JP2019004105A - 量子カスケード半導体レーザ、発光装置、半導体レーザを作製する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】量子カスケード半導体レーザは、端面を含む第1領域、第2領域及び第3領域を有するレーザ構造体と、前記レーザ構造体の前記第1領域及び前記第2領域の主面上に設けられた高比抵抗領域と、前記レーザ構造体の前記第3領域の主面上に設けられた金属層と、前記端面及び前記高比抵抗領域上に設けられた誘電体膜と、前記端面、前記高比抵抗領域及び前記誘電体膜上に設けられた金属反射膜と、を備え、前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域は、第1軸の方向に順に配置され、前記レーザ構造体は、コア層を含む半導体メサ及び前記半導体メサを搭載する半導体基板を含み、前記高比抵抗領域は、前記第1軸の方向に交差する第2軸の方向に延在し前記第1領域と前記第2領域との境界に位置する段差を有する。
【選択図】図1
Description
図1を参照しながら、量子カスケード半導体レーザ11aを説明する。高比抵抗領域15は、少なくとも一つの無機絶縁層を備え、この無機絶縁層は、レーザ構造体13のエピ面に接触を成すことができる。本実施例では、無機絶縁層は、SiONといったシリコン系無機絶縁膜を含む。高比抵抗領域15は、第1領域13a、第2領域13b及び第3領域13cにおいて、レーザ構造体13の一側面13eの上縁から他側面13fの上縁まで延在する。
図2を参照しながら、量子カスケード半導体レーザ11bを説明する。高比抵抗領域15は、一又は複数の高比抵抗半導体層39aと一又は複数の無機絶縁層39bとを備えることができる。無機絶縁層39bは、シリコン系無機絶縁膜を含むことができ、高比抵抗半導体層39aは、半絶縁性又はアンドープの半導体を備えることができる。半絶縁性及びアンドープの半導体は、高比抵抗半導体層39aに高比抵抗を提供でき、具体的には、高比抵抗半導体層39aは、例えばFeドープInP及び/又はアンドープInPを含むことができる。無機絶縁層39bは、パッシベーション膜31を含むことができる。高比抵抗半導体層39aは、無機絶縁層39bとレーザ構造体13のエピ面との間に設けられる。高比抵抗半導体層39aは、第1領域13a、第2領域13b及び第3領域13cのエピ面上に接触を成し、無機絶縁層39bは、第1領域13aにおいて高比抵抗半導体層39aに接触を成す。無機絶縁層39bは、高比抵抗半導体層39a上において第2軸Ax2の方向に延在する縁を有し、この縁が段差15dを提供する。第3領域13cにおいて、高比抵抗半導体層39aは、パッシベーション膜31のストライプ開口において金属層17に接触を成す。量子カスケード半導体レーザ11bによれば、高比抵抗半導体層39aは、ストライプ開口31aにおいて金属層17に接触を成すように第4領域13dの半導体メサ25上に設けられることなく、第1領域13a、第2領域13b及び第3領域13cの主面上を延在して、金属反射膜21を金属層17から隔置する。
更には、第3部分15gは、第3厚D3を有し、本実施例では、第3厚D3は、第2厚D2と実質的に同じである。第1部分15e、第2部分15f及び第3部分15gは第2軸Ax2の方向に延在して、第1部分15e、第2部分15f及び第3部分15gの配列は、第2軸Ax2の方向に延在する窪部15hを形成する。窪部15hによれば、金属層17を金属反射膜21から隔置できる。
レーザ構造体13は半導体からなる。
第1領域13aの長さ(第1軸Ax1の方向の長さ):5〜100マイクロメートル。
第2領域13bの長さ(第1軸Ax1の方向の長さ):5〜50マイクロメートル。
段差15dの深さ:50〜150ナノメートル。
第1領域13a上における高比抵抗領域15の厚さ200〜400ナノメートル。
第2領域13b上における高比抵抗領域15の厚さ50〜350ナノメートル。
誘電体膜19:アルミナ、窒化アルミニウム、厚さ100〜300ナノメートル。
金属反射膜21:金、厚さ50〜300ナノメートル。
本実施例では、誘電体膜19及び金属反射膜21が端面反射膜20を形成する。しかしながら、端面反射膜20は、これら2層に限定されることはない。
コア層25a:量子カスケードを発生可能に配列される超格子、AlInAs/GaInAs。
上部半導体層25b:n型InP(クラッド層25e)及びn型InGaAs(回折格子層25f)。
下部半導体領域25c:n型InP(クラッド層)。
コンタクト層25d:n型InGaAs。
半導体基板23:n型InP。
埋込領域27:アンドープ及び/又は半絶縁性III−V化合物半導体、例えばFeドープInP。
共振器長:1〜3mm。
金属層17:オーミック電極として働くTi/Pt/Au。
裏面金属層37:AuGeNi/Ti/Pt/Au。
パッシベーション膜31:SiON、SiN、SiO2。
厚膜電極35:メッキAu。
Claims (10)
- 量子カスケード半導体レーザであって、
端面を含む第1領域、第2領域及び第3領域を有するレーザ構造体と、
