DE2937930A1 - Halbleiterlaseranordnung - Google Patents
HalbleiterlaseranordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Halbleiterlaseranordnung, die in stabiler Weise eine hohe Ausgangsleistung abgeben kann.
Bei den bisher üblichen Halbleiterlaseranordnungen wird ein Mehrschichtaufbau verwendet für einen optischen oder Licht-Einschränkungs-
bzw. -Einschnürungsbereich, der im wesentlichen aus drei dünnen Schichten gebildet ist, nämlich einer aktiven
Schicht mit schmalem Bandabstand bei hoher Brechzahl und äußeren Deckschichten mit jeweils großem Bandabstand und kleiner Brechzahl,
die beiderseits der aktiven Schicht niedergeschlagen bzw. angeordnet sind, derart, daß letztere zwischengeschichtet wird.
Es wurde kürzlich festgestellt, daß die Verteilung der Laserstrahlen in einer Richtung parallel zu einer aktiven Schicht
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einen wesentlichen Einfluß auf die Schwingungseigenschaften der Laseranordnung ausübt. Es wurde erkannt, daß eine Streifenbreite
einer Einschränkung unterlieqt, um eine stabilisierte Laserstrahlenverteilung zu erreichen, was
wieder um bedeutet, daß die erhältliche Laserausgangsleistung notwendigerweise verringert ist, abhängig von der Einengung der Streifen.breite,
da die maximale optische oder Licht-Ausgangsleistung, die von einem Häbleiterlaser erhältlich ist, primär durch
die Dichte des Lichtflusses bestimmt ist, wodurch eine Zerstörung an der Auslaß -Endfläche der Halbleiterlaseranordnung
auftreten kann. Andererseits wurde als Versuch zur Erhfth_ung
der Laserausgangsleistung eine SCH-Anordnung (SCH; separate confinement heterostructure: Heteroaufbau mit getrennter Einschnürung)
vorgeschlagen, bei der der erläuterte DreiS/Chichtenaufbau an beiden Seiten mit weiteren dünnen Schichten versehen
ist, zur Bildung eines FünfSchichtenaufbaues als Maßnahme zur
Verbreiterung der Laserstrahlenverteilung in einer Richtung senkrecht zur Ebene der aktiven Schicht (vgl. H.C. Casey, Ga As-Al
Ga1 Heterostructuie Laser with Separate Optical and Carrier
Confinement, in Journal of Applied Physics, Bd. 45 (Januar 1974) Nr. 1, S. 322 - 333). In diesem Zusammenhang wurde jedoch festgestellt,
daß Unterschiede in der Breite des verbotenen Bandes und zumindest einer P-Leitfähigkeitsschicht neben der aktiven Schicht
in deutlichem Maße groß gewählt werden muß, um die injizierten Träger innherhal) der aktiven Schicht während einer ausreichend
langen Zeit einzuschränken bzw. einzuschnüren. Dadurch wird der sich aus der SCH-Anordnung erwartungsgemäß ergebende Vorteil stark
abgeschwächt.
Weiter wurde eine Halbleiterlaseranordnung mit einem Aufbau angegeben,
bei dem alle Flächen der aktiven Schicht eine große Brechzahl besitzen, wie bei GaAs, mit Ausnahme der Fläche, die einen
Teil des optischen Resonators bildet, der durch eine Masse eingekapselt ist aus einem Werkstoff wie GaAlAs, die eine Brechzahl
besitzt, die niedriger ist als die der aktiven Schicht (vgl.
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JP-OS 8471/1972 und T. Tsukada et al. in deduction of Threshold
Current of Buried-Heterostructure Injection Lasers/ Proceedings of the 7th conference on Solid State Devices, Tokyo 1975, S.289 292).
Diese Anordnung wird als Halbleiterlaseranordnung rait versenktem (buried) Heteroaufbau bezeichnet. Diese Laseranordnung
zeigt zahlreiche Vorteile. Beispielsweise (1) kann der Betriebsstrom
auf die Größenordnung von mA reduziert werden, (2) wird das Laserausgangssignal bzw. die Laserausgangsleistung trotz
Stromschwankungen stark stabilisiert, (3) wird keine Dämpfung des Laserausgangssignals bei der Modulation außerordentlich
kleiner Signale bis zur Frequenz im GHz-Bereich erwartet, (4) wird ein verbessertes Ansprechverhalten des optischen oder
Licht-Ausgangssignals für Impulsströme erreicht und (5) kann ein Lichtstrahl verbesserter Isotropie erzeugt werden.
Andererseits besitzt ein Halbleiterlaser mit versenktem Heteroaufbau
zahlreiche Nachteile. Beispielsweise muß bei dem versenkten Heteroaufbau die Breite der aktiven Schicht auf etwa 1 μπι eingeschränkt
bzw. eingeengt werdenfum das Laserausganqssignal zu stabilisieren.
Im Gegensatz dazu hängt die maximal mögliche optische oder Licht-Ausgangsleistung,die von dem Laserelement erhalten
werden kann, von den geometrischen Größen oder Abmessungen der Endfläche der aktiven Schicht ab, an der der Laserstrahl nach
außen abgegeben wird. Wenn die in Rede stehenden geometrischen Abmessungen größer gewählt werden, wird die erhältliche optische
oder Licht-Ausgangsleistung höher. Unter diesen Bedingungen beträgt die maximale optische oder Licht-Ausgangsleistung der Halbleiterlaseranordnung
mit versenktem Hetereoaufbau höchstens etwa 7 mW. Da die Halbleiterlaseranordnung Zerstörungen unterliegt, wenn sie
mit der maximalen Ausgangsleistung betrieben wird, ist es übliche Praxis, die Halbleiterlaseranordnung mit versenktem Heteroaufbau
mit einer optischen oder Licht-Ausgangsleistung üblicherweise zu betreiben, die nicht höher ist als 1 mW. Daher treten erhebliche
Schwierigkeiten bei der Anwendung der Halbleiterlaseranordnung mit versenktem Heteroaufbau auf, weil dessen Laser-Ausgangssignal
bzw. Ausgangsleistung I/3 - 1/5 oder weniger als diejenige anderer
Halbleiteranordnungen mit Streifen-Aufbau ist, trotz der zahl-
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reichen Vorteile des Lasers mit versenktem Heteroaufbau, wie sie
erläutert sind.
erläutert sind.
