from the semiconductor layer sequence 10 .
  • the conversion element 30 comprises a frame body 34 which is mounted on the optoelectronic semiconductor laser component 1 via an adjustment element 170 .
  • the frame body 34 surrounds the conversion element 30 preferably around the edge.
  • the frame body is formed with metal.
  • the adjustment element 170 is in particular in contact with the semiconductor layer sequence 10.
  • the adjustment element 170 comprises, for example, a body produced by means of additive manufacturing.
  • the adjustment element 170 is preferably made of metal.
  • the conversion element 30 is not in direct contact with the semiconductor layer sequence 10 and can have a particularly large extent in the emission direction E.
  • the conversion element 30 has an extension in the emission direction E of more than 100 ⁇ m and preferably of more than 1000 ⁇ m.
  • the distance D of the conversion element from the semiconductor layer sequence 10 in the emission direction E is preferably within the coherence length of the first electromagnetic radiation.
  • the distance D is at least 1 pm, preferably at least 10 pm and particularly preferably at least 50 ⁇ m. Cooling of the conversion element 30 can advantageously take place independently of cooling of the semiconductor layer sequence 10 .
  • a cavity 160 results between the semiconductor layer sequence 10 and the conversion element 30 .
  • the cavity 160 is filled with a radiation-transmissive material whose refractive index lies between the refractive indices of the contact layer 40 and the conversion element 30 .
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor laser component 1 described here in accordance with an eighth exemplary embodiment.
  • the eighth embodiment essentially corresponds to the fourth embodiment shown in FIG.
  • the conversion element 30 is at least partially embedded in the growth substrate 90 .
  • the growth substrate 90 is formed with a porous material.
  • the pores are produced in the growth substrate 90 using an etching method.
  • porous means a material with pores with an average size of at least 10 nm, preferably at least 100 nm, particularly preferably at least 200 nm.
  • a plurality of conversion regions 32 contain quantum dots which are embedded in pores of growth substrate 90 .
  • a shaped body can thus be dispensed with.
  • a jump in refractive index between a shaped body 31 and the growth substrate 90 is thus advantageously eliminated Growth substrate 90 a particularly good all-clear for the conversion areas 32 possible.
  • FIG. 9 shows a schematic sectional view of an optoelectronic arrangement 2 described here according to a first exemplary embodiment.
  • the optoelectronic arrangement 2 comprises two optoelectronic semiconductor laser components 1.
  • the optoelectronic semiconductor laser components 1 essentially correspond to the eighth exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • the semiconductor laser components 1 comprise a continuous epitaxial
  • Semiconductor layer sequence 10 The formation of a plurality of semiconductor laser components 1 in an epitaxial semiconductor layer sequence 10 enables a particularly simple production of an optoelectronic arrangement 2 with a high density of semiconductor laser components 1.
  • the wavelengths of the second electromagnetic radiation of the semiconductor laser components 1 differ from one another by at least 5 nm, preferably by at least 10 nm.
  • Undesirable interference effects, such as speckles, can be reduced in a targeted manner.
  • the semiconductor laser components 1 can be controlled individually, in particular.
  • an arrangement 2 comprises at least three semiconductor laser components 1, one semiconductor laser component emitting second electromagnetic radiation in the red wavelength range, one semiconductor laser component emitting second electromagnetic radiation in the green wavelength range and one semiconductor laser component emitting second electromagnetic radiation in the blue wavelength range.
  • An RGB pixel can advantageously be produced in this way.
  • a plurality of optoelectronic semiconductor laser components 1 are arranged in an array.
  • the invention is not limited by the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the patent claims or exemplary embodiments.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) angegeben. Das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement (1) umfasst eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge (10) mit einem aktiven Bereich (103), der dazu eingerichtet ist, eine erste elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen. Ferner umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement (1) eine photonische Halbleiterschicht (20), die einen zweidimensionalen photonischen Kristall bildet und dazu eingerichtet ist, einen Resonator für die erste elektromagnetische Strahlung auszubilden, und - ein Konversionselement (30), das zur Konversion der ersten elektromagnetischen Strahlung in eine zweite elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs eingerichtet ist. Eine Emissionsrichtung (E) ist quer zur Haupterstreckungsebene der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (10) ausgerichtet. Die erste elektromagnetische Strahlung tritt in der Emissionsrichtung (E) aus der photonischen Halbleiterschicht (20) aus. Der erste Wellenlängenbereich liegt im blauen oder ultravioletten Spektralbereich. Ferner wird eine optoelektronische Anordnung (2) angegeben.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERLASERBAUELEMENT UND OPTOELEKTRONISCHE ANORDNUNG
Es werden ein optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement und eine optoelektronische Anordnung angegeben. Das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement und die optoelektronische Anordnung sind insbesondere zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise von für das menschliche Auge wahrnehmbarem Licht, eingerichtet.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement anzugeben, das eine besonders hohe Leuchtdichte aufweist.
Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine optoelektronische Anordnung anzugeben, das eine besonders hohe Leuchtdichte aufweist. Die optoelektronische Anordnung umfasst zumindest zwei optoelektronische Halbleiterlaserbauelemente .
Diese Aufgaben werden durch Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen der Vorrichtungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren hervor.
Das Halbleiterlaserbauelement ist insbesondere zur Emission von kohärenter elektromagnetischer Strahlung vorgesehen.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement eine epitaktische Haiblei terschichtenf olge mit einem aktiven Bereich, der dazu eingerichtet ist, eine erste elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen.
Insbesondere weist die epitaktische Haiblei terschichtenf olge eine Stapelrichtung auf, entlang der die Halbleiterschichten der epitaktischen Haiblei terschichtenf olge epitaktisch aufgewachsen sind. Die Stapelrichtung steht auf einer Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenf olge senkrecht .
Der aktive Bereich weist insbesondere einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung auf .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements basiert die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und insbesondere der aktive Bereich auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial oder ist durch ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet. Nitrid- Verbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Stickstoff enthalten, wie die Materialien aus dem Materialsystem InxAlyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1. In der Regel ist eine aktive Schicht, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial beruht oder aus einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet ist, dazu eingerichtet, blaues oder ultraviolettes Licht zu erzeugen.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement eine photonische Halbleiterschicht, die einen zweidimensionalen photonischen Kristall bildet und dazu eingerichtet ist, einen Resonator für die erste elektromagnetische Strahlung auszubilden.
Insbesondere basiert die photonische Halbleiterschicht auf dem gleichen Materialsystem wie die epitaktische Haiblei terschichtenf olge . Beispielsweise basiert die photonische Haiblei terschicht auf einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial oder ist aus einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet. Bei der photonischen Haiblei terschicht kann es sich um eine epitaktisch gewachsene Haiblei terschicht handeln, die nachträglich zur Bildung des photonischen Kristalls mit einer Struktur versehen ist.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die photonische Haiblei terschicht ein anderes Material aufweist oder aus einem anderen Material gebildet ist als die epitaktische Haiblei terschichtenf olge . Beispielsweise basiert die photonische Haiblei terschicht auf einem transparenten leitenden Oxid (kurz: TCO für englisch: „transparent conductive oxide") oder weist ein oder mehrere TCOs auf .