前記レーザ構造体の前記第1領域及び前記第2領域の主面上に設けられた高比抵抗領域と、
前記レーザ構造体の前記第3領域の主面上に設けられた金属層と、
前記端面及び前記高比抵抗領域上に設けられた誘電体膜と、
前記端面、前記高比抵抗領域及び前記誘電体膜上に設けられた金属反射膜と、
を備え、
前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域は、第1軸の方向に順に配置され、
前記レーザ構造体は、コア層を含む半導体メサ及び前記半導体メサを搭載する半導体基板を含み、
前記高比抵抗領域は、前記第1軸の方向に交差する第2軸の方向に延在し前記第1領域と前記第2領域との境界に位置する段差を有する、量子カスケード半導体レーザ。 - 前記レーザ構造体は、第4領域を更に含み、
前記第1領域、前記第2領域、前記第3領域及び前記第4領域は、前記第1軸の方向に順に配置され、
前記高比抵抗領域は、前記レーザ構造体上に設けられた無機絶縁層を含み、
前記無機絶縁層は、前記レーザ構造体の前記第4領域の主面において前記半導体メサ上に位置するストライプ開口を有し、
前記金属層は、前記ストライプ開口を介して前記第4領域に接触を成す、請求項1に記載された量子カスケード半導体レーザ。 - 前記無機絶縁層は、前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域の前記主面上に設けられ、
前記無機絶縁層は、前記第1軸の方向に配列された第1部分及び第2部分を含み、前記無機絶縁層の前記第1部分及び前記第2部分は、ぞれぞれ、前記第1領域及び前記第2領域の前記主面上に設けられ、
前記無機絶縁層の前記第1部分は、第1厚さを有し、
前記無機絶縁層の前記第2部分は、前記第1厚さと異なる第2厚さを有し、
前記第1部分及び前記第2部分は互いに隣接して、前記段差を提供する、請求項2に記載された量子カスケード半導体レーザ。 - 前記無機絶縁層は、前記第3領域の前記主面上に設けられた第3部分を更に含み、前記無機絶縁層の前記第1部分、前記第2部分及び前記第3部分は、前記第2軸の方向に延在し、
前記無機絶縁層の前記第3部分は、前記第2厚さと異なる第3厚さを有し、
前記第2領域及び前記第3領域は互いに隣接して、前記第1部分、前記第2部分及び前記第3部分は溝を形成する、請求項3に記載された量子カスケード半導体レーザ。 - 前記高比抵抗領域は、前記レーザ構造体上に設けられた高比抵抗半導体層を更に含み、前記無機絶縁層は、前記高比抵抗半導体層と前記レーザ構造体との間に設けられ、
前記無機絶縁層は、前記高比抵抗半導体層上において延在する縁を有し、
前記段差は、前記無機絶縁層の前記縁によって提供される、請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載された量子カスケード半導体レーザ。 - 前記高比抵抗半導体層は、前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域の前記主面上に設けられ、
前記高比抵抗半導体層は、前記ストライプ開口において前記金属層に接触を成す、請求項5に記載された量子カスケード半導体レーザ。 - 前記高比抵抗半導体層は、半絶縁性又はアンドープの半導体を備える、請求項5又は請求項6に記載された量子カスケード半導体レーザ。
- 前記無機絶縁層は、前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域に接触を成す、請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載された量子カスケード半導体レーザ。
- 発光装置であって、
請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載された量子カスケード半導体レーザと、
前記量子カスケード半導体レーザを搭載する支持体と、
前記量子カスケード半導体レーザを前記支持体に固定する半田材と、
を備える発光装置。 - 半導体レーザを作製する方法であって、
素子区画の配列を有するレーザバーを準備する工程と、
前記レーザバーの第1端面に誘電体膜のための原料フラックスを供給する工程と、
前記誘電体膜を堆積した後に、金属反射膜のための原料フラックスを前記第1端面に供給する工程と、を備え、
前記レーザバーは、前記第1端面を含む第1領域、第2領域、第3領域及び段差を有するレーザ構造体と、前記第1領域上に設けられた高比抵抗領域とを含み、
前記素子区画の各々は、前記第3領域上に設けられた金属層を備え、
前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域は、第1軸の方向に順に配置されると共に、前記第1軸の方向に交差する第2軸の方向に延在し、
前記段差は、前記第2領域と前記第3領域との境界上を前記第2軸の方向に延在する、半導体レーザを作製する方法。
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