DE2527179A1

DE2527179A1 - Halbleiterbauelement mit heterostruktur sowie herstellungsverfahren hierfuer

Info

Publication number: DE2527179A1
Application number: DE19752527179
Authority: DE
Inventors: Ralph Andre Logan; Franz Karl Reinhart
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-06-20
Filing date: 1975-06-18
Publication date: 1976-01-08
Also published as: CA1026857A; JPS5124887A; FR2275879B1; FR2275879A1; JPS5816349B2; GB1513313A; US3993963A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

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Western Electric Company, Incorporated Logan 24-5 New York, N. Y., USA

Halbleiterbauelement mit Heterostruktur sowie Herstellungsverfahren hierfür

Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiterbauelemente mit Heterostruktur, beispielsweise Halbleiter-Injektionslaser mit Doppelheterostruktur (DH) und auf Flüssigphasen-Epitaxieverfahren (FPE-Verfahren) zum Herstellen solcher Bauelemente.

Sowohl aktive Halbleiterbauelemente der hier in Rede stehenden Art, beispielsweise ein GaAs-AlGaAs-Doppelhetero-Übergangslaser, als auch passive Halbleiterbauelemente, zum Beispiel ein Wellenleiter, sind typischerweise hinsichtlich Zusammensetzung und Dotierung miteinander vergleichbar. Es ist jedoch vom praktischen Standpunkt aus gesehen schwierig, solche aktive und passive Bau-

München: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach ■ Dr.Bergen · Zwirner

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elemente In einer integrierten Schaltung mit hinreichender Entkopplung miteinander zu vereinigen, da die bei Energien nahe der GaAs-Energiebandlücke emittierte Laserstrahlung in einem passiven Wellenleiter identischer Zusammensetzung stark gedämpft wird. Um die aus einer lichtemittierenden GaAs-Diode (LED) oder einem DH-Laser austretende Strahlung zu übertragen, muß die das Licht führende Schicht des Wellenleiters für das erzeugte Licht transparent sein. D.h. die lichtfUhrende Schicht sollte aus einem Halbleiter eines höheren effektiven Energiebandabstandes als GaAs konstruiert sein. In der Praxis bedeutet diese Forderung, daß sich der aktive Bereich im GaAs-Laser relativ schroff in AlGaAs an der Aktiv/Passiv-Grenzfläche ändern sollte, jedoch nicht so abrupt, daß nennenswerte Reflexionen an der¹ Grenzfläche infolge einer Impedanzfehlanpassung auftreten.

BLe Erfindung macht nun ein Doppelheterostruktur-Halbleiterbauelement verfügbar, das eine erste und eine zweite Schicht breiten EnergiebandabStandes und eine dritte Schicht hierzwischen sowie an die erste und zweite Schicht angrenzend aufweist, wobei die dritte Schicht für eine durch sie erfolgende Übertragung optischer Strahlung ausgelegt ist und eine erste Zone schmalen Energiebandabstandes und sowie wenigstens eine relativ dickere Übergangszone breiteren Energiebandabstandes in Strahlungsübertragungsrichtung gesehen hintereinander liegend aufweist.

Weiterhin wurde eine Apparatur zur Ermöglichung der Herstellung von Heterostruktur-Bauelementen, wie Übergangslaser, entworfen,

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bei denen die Zwischenschicht, in der das Licht geführt wird, sich aus einer aktiven und einer passiven Zone zusammensetzt, die in Lichübrt'pflanzungsriehtung (d.h. längs der Resonatorachse) hintereinander angeordnet sind. Die aktive Zone ist dünn (z. B. ein Mikrometer) und hat relativ schmalen Energiebandabstand (beispielsweise den von GaAs), während die passive Zone dicker ist (z. B. 4 Mikrometer) und einen breiteren Energiebandabstand hat (z. B. den von Al ,Ga_{n Q}As). Der Übergang zwischen den Zonen hat sowohl hinsichtlich Dicke als auch Zusammensetzung oder Energiebandabstand graduellen Verlauf. Zusätzlich zur Verwendung verschiedener Materialien zum Erhalt des Energieabstand-Untersehiedes zwischen der aktiven und der passiven Zone ist es auch möglich, ein einziges Material (z.B. GaAs) zu verwenden, in dem eine geeignete Dotierung den effektiven Energiebandabstand in den Zonen modifiziert.

Ein DH-Injektionslaser mit einer solchen Schicht, wobei eine passive Zone an einem oder beiden der Spiegel gebildet ist, ist für einen Transversalgrundmodenbetrieb bei hoher Impulsleistung (oder niedrigerer Dauerstrich-Leistung) mit beachtlich reduzierter Ausgangsstrahlenbündeldivergenz geeignet. Darüberhinaus wird, wenn der Ausgangsspiegel längs einer Ebene hinter der Stelle maximaler Dicke der passiven Zone gebildet wird, das Ausgangsstrahlenbündel von Hause aus fokussiert, eine Eigenschaft, die das Ankoppeln an andere Bauelement*, beispielsweise an eine optische Fiber begünstigt.

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Entsprechend, einer Ausführungsform ist eine integrierte optische Schaltung so ausgebildet, daß eine erste und eine zweite Schicht breiten Energiebandabstandes und entgegengesetztem Leitungstyps vorgesehen sind, daß hierbei die zweite Schicht wenigstens zwei elektrisch isolierte Segmente aufweist, und eine dritte Schicht zwischen der ersten und zweiten Schicht an diese angrenzend vorgesehen sowie für die Übertragung optischer Strahlung ausgelegt ist und wenigstens zwei aktive Zonen schmalen Energiebandabstandes sowie wenigstens drei passive Zonen vergleichsweise breiteren Energiebandabstandes aufweist, daß die Wände des Bauelementes ein Paar im Abstand voneinander liegender paralleler Oberflächen aufweisen, die senkrecht zur Strahlungsfortpflanzungsrichtung orientiert sind und einen Resonator bilden,und daß eine der passiven Zonen die aktiven Zonen voneinander trennt und die anderen passiven Zonen jede aktive Zone von den beiden Oberflächen trennen, ferner jedes der elektrisch isolierten Segmente der zweiten Schicht über einer gesonderten aktiven Zone gelegen ist, weiterhin eines der Segmente und die darunterliegende aktive Zone einen Übergangslaser mit Doppelheterostruktur bildet und schließlich die erste Schicht, das andere Segment und die andere aktive Zone einen innerhalb des Resonators gelegenen Übergangsmodulator mit Doppelheterostruktur bilden.