Transparente leitende Oxide sind in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) . Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnOz oder InzOs gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnzSnO4, ZnSnOs, MgInzO4, GalnOs, ZnzInzOs oder In4Sn30i2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs . Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können weiterhin auch p- sowie n-dotiert sein. Der photonische Kristall weist, äquivalent zur elektronischen Bandlücke von Halbleitern, eine optische Bandlücke für Photonen auf . Photonen mit Energien innerhalb der photonischen Bandlücke können sich nicht in dem photonischen Kristall ausbreiten und werden von dem photonischen Kristall reflektiert. Die photonische Bandlücke im photonischen Kristall bildet sich aufgrund periodischer Strukturen aus mindestens zwei voneinander verschiedenen Materialien aus, die der photonische Kristall umfasst oder aus denen der photonische Kristall gebildet ist. Die Dimension des photonischen Kristalls wird durch die Dimension der Periodizität der Struktur festgelegt. Insbesondere umfasst der zweidimensionale photonische Kristall Strukturen, die in zwei Raumrichtungen periodisch ausgebildet sind.
Beispielsweise weist der zweidimensionale photonische Kristall eine Struktur auf, die aus luftgefüllten, periodisch angeordneten Aussparungen gebildet ist. Die Aussparungen können beispielsweise säulenförmig ausgebildet und parallel zur Stapelrichtung der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein. Abstände zwischen direkt benachbarten Aussparungen und/oder Durchmesser der Aussparungen weisen insbesondere ein ganzzahliges Vielfaches des vierten Teils der Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung auf .
Der aktive Bereich ist zur Erzeugung einer ersten elektromagnetischen Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs eingerichtet. Die erste elektromagnetische Strahlung umfasst insbesondere ein globales Intensitätsmaximum bei einer ersten Peak-Wellenlänge innerhalb des ersten Wellenlängenbereichs. Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement ein Konversionselement, das zur Konversion der ersten elektromagnetischen Strahlung in eine zweite elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs eingerichtet ist. Insbesondere bewirkt das Konversionselement eine Konversion hin zu größeren Wellenlängen. Mit anderen Worten, eine zweite Peak- Wellenlänge der zweiten elektromagnetischen Strahlung ist größer als die erste Peak-Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung. Beispielsweise tritt eine Mischstrahlung, umfassend einen Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung und einen Teil der zweiten elektromagnetischen Strahlung, aus dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement aus. Die Mischstrahlung weist beispielsweise eine weiße Farbe auf . Alternativ ist eine möglichst vollständige Umwandlung der ersten elektromagnetischen Strahlung zu zweiter elektromagnetischer Strahlung möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements propagiert die erste elektromagnetische Strahlung innerhalb des Resonators parallel einer Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenf olge . Bevorzugt steht so eine große Fläche zur Ausbildung des Resonators zur Verfügung. Die Haupterstreckungsebene erstreckt sich quer, insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung der epitaktischen Haiblei terschichtenf olge . Beispielsweise umfasst der Resonator zumindest eine optische Achse, die sich entlang einer Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenf olge erstreckt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist eine Emissionsrichtung quer zur Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenfolge ausgerichtet. Die Emissionsrichtung, ist die Richtung, in der ein Großteil der elektromagnetischen Strahlung aus dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement austritt. Bevorzugt ist das Konversionselement der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge in der Emissionsrichtung nachgeordnet.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements tritt die erste elektromagnetische Strahlung in der Emissionsrichtung aus der photonischen Haiblei terschicht aus. Mit anderen Worten, die erste elektromagnetische Strahlung tritt quer zur Haupterstreckungsebene der Haiblei terschichtenfolge aus der photonischen Halbleiterschicht aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements liegt der erste Wellenlängenbereich im blauen oder ultravioletten Spektralbereich. Eine erste elektromagnetische Strahlung im blauen oder ultravioletten Spektralbereich ist besonders geeignet zur Konversion in eine zweite elektromagnetische Strahlung. Insbesondere kann damit ein weißer Farbeindruck bei einem Betrachter der Mischstrahlung umfassend die erste und zweite elektromagnetische Strahlung hervorgerufen werden. Weiterhin ist so auch die Erzeugung andersfarbiger elektromagnetischer Strahlung als Mischstrahlung oder durch vollständige Konversion in den zweiten Wellenlängenbereich möglich . Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement :
- eine epitaktische Halbleiterschichtenf olge mit einem aktiven Bereich, der dazu eingerichtet ist, eine erste elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen,
- eine photonische Halbleiterschicht, die einen zweidimensionalen photonischen Kristall bildet und dazu eingerichtet ist, einen Resonator für die erste elektromagnetische Strahlung auszubilden, und
- ein Konversionselement, das zur Konversion der ersten elektromagnetischen Strahlung in eine zweite elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs eingerichtet ist, wobei
- die erste elektromagnetische Strahlung innerhalb des Resonators parallel einer Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenf olge propagiert,
- eine Emissionsrichtung quer zur Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenf olge ausgerichtet ist,
- die erste elektromagnetische Strahlung in der Emissionsrichtung aus der photonischen Haiblei terschicht austritt, und
- der erste Wellenlängenbereich im blauen oder ultravioletten Spektralbereich liegt.
Einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde: Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen mit sehr hohen Leuchtdichten kommen häufig Laserbauelemente zum Einsatz. Bedingt durch die notwendigen Spiegel in üblichen Laserbauelementen ist ein Herstellungsaufwand erhöht und es werden höhere Anforderungen an eine hermetische Verkapselung zum Schutz der Spiegel gestellt. Ferner ist es nur schwer möglich, ein Laserbauelement direkt mit einem Konversionselement zu einer weiß emittierenden Lichtquelle zu kombinieren, da eine sehr hohe Leuchtdichte auch zu einer inhomogenen Anregung eines Konversionselements führen kann.
Das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterlaserbauelement macht unter anderem von der Idee Gebrauch, ein hier beschriebenes Halbleiterlaserbauelement mit einer photonischen Halbleiterschicht und einem Konversionselement zu verwenden. Die photonische Halbleiterschicht ermöglicht eine vorteilhaft hohe Leuchtdichte, die besonders homogen verteilt auf dem Konversionselement auftrifft. Ferner kann durch die photonische Halbleiterschicht auf empfindliche Spiegel an Außenflächen des Halbleiterlaserbauelements verzichtet werden. So ist eine hermetische Verkapselung des Halbleiterlaserbauelements nicht zwingend notwendig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist ein Aufwachssubstrat unmittelbar an der Haiblei terschichtenfolge angeordnet und das Konversionselement ist auf einer der Haiblei terschichtenfolge abgewandten Seite des Aufwachssubstrates an dem Aufwachssubstrat angeordnet. Mit anderen Worten, das Aufwachssubstrat ist zwischen der Haiblei terschichtenfolge und dem Konversionselement angeordnet. Die Schichten der epi taktischen Haiblei terschichtenfolge sind auf dem Aufwachssubstrat auf gewachsen . Das Aufwachssubstrat ist bevorzugt mit dem Material der Haiblei terschichtenfolge gebildet.