Um die höchstmögliche erreichbare optische- oder Laser-Ausgangsleistung
von der beschriebenen Laseranordnung mit Dreischichtbaufbau zu erreichen, ist es vorzuziehen, daß die geo^metrischen
Abmessungen der aktiven Schicht groß gewählt werden. Es ist jedoch zu erwähnen, daß Beschränkungen bezüglich der Erhöhung oder
der Erweiterung der geometrischen Abmessungen der aktiven Schicht bestehen. Wenn beispielsweise die aktive Schicht in einer Dicke
von über 0,6 ρ ausgebildet wird, können leicht Moden höherer Ordnung auftreten, während ein Schwellenstrom für die Laserschwingung
erheblich erhöht wird. Aus diesen Gründen ist die Dicke d?r aktiven Schicht vorzugsweise kleiner als etwa 0,6 μπι zu wählen.
Insbesondere ist es vorteilhaft, die Dicke der aktiven Schicht
kleiner als o,15 μΐη zu wählen, da dann keine Erhöhung beim Schwellenstrom auftritt.
kleiner als o,15 μΐη zu wählen, da dann keine Erhöhung beim Schwellenstrom auftritt.
Es wurde weiter versucht, die aktive Schicht mit stark verringerter
Dicke auszubilden, damit die Lichtverteilung sich durch die Deckschichten verbreitern kann, um so das Verhältnis der Strahlungsenergie
in der aktiven Schicht zu verringern. Bei diesem
Effekt werden die beabsichtigten Wirkungen um so bemerkbarer, um so mehr die Dicke der aktiven Schicht verringert wird. Wenn jedoch die Dicke der aktiven Schicht auf o,ö5 μπι oder weniger verringert wird, tritt eine merkliche Unebenheit oder Ungleichförmigkeit unvermeidbar bei der Dicke der aktiven Schicht auf, wenn sie mittels der derzeit üblichen Kristall-Aufwachstechnik gebildet wird, wodur.ch es schwierig wird, die gewünschte Wirkung zu erreichen.
Effekt werden die beabsichtigten Wirkungen um so bemerkbarer, um so mehr die Dicke der aktiven Schicht verringert wird. Wenn jedoch die Dicke der aktiven Schicht auf o,ö5 μπι oder weniger verringert wird, tritt eine merkliche Unebenheit oder Ungleichförmigkeit unvermeidbar bei der Dicke der aktiven Schicht auf, wenn sie mittels der derzeit üblichen Kristall-Aufwachstechnik gebildet wird, wodur.ch es schwierig wird, die gewünschte Wirkung zu erreichen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Halbleiterlaseranordnung mit
versenktem Heteroaufbau anzugeben, durch die eine erhöhte Ausgangsleistung erzeugbar ist, ohne die diesem Aufbau eigenen Vorteile
aufzugeben.
Zur Lösung der Aufgabe wird im wesentlichen vorgeschlagen, daß eine Halbleiterschicht, die als optische- oder Lichtführungsschicht
dienen soll/neben der aktiven Schicht vorgesehen wird.
Aufgrund eines solchen Aufbaues, der unter den weiter unten näher erläuterten Bedingungen durchgeführt bzw. ausgeführt wird,
wird das temperaturabhängige Verhalten des Schwellenstroms für die Laserschwingung sehr stark stabilisiert, während die maximal
mögliche optische- oder Licht-Ausgangsleistung von der Laseranordnung beträchtlich erhöht werden kann. Gemäß einem weiteren
Merkmal der Erfindung iit eine Halbleiterschicht, die als versenkende
Schicht dienen soll und die eine niedrigere Brechzahl besitzt, während sie größeren Bandabstand aufweist, zusätzlich
für die aktive Schicht an Seiten vorgesehen, die rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlen angeordnet sind.
Diese Anordnung ist wirksam zur Steuerung des Transversal-Modus in
der Richtung parallel zur aktiven Schicht. Üblicherweise kann der gesamte mehrschichtige optische Einschnürungsaufbau auf
dem Substrat innerhalb der einbettenden Schicht versenkt sein.
Zusätzlich kann eine dünne Trägereinschnürungsschicht zwischen der aktiven Schicht und der optischen- oder Lichtführungsschicht
vorgesehen sein.
Durch die Erfindung wird also eine Halbleiterlaseranordnung angegeben,
die hervorragende optische bzw. Lichtcharakteristiken besitzt und die im wesentlichen keiner Modenstörung oder -verzerrung
im Lichtausgangssignal unterliegt. Weiter wird eine Halbleiterlaseranordnung
angegeben, die bezüglich der Hochfrequenzmodulationscharakteristiken hervorragende Ergebnisse zeigt.
Die Erfindung gibt also eine Halbleiterlaseranordnung an, die erhöhte Licht-Ausgangsleistung erreicht bei verbesserten optischen
Charakteristiken oder Eigenschaften, ohne daß es zu Modenverzerrungen
im Ausgangsstrahl kommt, wobei die vorteilhaften Merkmale.
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die einer Halbleiterlaseranordnung mit versenktem Heteroaufbau
eigen sind, beibehalten werden. Die Halbleiterlaseranordnung enthält einen Licht-Einschnürungsbereich, der durch zumindest
eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Halbleiterschicht gebildet ist, die aufeinanderfolgend auf einem vorgegebenen
Halbleitersubstrat schachtförmig angeordnet sind bzw. laminiert sind. Die zweite Halbleiterschicht besitzt eine relativ kleine
Brechzahl und einen relativ großen Bandabstand im Vergleich zu denjenigen der dritten Halbleiter schicht während die erste und die
vierte Halbleiterschicht, die von zueinander entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sind, relativ niedrige Brechzahlen besitzen im Vergleich zur
zweiten und zur dritten Halbleiterschicht. Die Bandabstände von vierter und zweiter Halbleiterschicht sind relativ groß im Vergleich
zu derjenigen der dritten Halbleiterschicht. Die Differenz des Bandabstandes zumindest zwischen der zweiten und der dritten
Halbleiterschicht ist nicht kleiner als o,15 eV.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Figur 1 schematisch eine Darstellung des grundsätzlichen Aufbaues
eines Licht-Einschnürungsaufbaues und eine Verteilung der Brechzahlen bei einer Halbleiterlaseranordnung gemäß der Erfindung,
Figur 2 perspektivisch eine Halbleiterlaseranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 3-7 Darstellungen der Beziehungen zwischen den Brechzahlen gemäß (n_ - n.) / (n, -In1), die einzuhalten sind, um eine
Lichtführungsschicht zu erreichen, abhängig von der Dicke einer aktiven Schicht,
Figur 8 eine Ansiht ähnlich Figur 1 zur Darstellung eines Licht-Einschnürungsaufbaues
zusammen mit der zugeordneten Verteilung der Brechzahlen bei einer Halbleiterlaseranordnung gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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- 1ο -
Figur 9 ehe Darstellung der Beziehung zwischen der Licht-Ausganpleistung
und dem Strom bei einer Halbleiterlaseranordnung gemäß der Erfindung,
Figur 1o eine Darstellung der Beziehung zwischen der Differenz
der Bandabstände (Eg~ - Eg2) und dem temperaturabhängigen
Schwellenstrom,
Figur 11 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Schwellenstrom
(Relativwert) und dem AlAs-Molenbruch einer versenkenden Schicht,
Figur 12, 13 Änderungen eines Fernfeldmusters abhängig vom AlAs-Molanteil
oder Molenbruch der versenkten Schicht, Figur 14 - 16 Änderungen des Fernfeldmusters als Funktion der
Streifen- oder Bandbreite W,
Figur 17 Darstellungen der Änderung der Verzerrung der Harmonischen
als Funktion der Streifen- bzw. Bandbreite W, Figur 18 eine Darstellung der Änderung der Temperaturabhängigkeit
des Schwellenstroms als Funktion der Differenz zwischen dem AlAs-Molenbruch zwischen zweiter und dritter Schicht,
Figur 19 perspektivisch eine Halbleiterlaseranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit einer typischen Halbleiterlaseranordnung mit GaAs-GaAlAs-Doppel- bzw. -Biheteroaufbau
erläutert, wie sie bei praktischen Anwendungsfällen derzeit verwendet wird.
