NL1004998C2

NL1004998C2 - Halfgeleiderlaser.

Info

Publication number: NL1004998C2
Application number: NL1004998A
Authority: NL
Inventors: Hiroaki Fujii
Original assignee: Nec Corp
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 2001-12-12
Also published as: JP2929990B2; US5822348A; NL1004998A1; JPH09205249A

Description

Korte aanduiding: Halfgeleiderlaser

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderlaser. De halfgeleiderlaser is uit een MGalnP-verbinding gevormd, die golflengten in een gebied produceert, dat korrespcndeert vanaf rood tot oranje en die wordt toegepast voor toepassingen zoals digitale 5 videoschijven en magneto-cptische schijven.

In recente jaren zijn AlGalnP-lasers met korte golflengte en AlGalnP-lasers met hoog vermogen cp uitgebreide schaal ontwikkeld voor toepassing in digitale videoschijven en magneto-cptische schijven. Een voorbeeld van lasers met hoog vermogen is in Electronics Letters, vol. 10 28, blz. 860, 1992, UENO et al. vermeld.

Bij de meeste van de gebruikelijke AlGalnP-halfgeleiderlasers met rode kleur wordt echter een richelstructuur met een GaAs-stroom-sperlaag toegepast, die laserlicht absorbeert.

Bij toepassing van een dergelijke richelstructuur in de AlGalnP-15 halfgeleiderlaser met rode kleur is het inwendig verlies met betrekking tot golfgeleiding van laserlicht groot en een toename van de drsrpelstroom en de bedrij fsstroom en een afname van de hellingsdoel-matigheid (slope efficiency) worden teweeg gebracht. Vanwege dergelijke omstandigheden is het moeilijk gewenste karakteristieken te ver-20 krijgen.

Anderzijds is een halfgeleiderlaser met richelstructuur onder toepassing van AlInP bekend, dat voor oscillatielicht transparant is, als de sperlaag door Ryuji KOBAYASHI et al cp een International Semiconductor Laser Diode Conference in 1994 (geopenbaard cp blz. 243 van 25 de ccnferentiéband) vermeld.

Bij deze bekende halfgeleiderlaser furiktianeert een AlInP-sperlaag, die cp de bodem en zijkant van de richelstructuur is gevormd, als een stroomsperlaag. De sperlaag funkticneert eveneens als een lichtbegrenzingslaag in horizontale richting door middel van een 30 doelmatige brekingsindexgolfgeleiding ander toepassing van een bre-kingsindexverschil tussen deze sperlaag en een n-GaAs-sperlaag, die daarop is gevormd. Bevestigd is dat in deze halfgeleiderlaser het inwendig verlies klein is, omdat AlInP oscillerend licht doorlaat, de drenpelstrocm verlaagt en de doelmatigheid van de lichtuitvoer ver-35 groot.

inn4998 2

De voorgaande halfgeleiderlaser heeft echter de volgende problemen. De AllnP-sperlaag laat men groeien door middel van een metaal-organische dampfase epitaxie-werkwij ze (MOVPE-werkwij ze) teneinde deze te begraven. Bij, de op de hierboven beschreven wijze gevormde AlInP-5 sperlaag verschilt een roostercanstante van een vlak deel in grote mate van die van een hellend deel van het zij -oppervlak van de richel. Aldus wondt een kristalverstoring veroorzaakt, zodat karakteristieken en betrouwbaarheid van elementen qp nadelige wijze worden beïnvloed.

Dit is het gevolg van segregatie van materiaal, die wordt ver-10 oorzaakt ten gevolge van het verschil tussen diffusiecoëfficiënten van materialen van groep III (Al en In) op het kristalvlak en het verschil tussen hechtcoëfficiënten in kristallen, wanneer meer dan één soort kristalvlak cp het oppervlak aanwezig is bij de MDVPE-cpgroei. Zodoende is de voorgaande laserstructuur niet geschikt voor toepassing, wan-15 neer strikte bedrijfskarakteristiéken zijn vereist, zoals een bedrijf skarakteristiek bij hoge temperatuur van lasers bij korte golflengte en hoge tenperatuurs- en hoge uitvoerkarakteristieken van lasers met hoge uitvoer.