Beispielsweise ist das Aufwachssubstrat mit Galliumnitrid oder Saphir gebildet. Das Aufwachssubstrat ist insbesondere durchlässig für die erste elektromagnetische Strahlung ausge führt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements weist das Aufwachssubstrat zumindest bereichsweise Poren aufweist. Insbesondere weisen die Poren einen mittleren Durchmesser von mindestens 10 nm, bevorzugt von mindestens 100 nm, besonders bevorzugt von mindestens 200 nm auf .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements weist das Aufwachssubstrat eine Dicke von höchstens 100 pm, insbesondere von höchstens 50 pm auf . Bevorzugt ist das Aufwachssubstrat auf diese Dicke abgedünnt und weist Spuren eines Abtragsprozesses auf . Ein dünnes Aufwachssubstrat ermöglicht eine besonders ungehinderte Transmission der ersten elektromagnetischen Strahlung durch das Auf wachs subs trat .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist das Konversionselement zumindest teilweise in das Aufwachssubstrat eingebettet. Beispielsweise umfasst das Konversionselement Quantenpunkte oder Nano Dashs, die in Poren des Aufwachssubstrates eingebettet sind. Vorteilhaft entfällt somit ein Brechungsindexsprung zwischen dem Konversionselement und dem Aufwachssubstrat .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist das Aufwachssubstrat mit einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, bevorzugt mit Galliumnitrid, gebildet. In ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial können vorteilhaft große Poren eingebracht werden. Beispielsweise können Poren und feine Kanäle in das Aufwachssubstrat mittels einer geeigneten Ätzlösung eingebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements umfasst die photonische Halbleiterschicht eine Kontaktschicht mit einem ersten Kontaktbereich und einem zweiten Kontaktbereich, wobei der erste Kontaktbereich mit einem von dem zweiten Kontaktbereich verschiedenen Material gebildet ist. Insbesondere ist der erste Kontaktbereich entlang einer Haupterstreckungsebene des Resonators angeordnet. Der zweite Kontaktbereich ist bevorzugt an einer der Haiblei terschichtenfolge abgewandten Seite der photonischen Haiblei terschicht angeordnet.
Besonders bevorzugt erstreckt sich der zweite Kontaktbereich bis zur Haiblei terschichtenfolge und grenzt an diese an.
Der erste Kontaktbereich weist für die erste elektromagnetische Strahlung insbesondere eine höhere optische Strahlungsdurchlässigkeit auf als der zweite Kontaktbereich. Eine hohe Strahlungsdurchlässigkeit ergibt vorteilhaft niedrige optische Verluste in dem Resonator der photonischen Haiblei terschicht .
Der zweite Kontaktbereich weist insbesondere eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der erste Kontaktbereich auf. Eine hohe elektrische Leitfähigkeit ergibt einen vorteilhaft niedrigen elektrischen Widerstand für die Injektion von Ladungsträgern in die Haiblei terschichtenf olge .
Beispielsweise sind der erste und der zweite Kontaktbereich mit unterschiedlichen TCO-Materialien gebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements umfasst die
Haiblei terschichtenfolge einen ersten Halbleiterbereich einer ersten Leitfähigkeit und einen zweiten Halbleiterbereich einer zweiten Leitfähigkeit, der zweite Halbleiterbereich weist eine p-Leitfähigkeit auf, und der zweite Halbleiterbereich ist zwischen dem aktiven Bereich und der photonischen Haiblei terschicht angeordnet. Mit anderen Worten, die photonische Haiblei terschicht grenzt an den zweiten Halbleiterbereich an.
Der erste Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich umfassen bevorzugt Mantelstrukturen, Wellenleiterstrukturen und weitere Strukturen zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge. Die erste Leitfähigkeit unterscheidet sich bevorzugt von der zweiten Leitfähigkeit. Insbesondere ist die erste Leitfähigkeit eine n-Leit f ähigkei t und die zweite Leitfähigkeit eine p-Leitfähigkeit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist die epitaktische
Haiblei terschichtenfolge auf einem Träger angeordnet, das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement ist frei von einem Aufwachssubstrat und das Konversionselement ist auf einer dem Träger gegenüberliegenden Seite der epitaktischen Haiblei terschichtenfolge angeordnet. Durch die Abwesenheit eines Aufwachssubstrates erfolgt eine besonders ungestörte Emission der ersten elektromagnetischen Strahlung. Der Träger ist beispielsweise mit einem der folgenden Materialien gebildet: Diamant, Si, Ge, SiC, AIN, Direct Bonded Copper (DBC) . Bevorzugt ist der Träger mechanisch selbsttragend und verleiht dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement eine ausreichend mechanische Stabilität. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements umfasst die photonische Haiblei terschicht eine strahlungsdurchlässige Funktionsschicht und eine Mehrzahl von Aussparungen, wobei die Funktionsschicht zumindest teilweise zwischen den Aussparungen und der Haiblei terschichtenfolge angeordnet ist. Die Funktionsschicht ist insbesondere in der Haupterstreckungsebene des Resonators der photonischen Halbleiterschicht angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist die Funktionsschicht mit einem Halbleitermaterial gebildet. Insbesondere ist die Funktionsschicht mit dem gleichen Halbleitermaterial wie die Haiblei terschichtenfolge gebildet. Vorteilhaft kann so ein Brechungsindexsprung zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Funktionsschicht vermieden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements weist die Funktionsschicht zumindest eine erste Markierungsschicht auf . Die Markierungsschicht ist insbesondere mit dem Material der Funktionsschicht gebildet und weist eine abweichende Dotierung auf . Beispielsweise ist so ein Erreichen der Markierungsschicht in einem Plasmaätzprozess erkennbar. Mittels der Markierungsschicht ist eine bessere Genauigkeit bei der Herstellung der Aussparungen mit einer gewünschten Tiefe in der photonischen Haiblei terschicht möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen
Halbleiterlaserbauelements umfasst die
Haiblei terschichtenfolge einen ersten Halbleiterbereich einer ersten Leitfähigkeit und einen zweiten Halbleiterbereich einer zweiten Leitfähigkeit, der erste Halbleiterbereich weist eine n-Leit f ähigkei t auf, und der erste Halbleiterbereich ist zwischen dem aktiven Bereich und der photonischen Haiblei terschicht angeordnet. Mit anderen Worten, die photonische Haiblei terschicht grenzt an den ersten Halbleiterbereich an. Eine Injektion von elektrischen Ladungsträgern in den ersten Halbleiterbereich erfolgt bevorzugt über die photonische Halbleiterschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist das Konversionselement in einem Abstand zu der Haiblei terschichtenf olge angeordnet. Das Konversionselement ist somit ein sogenannter Near- to-Chip-
Converter .