In Figur 1 ist rechtsseitig das grundsätzliche Verteilungsmuster der Brechzahlen bei einem Mehrschichtenaufbau einer Halbleiterlaseranordnung
gemäß der Erfindung wiedergegeben. Dabei ist auf einem Halbleitersubstrat 1 ο zumindest eine erste Deckschicht 1
eine optische oder Lichtführungsschicht 2, eine aktive Schicht 3 und eine zweite Deckschicht 4 vorgesehen, die in dieser Reihen-
folge übereinander^gelagert sind, um so einen Mehrschichtenaufbau
zu bilden. Im allgemeinen besitzen erste und zweite Deckschicht 1, 4 zueinander entgegengesetzten LeitfMhigkeitstyp.
Das Halbleitersubstrat kann ggf. durch mehrere Halbleiterschichten gebildet sein. Eine weitere Halbleiterschicht kann ggf. auf der
zweiten Deckschicht 4 vorgesehen sein. Der grundsätzliche optische oder Licht-Einschnürungsaufbau bleibt jedoch unverändert. Wie
sich das aus Figur 1 ergibt, erfüllen die Brechzahl n, der aktiven
Schicht 3 und diejenigen (n.., n.) der Deckschichten 1 und 4 folgende
Bedingung: η,^η , η , wie das der Fall beim bisher bekannten
Biheteroaufbau ist. Andererseits ist die Brechzahl n_ der Lichtführungsschicht
2 so gewählt, daß η.,^ n2^n.,, η.. Aufgrund der beschriebenen
Wahl der Brechzahlen wird Laserlicht in der aktiven Schicht 3 und der Lichtführungsschicht 2 verteilt, wodurch es
möglich wird, erhöhte Laserausgangsleistung zu erreichen. Andererseits kann durch Wählen der Bandabstände Eg3, Eg1 und Eg _ der aktiven
Schicht 3, der ersten Deckschicht 1 bzw. der Lichtführungsschicht 2 derart, daß Eg., ^Eg.., Eg_ eine angemessene Trägereinschnürung innerhalb
der aktiven Schicht 3 erreicht werden. In diesem Fall ist anzumerken, daß die Differenz des Bandabstands zwischen der Lichtführungsschicht
und der aktiven Schicht 3 größer sein soll, als mindestens o,15 eV. Andernfalls würde die temperaturabhängige
Charakteristik oder Kennlinie des Schwellenstroms für praktische Anwendungen ungünstig werden.
Gemäß Figur 2, die eine perspektivische Ansicht einer Halbleiterlaseranordnung
mit GaAs-GaAlAs-Aufbau ist, sind auf einem GaAs-Substrat
1o eine erste Deckschicht 1 aus n-Ga., Al As mit o,2
< ι -χ χ
^, χ ^*o, 6, eine Lichtführungsschicht 2 aus n-Ga.. _ Al As mit o,1
^ Y^o,5, eine aktive Schicht 3 aus Ga1 Al As mit o^w^o,3
und eine zweite Deckschicht 4 aus P-Ga1 _ Al As mit o,2 <
ν < ο,6 als Mehrschichtenanordnung ausgebildet. Weiter ist eine Halb-
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leiterschicht 6 aus Ga. Al As mit o,1^u^o,6 vorgesehen,
die als einbettende oder versenkende Schicht dienen soll. Weiter sind Elektroden 11 und 13 vorgesehen, die aus den Legierungen
Au + Au Ge Ni bzw. Cr + Au (als Beispiel) apbildet sein können
Die aktive Schicht 3 sowie die Deckschichten 1 und 4 können in einer ähnlichen Anordnung bzw. ähnlichem Aufbau erreicht werden,
wie im Fall des herkömmlichen Biheteroaufbaues. Die Dicke der aktiven Schicht 3 wird allgemein im Bereich zwischen ο,ο2μπι und
o,2 μη gewählt, während die Dicken der Deckschichten 1 und 4
im Bereich von o,3 μπι bis 2,5 μΐη gewählt werden. Es sei erwähnt,
daß der Einfluß der Dicke der Deckschichten 1 und 4 auf die Charakteristiken der Halbleiterlaseranordnung nicht so wesentlich
sind, wie die Dicke der aktiven Schicht 3 und der weiter unten erläuterten Lichtführungsschicht 2. Die Brechzahlen n3 und n*
der aktiven Schicht 3 bzw. der ersten Deckschicht 1 sind so gewählt, daß die Differenz zwischen diesen Brechzahlen im Bereich von o,18
bis o,22 für praktische Zwecke liegt.
Für die Ausführung der Lichtführungsschicht 2 sei erinnert, daß die Differenz des Bandabstandes zwischen der aktiven Schicht 3
und der Lichtführungsschicht 2 nicht kleiner als o,15 eV sein soll, damit die Träger wirksam innerhalb der aktiven Schicht
3 eingeschnürt werden. Der Maximalwert der Brechzahl n~ der
Lichtführungsschicht 2 wird abhängig von der erwähnten einschränkenden Bedingung bestimmt. Folglich ergibt sich ein Minimalwert
simultan für den Molenbruch bzw. das Molverhältnis y bei Ga1
Al As.-Unter der praktischen Bedingung, daß die Differenz (η,-η..)
im Bereich von o,18 - o,22 liegt, wie erwähnt, muß die Ungleichheitsbedingung (n2 - n1)/(n3 - n..)<" o,6 erfüllt sein mit einer zulässigen
Toleranz. Es ist vorzuziehen, daß die Differenz des Bandabstandes zwischen der aktiven Schicht 3 und der Lichtführuncrsschicht
2 größer als o,25 eV, einschl., sein soll. In diesem Fall kann
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die Bedingung (n2-n..) / (η -η-) .^ ο, 4 innerhalb eines zulässigen
Toleranzbereiches erfüllt werden.