Anderzijds is een zelfrichtende structuur (SAS) als laserstruc-20 tuur welbekend bij infrarode AlGaAs-halfgeleiderlasers.

Deze laserstructuur is in de ter inzage gelegde Japanse octrooiaanvrage 132607/1994 geopenbaard. Deze octrooiaanvrage openbaart het feit, dat een sperlaag voor het blokkeren van een stroom is gevormd uit n-Alo.gGa^As, dat voor oscillerend licht transparant is. Daarnaast 25 is, teneinde een golfgeleidingspad te vormen, een opening in de sperlaag gevormd teneinde deze streepvormig te maken. Een p-Al0 gGa,, 5As-be-kledingslaag laat mar zo groeien teneinde deze in de opening te begraven en de opening cp te vullen. Een tweede lichtgeleidingslaag, die uit p-Gao glrio 5P is gevormd, is eerder als een etsstcplaag gevormd voor 30 de vorming van de streepvormige opening. Aldus kan een infrarode Al-GaAs-halfgeleiderlaser met een bevredigende karakteristiek worden gerealiseerd.

Bij de bovenstaande conventionele voorbeelden bestaat, daar de richelstructuur met de GaAs-stroomsperlaag, die oscillerend licht ab-35 sorbeert, in de eerst besproken halfgeleiderlaser wordt toegepast, het probleem dat inwendig verlies met betrekking tot golfgeleiding van laserlicht groot is, dat er toenamen van de oscillatiedrarpelstroom en 1 η n 49 9 8 3 bedrij fsstroan zijn, en dat een afname van de uitvoerdoelmatigheid van licht teweeg wordt gebracht, hetgeen het moeilijk maakt een bevredigende karakteristiek te verkrijgen.

Bij de tweede halfgeleiderlaser laat men de AlInP-sperlaag 5 groeien door middel van de metaal-organische dampfase epitaxie-werk-wijze (MöVPE-werkwijze), teneinde deze te begraven. Op dit tijdstip verschilt een roostercanstante van AlInP in een vlak deel in hoge mate van die van een hellend deel van het zij-oppervlak van de richel. Aldus wordt een kristalverstoring veroorzaakt, zodat de karakteristieken 10 en betrouwbaarheid van elementen cp nadelige wijze worden beïnvloed.

Bij de halfgeleiderlaser, die in de ter inzage gelegde Japanse octrooiaanvrage 132607/1994 is geopenbaard, is het voorstaande probleem cpgelost, daar wordt gesteld dat het kristalmateriaal in beginsel uit een kristal van de AlGaAs-groep is gevormd, dat geschikt is 15 voor het GaAs - substraat met betrekking tot roosterpassing over al de verbindingsgebieden. Het vervaardigen van een laserstructuur vergelijkbaar met de in de ter inzage gelegde Japanse octrooiaanvrage 132607/1994 geopenbaarde structuur werd geprobeerd, waarbij de AlGaAs-groep werd vervangen door AlGalnP. Om concreet te zijn bestaat, 20 wanneer de werkzame laag uit GalnP is gevormd, de bekledingslaag uit p-AlGalnP en n-AlGalnP, de etsstcplaag uit p-GalnP en de begraven bekledingslaag uit p-AlGalnP, het problean, dat de roostercanstante van de AlGalnP-bekledingslaag, die in de opening is begraven, in het vlakke deel in hoge mate verschilt van die van het hellende deel, verge-25 lijkbaar net de laser met richelstructuur, die als tweede is besproken. Met als gevolg dat verslechtering van de karakteristieken ten gevolge van de vorming van verstoring in de werkzame laag en ten gevolge van de bevordering van diffusie van onzuiverheden werd waargenomen, 30 Zoals hierboven is beschreven, werd begrepen dat bij de in de ter inzage gelegde Japanse octrooiaanvrage 132607/1994 geopenbaarde structuur, ten minste bij AlGalnP-halfgeleiderlasers, het moeilijk is voldoende laserkarakteristieken te verkrijgen. Men neemt aan dat de reden daarvoor is dat de roostercanstante van het kristal, dat uit 35 AlGalnP is gevormd, ten gevolge van verandering in de kristal samenstelling in hoge mate qua waarde kan verschuiven teneinde te passen bij het GaAs-substraat. Bij de MOVPE-cpgroei wordt aangenomen, dat 1004998 4 wanneer neer dan soort kristalvlak qp het oppervlak aanwezig is, vanwege het verschil van de diffusie-coëfficiënten tussen materialen van groep III (Al, Ga en In) qp het kristalvlak en de hechtcoëfficiènten in het kristal, de verstoring ten gevolge van de grote roosterdiscre-5 pantie veroorzaakt door segregatie van het materiaal wordt gevormd.