Das Konversionselement umfasst beispielsweise einen Rahmenkörper, der über ein Justageelement an dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement montiert ist. Der Rahmenkörper umgibt das Konversionselement bevorzugt randseitig umlaufend. Das Justageelement ist insbesondere in Kontakt mit der Haiblei terschichtenf olge . Das Justageelement umfasst beispielsweise einen mittels additiver Fertigung hergestellten Körper. Bevorzugt ist das Justageelement mit Metall gebildet.
Vorteilhaft ist das Konversionselement nicht in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge und kann eine besonders große Ausdehnung in der Emissionsrichtung aufweisen. Insbesondere weist das Konversionselement eine Ausdehnung in der Emissionsrichtung von mehr als 100 pm und bevorzugt von mehr als 1000 pm auf . Der Abstand des Konversionselements von der
Haiblei terschichtenfolge in Emissionsrichtung liegt bevorzugt innerhalb der Kohärenzlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung. Insbesondere beträgt der Abstand mindestens 1 gm, bevorzugt mindestens 10 gm und besonders bevorzugt mindestens 50 gm .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements unterscheiden sich Tiefen der Aussparungen um mindestens 10 nm, insbesondere um mindestens 100 nm. Die Tiefe der Aussparungen entspricht einer Ausdehnung der Aussparungen parallel zur Emissionsrichtung. Mittels unterschiedlicher Tiefen kann eine unerwünschte Periodizität in der photonischen Halbleiterschicht vermindert werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements umfasst das Konversionselement eine Mehrzahl von Konversionsbereichen, die in einem Formkörper eingebettet sind. Die Konversionsbereiche sind insbesondere mit Quantenpunkten oder Nano Dashs gebildet. Quantenpunkte und Nano Dashs lassen sich besonders einfach in kleine Poren eines porösen Materials einbringen. Porös meint hier und im Folgenden ein Material mit Poren einer mittleren Größe von mindestens 10 nm, bevorzugt von mindestens 100 nm, besonders bevorzugt von mindestens 200 nm. Insbesondere können Fremdmaterialien in die Poren des Aufwachssubstrates eingebracht werden. Der Formkörper ist vorteilhaft mit einem strahlungsdurchlässigen Material gebildet. Beispielsweise ist der Formkörper mit Galliumnitrid gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen
Halbleiterlaserbauelements ist ein wellenlängenselektives Filterelement zwischen der Haiblei terschichtenfolge und dem Konversionselement angeordnet. Das Filterelement weist bevorzugt eine höhere Durchlässigkeit für die erste elektromagnetische Strahlung auf als für die zweite elektromagnetische Strahlung. Das Filterelement ist insbesondere durchlässig für die erste elektromagnetische Strahlung und reflektierend für die zweite elektromagnetische Strahlung. Vorteilhaft ist so ein Anteil der zweiten elektromagnetischen Strahlung an einer emittierten Mischstrahlung erhöht. Beispielsweise erfolgt so eine möglichst vollständige Umwandlung der ersten elektromagnetischen Strahlung zu zweiter elektromagnetischer Strahlung .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist dem Konversionselement in der Emissionsrichtung ein Optikelement nachgeordnet. Das Optikelement ist beispielsweise eine Linse zur Strahl formung . Insbesondere ist das Optikelement eine Kollimationslinse für die aus dem Halbleiterlaserbauelement austretende elektromagnetische Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist eine Antireflexbeschichtung zwischen dem Konversionselement und der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Eine Antireflexbeschichtung erhöht beispielsweise einen Anteil von erster elektromagnetischer Strahlung, die in das Konversionselement eintritt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement weist das Konversionselement eine laterale Ausdehnung auf, die mindestens einem einfachen und höchstens dem fünffachen Durchmesser eines Strahls der von der photonischen Haiblei terschicht emittierten elektromagnetischen Strahlung entspricht. So kann eine besonders gute Ausnutzung der ersten elektromagnetischen Strahlung erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist das Konversionselement mit einer Keramik gebildet. Ein mit Keramik gebildetes Konversionselement kann in einem separaten Herstellungsverfahren hergestellt werden. Insbesondere ist das Konversionselement mechanisch selbsttragend ausgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements ist auf einer dem Konversionselement gegenüberliegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge ein Reflektor angeordnet. Bevorzugt umfasst der Reflektor eine Mehrzahl von ersten und zweiten reflektiven Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Die ersten und zweiten reflektiven Schichten sind insbesondere in einer alternierenden Reihenfolge angeordnet, um einen Distributed Bragg Reflektor (DBR) für die erste elektromagnetische Strahlung zu bilden. Alternativ umfasst der Reflektor ein Metall mit einer hohen optischen Ref lektivität für die erste elektromagnetische Strahlung. Beispielweise ist der Reflektor mit einem der folgenden Metalle gebildet: Aluminium, Silber, Gold. Vorteilhaft ist zwischen dem Reflektor und der Haiblei terschichtenfolge ein strahlungsdurchlässiges Dielektrikum angeordnet.
Es wird weiter eine optoelektronische Anordnung angegeben. Die optoelektronische Anordnung umfasst insbesondere zumindest zwei der hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelemente. Das heißt, sämtliche in Zusammenhang mit dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement offenbarten Merkmale sind auch für die optoelektronische Anordnung offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst die optoelektronische Anordnung zumindest zwei optoelektronische Halbleiterlaserbauelemente, wobei die Halbleiterlaserbauelemente eine zusammenhängende epitaktische Haiblei terschichtenfolge aufweisen. Die Halbleiterlaserbauelemente sind insbesondere individuell ansteuerbar. Die Ausbildung von mehreren Halbleiterlaserbauelementen in einer epitaktischen Halbleiter schichtenfolge ermöglicht eine besonders einfache Herstellung einer optoelektronischen Anordnung mit einer hohen Dichte von einzeln ansteuerbaren Halbleiterlaserbauelementen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung unterscheiden sich die Wellenlängen der zweiten elektromagnetischen Strahlungen der Halbleiterlaserbauelemente um mindestens 5 nm, bevorzugt um mindestens 10 nm voneinander. Unerwünschte Interferenzeffekte, wie beispielsweise Speckles, können so gezielt reduziert werden.
Ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement eignet sich insbesondere zum Einsatz als kompakte Lichtquelle mit einer hohen Leuchtdichte, beispielsweise in Scheinwerfern für
Kraftfahrzeuge oder Bühnenbeleuchtung. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements und der optoelektronischen Anordnung ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ,
Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ,
Figur 5 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel , Figur 6 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel ,
Figur 7 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel ,
Figur 8 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, und
Figur 9 eine schematische Schnittansicht einer hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Dars tellbarkei t und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement 1 umfasst eine epitaktische Haiblei terschichtenfolge 10 mit einem aktiven Bereich 103, der zwischen einem ersten Halbleiterbereich 101 einer ersten Leitfähigkeit und einem zweiten Halbleiterbereich 102 einer zweiten Leitfähigkeit angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine erste elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen. Die erste Leitfähigkeit ist eine n-Lei tf ähigkei t und die zweite Leitfähigkeit ist eine p- Leitfähigkeit. Der erste Halbleiterbereich 101 und der zweite Halbleiterbereich 102 umfassen bevorzugt optische Mantelstrukturen und Wellenleiterstrukturen.