Um die erwarteteten Wirkungen, die dem Vorsehen der Lichtführungsschicht
2 zuzuordnen sind, zu erreichen, ist es wesentlich, daß der Wert von (n_ - n..)/(n3 - n*) auf Bereiche beschränkt
ist, die oberhalb von Kurven a ^, a2, a3, a ^ und ag definiert
sind, wie diese in den Figuren 3-7 dargestellt sind. Die Figuren 3-7 zeigen die Beziehungen von (n_-n..) / (η,-η..) für die Dicken
d2 der Lichtführungsschicht 2 von 2,ο μπι, 1 ,ο μΐη, ο,6 μπι bzw.
ο, 4 μΐη. Es zeigt sich, daß bei zu groß gewählter Differenz zwischen
den Brechzahlen n., und n2 eine im wesentlichen ähnliche Darstellung
erreicht wird, wie bei einem Aufbau, bei dem keine Lichtführungsschicht wie die Lichtführungsschicht 2 voraesehen
ist.
Die erwähnten Beziehungen sind noch in der Tafel 1 für eine beispielhafte
Halbleiterlaseranordnung des GaAs-GaAlAs-Systems dargestellt. In Tafel 1 sind die Minimalwerte sowie die entsprechenden
Maximalwerte des Verhältnisses (n2-n..)/ (n_-n.,) dargestellt,
die erfordeiich sind, um den dem Vorsehen der Lichtführungsschicht
2 zugeordneten Effekt zu erreichen, wobei die Dicke d3 bzw. d2 der aktiven Schicht 3 bzw. der Lichtführungsschicht
2 als Parameter vorgesehen sind.
^^-\d3 £μπιΊ d2 β™] ^""^^^ |
o,o4 | o,1 | o,2 |
o,4 | o,31 (o,o37) |
o,29 (o,11) |
o,22 (o,45) |
1,o | o,29 (o,11) |
o,26 (o,22) |
o,18 (o,52) |
2, ο | o,26 (o,23) |
o,22 (o,37) |
- |
030016/067«
Anmerkung: Zahlenwerte in Klammern geben die Minimalwerte von y an, während die Zahlenwerte ohne Klammern die Maximalwerte
angeben für (n -n..) / (n_-n1) . Weiter ist angenommen, daß χ = ο,
und w = o,o5.
Es zeigt sich also, daß die Lichtführungsschicht 2 so ausgeführt sein soll, daß die Bedingung (n2~n1)/ (n3~n..) «^o,6 erfüllt
ist, und daß gleichzeitig das Verhältnis (n--n..) / (η-,-η.,)
innerhalb der Bereiche fällt, die in den Figuren 3-7 schraffiert dargestellt sind, abhängig von der Dicke der aktiven Schicht
und der der Lichtführungsschicht 2.
Es ist weiter festzustellen, daß die durch Kreuzschraffüren bezeichneten
Bereiche in den Figuren 3-7 für das Ausbilden der Lichtführungsschicht 2 vorzuziehen sind.
Im übrigen ist der unterhalb einer Strichpunktlinie in jeder der Figuren 3-7 dargestellte Bereich derjenige Bereich, in dem
die Differenz (y - w) kleiner als o,2 ist, wie das im folgenden erläutert wird.
Für eine Dicke der aktiven Schicht 3 unter o,o2 μΐη wird die Herstellung
der Halbleiterschicht aus praktischen Gründen schwierig. Für eine Lichtführungsschicht 2 einer Dicke, die sich von den
in den Figuren 3-7 dargestellten unterscheidet, ergeben sich die zugeordneten Bedingungen durch geeignete Interpolation.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die vierte Schicht 4 (die zweite Deckschicht) mit einem gewünschten
Streifen ausgeführt werden, während die lateralen . Seitenflächen
senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des abgestrahlten Lichtes
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mit versenkenden Halbleiterschichten 6 versehen sind, zum Zweck einer Stabilisierung des Quermodus bzw. Transversalmodus. Insbesondere
ändert sich im Fall eines herköittiLichen dreilagigen
Biheteroaufbaues mit einer zwischen äußeren Deckschichten zwischehgeschichtetenaktiven
Schicht die tatsächliche oder wirksame Brechzahl der aktiven Schicht erheblich abhängig von der Dicke
der aktiven Schicht, selbst wenn der mehrschichtige Heteroaufbau in versenkter Hetereoaufbau-Anordnung verwirklicht wird. Folglich
muß dann die Brechzahl der versenkenden Schicht ausreichend klein gewählt werden, um einen stabilisierten Quer- oder Transversalmodus aufrecht zu erhalten. Deshalb muß, um eine stabilisierte
Schwingung im Grundmodus zu erzeugen, die Streifenbreite kleiner als etwa 1 μΐη sein, was wiederum bedeutet, daß die erreichbare
Lichtausgangsleistung der Laseranordnung notwendigerweise auf höchstens 1omW beschränkt ist. Im Gegensatz dazu wird im Fall
der Halbleiterlaseranordnung gemäß der Erfindung, bei der die zusätzlich vorgesehene Lichtführungsschicht 2 eine größere
Dicke besitzt als die aktive Schicht 3, die wirksame Brechzahl der aktiven Schicht 3 annähernd der der Lichtführungsschicht 2.
Da die Dicke der aktiven Schicht 3 im Vergleich zu der der Lichtführungsschicht 2 klein ist, kann der Einfluß der Dicke der
Lichtführungsschicht 2 auf die effektive Brechzahl auf einen vernachlässigbaren Minimalwert herabgedrückt werden. Die effektive
Brechzahl kann mathematisch unter Verwendung eines Modells eines Wellenleiters mit Hilfe der Maxwell'sehen Gleichung bestimmt werden.
Ein allgemeines mathematisches Verfahren für diesen Zweck ist dargestellt von A.Yarix in Introduction to Optical Electronics,
1971, Verlag: Holt-Rinehant-Winston Inc..
Daraus ergibt sich, daß der Schwingungsmodus leicht
durch Annähern der Brechzahl der versenkenden Schicht 6 an diejenige der optischen Führungsschicht
gesteuert werden kann, wodurch die Streifenbreite, die für die Schwingung im Grundmodus bestimmend ist, relativ groß gemacht
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werden kann. Beispielsweise kann die Streifenbreite auf einen Wert im Bereich von 4 - 5 μπι erhöht werden. Weiter können
Schwingungsmoden höherer Ordnung in Vertikalrichtung, die andernfalls durch die Lichtführungsschicht 2 erzeugt werden
könnten, am Auftreten dadurch gehindert werden, daß die Brechzahl der versenkenden Schicht 6 geeignet gewählt wird, wodurch
die Schwingung im Grundmodus auch in Vertikalrichtung mit erhöhter Stabilität aufrecht erhalten werden kann. Bei Anwendungen,
bei denen der Modus keine Rolle spielt, kann eine größere Streifenbreite von bis zu etwa 2o μια verwendet werden.