De onderhavige uitvinding werd gedaan onder overweging van de problemen, die bij de conventionele lasers -zijn betrokken, zoals hierboven is beschreven.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel een transparante 10 AlGalnP-laser van het golfgeleidingstype te verschaffen zonder bijkomende verslechtering van de karakteristieken ten gevolge van kristal- » verstoring met weinig inwendig verlies en met een lage drenpelstroom en een hoge lichtuitvoerdoelmatigheid.

Een halfgeleiderlaser volgens de onderhavige uitvinding omvat: 15 een werkzame laag, die qp een GaAs- substraat is gevormd, boven- en anderbekledingslagen, waartussen de werkzame laag zich bevindt, waarbij de boveribekledingslaag uit een halfgeleider is gevormd, die AlGalnP of AlInP bevat, een etsstqplaag, die geen aluminium bevat en die qp de boveribe-20 kledingslaag is gevormd, een stroomsperlaag, die oscillatielicht doorlaat, gelegen boven de etsstqplaag, en die een streepvormige openingssectie bezit, die een bovenqppervlak van de etsstqplaag blootstelt; en een aanvullende bekledingslaag van AlGaAs, die qp de stroomsper-25 laag en qp de etsstqplaag door de openingssectie van de stroomsperlaag is gevormd.

Verder bevat de stroomsperlaag bij voorkeur tenminste een laag van GaAs en tenminste een laag van AlGalnP of AlInP. Volgens een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm is een eerste laag van de tenminste 30 twee lagen gelegen boven en in aanraking met de etsstqplaag en een tweede laag van de tenminste twee lagen is gelegen boven de eerste laag, waarbij de streepvormige openingssectie van de stroomsperlaag een eerste breedte in de horizontale richting bij genoemde eerste laag en een tweede breedte in de horizontale richting bij genoemde tweede 35 laag bezit, waarbij de eerste breedte groter is dan de tweede breedte. De etsstqplaag bevat met voordeel GalnP.

Bij de halfgeleiderlaser, die zoals hierboven is beschreven is 0 04998 5 samengesteld, wordt de richelstructuur van het begraven type gevormd· door het vormen van de streepvormige opening in de stroomsperlaag. De bèkledingslaag, die deze richelstructuur van het begraven type vormt, bevat AlGaAs, zodat grote kristalverstoring ten gevolge van de discre-5 pantie van de roosterconstante nooit plaatsvindt.

De bovenstaande en andere doelen, eigenschappen en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende beschrijving ander verwijzing naar de bijgevoegde tekening, die voorbeelden van de onderhavige uitvinding verduidelijken, waarbij: 10 Fig. l is een aanzicht in perspectief, die een structuur van een gebruikelijke halfgeleiderlaser toont;

Fig. 2 is een aanzicht in perspectief, die een structuur van een gebruikelijke halfgeleiderlaser toont;

Fig. 3 is een aanzicht in perspectief, die een structuur van een 15 gebruikelijke halfgeleiderlaser toont;

Fig. 4 is een aanzicht in perspectief , die een structuur van een uitvoeringsvorm van een halfgeleiderlaser volgens de onderhavige uitvinding toont; en

Fig. 5 is een aanzicht in perspectief, die een structuur van een 20 uitvoeringsvorm van een halfgeleiderlaser volgens de onderhavige uitvinding toont.

Verwijzend naar figuur 1, die een voorbeeld van een gebruikelijke AlGalnP-halfgeleiderlaser met rode kleur toont, betékent ver-wijzingscijfer 301 een MQW (Multi Quantum Well) werkzame laag; 302 een 25 n-AlGalnP-bekledingslaag; 303 een p-GalnP-bekledingslaag; 304 een p-

GalnP-deklaag; 306 een n-GaAs-bufferlaag; 308 een n-GaAs-sperlaag; 309 een p-GaAs - cantactlaag; 310 een n-GaAs - substraat; 311 een elektrode aan de n-zijde; en 312 een elektrode aan de p-zijde.