Bei dieser integrierten Schaltung können die passiven Zonen auch zur Kopplung beispielsweise eines DH-Lasers der angegebenen Art mit einem DH-Modulator der in der DT-Patentanmeldung P 22 52 247.0 beschriebenen Art verwendet werden. Die elektrische Isolation

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zwischen den Komponenten der Schaltung können beispielsweise durch selektives Ätzen oder durch örtliche Strahlungsschäden bewerkstelligt werden.

Die Erfindung macht auch ein Verfahren zum Herstellen einer Schicht durch epitaktisches Aufwachsenlassen einer ersten Zone schmalen Energiebandabstandes und einer Zone breiteren Energiebandabstandes verfügbar, bei dem gleichzeitig mit größerer Geschwindigkeit in einem Bereich zwischen der ersten und zweiten

die Zone eine dickere Übergangszone aufwachsen gelassen wird,/einen zwischen den Bandabständen der beiden Zonen liegenden Energiebandabstand besitzt.

Um eine Züchtung im FPE-Verfahren solcher Bauelemente zu bewerkstelligen, wurde die Züchtungsapparatur so konstruiert, daß eine der Kammern des Lösungshalters durch eine dünne Trennwand zweigeteilt war, die eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit besaß und von den Wachstumslösungen nicht benetzt wurde. Eine Lösung, die die zur Züchtung der ersten Zone schmalen Energiebandabstandes der Zwischenschicht erforderlichen Materialien (z. B. GaAs) enthielt, wurde in die zweigeteilte Kammer auf der einen Seite der Trennwand verbracht, während die andere Lösung, die die zur Züchtung der zweiten Zone breiteren Energiebandabstandes der Zwischenschicht erforderlichen Materialien (z. B. AlGaAs) enthielt, in die zweigeteilte Kammer auf der anderen Seite der Trennwand eingebracht wurde. Wenn der Wachstums-Keim bzw. das Substrat (z. B. GaAs) unterhalb der zweigeteilten Kammer angeordnet wurde, fand

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Wachstum aus beiden Lösungen gleichzeitig statt. Kristallwachstum trat auch unterhalb der Trennwand auf, dort war aber wegen deren höheren Wärmeleitfähigkeit die örtliche Temperatur etwas niedriger. Polglich fand das Wachstum unterhalb der Trennwand mit größerer Geschwindigkeit statt, was zu einer dickeren Ubergangszone (z. B. AlOFaAs) unterhalb der Trennwand führte.

Beispielsweise sind Schichten hergestellt worden, die eine 1 Mikrometer dicke A1_Q Q^Ga_Q Q₇As-Schicht als erste Zone und eine 1 Mikrometer dicke Al ₂n^Gao 8o^As~^{SGhicht als zweite Zone} aufwiesen, die von einer Al Ga, As-Übergangszone einer Länge von etwa 750 Mikrometer getrennt waren. Innerhalb der Übergangszone nahm der Aluminiumgehalt monoton von χ = 0,03 am einen Ende der Zone auf χ = 0,20 am anderen Ende der Zone zu. Die Dicke jedoch nahm monoton von etwa 1 Mikrometer am einen Zonenende auf etwa 5 Mikrometer in der Zonenmitte zu, gefolgt von einer monotonen Abnahme auf etwa 1,5 Mikrometer am anderen Zonenende. In Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen DH-Laser entspricht die erste Zone der aktiven Zone und der Übergangszone, wenn einer der Spiegel durch* Spalten an einer Stelle hierin gebildet wird, die der passiven Zone entspricht. Bezüglich der integrierten Schaltung sorgt die Übergangszone für eine Kopplung zwischen der aktiven Zone und der zweiten Zone, die durch den Wellenleiter des DH-Modulators verkörpert ist.

Weiterhin ist nachstehend ein zusätzliches Merkmal des vorliegenden Züchtungsverfahrens beschrieben, nach welchem das übliche Sättigungs-

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Substrat, das unter die Lösungen unmittelbar vor dem Wachstum geschoben wird, durch ein Paar Sättigungs-Substrate ersetzt wird, die voneinander durch einen Unterteilungssteg im Substrathalter getrennt sind· Der Substrat-Unterteilungssteg ist mit der Lösungstrennwand ausgerichtet, um eine Vermischung zwischen den Lösungen in der zweigeteilten Kammer zu reduzieren.

Aus Gründen der Einfachheit ist in der vorliegenden Beschreibung eine ternäre Verbindung der allgemeinen Form Al Ga₁ As einfach mit AlGaAs bezeichnet.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer bekannten Züchtungsapparatur zur Verwendung bei PPE-Verfahren,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Lösungshalter nach Fig. 1, jedoch in der erfindungsgeraäßen Weise modifiziert, um eine zweigeteilte Kammer zu erhalten,

Fig. 5 eine Schrägansicht in auseinandergezogenem Zustand des Substrathalter (Schiebers) der Fig. 1, wie dieser modifiziert

in ist, um eine Vermischung der Lösungen/der zweigeteilten Kammer nach Fig. 2 entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zu verringern,

Fig. 4A und 4B den Verlauf der Dicke bzw. des Al-Gehaltes in einer AlGaAs-Schicht, wie diese aus Lösungen in der zweigeteilten Kammer nach Fig. 2 gezüchtet worden ist,

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Fig. 5 eine soheraatisehe Seitenansicht eines DH-Übergangslasers entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer integrierten optischen Schaltung entsprechend einer anderen Ausfütorungsform der Erfindung.

Vor der Erläuterung der Erfindung in größerem Detail erscheint es zweckdienlich, kurz auf das bekannte FPE-Verfahren der von H. C. Casey, Jr. et al in Journal of Applied Physics, Band 45, Seite 322 (Januar 197²O einzugehen. Hiernach wird (s. Fig. 1) ein Lösungsgraphithalter 10 mit mehreren Kammern, z. B. wie dargestellt, mit drei Kammern 1, 2 und 3 verwendet, von denen eine jede eine Vorratslösung zum aufeinanderfolgenden Züchten mehrerer epitaktischer Schichten auf einem geeigneten Substrat enthält. Ein Wachstumssubstrat 12, auf dem die epitaktischen Schichten gezüchtet werden, wird in eine Vertiefung eines Schiebers 14 eingelegt, der in einem Kanal des Lösungshalters verschiebbar geführt ist. Außerdem ist ein Sattigungssubstrat 16 in einer weiteren Vertiefung des Schiebers 14 angeordnet. Der Schieber ist in einer Richtung (von rechts nach links in Fig. l) bewegbar, so daß das Sattigungssubstrat 16 unter jede Kammer zu liegen kommt, bevor das Wachstumssubstrat 12 hierunter gelangt, um im unteren Teil einer jeden Lösung vor dem tatsächlichen Wachstum auf dem Substrat 12 in Sättigung zu bringen. Wie allgemein bekannt ist, ist die Oberseite des Wachsturnssubstrates 12 von der Oberseite 18 des Schiebers 14 um einen kleinen Spalt getrennt, vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Höhenunterschied von etwa 50 Mikrometern.