Die epitaktische Haiblei terschichtenfolge 10 weist eine Stapelrichtung auf, entlang der die Halbleiterschichten der epitaktischen Haiblei terschichtenfolge 10 epitaktisch aufgewachsen sind. Die Stapelrichtung steht auf einer Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenfolge 10 senkrecht.
Das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement 1 umfasst ferner eine photonische Haiblei terschicht 20, die einen zweidimensionalen photonischen Kristall mit einer Mehrzahl von Aussparungen 201 umfasst und dazu eingerichtet ist, einen Resonator für die erste elektromagnetische Strahlung auszubilden. Der Resonator weist zumindest eine optische Achse R entlang einer Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenfolge auf .
Die photonische Halbleiterschicht 20 umfasst eine strahlungsdurchlässige Funktionsschicht 204. Die Funktionsschicht 204 ist zumindest teilweise zwischen den Aussparungen 201 und der Halbleiterschichtenf olge 10 angeordnet. Die Funktionsschicht 204 ist insbesondere in der Haupterstreckungsebene des Resonators der photonischen Haiblei terschicht 20 angeordnet. Die Funktionsschicht 204 ist mit einem Halbleitermaterial, insbesondere einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, gebildet. Bevorzugt ist die Funktionsschicht 204 mit dem gleichen Halbleitermaterial wie die Haiblei terschichtenfolge 10 gebildet. Vorteilhaft kann so ein Brechungsindexsprung zwischen der Haiblei terschichtenfolge 10 und der Funktionsschicht 204 entfallen .
Die Funktionsschicht 204 umfasst einen mehrschichtigen Aufbau. Die Funktionsschicht 204 umfasst eine erste Markierungsschicht 205 und eine zweite Markierungsschicht 206. Die Markierungsschichten 205, 206 sind insbesondere mit dem Material der Funktionsschicht 204 gebildet und weisen eine abweichende Dotierung auf. Beispielsweise ist so ein Erreichen der Markierungsschichten 205, 206 in einem Plasmaätzprozess erkennbar. Mittels der Markierungsschichten 205, 206 ist eine bessere Genauigkeit bei der Herstellung der Aussparungen 201 mit einer gewünschten Tiefe in der photonischen Haiblei terschicht 20 möglich.
Die Aussparungen 201 weisen unterschiedliche Tiefen auf. Die Tiefe der Aussparungen 201 entspricht einer Ausdehnung der Aussparungen 201 parallel zur Emissionsrichtung W und quer zur optischen Achse R des Resonators. Die Tiefen der Aussparungen 201 unterscheiden sich um mindestens 10 nm, insbesondere um mindestens 100 nm. Mittels unterschiedlicher Tiefen kann eine unerwünschte Periodizität in der photonischen Haiblei terschicht 20 vermindert werden.
Ein erster Teil der Aussparungen 201 erstreckt sich ausgehend von einer der Halbleiterschichtenfolge 10 abgewandten Seite bis zur ersten Markierungsschicht 205 in einer ersten Tiefe TI und ein zweiter Teil der Aussparungen 201 erstreckt sich ausgehend von einer der Halbleiterschichtenf olge 10 abgewandten Seite bis zur zweiten Markierungsschicht 206 in einer zweiten Tiefe T2.
Ferner umfasst die photonische Halbleiterschicht 20 ein Dielektrikum 203. Das Dielektrikum 203 ist beispielsweise randseitig umlaufend um die Aussparungen 201 herum angeordnet .
Eine Emissionsrichtung E ist quer zur Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenfolge 10 ausgerichtet. Die Emissionsrichtung E ist die Richtung, in der ein Großteil der elektromagnetischen Strahlung aus dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement 1 austritt. Die erste elektromagnetische Strahlung tritt in der Emissionsrichtung aus der photonischen Halbleiterschicht 20 aus. Mit anderen Worten, die erste elektromagnetische Strahlung tritt quer zur Haupterstreckungsebene der Haiblei terschichtenfolge 10 aus der photonischen Haiblei terschicht 20 aus.
Das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement 1 umfasst zudem ein Konversionselement 30, das zur Konversion der ersten elektromagnetischen Strahlung in eine zweite elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs eingerichtet ist. Das Konversionselement 30 ist der epitaktischen Halbleiterschichtenf olge 10 in der Emissionsrichtung E nachgeordnet. Zwischen dem Konversionselement 30 und der photonischen Haiblei terschicht 20 ist eine Kontaktschicht 40 angeordnet. Die Kontaktschicht 40 ist mit einem elektrisch leitfähigen Material, bevorzugt einem ITO, gebildet. Die Kontaktschicht 40 ist strahlungsdurchlässig für die erste elektromagnetische Strahlung . Das Konversionselement 30 ist als „on-chip" Konverter ausgeführt und unmittelbar auf der Kontaktschicht 40 angeordnet. Beispielsweise ist ein strahlungsdurchlässiges Verbindungsmittel zwischen der Kontaktschicht 40 und dem Konversionselement 30 angeordnet. Das Verbindungsmittel umfasst beispielsweise eines der folgenden Materialien: Silikon, transparentes Glaslot, Dielektrikum. Beispielswiese ist die Verbindungsschicht mit SiCp gebildet und für ein Di rect-Bonding-Ver fahren eingerichtet .
So ist eine besonders gute Entwärmung des Konversionselements 30 ermöglicht. Ferner ist es möglich, das Material des Konversionselements 30 direkt auf die Kontaktschicht 40 aufzubringen. Beispielswiese wird das Konversionselement 30 durch Aufsprühen, Siebdrucken oder Sedimentieren auf der Kontaktschicht 40 abgeschieden.
Das Konversionselement 30 bewirkt eine Konversion der ersten elektromagnetischen Strahlung hin zu größeren Wellenlängen. Aus dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement 1 tritt eine Mischstrahlung, umfassend einen Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung und einen Teil der zweiten elektromagnetischen Strahlung, aus. Die Mischstrahlung ruft einen weißen Farbeindruck bei einem Betrachter hervor.
Die Halbleiterschichtenf olge 10 ist zwischen der photonischen Haiblei terschicht 20 und einem Reflektor 60 angeordnet. Der Reflektor 60 umfasst eine Mehrzahl von ersten reflektiven Schichten 601 und eine Mehrzahl von zweiten reflektiven Schichten 602. Die ersten reflektiven Schichten 601 weisen einen von den zweiten reflektiven Schichten 602 unterschiedlichen Brechungsindex auf . Die ersten und zweiten reflektiven Schichten 601, 602 sind insbesondere in einer alternierenden Reihenfolge angeordnet, um einen Distributed Bragg Reflektor (DBR) für die erste elektromagnetische Strahlung zu bilden.