Verwijzend naar fig. 2, die een halfgeleiderlaser met richel-30 structuur onder toepassing van AlInP toont, betékent verwij zingscijfer 401 een MQW werkzame laag; 402 een n-type ALGalnP-békledingslaag; 403 een p-AlGalnP-bekledingslaag; 404 een p-GalnP-deklaag; 406 een nOGaAs-bufferlaag,· 407 een AlInP- sperlaag; 408 een n-GaAs - sperlaag; 409 een p-GaAs - contact laag; 410 een GaAs - substraat; 411 een elektrode aan de 35 n-zijde; en 412 een elektrode aan de p-zijde.

Verwijzend naar fig. 3, die een laserstructuur van een infrarode AlGaAs-halfgeleider toont, betékent verwij zingscij f er 501 een 1004998 i 6

Al0,15GSI0,84As-werkzame laag; 502 een n-Al0 gGa^ sAs-bekledingslaag; 503 eerste p-Al0 . sAs-lichtgeleidingslaag; 504 een tweede p-Ga^In,, SP- laag; 505 een p - Al0 5Gao_sAs-bekledingslaag; 506 een n-GaAs-bufferlaag,-507 een n-Al 0 6Ga<,.4As-sperlaag; 508 een η-Α10 .gAs-beschennirigs; 509 5 een p-GaAs - contactlaag; 510 een n-GaAs - substraat; 511 een elektrode aan de n-zij de; en 512 een elektrode aan de p-zijde.

Nu zal de halfgeleiderlaser, die in Fig. 4 is getoond, worden beschreven. Verwijzend naar Fig. 4 betekent verwijzingscijfer 101 een NQW werkzame laag; 102 een n-AlGalnP-bekledingslaag; 103 een p- 10 AlGalnP-bekledingslaag; 104 p-GalnP-etsstcplaag; 105 een p-AlGaAs-be-kledingslaag; 106 een n-GaAs-bufferlaag; 107 een n-AlGalnP-sperlaag; 108 een n-GaAs-sperlaag; 109 een p-GaAs-contactlaag; 110 een n-GaAs-substraat; lil een elektrode aan de n- zij de; en 112 een elektrode aan de p-zijde.

15 De in Fig. 4 getoonde halfgeleiderlaser past een dubbele hete- rostructuur als fundamentele verticale golfgeleidingsstructruur toe, die een structuur bezit, waarbij de MQW werkzame laag 101 tussen de p-AlGalnP-bekledingslaag 103 en de η-AlGalnP-bekledingslaag is cpge-steld. Deze halfgeleiderlaser heeft de volgende structuur teneinde 20 daarop een horizontale golfgeleidingsstructuur te vormen.

Eerst wordt de sperlaag 107 waaronder een transparante n-AlGalnP-laag voor oscillerend licht gevormd als een stroomsperlaag. Deze sperlaag 107 dient eveneens als lichtbegrenzingslaag teneinde een golfgeleiding met werkelijke brekingsindex voor het oscillerend licht 25 uit te voeren, alsmede als stroomblokkade. Aldus neemt het inwendig verlies met betrekking tot de golfgeleiding af, hetgeen het mogelijk maakt om de drempelstroom te doen afnemen en de lichtuitvoerdoelmatig-heid te vergroten.

Daarop volgend wordt teneinde een stroominj ectie te maken, een 30 streepvormige opening in de sperlaag 107 gevormd. Op dit tijdstip dient etsstoplaag 104 als etsstcpmiddel en voorkomt oxidatie tijdens groei tijdens het begraven. De bekledingslaag 105 wordt daarop gevormd. Zoals hierboven is beschreven treedt, wanneer wordt overwogen de kristalmateriaalgroep te beperken tot de AlGalnP-groep, noodzake-35 lijkerwijs een probleem van kristalverstoring ten gevolge van rooster-Wscrepantie cp. Teneinde dit probleem cp te lossen werd bij de onderhavige uitvinding ander overweging van een konbinatie van het AlGalnP- iη η λσαft 7 groepmateriaal en het AlGaAs-groepmateriaal de begraven bekledingslaag 105 vervaardigd uit een AlGaAs-laag, waardoor een kristalverstoring ten gevolge van een grote discrepantie van de roosterconstante wordt vermeden.