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Um beispielsweise einen Übergangslaser mit Doppelheterostruktur zu züchten, sind die Substrate 12 und 16 typischerweise n-leitendes GaAs. Ferner enthält die Kammer 1 eine Lösung von Al und GaAs plus einem n-Dotierstoff (= Donator), z. B. Sn, in Gallium als das Lösungsmittelj die Kammer 2 enthält eine Lösung von GaAs plus einem p-Dotierstoff (Akzeptor), z. B. Si in Gallium als das Lösungsmittel, und schließlich enthält die Kammer 3 eine Lösung von Al und GaAs plus einem Akzeptor, z. B. Ge, in Gallium als das Lösungsmittel. Beispielsweise sind die drei Schichten, die an diesen drei Lösungen gezüchtet worden sind, η-leitendes Al_{n O}c;^Gar> 7c^Asj p-leitendes GaAs und p-leitendes Al_n O₁-Ga_{n 7(}-As und sind 2 Mikrometer, 0,5 Mikrometer bzw. 2 Mikrometer dick. Diese Schichten wachsen epitaktisch auf dem Substrat 12 auf, wenn die Apparatur nach Fig. 1 in einem auf annähernd bOO C aufgeheizten Ofen verbracht und einem gesteuerten Abkühlungsprogramm von etwa 0,1⁰C pro Minute unterworfen wird.

Es sei bemerkt, daß die Zwischenschicht (z. B. p-leitendes GaAs), die nach der vorstehend beschriebenen bekannten Methode gezüchtet worden ist, über relevante Dimensionen hinweg (z. B. über 400 Mikrometer hinweg, einer typischen Länge eines Übergangslaserresonators) im wesentlichen gleichförmige Dicke hat.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung wird die Apparatur nach Fig. 1 dahingehend, modifiziert, um Schichten herzustellen, die eine erste und eine zweite Zone unterschiedlicher Materialzusammensetzung haben und über eine dickere lokalisierte Übergangszone mit einander verbunden sind. In der Übergangszone findet ein allmäh-

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licher Übergang hinsichtlich Dicke und Zusammensetzling von der ersten Zone auf die zweite Zone statt. Um ein Wachstum solcher Schichten zu bewerkstelligen, wurde, ein Lösungshalter 10' der in Fig. 2 dargestellten Art mit einer dünnen Trennwand 2.3 versehen, der die Kammer 2' in zwei Teile unterteilt. Die Trennwand wurde parallel zur Verschiebungsrichtung des Schiebers (des Substrathalters) orientiert, um eine durch die Schieberbewegung verursachte Lösungsvermischung zu reduzieren. Die Trennwand sollte relativ hoch wärmeleitend sein, so daß die darunter befindliche Lösung kühler sein wird und deshalb dort das Wachstum entsprechend schneller, Darüberhinaus sollte die Trennwand aus einem Material bestehen, das von Gallium nicht benetzt wird, weil eine benetzte Oberfläche ein konkurrierendes GaAs-Kristallwachstum erzeugen kann, das das eigentliche Wachstum an der aufwachsenden Schicht beeinträchtigt. Geeignete Materialien für die Trennwand sind Kohlenstoff und BN. Unter Verwendung dieser Materialien konnten hinsichtlich der Zusammensetzung glatte Übergänge von der ersten Zone (aufgewachsen aus der Lösung in Kammer 2.2) auf die zweite Zone (aufgewachsen aus der Lösung in Kammer 2.1) bei Verwendung von Trennwänden unterschiedlicher Dicken im Bereich von 75 bis 500 Mikrometer auch dann erreicht werden, wenn die Unterkante sich in einigen Fällen bis auf 25 Mikrometer verjüngte. Form und Breite der Trennwand ist von der gewünschten Breite und Dicke der Übergangszone bestimmt. Die Unterseite der Trennwand hatte von der Oberseite des Wachstumssubstrates typischerweise einen Abstand von etwa 50 Mikrometer.

Ein Aufwachsen der Übergangszone unterhalb der Trennwand tritt des-

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wegen auf, weil die Galliumlösung des Vorratsmaterials die aus der Lösung in Kammer 1 aufgewachsene AlGaAs-Schicht benetzt. Die von der Trennwand erzeugten Oberflächenspannungseffekte werden daher überwunden und es tritt nur eine kleine Lösungsmischmenge im Bereich unterhalb der Trennwand auf. Wenn die Wachstumsebene isothermal gehalten wird, dann wird die Wahrscheinlichkeit reduziert, daß eine nennenswerte Lösungsbewegung auftritt, wodurch sichergestellt ist, daß ein Vermischen von Aluminium zwischen den Lösungen in der zweigeteilten Kammer auf Diffusion beschränkt bleibt.

Ein Beispiel einer auf einem 100-GaAs-Substrat entsprechend dem vorstehenden Verfahren gezüchteten Schicht ist in Fig. 4A und Fig. 4B dargestellt. Fig. 4A zeigt (der Klarheit halber vergrößert) das Dickenprofil T der Schicht in der senkrecht zur Trennwand verlaufenden Richtung D. Fig. 4B zeigt das Al-Konzentrationsprofil der Schicht in derselben Dimension D. Diese Schicht wurde unter Verwendung einer Graphittrennwand gezüchtet, die 500 Mikrometer breit und auf der Seite der Kammer 2.1 leicht verjüngt waren. Der schraffierte Teil 4 gibt die Übergangszone wieder, die annähernd 75Q Mikrometer breit war und eine maximale Dicke von etwa 4,5 Mikrometer hatte. Die erste Zone 6 war A1_Q QhGa₀ QgAs, während die zweite Zone A1_Q QgGa₀ no^As war. Aus Fig. 4B ist ersichtlich, daß in der Übergangszone 4 die Aluminium-Konzentration monoton von 4 auf 8 % anstieg.