Der Reflektor 60 ist mittels einer Verbindungsschicht 70 mit einem Träger 80 verbunden. Der Träger 80 ist mit einem der folgenden Materialien gebildet: Diamant, Si, Ge, SiC, AIN, Direct Bonded Copper (DBC) . Bevorzugt ist der Träger 80 mechanisch selbsttragend und verleiht dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement 1 eine ausreichende mechanische Stabilität .
Das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement 1 ist frei von einem Aufwachssubstrat 90 und das Konversionselement 30 ist auf einer dem Träger 80 gegenüberliegenden Seite der epitaktischen Haiblei terschichtenfolge angeordnet. Durch die Abwesenheit eines Aufwachssubstrates 90 erfolgt eine besonders ungestörte Emission der ersten elektromagnetischen Strahlung .
Zur elektrischen Kontaktierung umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement 1 ferner eine erste Elektrode 51 und eine zweite Elektrode 52. Die Elektroden 51, 52 sind mit einem Metall gebildet. Die erste Elektrode 51 ist direkt auf der Kontaktschicht 40 angeordnet. Bevorzugt umgibt die erste Elektrode 51 das Konversionselement 30 randseitig umlaufend. Beispielsweise bildet die erste Elektrode 51 eine Austrittsblende für die aus dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement 1 austretende elektromagnetische Strahlung. Die zweite Elektrode 52 ist an dem zweiten Halbleiterbereich 102 angeordnet. Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich umfasst das zweite Ausführungsbeispiel ein wellenlängenselektives Filterelement 31. Das Filterelement 31 ist zwischen der Haiblei terschichtenfolge 10 und dem Konversionselement 30 angeordnet. Das Filterelement 31 weist eine höhere Durchlässigkeit für die erste elektromagnetische Strahlung auf als für die zweite elektromagnetische Strahlung. Das Filterelement 31 ist insbesondere durchlässig für die erste elektromagnetische Strahlung und reflektierend für die zweite elektromagnetische Strahlung. Vorteilhaft ist so ein Anteil der zweiten elektromagnetischen Strahlung an einer emittierten Mischstrahlung erhöht.
Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement 1 ein Aufwachssubstrat 90, das unmittelbar an der Haiblei terschichtenfolge 10 angeordnet ist. Die Schichten der epitaktischen Haiblei terschichtenfolge 10 sind auf dem Aufwachssubstrat 90 auf gewachsen . Das Aufwachssubstrat 90 ist bevorzugt mit dem Material der Halbleiterschichtenf olge 10 gebildet .
Das Auf wachs subs trat 90 ist mit Saphir oder einem Nitrid-
Verbindungshalbleitermaterial, bevorzugt mit Galliumnitrid gebildet. Das Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial weist vorteilhaft große Poren auf . Beispielsweise können Poren und feine Kanäle in das Aufwachssubstrat 90 mittels geeigneter Ätzlösungen eingebracht werden.
Das Auf wachs subs trat 90 ist insbesondere durchlässig für die erste elektromagnetische Strahlung ausgeführt. Das Aufwachssubstrat 90 weist eine Dicke von höchstens 100 pm, insbesondere von höchstens 50 pm, auf . Bevorzugt ist das Aufwachssubstrat 90 auf diese Dicke abgedünnt und weist Spuren eines Abtragsprozesses auf der der Haiblei terschichtenfolge 10 gegenüberliegenden Seite auf . Ein dünnes Aufwachssubstrat 90 ermöglicht eine besonders ungehinderte Transmission der ersten elektromagnetischen Strahlung durch das Aufwachssubstrat 90.
Das Konversionselement 30 ist an dem Aufwachssubstrat 30 angeordnet. Mit anderen Worten, das Aufwachssubs trat 90 ist zwischen der Haiblei terschichtenfolge 10 und dem Konversionselement 30 angeordnet. Das Konversionselement 30 weist beispielsweise eine Dicke von mindestens 10 pm, bevorzugt von mindestens 50 pm und besonders bevorzugt von mindestens 100 pm auf . Ein besonders dickes Konversionselement 30 wirkt mechanisch stabilisierend und kann so eine Verwendung eines dünneren Aufwachssubstrates 90 ermöglichen .
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die photonische Haiblei terschicht 20 auf der Seite des zweiten Halbleiterbereichs 102 an der Halbleiterschichtenf olge 10 angeordnet. Die photonische Haiblei terschicht 20 umfasst ein Dielektrikum 203 und eine Kontaktschicht 40. Die Kontaktschicht 40 ist mit einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise ITO, gebildet. Die Kontaktschicht 40 weist einen ersten Kontaktbereich 401 und einen zweiten Kontaktbereich 402 auf .
Der erste Kontaktbereich 401 ist mit einem von dem zweiten Kontaktbereich 402 verschiedenen Material gebildet. Beispielsweise sind der erste und der zweite Kontaktbereich 401, 402 mit unterschiedlichen TCO-Materialien gebildet. Der erste Kontaktbereich 401 ist in der Haupterstreckungsebene des Resonators in der photonischen Haiblei terschicht 20 angeordnet. Der zweite Kontaktbereich 402 ist an einer der Halbleiterschichtenfolge 10 abgewandten Seite der Aussparungen 201 angeordnet und erstreckt sich von einer der Haiblei terschichtenfolge 10 abgewandten Seite der photonischen Halbleiterschicht 20 bis in die Aussparungen 201. Der zweite Kontaktbereich 402 erstreckt sich in den Aussparungen 201 bis zum zweiten Halbleiterbereich 102 der Halbleiterschichtenfolge 10.
Der erste Kontaktbereich 401 weist für die erste elektromagnetische Strahlung insbesondere eine höhere optische Strahlungsdurchlässigkeit auf als der zweite Kontaktbereich 402. Eine hohe Strahlungsdurchlässigkeit ergibt vorteilhaft niedrige optische Verluste in dem Resonator der photonischen Haiblei terschicht 20.
Der zweite Kontaktbereich 402 weist insbesondere eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der erste Kontaktbereich 401 auf . Eine hohe elektrische Leitfähigkeit ergibt einen vorteilhaft niedrigen elektrischen Widerstand für die Injektion von Ladungsträgern in den zweiten Halbleiterbereich 102. Zur elektrischen Kontaktierung umfasst das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement 1 ferner eine erste Elektrode 51 und eine zweite Elektrode 52. Die Elektroden 51, 52 sind mit einem Metall gebildet. Die erste Elektrode 51 ist direkt auf dem Aufwachssubstrat 90 angeordnet. Bevorzugt umgibt die erste Elektrode 51 das Konversionselement 30 randseitig umlaufend. Beispielsweise bildet die erste Elektrode 51 eine Austrittsblende für die aus dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement 1 austretende elektromagnetische Strahlung .