5 Voor het materiaal uit de AlGaAs-groep is, zelfs als de samen stelling van het groep III-materiaal maximaal verandert teneinde AlAs te vormen, de discrepantie van de roosterconstante zo klein als ongeveer 0,3 %, zodat een groot probleem niet teweeg wordt gebracht. Aldus kan bij de onderhavige uitvinding de sperlaag 107, die voor het oscil-10 latielicht transparant is, worden verschaft en een uitstékende laser-structuur zander kristalverstoring kan worden gerealiseerd.

Verder is bij de onderhavige uitvinding, daar de stroomsperlaag is samengesteld uit een tweelaagsstructuur, die is samengesteld uit de sperlagen 107 en 108, die uit AlGalnP en GaAs zijn gevormd en de sper-15 laag 108, die als sperlaag funktianeert tijdens groei tijdens begraven, geen aluminium bevat, dat geschikt is om te worden geoxideerd, het mogelijk om een uitstékende kristalliniteit van de begraven laag te handhaven.

Vervolgens zal een zelf-pulserende halfgeleiderlaser volgens de 20 onderhavige uitvinding, die in Fig. 5 is getoond, worden beschreven. Verwijzend naar Fig. 5 verwijst verwijzingscijfer 201 naar een MQW werkzame laag,· 202 een n-AlGalnP-békledingslaag; 203 een p-AlGalnP-békledingslaag; 204 een p-GalnP-etsstcplaag; 205 een p-AlGaAs-bekledingslaag; 206 een η-GaAs-bufferlaag; 207 een n-AlGalnP-sperlaag,- 208 25 een η-GaAs-sperlaag; 209 een p-GaAs-contactlaag; 210 een n-GaAs-sub-straat; 211 een elektrode aan de n-zij de; en 212 een elektrode aan de p-zijde.

De structuur, die in Fig. 5 is getoond, is een toepassingsvoor-beeld, die een voordeel van de onderhavige uitvinding toont. In recen-30 te jaren is een zelf-pulserende karakteristiek voor halfgeleiderla-sers, die voor optische schijven worden toegepast, sterk gevraagd. Zelf-pulsering is een zelf-oscillerend verschijnsel, waarbij oscilla-tielicht bij verscheidene honderden MHz-cycli in de structuur met oververzadigingsabsorptiegebied en inwendig lichtgolfgeleidingspad 35 oscileert. Er bestaat het voordeel, dat terugvoerruis is verminderd vanwege de f asevers chuiving voor teruggevoerd licht uit een optische schijf, wanneer de zelf-pulsering optreedt. Om concreet te zijn be- 10 04998 .

δ staat, in het geval van een systeem, waarbij lage ruis tegenwoordig wordt gerealiseerd door het bevestigen van een hoge frequentiemodule, het voordeel, dat het systeem kan worden geminiaturiseerd, omdat er geen behoefte is aan de hoge frequentiemDdule.

5 Teneinde de zelf-pulsering te bewerkstelligen is het voor een algemene werkwijze welbekend, dat een werkzame laag aan de zijde van een 1 ichtgolfgeleidingspad funktioneert als een oververzadigingsab-sorptielaag. Dit geldt omdat een stroominjectiewaarde in de werkzame laag aan de zijde van het lichtgolfgeleidingspad laag is en de ener-10 gièbandspleet daarvan in overeenstemming is met die van het oscilla-tielicht. Gebruikelijk kan dit in de halfgeleiderlaser van het richel-type worden gerealiseerd door het vergroten van de resterende dikte van de bekledingslaag aan de zijde van de richel.

Bij de in Fig. 5 getoonde structuur is het mogelijk om het over-15 verzadigingsabsorptie-effekt van deze werkzame laag doelmatiger te benutten. Daarnaast is het mogelijk om deze zeer gemakkelijk te vervaardigen. D.w.z. dat cp het tijdstip van de vorming van de opening in de stroominjectiesectie de toepassing van het etsmiddel, dat in staat is GaAs en AlGalnP met verschillende etssnelheid te etsen, het moge-20 lijk maakt een structuur te verschaffen, waarbij de AlGalnP-sperlaag 207, zoals in Fig. 5 is getoond, in grote npte aan de zijde wordt weg-geëtst.