Verschiedene Versuche wurden zum Erhalt der vorstehend beschrie-

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benen Wachsturasresultate durchgeführt. In einer ersten Versuchsreihe wurde die Fotolurnineszenz der in Pig. 4A und 4B dargestellten Schicht auf beiden Seiten der Übergangszone geprüft. Die Spitze der Lumineszenzspektren zeigte, daß der Unterschied der Al-Konzentration auf beiden Seiten der Übergangszone etwa k% betrug. Die Größe dieses Konzentrationsunterschiedes zeigt die Wirksamkeit der Separierung zwischen den Lösungen in der zweigeteilten Kammer (z. B. der Aluminium-Separierung). Diese Resultate wurden durch Anregung eines DH-Wellenleiters bekräftigt, der die Schicht der Fig. 4 als seine lichtführende Schicht besaß, wobei weißes Licht parallel zur Trennwand (senkrecht zur Papierebene) übertragen und die Absorptionskante beobachtet wurde. Die Anregung von Wellenleitermoden senkrecht zur Trennwand zeigten, daß der Wellenleiterbereich kontinuierlich ist und daß die Verjüngung tatsächlich keine schädlichen Effekte auf die Übertragung hat. Bei einer zweiten Versuchsreihe wurden Elektrolumineszenz und Laser-Eigenschaften der Schicht nach Fig. 4 untersucht. Von den Lumineszenzspektren wurde gefunden, daß sie sich entsprechend der Änderung des Aluminiumgehaltes über der Übergangszone ändern. DH-Laser wurde von sowohl der ersten als auch der zweiten Zone 6 und 7 aufgebaut. Die Laser-Energien unterschieden sich um 45 meV, was wiederum einen Aluminium-Konzentrationsunterschied von etwa k% bestätigte.

Wie oben angegeben, gestattet die Benetzung der vorher gewachsenen AlOaAs-Schicht (aus der Lösung in Kammer l) durch die separaten Lösungen in der zweigeteilten Kammer 2' ein Schichtwachstum unter-

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halb der Trennwand, die die Lösungen 2.1 und 2.2 voneinander separiert. Diese selbe Benetzung kann auch etwas Vermischen zwischen den Lösungen in der zweigeteilten Kammer verursachen und sollte soweit wie möglich aus Gründen einer besseren Kontrolle der Zusammensetzung in der Schicht reduziert werden. Bezüglich der anhand von Pig. I beschriebenen bekannten Methode wurde ausgeführt, daß ein Schichtwachstum verbessert wird, wenn zuerst ein Sättigungssubstrat 16 unter jede Lösung vor dem Durchführen des Wachstums auf dem Waehstumssubstrat 12 verbracht wird. Jedoch trägt die Verwendung dieses einzigen Sättigungssubstrates unter beiden Lösungen in der zweigeteilten Kammer zu einer Vermischung der beiden Lösungen bei. Es wurde gefunden, daß die Verwendung zweier Sättigungssubstrate (lö.l, 16.2) im modifiziertem Schieber 14' nach Fig. J5 eine Vermischung zwischen den Lösungen in der zweigeteilten Kammer beträchtlich reduziert. Im einzelnen ist die Sättigungssubstrat-Vertiefung im Schieber 14' mit einem Kohlenstofftrennsteg 20 versehen, der mit der Trennwand 2.3 im Lösungshalter 10 ausgerichtet ist. Der Trennsteg 20 bildet daher ein Paar Vertiefungen 15.I und 15·2 zur Aufnahme von Sättigungssubstraten I6.I bzw. 16.2. Folglich vereinigen sich die Lösungen in der zweigeteilten Kammer nicht während des Sättigungsschrittes, wodurch eine beachtliche Verbesserung bezüglich der Zusammensetzungs-Separierung zwischen den auf beiden Seiten der Trennwand 2.3 aufgewachsenen Schichten resultiert. Beispielshafte Ergebnisse sind die folgenden. Zunächst wurde mit einem üblichen einzigen Sättigungssubstrat (Fig. l), jedoch mit einer zweigeteilten Kammer 2' (Fig. 2) gearbeitet, um GaAs in

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der ersten Zone und A1_{Q 10}Ga. qo^As ^-ⁿ der zweiten Zone zu erhalten. Tatsächlich erhielt man aber A1_Q Qj₊Ga₀ gg^As bzw. A1_Q 03Ga₀ g₂ ^As< Im Gegensatz hierzu wurde mit zwei Sättigungssubstraten (Fig. 3) und einer zweigeteilten Kammer (Fig. 2) in der Absicht, GaAs in der ersten und A1_Q aQ^^O 8o^As "^ⁿ ^^{er zwe}iten Zone aufwachsen zu lassen, tatsächlich Al„ ₀^^Ga0 97^{As bzw}· ^A1o 20^^a0 80^{As ernalten}·

Während die vorstehende Beschreibung sich auf eine Ausführungsform mit einer einzigen Trennwand zur Herstellung einer einzigen Übergangszone bezieht, ist es gleichermaßen auch möglich, mehrere Trennwände zur Herstellung von entsprechend mehr Ubergangszone zu verwenden, die eine Vielzahl erster und zweiter Zonen unterschiedlicher Zusammensetzungen trennen.

Fig. 5 zeigt beispielsweise eine scheraatische Seitenansicht eines DH-Übergangslasers 100, der nach der vorstehend beschriebenen Methode gezüchtet werden kann. Zu Erläuterungszwecken umfasse der Laser 100 ein η-leitendes GaAs-Substrat 102, auf dem folgende epitaktische Schichten in der angegebenen Reihenfolge aufwachsen gelassen worden sind: Eine η-leitende Al Ga₁ As-Schicht 104, eine lichtführende Schicht 106, eine p-^leitende Al Ga₁ As-Schicht IO8 und eine p-leitende GaAs-Schicht 110 zur Erleichterung der elektrischen Kontaktierung der Vorrichtung. Metallkontakte 112 und 114 sind auf der Schicht 110 bzw. dem Substrat 102 durch Aufdampfen oder anderweitig bekannte Mittel hergestellt.