Im vorstehenden erfolgte die Beschreibung im Zusammenhang mit dem Vorsehen der Lichtführungsschicht 2 zur Erhöhung der Licht-Ausgangsleistung
der Halbleiterlaseranordnung.
Durch die Erfindung wird weiter eine Verbesserung der optischen Charakteristiken der Laser-Ausgangsleistung erreicht, wobei
gleichzeitig eine Verbesserung der dynamischen Charakteristik bezüglich der Harmonischen-Verzerrung erreicht wird. Zu diesem
Zweck müssen die folgenden Bedingungen erfüllt werden:
1. Die Streifenbreite W ist im Bereich von 1 μπι - 5 μΐη zu
wählen und insbesondere so zu wählen, daß gilt 1 μπι ^* VT ^ 3 μΐη
bezüglich der gewünschten Verzerrungscharakteristik der Harmonischen;
2. Der Unterschied bezüglich des AlAs-Molenbruchs zwischen der
versenkenden Halbleiterschicht 6 aus Ga1 _ Al As und der
aktiven Schicht 3 aus Ga1 Al As, d.h. die Differenz
1 —W W
(u - w) ist so gewählt, daß der Wert im Bereich von o,25 - o,35 liegt; im Fall einer aktiven Schicht aus GaAs sollte der AlAs-Molenbruch
der versenkenden Halbleiterschicht 6 betragen: o, 25 ^i u ^o,35; Allgemein ausgedrückt sollte dann, wenn
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gilt 0,05,^Tw ^T ο, 1 5 vorzugsweise sein o,3«^u^o,4;
auf diese Weise kann verhindert werden, daß der Schwellenstrom erheblich erhöht wird;
3. Die Differenz (y - w) des AlAs-Molenbruchs zwischen der
aktiven Schicht 3 aus Ga1 Al As und der Lichtführungs-
i -w w
schicht 2 aus Ga1 Al As ist so gewählt, daß sie nicht kleiner
als o,2 ist, um so zu verhindern, daß der Schwellenstrom
wesentlich erhöht wird.
Die vorteilhaften Einflüsse und Wirkungen wie sie unter den erläuterten
Bedingungen erreicht werden, werden im folgenden im Zusammenhang mit einer ausführlichen Beschreibung von Beispielen erläutert.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Halbleiterlaseranordnung
gemäß der Erfindung kann die Einschnürungsanordnung für das gestrahlte Licht und die Träger mit einem Fünfsschichtenaufbau
erreicht werden, dessen Brechzahlverteilung so, wie in Figur 8 dargestellt ist. Dieser FünfSchichtenaufbau ist gegenüber dem
vorstehend erläuterten Vierschichtenaufbau dahingehend vorteilhaft daß eine sechste Schicht 5, die als Träger-einschränkungsehicht
dient, zwischen der aktiven Schicht 3 und der Lichtführungsschicht 2 angeordnet ist. In Figur 8 sind diejenigen Schichten, die ähnlich
denen gemäß Figur 1 sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es ist zu erwähnen, daß die Brechzahl Ti5 der Trägereinschnürungsschicht
5 so gewählt ist, daß gilt n, ^ 11O^ n$'
während der Bandabstand der Schicht 5 höher gewählt ist als derjenige der Lichtführungsschicht 2. Ein Vorteil dieser Anordnung
liegt darin, daß die Brechzahl der Lichtführungsschicht 2, die zur Lichteinschnürung dient, erhöht werden kann, damit die optische
Verteilung oder Lichtverteilung mit größerer Breite erreicht werden kann. Die Trägereinschnürungsschicht 5 mit größerem Bandabstand
wirkt dazu, daß eine Verringerung der Differenz des Band-
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abstands zwischen der Lichtführungsschicht 2 und der aktiven
Schicht 3 verhindert wird. Um jedoch eine ausreichende Lichtverbreiterung zur Lichtführungsschicht 4 von der aktiven Schicht 3
sicherzustellen, sollte die Dicke der Trägereinschnürungsschicht 5 im Bereich von o,o4 Mm - o,5 μπι liegen. Selbstverständlich
ist die maximalmögliche Dicke der Trägereinschnürungsschicht 5 abhängig von der Dicke der anderen einzelnen Schichten bestimmt.
Im Falle einer Halbleiterlaseranordnung des GaAlAs-Systems »Ute
die Dicke der Trägereinschnürungsschicht 5 vorzugsweise nicht größer als o,3 μτα sein.
Obwohl die vorstehende Beschreibung unter der Annahme erfolgt ist,
daß eine Halbleiteranordnung mit GaAs-GaAlAs-Biheteroaufbau verwendet
ist, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diesem besonderen Werkstoff beschränkt, sondern kann auch auf Anordnungen
des InP-InGaAsP-Systems, des InGaP-GaAlAs-Systems, des GaAlSb-GaAlSbAs-Systems
oder dergleichen in gleicher Weise angewendet werden.
Gemäß Figur 2 sind auf einem N-Substrat 1o aus GaAS eine N-Schicht
1 aus Ga1 Al As, mit o,2 $ χ ^ ο,6, die mit Sn dotiert ist
x 17 -3
und eine Trägerkonzentration von 5 χ 1o cm besitzt, eine N-Schicht
2 aus Ga1 Al As, mit o,1 ^ y ^ o,5, die mit Sn dotiert
~y J 17-3
ist und eine Trägerkonzentration von 5 χ 1o cm besitzt,
eine undotierte Schicht 3 aus Ga1 Al As mit ο ^ w ^ o,2 mit
einerTrägerkonzentration von 1 χ 1o cm und eine P-Schicht 4
aus Ga Al As mit o,2 ^: ν ^ ο,6, die mit Ge dotiert ist und
1 ~v v 18-3
eine Trägerkonzentration von 1 χ 1o cm besitzt,in einem
kontinuierlich laminierten Aufbau mittels des an sich bekannten Verfahrens des Aufwachsens aus der Flüssigphase gebildet. Zur Erfüllung
der Bedingung bezüglich der Brechzahl zwischen den verschiedenen Schichten, die erläutert sind, wird erreicht, daß χ ^ y,
V > w undv > y.