Bij de hierboven beschreven structuur treedt, daar de stroomin-jectiébreedte, die door de GaAs-sperlaag 208 wordt gedefinieerd, klein 25 is vergeleken met de lichtgolfgeleidingsbreedte, gedefinieerd door de AlGalnP-sperlaag, een deel, waar geen stroom wordt ingevoerd, in de werkzame laag cp. Dit deel in de werkzame, laag, waar de stroom niet wordt ingevoerd, dient als de oververzadigingsabsorptielaag. Aldus kan een zelf-pulserende AlGalnP-laser met een uitstekende karakteristiek 30 worden gerealiseerd.

Een concrete uitvoeringsvorm van de halfgeleiderlaser zal hieronder worden beschreven. Eerst zal de uitvoeringsvorm van de halfgeleiderlaser, die in Fig. 4 is getoond, worden beschreven.

De halfgeleiderlaser volgens deze uitvoeringsvorm werd door mid-35 del van een NDVPE-werkwij ze vervaardigd, die tweemaal werd uitgevoerd, alsmede een selektieve etsing. Een dubbele heterostructuur waaronder een werkzame laag, die als een lichtemissiesectie dient, werd in een n 0 49 9 8 9 eerste MDVPE-groeiproces gevormd.

Achtereenvolgens werden op een n-GaAs - substraat een n-GaAs-buf-ferlaag 106 met een dikte van 0.3 μια, een n- (Al0^Gao.aJo.glno.gP-bekle-dingslaag 102 met een dikte van 1.0 μτη, een M2W werkzame laag 101, een 5 p-(Al0 7Gao.3)0,5^ 5P-bekledingslaag 103 met een dikte van 0.25 /xm, een p-Gao. 5Ιηο. 5P-etsstcplaag 104 met een dikte van 50 nm, een n- (Alo.75Gao.25) 05P-sperlaag 107 met een dikte van 0.25 /um en een n-GaAs-sperlaag 108 met een dikte van 0.7 jum gevormd.

Twee soorten n-GaAs - substraten 110 werden bij wijze van proef 10 vervaardigd, één met een kristaloriêntatie van (001) EXACT en de andere met een kristaloriêntatie van (001) 15 graden verschoven naar [110] . De eerste is een laser met een oscillatiegolflengte nabij 670 nm en de laatste is een laser met een oscillatiegolflengte nabij 650 nm. Dit verschil wordt veroorzaakt door een natuurlijk superrooster, 15 dat in het AlGalnP-kristal welbekend is, waarbij het natuurlijk superrooster een ordeningsverschijnsel in het subrooster van groep III is. Het is bekend dat een energiébandspleet daardoor verandert. Het natuurlijke superrooster wordt sterk in het [001] EXACT substraat gevormd, zodat de energiébandspleet klein ié. Wanneer het [001] EXACT 20 substraat wordt toegepast, wordt de 670 nm laser gevormd. Wanneer het substraat met een verschuiving van 15 graden wordt aangewend, wordt het natuurlijke superrooster slechts enigszins gevormd, zodat de energiébandspleet groot is. Aldus wordt de 650 nm laser gevormd.

Verder wordt de NQW werkzame laag 101 in een meerlaagsstructuur 25 gevormd, die bestaat uit een n- (Mo.sGao.^o.sirio.sP geleidingslaag met een dikte van 50 nm, een multi quantum bronstructuur, en een p-(Alo.sGao.j) o sIrio sP-geleidingslaag met een dikte van 50 nm, waarbij de multi quantum bronstructuur is samengesteld uit vier Ga^, .5¾ 5P-bronnen met een dikte van 8 nm en drie (Alo.sGa^sJo.gliVs-barrièrelagen met een 30 dikte van 4 nm.

Daarop volgend wordt een streepvormige cpeningssectie in de stroomsperlaag gevormd als een stroominjectiesectie. Een streepvormig masker met een breedte van ongeveer 5 /xm wordt epen gemaakt door middel van een fotolithografietechniek voor het vormen van de openings-35 sectie. Vervolgens worden de n-GaAs - sperlaag 108 en de n-AlGalnP- sperlaag 107 achtereenvolgens verwijderd door middel van seléktief etsen. Etsmiddel uit de fosforzuurgroep werd toegepast voor het etsen van de 1 nn A9 9 8 10

GaAs-sperlaag 108 en een etsmiddel uit de halogenidegroep werd toegepast voor het etsen van de AlGalnP-sperlaag 107.