Beim Betrieb wird der Laser 100 in Durchlassrichtung vorgespannt, beispielsweise mit Hilfe einer Batterie 116, die an die Kontakte

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112 und 114 angeschlossen ist. Wenn der von der Batterie 116 zugeführte Strom den Schwellenwert für stimulierte Emission überschreitet, wird stimulierte koherente Strahlung durch strahlende Rekombination von Löschern und Elektronen in der Schicht 106 erzeugt. Diese Strahlung tritt aus einer oder beiden Stirnflächen Il8 und 120 aus, die entweder Spaltflächen oder optisch eben poliert sein können,_n um einen Resonator zu bilden. Eine oder mehrere Wärmesänken (nicht dargestellt) können an Jede Hauptfläche (Schicht 112 oder Substrat 102) thermisch angekoppelt werden, um die Wärmeabfuhr aus dem Laser zu erleichtern.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der DH-Laser 100 dahingehend gekennzeichnet, daß die Schicht 110 eine relativ dünne aktive Zone 106.1 schmalen Energiebandabstandes und wenigstens eine dickere passive Zone 106.2 breiteren Energiebandabstandes benachbart zur Stirnfläche 120 aufweist. Eine derartige Anordnung kann durch Spalten längs der Ebenen entsprechend den gestrichelten Linien 8 und 9 in Fig. 4 hergestellt werden· Palis gewünscht kann die Schicht 106 eine zweite passive Zone 106.3 aufweisen, die benachbart zur Stirnfläche 118 gelegen ist. Wie bereits erwähnt, kann die Schicht 106 mit zwei passiven Zonen unter Verwendung zweier Trennwände in der Kammer 2' des Lösungshalters (Fig. 2) hergestellt werden. Fig. 5 zeigt zwei solche passive Zonen von denen eine Jede Al Ga. _vAs mit y< χ und ζ aufweisen. Zusätzlich ist die aktive Zone 106.1 dargestellt als Al Ga. As mit q< y enthaltend. Natürlich könnte die aktive Zone GaAs (q = 0) sein und zusätzlich hierzu könnte die gesamte Schicht 106 entweder nleitend oder p-leitend sein oder beide Leitungstypen aufweisen,

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je nach der Lage des pn-Übergangs. Im allgemeinen können die AlGaAs-Schichten andere Komponenten mitenthalten, um quarternäre anstelle ternäre Schichten zu bilden. Beispielsweise könnten die Schichten der Doppelheterostruktur aus Al Ga₁ R hergestellt

X A-X

werden, wobei R wenigstens As enthält (beispielsweise Al Ga₁ As, P)

Als Beispiel wurde eine Doppelheterostruktur entsprechend Fig. 5 hergestellt, die jedoch nur eine einzige passive Zone hatte. Bei diesem Beispiel waren die Parameter ungefähr wie folgt: x β ζ = 0,25. q = 0,04 und y = 0,08. Die Schicht 104 war mit Sn η-leitend dotiert, die Schicht 106 war η-leitend aber nicht bewußt dotiert, und die Schicht IO8 war mit Ge p-leitend dotiert. Die Dicke der aktiven Zone 106.1 war etwa ein Mikrometer, während die maximale Dicke der passiven Zone etwa 4 Mikrometer betrug. Diese Anordnung wurde hergestellt durch Spalten längs Ebenen, wie diese durch die gestrichelten Linien 8 und 9 in Pig. 4 dargestellt sind. Für diese Laser betrug die Schwellenwertstromdichte etwa 5 x 10 amp/cm , wobei homogene Anregung angenommen ist. Stimulierte Emission wurde als nur von der aktiven GaAs-Zone 106.1 erzeugt beobachtet, weil jegliche Strahlung, die in der passiven Zone 106.2 erzeugt wird, durch die aktive GaAs-Zone 106.1 niedrigeren Energiebandabstandes absorbiert würde. Sonach emittiert die Doppelheterostruktur der in Fig. 5 dargestellten Art stimuliert bei einer Wellenlänge, wie diese durch die aktive Zone 106.1 schmaleren Energiebandabstandes bestimmt ist. Da die passive Zone 106.2 Aluminium enthält und dadurch eine höhere Grundabsorptionskante besitzt, braucht sie überhaupt nicht außer nahe der aktiven Zone

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angeregt zu werden. Deshalb nimmt trotz der relativ großen Dicke der passiven Zone der Schwellenwert des Lasers nur im Vergleich zu bekannten Lasern mit einem gleichförmig dicken (l Mikrometer) aktiven Bereich nur schwach zu.

Der differentielle Quantenwirkungsgrad der Laser betrug etwa Jedoch sollten größere V/erte erreichbar sein, wenn die Länge der passiven Zone 106.2 reduziert wird, und das Aluminium-Konzentrationsdifferential und -gradient zwischen der aktiven und passiven Zone erhöht wird.

Der DH-Laser 100 der Fig. 5* ebenso jener mit nur einer einzigen passiven Zone, hat mehrere wichtige Vorteile. Erstens hat die beugungsbegrenzte Strahlung der dickeren passiven Zone einen beträchtlich engeren Divergenzwinkel als der der schmaleren aktiven Zone. Die StrahlenbUndeldivergenz hängt von der Ordnung der Transversalmoden ab. Für derzeitige Laser, die eine einzige passive Zone hatten, war der gemessene Strahlenbündel-Divergenzwinkel zwischen den Energiehalbwertpunkten des Fernfeldmusters 30 und. 86 für eine aus der passiven bzw. aktiven Zone austretenden Strahlung. Die'Emission aus der schmaleren aktiven Zone ist identisch mit der eines konventionellen DH-Lasers, der im selben Transversalmode wie die vorliegende Anordnung schwingt. Zweitens ist die Dichte der optischen Energie an der Spiegeloberfläche (Il8 und. 120) wesentlich reduziert wegen der größeren Dicke der passiven Zonen. Folglich ist der Schwellenwert für katastrophale Spiegelbeschädigung beachtlich erhöht. Die schließliche von dieser Anordnung erhältliche

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Leistung ist deshalb durch die maximale Leistungsdichte bestimmt, die die aktive Zone ohne Beschädigung zu führen vermag. Drittens vermag der DH-Laser im Transversalgrundmodenbetrieb (senkrecht zur Übergangsebene) zu arbeiten, weil das Modenmuster hauptsächlich durch die Dicke der aktiven Zone bestimmt ist. Wenn diese Zone weniger als etwa ein Mikrometer dick ist, wird die Vorrichtung in einem transversalen Grundmode arbeiten. Deshalb werden die Merkmale eines Grundmodenbetriebs hoher Leistung bei einer Vorrichtung erreicht, die entweder im Dauerstrichbetrieb oder im Impulsbetrieb arbeitet. Viertens hat der DH-Laser 100 einen vernachlässigbaren Stromfluß in der Nähe der Spiegel wegen der erhöhten Potentialschwelle in den Al Ga, As-Bereichen 106.2 und 106.3· Dieses ist in Übereinstimmung mit den Beobachtungen von B. I. Miller und CA. Burrus, Optics Communications, Band 4, Seite 307 (1971), die mit lumineszenten DH-Dioden arbeiteten, die für einen auf den zentralen Bereich begrenzten Stromfluß (weg von den Rändern) konstruiert waren, wobei deren Dioden außergewöhnlich lange Betriebsdauern ohne Ausfallerscheinungen hatten. Es wird deshalb erwartet, daß entsprechend der Beschreibung von Fig. 5 konstruierte Laser wesentlich betriebssicherer und zuverlässiger sein sollten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Ausgangsspiegel (Oberfläche 150) durch Spalten längs einer Ebene entsprechend der Linie 5 in Fig. 4, d.h. auf der abfallenden Seite des Dickenprofils der passiven Zone, die gegenüber der ersten Zone entfernt gelegen ist (aktive Zone IO6.I der Fig. 5)· Man kann