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Die Entwurfdaten für die Anordnungen von Halbleiterlaseranordnungen,
die zu Prüfzwecken erzeugt sind, sind in folgender Tafel
2 aufgelistet:
030016/0678
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O30016/0S7&
Die erforderlichen Bedingungen für die Brechzahlen, die weiter oben erläutert sind, werden dadurch erfüllt, daß χ mit einem Wert
in einem Bereich von o,2 - o,4 für die Halbleiterschicht 1, y mit einem Wert in einem Bereich von o,1 - o,3 für die Halbleiterschicht
2, w mit einem Wert in einem Bereich von ο - ο,15 für die Halbleitorschicht
3 (die aktive Schicht) und ν mit einem Wert in einem Bereich von o,2 - o,4 gewählt werden.
Zur Vervollständigung einer Halbleiterlaseranordnung wird eine streifenförmige Maske anschließend auf der freiliegenden Oberfläche
der Halbleiterschicht 4 mit einer Streifenbreite von 3 μΐη
gebildet. Zur Bildung der Maske wird ein Phosphorsilikatglasfilm (PSG-FiIm) auf der Oberfläche der Schicht 4 gebildet, wobei dieser
Film dann mit Ausnahme des Bereiches entfernt wird, der dem zu formenden Streifen entspricht, und zwar mittels eines Ätzverfahrens
unter Verwendung eines Fotoresists. Das Ätzen wird mittels einer Ätzlösung (NH. OH + H2 0- + H2 0) verwendet, nachdem die
Oberfläche des Halbleitersubstrats 1o belichtet worden ist. Anschließend
wird eine Schicht aus Ga1 _ Al As mittels eines bekannten
Flüssigphasen-Epitaxialprozesses aufgewachsen mit Ausnahme des mesaförmigen Streifenabschnittes. Zur Beschränkung der
optischen oder Lichtverteilung auf innerhalb des Streifenabschnittes wird u so gewählt, daß u größer w.
Anschließend wird ein Si O.-Film 12 einer Dicke von 3ooo A mittels
eines CVD-Verfahrens (CVD: Chemical vapour deposition; Chemischer Dampfniederschlag) gebildet. Der Bereich, der einen oberen Abschnitt
des mehrschichtigen Halbleiteraufbaues entspricht, wird selektiv in einem streifenförmigen Muster einer Breite von 3 μΐη
mittels eines üblichen fotolithografischen Verfahrens entfernt. Danach wird eine Elektrode 13 aus CrtAu an der P-Schicht gebildet,
während eine Elektrode 11 aus Au + Au Ge Ni auf der N-Schicht durch physikalisches Aufdampfen gebildet wird. Die reflektierenden
030016/0678
Spiegel, die sich parallel zueinander erstrecken, werden an den sich gegenüberliegenden Endflächen 7 und 8 der Halbleiteranordnung
mittels Spaltung gebildet. Auf diese Weise ist eine Halbleiterlaseranordnung vollendet.
Eine derart hergestellte Halbleiterlaseranordnunq wurde kontinuierlich
betrieben, zur Messung eines Injektionsstroms bezüglich der Laserausgangsleistung (in mW). Die Ergebnisse sind in Figur 9 dargestellt,
in der eine Kurve A die betrachtete Kennlinie der Anordnung mit den Abmessungen gemäß Tafel 1 zeigt , während eine
Kurve B die entsprechende Kennlinie eines bisherigen herkömmlichen versenkten Lasers mit Heteroaufbau wiedergibt, der eine Lichtführungsschicht
enthält, wie die Schicht 4 gemäß der Erfindung. Die mit Pfeilspitzen versehenen, von den Kurven A und B nach unten
weisenden Striche zeigen das Auftreten der Zerstörung der zugeordneten Halbleiterlaseranordnungen. Wie sich aus Figur 9 ergibt,
kann die erfindungsgemäß ausgebildete Halbleiterlaseranordnung
eine Licht-Ausgangsleistung erzeugen, die 5 χ so groß ist, wie die der Laseranordnung mit herkömmlichen versenktem Heteroaufbau.
Figur 1o zeigt die Temperaturabhängigkeit des Schwellenstroms J^,
gegenüber der Differenz des Bandabstandes zwischen der aktiven Schicht 3 und der Lichtführungsschicht 2, d.h. Eg, - Eg-· *n dieser
Figur sind die Schwellenströme bei 2o 0C und 7o°C längs der
Ordinate aufgetragen. Es zeigt sich, daß die Temperaturcharakteristik des Schwellenstroms hervorragend stabilisiert ist, wenn die Differenz
(Eg_ - Eg3) nicht kleiner als o,15 eV gewählt ist. Vorzugsweise sollte
die Bandabstandsdifferenz größer als o,2 eV sein. Die Stabilisierung
der Temperaturcharakteristik des Schwellenstroms J^. ist sehr wesentlich
für praktische Anwendungen.
In der folgenden Tafel 3 sind Entwicklungsdaten für Mehrschichtenaufbauten
gemäß der Erfindung für Fälle aufgetragen, in denen die Streifenbreite geändert ist.
030016/0678
Tafel 3
Pro be |
• Ga1-xAlxAs | Dicke [-/um] |
Gai-yA1yAs | Dicke | Ga1 Al As 1-w w |
Dicke | Ga^Al^As | Dicke C /™1 |
Ga1-uA1uAs | Dicke C/Π |
Streifen breite |
1 | X | 2,0 | y | 0,6 | W | 0,05 | V | 2,0 | U | 4,6 | 1 |
2 | 0,32 | 2,0 | 0,28 | 0,6 | 0,05 | 0,10 | 0,38 | 2,0 | 0,36 | 4,6 | 2 |
3 | 0,32 | 2,0 | 0,24 | 0,6 | 0,05 | 0,15 | 0,38 | 2,0 | 0,32 | 4,6 | 2 |
4 | 0,32 | 2,0 | 0,22 | 1,0 | 0,05 | 0,05 | 0,38 | 2,0 | 0,30 | 5,0 | 3 |
5 | 0,32 | 2,0 | 0,26 | 1,0 | 0,05 | 0,10 | 0,38 | 2,0 | 0,34 | 5,0 | 3 |
0,32 | 0,23 | 0,05 | 0,38 | 0,31 |
Es folgt nun eine Betrachtung einer Halbleiterlaseranordnung gemäß der Probe 1 in Tafel 3. In diesem Fall wird, da die Molenbruchdifferenz
(u - w) im Bereich von o,25 - o,35 liegt, d.h. w = o,o5, der Leckstrom der versenkenden Schicht 6 erhöht, wenn
u kleiner als o,3 wird, was zur Folge hat, daß der Schwingungs-Schwellenstrom
auf das fünffache erhöht wird gegenüber dem normalen Schwellenstrom. Ein nachteiliger Einfluß wird auch bei
der optischen oder Lichtcharakteristik des Ausgangs-Laserstrahls erreicht. Die Figuren 12 und 13 zeigen Fernfeldmuster
parallel zur Übergangsebene. Insbesondere zeigt Figur 12 das
Fernfeldmuster für den Fall, daß o,3 <£ u ^°/4# d.h. daß o,25<£
(u-w) ^J* o,35, während Figur 13 das Fernfeldmuster für den Fall
zeigt, daß (u-w) größer o,35. Wie sich aus Figur 13 ergibt, wird wenn die Differenz (u-w) auf über o,35 erhöht wird, d.h. wenn
u größer o,4, die Streifenbreite, die für den Grundmodus bestimmend
ist, kleiner als 1 μΐη, woraus sich ergibt, daß das Profil
des abgestrahlten Strahls sehr leicht unregelmäßig wird aufgrund der Rauhigkeit der Seitenwände des Streifens.