Daarna werden achtereenvolgens een p-Al0 gGa,, 4As -bekledingslaag 105 en een p-GaAs-cantactlaag 109 gevormd door middel van de tweede 5 MDVPE-groeiwerkwi j ze. Tenslotte werden, nadat het n-GaAs - substraat 101 was gepolijst tot ongeveer 100 μτη, een elektrode aan de p-zijde 112 en een elektrode aan de n-zij de 111 gevormd. Door vorming van een resona-tonqppervlak door middel van splitsing en een elementscheiding werd de laserstructuur voltooid.

10 Bij de hierboven vervaardigingswerkwij zen is zorgvuldige overwe ging van de betrekking van de brekingsindex tussen AlGalnP en AlGaAs, die elk tot een verschillende materiaalgroep behoren, bijzonder belangrijk bij het ontwerpen van de laser volgens de onderhavige uitvinding. Om concreet te zijn, werden de samenstellingen van de p-AlGalnp-15 bekledingslaag 103 en de p-AlGaAs-békledingslaag 105 zo ontworpen dat de brekingsindices van de lagen ongeveer met elkaar overeenstemmen. Daarnaast werd het aluminiumgehalte in de η-AlGalnP-sperlaag 107 enigszins groter gemaakt, zodat de brekingsindices daarvan enigszins kleiner is dan die van de bekledingslagen 103 en 105 teneinde een bre-20 kingsirdexgolfgeleidingsstructuur te vormen.

Aldus kan het equivalent brekingsindexverschil ongeveer 3 x 10~3 zijn met betrekking tot de golfgeleiding in een horizontale richting.

Een kenmerk van de onderhavige uitvinding is de aanwending van de AlGaAs-laag als de bekledingslaag teneinde de openingssectie voor 25 stroomtoevoer te begraven. Aldus treden bij deze uitvoeringsvorm kristal verstoring ten gevolge van roosterdiscrepantie en verslechtering van kristalliniteit zoals vaste fasediffusie van een onzuiverheid nooit cp, zodat een uitstékende laseroscillatiekarakteristiek kan worden verkregen.

30 Verder kan bij deze uitvoeringsvorm het probleem van verslechte ring van kristalliniteit ten gevolge van oppervlakte-axidatie bij het begraven van de AlGaAs -bekledingslaag worden vermeden door het samenstellen van de stroomsperlaag uit een tweelaagsstructuur, die uit de n-AlGalnP- sperlaag 107 en de n-GaAs - sperlaag 108 is gevormd. Opgemerkt 35 wordt dat gedispergeerd oscillerend licht in de verticale richting de n-GaAs-sperlaag 108 niet bereikt en absorptieverlies nauwelijks optreedt.

inruQ98 11

Warneer de halfgeleiderlaser, die volgens de hierboven beschreven werkwijze was vervaardigd, werd onderzocht, werd bevestigd dat de drenpelstroom in hoge mate is gereduceerd in vergelijking met de gebruikelijke laser met n-GaAs- sperlaag en de lichtuitvoerdoelmatigheid 5 is verbeterd. Daarnaast heeft deze goede eigenschappen bij praktische toepassing, daar er geen kristal verstoring is. Om concreet te zijn, werd bevestigd dat de 670 nm laser een uitstekende karakteristiek bezit, daar deze een drenpelstroom van minder dan 10 mA heeft, en eveneens werd bevestigd dat de 650 nm laser een uitstékende karakteristiek 10 bezit, daar deze een drenpelstroom gelijk aan ongeveer 20 mA heeft. Verder bezitten beide lasers een geschatte levensduur van meer dan 2000 uur.