Die zweite Elektrode 52 ist an der photonischen Haiblei terschicht 20 angeordnet. Die zweite Elektrode 52 ist mit einem Metall gebildet, das eine hohe Re f lektivi tat für die erste elektromagnetische Strahlung aufweist. Die zweite Elektrode 52 bildet somit einen Reflektor 60 für die erste elektromagnetische Strahlung.
Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst das Konversionselement 30 eine Mehrzahl von Konversionsbereichen 32, die in einem Formkörper 33 eingebettet sind. Die Konversionsbereiche 32 sind mit Quantenpunkten gebildet. Quantenpunkte lassen sich besonders einfach in kleine Poren eines porösen Materials einbringen. Der Formkörper 33 ist mit einem strahlungsdurchlässigen Material gebildet. Insbesondere ist der Formkörper 33 ein poröses Material, in dessen Poren die Konversionsbereiche 32 eindringen. Beispielsweise ist der Formkörper 33 mit einer Keramik, einem Polysiloxan oder einem Halbleitermaterial gebildet. Bevorzugt ist der Formkörper 33 mit Galliumnitrid gebildet.
Figur 5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Das fünfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich umfasst das fünfte Ausführungsbeispiel ein wellenlängenselektives Filterelement 31. Das Filterelement 31 ist zwischen der Haiblei terschichtenfolge 10 und dem Konversionselement 30 angeordnet. Das Filterelement 31 weist eine höhere Durchlässigkeit für die erste elektromagnetische Strahlung auf als für die zweite elektromagnetische Strahlung. Das Filterelement 31 ist insbesondere durchlässig für die erste elektromagnetische Strahlung und reflektierend für die zweite elektromagnetische Strahlung. Vorteilhaft ist so ein Anteil der zweiten elektromagnetischen Strahlung an einer emittierten Mischstrahlung erhöht.
Figur 6 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Das sechste Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich umfasst das sechste Ausführungsbeispiel ein Optikelement 150. Das Optikelement 150 ist beispielsweise eine Linse zur Strahl formung . Insbesondere ist das Optikelement 150 eine Kollimationslinse für die aus dem Halbleiterlaserbauelement 1 austretende elektromagnetische Strahlung. Das Optikelement 150 ist dem Konversionselement in der Emissionsrichtung E nachgeordnet . Figur 7 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. Das siebte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Konversionselement 30 als Near- to-Chip-Konverter ausgeführt. Mit anderen Worten, das Konversionselement 30 ist in einem Abstand D zur Haiblei terschichtenfolge 10 angeordnet.
Das Konversionselement 30 umfasst einen Rahmenkörper 34, der über ein Justageelement 170 an dem optoelektronischen Halbleiterlaserbauelement 1 montiert ist. Der Rahmenkörper 34 umgibt das Konversionselement 30 bevorzugt randseitig umlaufend. Beispielsweise ist der Rahmenkörper mit Metall gebildet. Das Justageelement 170 ist insbesondere in Kontakt mit der Haiblei terschichtenfolge 10. Das Justageelement 170 umfasst beispielsweise einen mittels additiver Fertigung hergestellten Körper. Bevorzugt ist das Justageelement 170 mit Metall gebildet.
Das Konversionselement 30 ist nicht in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenf olge 10 und kann eine besonders große Ausdehnung in der Emissionsrichtung E aufweisen. Insbesondere weist das Konversionselement 30 eine Ausdehnung in der Emissionsrichtung E von mehr als 100 pm und bevorzugt von mehr als 1000 pm auf .
Der Abstand D des Konversionselements von der Haiblei terschichtenfolge 10 in Emissionsrichtung E liegt bevorzugt innerhalb der Kohärenzlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung. Insbesondere beträgt der Abstand D mindestens 1 pm, bevorzugt mindestens 10 pm und besonders bevorzugt mindestens 50 pm. Vorteilhaft kann eine Entwärmung des Konversionselements 30 so unabhängig von einer Entwärmung der Haiblei terschichtenfolge 10 erfolgen.
Zwischen der Halbleiterschichtenfolge 10 und dem Konversionselement 30 ergibt sich ein Hohlraum 160. Beispielsweise ist der Hohlraum 160 mit einem strahlungsdurchlässigen Material gefüllt, dessen Brechungsindex zwischen den Brechungsindizes der Kontaktschicht 40 und des Konversionselements 30 liegt.
Figur 8 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterlaserbauelements 1 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel. Das achte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem vierten Ausführungsbeispiel ist das Konversionselement 30 zumindest teilweise in das Aufwachssubstrat 90 eingebettet. Das Aufwachssubs trat 90 ist mit einem porösen Material gebildet. Beispielsweise sind die Poren mit einem Ätzverfahren in dem Aufwachssubstrat 90 erzeugt. Porös meint hier und im Folgenden ein Material mit Poren einer mittleren Größe von mindestens 10 nm, bevorzugt von mindestens 100 nm, besonders bevorzugt von mindestens 200 nm .
In einer Mehrzahl von Konversionsbereichen 32 sind Quantenpunkte enthalten, die in Poren des Aufwachssubstrates 90 eingebettet sind. Auf einen Formkörper kann somit verzichtet werden. Vorteilhaft entfällt somit ein Brechungsindexsprung zwischen einem Formkörper 31 und dem Aufwachssubstrat 90. Weiter ist durch das Einbetten in dem Aufwachssubstrat 90 eine besonders gute Entwarnung der Konversionsbereiche 32 möglich.
Figur 9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die optoelektronische Anordnung 2 umfasst zwei optoelektronische Halbleiterlaserbauelemente 1. Die optoelektronischen Halbleiterlaserbauelemente 1 entsprechen im Wesentlichen dem in der Figur 8 dargestellten achten Ausführungsbeispiel. Die Halbleiterlaserbauelemente 1 umfassen eine zusammenhängende epitaktische
Haiblei terschichtenfolge 10. Die Ausbildung von mehreren Halbleiterlaserbauelementen 1 in einer epitaktischen Haiblei terschichtenfolge 10 ermöglicht eine besonders einfache Herstellung einer optoelektronischen Anordnung 2 mit einer hohen Dichte von Halbleiterlaserbauelementen 1.
Die Wellenlängen der zweiten elektromagnetischen Strahlungen der Halbleiterlaserbauelemente 1 unterscheiden sich um mindestens 5 nm, bevorzugt um mindestens 10 nm voneinander. Unerwünschte Interferenzeffekte, wie beispielsweise Speckles, können so gezielt reduziert werden.
Die Halbleiterlaserbauelemente 1 sind insbesondere individuell ansteuerbar. Beispielsweise umfasst eine Anordnung 2 zumindest drei Halbleiterlaserbauelemente 1, wobei ein Halbleiterlaserbauelement eine zweite elektromagnetische Strahlung im roten Wellenlängenbereich, ein Halbleiterlaserbauelement eine zweite elektromagnetische Strahlung im grünen Wellenlängenbereich und ein Halbleiterlaserbauelement eine zweite elektromagnetische Strahlung im blauen Wellenlängenbereich emittiert. Vorteilhaft kann so ein RGB-Pixel hergestellt werden. Insbesondere sind mehrere optoelektronische Halbleiterlaserbauelemente 1 in einem Array angeordnet.