Aufgrund dieser Tatsache sollte die versenkende Schicht 6 so ausgebildet
sein, daß die Differenz (u-w) im Bereich von o,25 bis o,35 liegt.
Die Figuren 14 und 16 zeigen optische oder Licht-Ausgangssignalcharakteristiken
von Halbleiterlaseranordnungen gemäß der Erfindung abhängig von der Streifenbreite W.
Wenn die Streifenbreite W auf über 5 μπι erhöht wM, können leicht
Moden höherer Ordnung erzeugt werden, wie das in Figur 14 dargestellt
ist. Andererseits wird, wenn die Streifenbreite kleiner als 1 μπι
ist, die optische oder Licht-Ausgangsleistung merklich herabgesetzt, wodurch Modenverzerr ungen auftreten können, wie das in
Figur 16 dargestellt ist. Im Gegensatz dazu treten, wenn die Streifenbreite im Bereich von 1 μπι - 5 μπι liegt weder Moden
höherer Ordnung, noch eine Modenverzerrung auf.
030016/0676
Figur 17 zeigt die Verzerrungscharakteristik für Harmonische bei Modulation mit eher Frequenz von 1oo MHz bei 7o % des
Modulationsindex. Im Fall von Laseranordnungen mit einer Streifenbreite von unter 3 μΐη wird verbesserte Linearität
des optischen oder Licht-Ausgangssignals gegenüber der Stromkennlinie erreicht. Die Verzerrungscharakteristik der Harmonischen
ist offensichtlich weit besser als die herkömmlicher Halbleiterlaseranordnungen. Die optische oder Licht-Ausgangsleistung
der Laseranordnung mit einer Streifenbreite von 3 fm
liegt in der Größenordnung von 6o mW, was bedeutet, daß die Licht-Ausgangsleistung um einen Faktor 1o erhöht ist im Vergleich
zu der herkömmlicher Laseranordnungen mit versenktem Heteroaufbau. Die erfindungsgemäßen Laseranordnungen zeigen
eine differentielle Quantenausbeute im Bereich von 6o - 8o %.
Für die AlAs-Molenbrüche y und w der Schichten 2 bzw. 3 sollte
die Bedingung y - w ^ ο,Έ und vorzugsweise y - w ^ o,2, erfüllt
sein. Andernfalls wäre die Temperaturabhängigkeit des Schwellenstroms verschlechtert, wie das in Figur 18 dargestellt ist.
Gemäß Figur 19 sind auf einem N-Substrat 1o aus GaAs eine N-Schicht
1 aus Ga1 Al As mit o,2 ^ χ ^ ο,6, die mit Sn
17-3 dotiert ist und eine Trägerkonzentration von 5 χ Io cm
besitzt, eine N-Schicht 2 aus Ga1 _ Al As mit o,1 ^ y^ o,5,
die mit Sn dotiert ist und eine Trägerkonzentration von
17 -3
5 χ 1o cm besitzt, eine N-Schicht 5 aus Ga1 _ Al As mit
5 χ 1o cm besitzt, eine N-Schicht 5 aus Ga1 _ Al As mit
o,1 ^ ζ ^ o,5, die mit Sn-dotiert ist und eine Trägerkonzen-
17 _3
tration von 5 κ 1o cm besitzt, eine undotierte Schicht
aus Ga1 Al As mit ο ^ w ^o,2, die eine Trägerkonzentration
17 -3
von 1 χ 1o cm besitzt,und eine P-Schicht 4 aus Ga- _vAl As
von 1 χ 1o cm besitzt,und eine P-Schicht 4 aus Ga- _vAl As
mit o, 2 J^. ν ^ o, 6, die mit Ge dotiert ist und eine Trägerkonzen-
18 —3
tration von 1 χ 1o cm besitzt, in einer kontinuierlichen laminierten
oder schichtförmigen Anordnung ausgebildet, mittels eines
030016/0676
bekannten Aufwachsverfahrens aus der Flüssigphase unter Verwendung
eines Gleitschiffchens. Zur Erfüllung der die Brechzahlen und die Bandabstände der einzelnen Schichten betreffenden Bedingungen
ist die Auswahl derart, daß x^y, z^y, ζ ^ w, ν >
w
und v^y. Entwiddungsdaten für Halbleiterlaseranordnungen, die zu Prüfzwecken hergestellt worden sind, sind in der Tafel 4
aufgelistet.
und v^y. Entwiddungsdaten für Halbleiterlaseranordnungen, die zu Prüfzwecken hergestellt worden sind, sind in der Tafel 4
aufgelistet.
030016/087«
Tafel 4
ζ co
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Pro be |
Ga1-xAlxAs | Dicke L" /"1Q |
Gai-yA1yAs | Dicke C/UrfJ |
Ga1-zAlzAs | Dicke | Ga1 Al As 1-w w |
Dicke C/um] |
Ga^Al^S | Dicke | (r^-n-j) | Ga1-uAluAs | Dicke L/UriTJ |
1 | χ | 2,0 | y | 1,0 | Z | 0,2 | W | 0,05 | V | 2,0 | (Ti3-Ii1) | U | 5,2 |
2 | 0,32 | 2,0 | 0,20 | 1,0 | 0,28 | 0,2 | 0,05 | 0,10 | 0,38 | 2,0 | 0,44 | 0,28 | 5,2 |
3 | 0,32 | 2,0 | 0,15 | 1,0 | 0,28 | 0,2 | 0,05 | 0,05 | 0,38 | 2,0 | 0,63 | 0,23 | 5,2 |
4 | 0,32 | 2,0 | 0,15 | 1,0 | 0,32 | 0,2 | 0,05 | 0,10 | 0,38 | 2,0 | 0,63 | 0,23 | |
0,32 | 0,10 | 0,32 | 0,05 | 0,38 | 0,81 | 0,18 |
to
-J
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CO U)
CJ
Zur Vervollständigung der Laseranordnung wird eine streifenförmige
Maske mit einer Streifenbreite von 3 μπι auf der belichteten bzw.
auf der freiliegenden Oberfläche der Halbleiterschicht 4 gebildet, mittels eines ähnlichen Verfahrens wie das anhand des vorstehenden
Beispiels 1 erläutert worden ist. Anschließend wird unter Verwendung einer Ätzlösung (NH.OH + H3O3 + H_O) eine Ätzung durchgeführt,
bis die Oberfläche des Halbleitersubstrats 1o freiliegt. Die Streifenbreite ist im allgemeinen im Bereich zwischen 1,o μπι
und 5,o μΐη gewählt, wie das auch bei dem vorstehenden Beispiel 1
der Fall ist. Mit Ausnahme eines mesaförmigen Streifenabschnittes wird eine Schicht aus Ga1 _ Al As mittels eines an sich bekannten
Aufwachsverfahrens aus der Flüssigphase aufgewachsen. Damit die Lichtverteilung auf innerhalb des Streifenbereiches beschränkbar
ist, wird erreicht, daß u größer w.