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zeigen, daß die Form einer derartigen passiven Zone eine Fokussierung des Ausgangsstrahlenbündels 122 erzeugt, ein Merkmal, das bei der Einkopplung des Strahlenbündels in andere optische Bauteile, zum Beispiel optische Fibern, besonders nützlich ist. Die so erhaltene charakteristische Fokussierung ist der Anordnung einer positiv brechenden Linse außerhalb des Spiegels eines üblichen Lasers äquivalent·

Es versteht sich, daß die vorstehend beschriebenen Anordnungen lediglich repräsentativ für die zahlreichen mögliehen Ausführungsformen sind. So können die vorstehend erwähnten Schichten mit ersten und zweiten Zonen unterschiedlicher Materialzusammensetzung, die über eine dickere loka.lisierte Übergangszone miteinander in Verbindung stehen, in einer integrierten optischen Schaltung eingebaut sein. Eine solche Schaltung ist in Fig. 6 dargestellt; sie weist ein η-leitendes GaAs-Substrat 200 auf, auf dem eine n-leitende Al Ga, As-Schicht 202 und eine Zwischenschicht 204 mit (passiven) Übergangszonen 204.1, 204.2 und 204.3 aufgewachsen sind, welche voneinander durch erste und zweite (aktive) Zonen 204.4 bzw. 204.5 getrennt sind. Über der Schicht 204 ist eine p-leitende Al Ga, „As-

Z x — Z

Epitaxieschicht 206 angeordnet. Beispielsweise bestehen die passiven Zonen aus Al Ga₁ As (y < χ und z), besteht die Zone 204.4 aus Al Ga₁ As,und besteht die aktive Zone 204.5 aus Al Ga, As (0 < η < χ, y und ζ, η > m). Je nach Lage des pn-Übergangs kann die Schicht 204 entweder η-leitend oder p-leitend sein oder beide Leitungstypen umfassen.

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Die Schicht 206 ist als in drei elektrisch isolierte Teile 206.1, 206.2 und 206.3 unterteilt dargestellt. Die Isolation der Schicht 206 kann bewerkstelligt werden entweder durch selektives Ätzen (beispielsweise durch neutrales HpOp, wie dieses in der eigenen deutschen Patentanmeldung P 23 47 481.9 beschrieben ist), um einen Teil der p-leitenden GaAs-Schicht 208 selektiv zu entfernen und durch Kochen in HCl oder in einem Jod-Ätzmittel bei Raumtemperatur, um den darunterliegenden Teil der Al Ga₁ As-Schicht 206 selektiv

ζ j.—ζ

zu entfernen. Ein geeignetes Jod-Ätzmittel ist eine Lösung von 65 g Jod, 113 g Kaliumiodid in 100 cc Wasser oder erfolgt durch örtliche Strahlungsschäden (beispielsweise durch Protonen-Bombardment, wie dieses in der eigenen deutschen Patentanmeldung P 22 58 444.7 beschrieben ist·)

Die p-leitendeiGaAs-Kontaktschichten 208.1 und 208.2 sind auf den

p-leitenden Al Ga₁ _As-Teilen 206.1 und bzw. 206.2 gebildet. Metall- ζ χ—ζ

kontakte 210,1 und 210.2 sind nach üblichen Methoden auf den Kontaktschichten 208.I und 208.2 gebildet, wobei ein Metallkontakt gleichfalls auf dem Substrat 200 gebildet ist. Eine Spaltfläche der Vorrichtung ist mit einer reflektierenden Beschichtung 214 versehen und -die dazu gegenüberliegende parallele Spaltfläche ist mit einem Antireflexioasfoelag 216 (beispielsweise ZnS und AlpO^-Schichten der in der US-Patentanmeldung 348 I6I beschriebenen Art) versehen. Diese beiden Spaltflächen können einen Hohlraumresonator bilden.

Ein DH-Laser 213 ist aus der η-leitenden Al Ga₁ As-Schicht 202, der aktiven M-JOt₁ „As-Zone 204.4 und dem p-leitenden AlGa₁ „As-

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Teil 206.1 hergestellt. Für das Nachstehende sei angenommen, daß m = 0, so daß die aktive Zone 204.4 GaAs ist. Dieser Laser schließt passive Teile 204.1 und 204.2 auf gegenüberliegenden Seiten der aktiven Zone 204.4 ein. In Reihenschaltung mit demDH-Laser ist ein innerhalb des Resonators angeordneter DH-Modulator 214 der in der eigenen deutschen Patentanmeldung P 22 52 247.0 beschriebenen Art vorgesehen. Dieser Modulator umfaßt grundsätzlich die n-leitende Al Ga₁ As-Schicht 202, die aktive Al Ga₁ As-Zone 204.5 und den p-leitenden Al Ga₁ As-Teil 206.2. Vorteilhaft ist ein Beugungsgitter 220 (Bragg-Reflektor) auf der Oberfläche der Schicht 204 zwischen dem Ausgang des Modulators und dem Antireflexionsbelag 216 gebildet, obgleich seine Stelle innerhalb des Resonators nicht kritisch ist. Das Gitter 220 wirkt als ein Longitudinalmodenselektor. Wenn der Antireflexionsbelag 216 wirksam ist, ist der Resonator tatsächlich definiert durch den reflektierenden Belag 214 und das Gitter 220. Deshalb kann die Notwendigkeit spiegelnder Spaltflächen insgesamt beseitigt werden, wenn ein zweites Gitter (nicht dargestellt) in einer dünnen passiven Zone (nicht dargestellt) links der passiven Zone 204.1 vorgesehen wird. Zusätzlich kann der Bragg-Reflektor als ein Umsetzer von Frequenzmodulation auf Intensitätsmodulation dienen.