Vervolgens zal de zelf-pulserende half geleiderlaser volgens de onderhavige uitvinding, die in Fig. 5 is getoond, worden beschreven. 15 Ben vervaardigingswerkwijze van de half geleiderlaser, die in Fig. 5 is getoond, is nagenoeg dezelfde als die in Fig. 4 is getoond. Ben overetsen wordt uitgevoerd, wanneer de n-AlGalnP-sperlaag 207 selectief wordt geëtst, zodat de aan de zijkant geëtste vorm, zoals in Fig. 5 is getoond, wordt vervaardigd. Hét etsmiddel is uit de halogenidegroep 20 gekozen, vergelijkbaar met het bovenstaandé. Onder toepassing van dit etsmiddel is het mogelijk een selectieve etssnelheid tussen AlGalnP en GalnP te hébben, die voldoende is cm de geïllustreerde vorm te vervaardigen.

Wanneer onderzoek van de vervaardigde half geleiderlaser (golf-25 lengte 650 nm) werd uitgevoerd, werd een duidelijke zelf-pulsering waargenomen naast een goede statische karakteristiék. Verder kon, wanneer deze hal f geleiderlaser werd vervaardigd voor een optische kop voor een optische schijf teneinde een onderzoek van ruis van teruggevoerd licht uit te voeren, een lage ruiskarakteristiek van minder dan 30 -130 dB/Hz tot aan teruggevoerd licht van 3% worden verkregen, en het bevestigd werd dat deze een voldoende karakteristiék voor toepassing in de optische schijf bezat.

Zoals hierboven is beschreven kan overeenkomstig de halfgelei-derlaser volgens de onderhavige uitvinding, de AlGalnP-halfgeleider-35 laser met transparant golfgeleidingspad gemakkelijk worden gerealiseerd zonder verslechtering van de karakteristiek ten gevolge van de introductie van een kristal verstoring teweeg te brengen, en die minder 1004998 12 inwendig verlies vormt en die een lage drenpelstroom en een hoge lichtuitvoerdoelmatigheid bezit.

Daarnaast kan de zelf-pulserende halfgeleiderlaser met een ver-zadigingsabsorptiegebied eenvoudig en gemakkelijk worden gerealiseerd.

5 Alhoewel voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige uitvin ding onder toepassing van specifieke termen zijn beschreven, is een dergelijke beschrijving slechts voor illustratiedoeleinden bedoeld, en begrepen dient te worden dat veranderingen en variaties kunnen worden uitgevoerd zander het wezen of bereik van de volgende conclusies te 10 verlaten.

1004998

Claims

1. Halfgeleiderlaser, welke omvat: een werkzame laag (101, 201), die cp een GaAs-substraat (110, 210) is gevormd, boven- en onderbekledingslagen (103, 203; 102, 202), waartussen 5 de werkzame laag (110, 210) zich bevindt, waarbij de boveribekledings-laag (103, 203) uit een halfgeleider is gevormd, die AlGalnP of AlInP bevat, een etsstqplaag (104 , 204), die geen aluminium bevat en die op de bovenbekledingslaag (103, 203) is gevormd, 10 een strocmsperlaag (107, 108, 207, 208), die oscillatielicht doorlaat, gelegen boven de etsstcplaag (104, 204) en die een streepvormige cpeningssectie bezit, die een bovenoppervlak: van de etsstqplaag (104, 204) blootstelt; en een aanvullende bekledingslaag (105, -205) van AlGaAs, die op de 15 strocmsperlaag (107, 108, 207, 208) en qp de etsstqplaag (104 , 204) door de cpeningssectie van de strocmsperlaag (107, 108, 207, 208) is gevormd.

2. Halfgeleiderlaser volgens conclusie l, met het kenmerk dat de strocmsperlaag ten minste een laag (108, 208) van GaAs ai tenminste 20 een laag (107, 207) van AlGalnP of AlInP bevat.

3. Halfgeleider laser volgens conclusie 2, met het kenmerk dat een eerste laag (107) van de tenminste twee lagen is gelegen boven en in aanraking met de etsstqplaag (104) en een tweede laag (108) van de tenminste twee lagen is gelegen boven de eerste laag (107), en dat de 25 streepvormige cpeningssectie van de strocmsperlaag een eerste breedte in de horizontale richting bij genoande eerste laag (107) en een tweede breedte in de horizontale richting bij genoemde tweede laag (108) bezit, waarbij de eerste breedte groter is dan de tweede breedte.

4. Halfgeleiderlaser volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de 30 etsstqplaag (104, 204) GalnP bevat. 1 0 0 499 8