Anschließend wird ein SiO_-Film 12 einer Dicke von 3ooo S mittels
des CVD-Verfahrens gebildet. Ein Bereich der einen Dach- oder Oberabschnitt des mehrschichtigen Halbleiteraufbaues entspricht,
wird selektiv in einem streifenförmigen Muster mit 3 μΐη Breite
mittels eines herkömmlichen fotolithografischen Verfahrens unter Verwendung eines lotoresists entfernt. Elektroden 11, 13 aus Cr+Au
bzw. Au+AuGeNi werden auf der P-Schicht bzw. der N-Schicht kontaktiert mittels des Vakuumverdampfungsverfahrens. Schließlich werden
sich zueinander parallel erstreckende reflektierende Spiegel an den sich gegenüberliegenden Endflächen 7, 8 der Halbleiterlaseranordnung
mittels Aufspaltung ausgebildet, zur Vollendung der Halbleiterlaseranordnung.
Die so hergestellten Halbleiterlaseranordnungen zeigten einen Schwellenstrom in einem Bereich 1o mA - 4o mA, eine maximale
Licht-Ausgangsleistung von 60 - I00 mW und eine differentielle
Quantenausbeute von 4o - 7o %.
0 30016/0676
•as-
Leerseite
Claims (8)
- Ansprüchedaβ ein Licht-Einschnürungsbereich durch zumindest eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Halbleiterschicht (1, 2, 3, 4) gebildet ist, die auf einem vorgegebenen Halbleitersubstrat (1o) aufeinanderfolgend aufeinandergeschichtet sind,daß die zweite Halbleiterschicht (2) eine relativ kleine Brechzahl und eiijien relativ großen Bandabstand in Vergleich zu denjenigen der dritten Halbleiterschicht (3) besitzt, daß erste und vierte Halbleiterschicht (1, 4) von zueinander entgegengesetzter Leitfähigkeit sind und relativ kleine Brechzahlen besitzen im Vergleich zu denjenigen der dritten Halbleiterschicht (3),daß vierte und zweite Halbleiterschicht (4, 2) jeweils Bandabstände besitzen, die relativ groß sind im Vergleich zu8i-(A 4136-03)030016/0676derjenigen der dritten Halbleiteschicht (3) und daß die Differenz des Bandabstandes zumindest zwischen der zweiten Halbleiterschicht (2) und der dritten Halbleiterschicht (3) so gewählt ist, daß sie mindestens o,15 eV beträgt.
- 2. Halbleiterlaseranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durchfünfte HalbleiterSChIChIe1H6) , die zumindest die zweite, die dritte und die vierte Halbleiterschicht (2, 3, 4) an deren Seitenflächen versenkt bzw. einbettet, die sich parallel zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls erstrecken, wobei jede fünfte Schicht (6) eine kleinere Brechzahl und einen größeren Bandabstand als zumindest diejenigen der dritten Halbleiterschicht (3) besitzt.
- 3. Halbleiterlaseranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die versenkenden fünften Halbleiterschihten (6) die erste, zweite, dritte und vierte Halbleiterschicht (1, 2, 3, 4) versenken.
- 4. Halbleiterlaseranordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,daß die erste Halbleiterschicht (1) aus Ga1 Al As mit o,2 ^x ^ o,6, daß die zweite Halbleiterschicht aus Ga.. AIy. As mit o,1 ^ y^ o,5, daß die dritte Halbleiterschicht (3) aus Ga1 Al As mit 0 ^ w^ o, 3 und daß die vierte Halbleiterschicht (4) aus Ga. Al As mit o,2 ^ ν ^ ο,6 gebildet sind.
- 5. Halbleiterlaseranordnung nach Anspruch 2 oder 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß die fünften Halbleiterschichten (6) aus Ga1 _ Al As mit o,1 ^u ^ o, 6 gebildet sind.
- 6. Halbleiterlaseranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,daß die Halbleiterschichtenanordnung aus erster, zweiter, dritter und vierter Hableiterschicht (1, 2, 3, 4) eine Streifenbreite030016/6676von 1μΐη - 5μΐη besitzt, daß die dritte Halbleiterschicht (3) eine Dicke von o,o2 μπι - ο, 2 μΐη besitzt, daß die Differenz des Al As - Molenbruchs zwischen der dritten Halbleiterschicht (3) und den fünften Halbleiterschichten (6),die die Halbleiterschichtenanordnung an beiden Seiten versenkt, in einem Bereich von o,25 - o,35 ist, und daß die Differenz des Al As - Molenbruchs zwischen der dritten Halbleiterschicht (3) und der zweiten Halbleiterschicht (2) mindestens o,2 beträgt.
- 7. Halbleiterlaseranordnung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet,daß eine sechste Halbleiterschicht (5) zwischen der zweiten Halbleiterschicht (2) und der dritten Halbleiterschicht (3) angeordnet ist, daß der Bandabstand der sechsten Halbleiterschicht (5) größer als diejenigen der zweiten und der dritten Halbleiterschichten (2,3) ist, und daß die Differenz des Bandabstandes zwischen der dritten Halbleiterschicht (3) und der sechsten Halbleiterschicht (5) mindestens o,15 eV beträgt.
- 8. Halbleiterlaseranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß die sechste Halbleiterschicht (5) eine Dicke von höchstens o, 3 μΐη besitzt.030016/0676
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3220214A1 (de) * | 1981-05-29 | 1983-02-17 | Western Electric Co., Inc., 10038 New York, N.Y. | Lichtemittierende vorrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4315226A (en) | 1982-02-09 |
GB2031644B (en) | 1983-01-19 |
NL184715C (nl) | 1989-10-02 |
NL184715B (nl) | 1989-05-01 |
NL7906948A (nl) | 1980-03-24 |
GB2031644A (en) | 1980-04-23 |
FR2437083A1 (fr) | 1980-04-18 |
FR2437083B1 (fr) | 1986-02-21 |
CA1147045A (en) | 1983-05-24 |
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