Im Betrieb erzeugt der DH-Laser Strahlung bei einer Wellenlänge, die durch die aktive GaAs-Zone 204.4 bestimmt ist (beispielsweise bei etwa 0,9 Mikrometer). Diese Strahlung schwingt vorteilhaft im Transversalgrundmode (senkrecht zum Übergang oder zur Wachstumsebene), wenn die Dicke der aktiven Zone 204.4 kleiner als etwa

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1 Mikrometer ist· Wie allgemein bekannt ist, wird ein Transversalgrundmodenbetrieb parallel zur Übergangsebene bewerkstelligt, indem der Kontakt 210.1 in Form eines Streifens gebildet wird, dessen Breite nicht größer als etwa I^ Mikrometer ist. Alternativ kann diese Art der Modensteuerung erreicht werden durch eine durch Doppelanodisierung hergestellte bandförmige Wellenleiterstruktur, wie diese in der US-Patentanmeldung Nr. 4^4 286 beschrieben ist. Wie in Verbindung mit Fig. 5 erörtert, erhöhen die passiven Zonen 204.1 und 204.^ den Schwellenwert für katastrophale Beschädigung und erlauben es daher dem Laser, bei relativ hoher Leistung betrieben zu werden. Die in der aktiven GaAs-Zone 204.4 des Lasers erzeugte Strahlung wird in die aktive Al Ga. As-Zone 204.5 des Modulators mit Hilfe der Übergangszone 204.2 eingekoppelt. Diese Strahlung kann in dem Modulator entweder intensitäts- oder phasenmoduliert sein. Wenn eine geeignete Vorspannung in Sperrichtung bzw. in Durchlaßrichtung an die Kontakte 210.2 und 212 angelegt wird. Das Ausgangssignal des Modulators passiert das Gitter 220, das zu allgemein bekannten Frequenzselektionszwecken verwendet wird. Die modulierte und gefilterte Strahlung tritt dann anschließend aus der passiven Zone 204.j5 über den Antireflexionsbelag 216 zum nicht dargestellten Verbraucher aus.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wurde eine integrierte Schaltung der in Fig. 6 dargestellten Art hergestellt, in der nur die Laser- und Modulatorteile verwendet wurden, jedoch das Gitter 220, die passiven Zonen 204.1 und 204.5 sowie die Beschichtungen 214 und 2l6 weggelassen wurden. Die Schichten 202 und

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206 hatten einen Alurainiumanteil von etwa 25 bzw. 45$. Die aktiven Zonen 204.4 und 204.5 hatten einen Aluminiumanteil von etwa 4 bzw. 8$. Die Dicke der Zonen 204.4, 204.2 und 204.5 betrug etwa 1,5 Mikrometer, 11 Mikrometer bzw. 1,8 Mikrometer. Es wurde beobachtet, daß eine an den Modulator dieser integrierten Schaltung zugeführte Spannung sowohl die Laser-Intensität als auch die Frequenz der stimuliert emittierten Strahlung änderte. Beispielsweise verursachte bei einem gerade auf oberhalb Schwellenwert in Durchlaßrichtung vorgespannten Laser eine Sperrspannung von einem Volt am Modulator ein Aufhören der stimulierten Emission. Umgekehrt verursachte bei einem auf dicht unterhalb des Schwellenwertes vorgespannten Laser eine Modulator-Vorspannung von einem Volt stimulierte Emission. Wenn der Laser bei einer ausreichend oberhalb des Sehwellenwertes (beispielsweise 20$) liegenden Leistung betrieben wird, änderte eine Sperrvorspannung am Modulator die Laserschwingungsfrequenz. Beispielsweise änderte sich bei einer Sperrvorspannung von 20 Volt am Modulator die Laser-Schwingungswellenlänge um mehr als 2 8.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN KRAMER

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Schutzansprüche

/ 1. /Verfahren zum Züchten einer Schicht durch epitaktisches Aufwachsenlassen einer ersten Zone schmalen Energie-Bandabstandes und einer Zone breiteren Energie-Bandabstandes, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit größerer Geschwindigkeit in einem Bereich zwischen den ersten und zweiten Zonen (6, 7) eine dickere Ubergangszone (4) aufwachsen gelassen wird, die einen zwischen den Bandabständen der ersten und zweiten Zonen liegenden Energie-Bandabstand besitzt.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Schicht in ein Bauelement mit Doppelheterostruktur eingebaut wird derart, daß die Schicht Bestandteil einer dritten Schicht (106) ist, die im FlÜssigphasen-Epitaxie-'verfahren auf einer ersten Schicht(104) breiten Energie-Bandabstandes erzeugt wird und wobei eine zweite Schicht (108) breiten Energle-Bandabstandes auf der dritten Schicht (lO6) im Flüssigphasen-Epitaxieverfahren gezüchtet wird, die ihrerseits zur Übertragung optischer Strahlung (122) ausgelegt ist.

München: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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3· Verfahren nach Anspruch 2, bei dem mit einem Lösungshalter mit wenigstens einer eine Vorratslösung enthaltenden Kammer und einem Substrathalter gearbeitet wird, der eine Vertiefung zur Aufnahme eines Züchtungssubstrates aufweist, wobei Lösungshalter und Substrathalter gegeneinander bewegbar sind, um Substrat und Lösung miteinander in Berührung zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Lösungshalter gearbeitet wird, dessen Kammer durch eine dünne Trennwand (2.3) zweigeteilt ist, daß eine erste Vorratslösung (2.1) in der Kammer (2') auf der einen Seite der Trennwand (2.3) zum epitaktischen Züchten der ersten Zone (6) sowie eine zweite Vorratslösung (2.2) in die Kammer (2') auf der anderen Seite der Trennwand(2.3) zum Züchten der zweiten Zone (7) eingebracht werden, und daß die Übergangszone (4) unterhalb der Trennwand (2.3) aufwachsen gelassen wird.

k. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (2.3) aus einem Material hergestellt wird, das von den Vorratslösungen (2.1, 2.2) nicht benetzt wird.

5· Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Trennwand (2.3) gearbeitet wird, die am Boden benachbart den Vorratslösungen (2.1, 2.2) abgeschrägt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß mit einer galliumhaltigen Vorratslösung und mit einer aus C oder BN bestehenden Trennwand (2.3) gearbeitet wird.