Die 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.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102022103128.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement
2 optoelektronische Anordnung
10 epitaktische Haiblei terschichtenfolge
101 erster Halbleiterbereich
102 zweiter Halbleiterbereich
103 aktiver Bereich
20 photonische Haiblei terschicht
201 Aussparung
203 Dielektrikum
204 Funktionsschicht
205 erste Markierungsschicht
206 zweite Markierungsschicht
30 Konversionselement
31 Filterelement
32 Konversionsbereich
33 Formkörper
34 Rahmenkörper
40 Kontaktschicht
401 erster Kontaktbereich
402 zweiter Kontaktbereich
51 erste Elektrode
52 zweite Elektrode
60 Reflektor
601 erste reflektive Schicht
602 zweite reflektive Schicht
70 Verbindungsschicht
80 Träger
90 Aufwachssubstrat
150 Optikelement
160 Hohlraum
170 Justageelement R optische Achse
E Emissionsrichtung
D Abstand
TI erste Tiefe T2 zweite Tiefe

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) , umfassend
- eine epitaktische Haiblei terschichtenfolge (10) mit einem aktiven Bereich (103) , der dazu eingerichtet ist, eine erste elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen,
- eine photonische Haiblei terschicht (20) , die einen zweidimensionalen photonischen Kristall bildet und dazu eingerichtet ist, einen Resonator für die erste elektromagnetische Strahlung auszubilden, und
- ein Konversionselement (30) , das zur Konversion der ersten elektromagnetischen Strahlung in eine zweite elektromagnetische Strahlung eines zweiten
Wellenlängenbereichs eingerichtet ist, wobei
- die erste elektromagnetische Strahlung innerhalb des Resonators parallel einer Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenfolge (10) propagiert,
- eine Emissionsrichtung (E) quer zur Haupterstreckungsebene der epitaktischen Haiblei terschichtenfolge (10) ausgerichtet ist,
- die erste elektromagnetische Strahlung in der Emissionsrichtung (E) aus der photonischen Haiblei terschicht (20) austritt, und
- der erste Wellenlängenbereich im blauen oder ultravioletten Spektralbereich liegt.
2. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem
- ein Auf wachs subs trat (90) unmittelbar an der Haiblei terschichtenfolge (10) angeordnet ist, und - das Konversionselement (30) auf einer der
Haiblei terschichtenfolge abgewandten Seite des
Aufwachssubstrates (90) an dem Aufwachssubstrat (90) angeordnet ist.
3. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem
- das Aufwachssubstrat (90) zumindest bereichsweise Poren aufweist .
4. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, bei dem
- das Aufwachssubstrat (90) eine Dicke von höchstens 100 pm, insbesondere von höchstens 50 pm aufweist.
5. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, bei dem
- das Konversionselement (30) zumindest teilweise in das Aufwachssubstrat (90) eingebettet ist.
6. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, bei dem
- das Aufwachssubstrat (90) mit einem III/V- Verbindungshalbleitermaterial , bevorzugt mit einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial und besonders bevorzugt mit GaN gebildet ist.
7. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- die photonische Haiblei terschicht (20) eine Kontaktschicht (40) mit einem ersten Kontaktbereich (401) und einem zweiten Kontaktbereich (402) umfasst, wobei - der erste Kontaktbereich (401) mit einem von dem zweiten Kontaktbereich (402) verschiedenen Material gebildet ist.
8. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- die Halbleiterschichtenf olge (10) einen ersten Halbleiterbereich (101) einer ersten Leitfähigkeit und einen zweiten Halbleiterbereich (102) einer zweiten Leitfähigkeit umfasst,
- der zweite Halbleiterbereich (102) eine p-Leitfähigkeit aufweist, und
- der zweite Halbleiterbereich (102) zwischen dem aktiven Bereich (103) und der photonischen Haiblei terschicht (20) angeordnet ist.
9. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß Anspruch 1, bei dem
- die epitaktische Haiblei terschichtenf olge (10) auf einem Träger (80) angeordnet ist,
- das optoelektronische Halbleiterlaserbauelement (1) frei von einem Aufwachssubstrat (90) ist, und
- das Konversionselement (30) auf einer dem Träger (80) gegenüberliegenden Seite der epitaktischen
Haiblei terschichtenf olge (10) angeordnet ist.
10. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem
- die photonische Haiblei terschicht (20) eine strahlungsdurchlässige Funktionsschicht (204) und eine Mehrzahl von Aussparungen (201) umfasst, wobei
- die Funktionsschicht (204) zumindest teilweise zwischen den
Aussparungen (201) und der Haiblei terschichtenf olge (10) angeordnet ist.
11. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem
- die Funktionsschicht (204) mit einem Halbleitermaterial gebildet ist.
12. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem
- die Funktionsschicht (204) zumindest eine erste Markierungsschicht (205) aufweist.
13. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem
- die Halbleiterschichtenf olge (10) einen ersten Halbleiterbereich (101) einer ersten Leitfähigkeit und einen zweiten Halbleiterbereich (102) einer zweiten Leitfähigkeit umfasst,
- der erste Halbleiterbereich (101) eine n-Leit f ähigkei t aufweist, und
- der erste Halbleiterbereich (101) zwischen dem aktiven Bereich (103) und der photonischen Haiblei terschicht (20) angeordnet ist.
14. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem
- das Konversionselement (30) in einem Abstand (D) zu der Haiblei terschichtenf olge (10) angeordnet ist.
15. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß Anspruch 10, bei dem
- sich Tiefen (TI, T2) der Aussparungen (201) um mindestens 10 nm, insbesondere um mindestens 100 nm unterscheiden.
16. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- das Konversionselement (30) eine Mehrzahl von Konversionsbereichen (32) umfasst, die in einem Formkörper (33) eingebettet sind.
17. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- ein wellenlängenselektives Filterelement (31) zwischen der Haiblei terschichtenfolge (10) und dem Konversionselement (30) angeordnet ist.
18. Optoelektronisches Halbleiterlaserbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- dem Konversionselement (30) in der Emissionsrichtung (E) ein Optikelement (150) nachgeordnet ist.
19. Optoelektronische Anordnung (2) , umfassend
- zumindest zwei optoelektronische Halbleiterlaserbauelemente (1) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Halbleiterlaserbauelemente (1) eine zusammenhängende epitaktische Haiblei terschichtenfolge (10) aufweisen.
20. Optoelektronische Anordnung (2) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem
- sich die Wellenlängen der zweiten elektromagnetischen
Strahlungen der Halbleiterlaserbauelemente (1) um mindestens 5 nm, bevorzugt um mindestens 10 nm voneinander unterscheiden .
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