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7· Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Substrathalter (lA') gearbeitet wird, der einen eine zweite Vertiefung in zwei Teile unterteilenden Trennsteg (20) aufweist, der mit der Trennwand (2.2) ausgerichtet ist, daß getrennte Sättigungs-Substrate (16.1, 16.2) beidseits des Trennsteges angeordnet werden, so daß, wenn die Kammer (2') oberhalb der Sättigungssubstrate vor der Kontaktierung der Lösungen (2.1, 2.2) mit dem Züchtungssubstrat angeordnet wird, der Vermischungsgrad zwischen den Lösungen (2.1, 2.2) auf beiden Seiten der Trennwand (2.3) wesentlich reduziert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis Y, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der ersten Lösung (2.1) von einer Galliumlösung ausgegangen wird, die GaAs und einen gewissen Anteil an Aluminium, der auch Null sein kann, enthält, und daß bezüglich der zweiten Lösung (2.2) von einer Galliumlösung ausgegangen wird, die GaAs und einen von Null verschiedenen Alurainiumanteil enthält, der größer ist als der der ersten Lösung (2.1).

9. Doppelheterostruktur-Bauelement mit ersten und zweiten Schichten breiten Energie-Bandabstandes und einer dritten Schicht zwischen den ersten und zweiten Schichten sowie angrenzend an diese, wobei die dritte Schicht für die Übertragung optischer Strahlung durch sie hindurch ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht (106) eine erste Zone schmalen Energie-Band-

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abstandes (106.1) und wenigstens eine in Richtung der Strahlungsübertragung (122) nachgeschaltete relativ dickere Übergangszone breiteren Energie-BandabStandes (106.2 oder 106.3) aufweist.

10. Bauelement nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (104) η-leitend ist, und die zweite Schicht (108) p-rleitend, und daß die Wände des Bauelementes (100) ein Paar im Abstand voneinander liegender paralleler Oberflächen (II8, 120) aufweisen, die senkrecht zur Strahlungsfortpflanzungsrichtung orientiert sind und einen Resonator bilden, und daß wenigstens eine Übergangszone (106.2, 1O6.J5) innerhalb des Resonators und benachbart der Ausgangsfläche (II8, 120) angeordnet ist, aus der die Strahlung (122) austritt.

11. Bauelement nach Anspruch 9 oder 10, dad.urch gekennzeichnet, daß die Dicke der Übergangszone (106.2, IO6.3) von der Dicke der ersten Zone (106,1) aus auf eine Maximal-Dicke monoton zunimmt und daß die Ausgangsoberfläche (II8, 120) im wesentlichen bei der Maximal-Dicke vorgesehen ist.

12. Bauelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Übergangszone (106.2, 106.3) monoton von der Dicke der ersten Zone (I06.I) aus auf eine Maximal-Dicke zunimmt und dann wieder monoton abnimmt, und daß die Ausgangsoberfläche (118, 120) an einer Stelle vorgesehen ist, an der die Dicke wieder abnimmt, so daß eine Fokussierung für die austretende Stzahlung behalten wird.

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13. Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Übergangsζonen (106.2, 106.^) innerhalb des Resonators vorgesehen ist, wobei eine jede Ubergangszone benachbart zu einer der Oberflächen (118, 120) gelegen ist.

14. Bauelement nach einem Ansprüche 9 bis 13* dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der ersten Zone (106.1) nicht größer als 1 Mikrometer ist.

15· Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (l04) aus η-leitendem Al Ga₁ R aufgebaut ist, ferner die zweite Schicht (108) aus p-leitendem Al Ga. R, die erste Zone (106.1) aus Al Ga_1- R, und schließlich die Übergangszone (106.2, 1O6.J5) aus Al Ga. R, wobei R Arsen einschließt, und folgende Bedingungen erfüllt sind 0 < y < χ und ζ; 0^.q< χ und ζ; y > q.

16. Bauelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß q = ist und daß die erste Zone (106.1) aus GaAs aufgebaut ist.

17,· Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer integrierten optischen Schaltung enthalten ist, daß hierbei die zweite Schicht (206) wenigstens zwei elektrisch isolierte Segmente(206.1, 206.2) aufweist und eine dritte Schicht (204) zwischen den ersten und zweiten Schichten (202, 206) an diese angrenzend vorgesehen sowie

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für die Übertragung optischer Strahlung ausgelegt ist und wenigstens zwei aktive Zonen (204.4 und 204.5) schmalen Energie-Bandabstandes sowie wenigstens drei passive Zonen (204.1, 204.2, 204.3) vergleichsweise breiteren Energie-Bandabstandes aufweist, daß die Wände des Bauelementes ein Paar im Abstand voneinander liegender paralleler Oberflächen (214, 2l6) aufweisen, die senkrecht zur Strahlungsfortpflanzungsrichtung orientiert sind und einen Resonator bilden, und daß eine der passiven Zonen (204.3) die aktiven Zonen (204.4, 204.5) voneinander trennt und die anderen passiven Zonen (204.1, 204.3) jede aktive Zone (204.4, 204.5) von den beiden Oberflächen (214, 216) trennen, ferner jedes der elektrisch isolierten Segmente (206.1, 206.2) der zweiten Schicht (206) über einer gesonderten aktiven Zone (204.4) gelegen ist, weiterhin eines der Segmente (206.1) und die darunterliegende aktive Zone (204.4) einen Übergangslaser mit Doppelheterostruktur (213) bildet, und schließlich die erste Schicht (202), das andere Segment (206.2) und die andere aktive Zone (204.5) einen innerhalb des Resonators gelegenen Übergangsmodulator (214) mit Doppelheterostruktur ■ bilden.

18. Bauelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Beugungsgitter nach Art eines Bragg-Reflektors (220) auf einem Teil der Oberfläche der dritten Schicht (204) vorgesehen ist.

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19· Bauelement nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine reflektierende Beschichtung (214) auf einer der parallelen Oberflächen und ein Antireflexionsbelag (216) auf der anderen Seite der parallele! Oberflächen angeordnet sind.

20. Bauelement nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (202) aus n-leitendem Al Ga, R aufgebaut ist, ferner die zweite Schicht (206) aus p-leitendem Al Ga₁ R, die eine aktive Zone (204.4) aus Al Ga, R, die andere aktive Zone (204.5) aus Al Ga, R, und schließlich die passiven Zonen (204.1, 204.2, 204.3) aus AlGaAs, und zwar mit einem höheren Aluminiumgehalt als in den angrenzenden aktiven Zonen (204.4, 204.5), jedoch mit einem geringeren Aluminiumgehalt als in den ersten und zweiten Schichten (202, 206) und wobei R ein Arsen einschließt, und folgende Bedingungen erfüllt sind: 0 ^ m <T n; m <x und z; η < χ und z.

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