WO2018114812A1 - Oberflächenmontierbarer halbleiterlaser, anordnung mit einem solchen halbleiterlaser und betriebsverfahren hierfür - Google Patents

Oberflächenmontierbarer halbleiterlaser, anordnung mit einem solchen halbleiterlaser und betriebsverfahren hierfür Download PDF

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semiconductor
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Martin Müller
Hubert Halbritter
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers

Definitions

  • An object to be solved is to provide a semiconductor laser which can be used with large currents and high
  • the semiconductor laser is surface mountable. This means that the semiconductor laser can be attached by being placed on a surface of, for example, an electrical driver and, for example, by subsequent heating and soldering or by gluing. This means that the semiconductor laser can be electrically and mechanically connected via surface mount technology, or SMT for short.
  • Semiconductor layer sequence comprises at least one
  • Generating area wherein the generating area is set up to generate laser radiation.
  • the generation region includes the generation region one or more active layers in which the laser radiation is generated by charge carrier recombination.
  • the generation region preferably comprises waveguide layers and cladding layers.
  • Creation area finds a current flow preferably only or substantially only in the direction parallel to a
  • the generation region is not or not significantly adjusted to a lateral current expansion in the direction perpendicular to the growth direction.
  • the p-side is arranged as a contact region of the semiconductor material for an anode contact and the n-side for a cathode contact.
  • the p-side is arranged as a contact region of the semiconductor material for an anode contact and the n-side for a cathode contact.
  • Semiconductor laser at least two contact surfaces.
  • Contact surfaces are set up for external electrical contacting.
  • the contact surfaces are located directly on the p-side and / or on the n-side or are in ohmic contact with the p-side or n-side and / or touch the p-side and / or the n-side.
  • the contact surfaces are preferably metallic surfaces. That is, the
  • Contact surfaces may be composed of one or more metals, so that they are metallic
  • All contact surfaces can be constructed the same or made of different materials be formed in order to achieve an improved electrical connection to the p-side and the n-side.
  • a repetition rate between successive laser pulses and / or between pulse groups is for example at least 1 Hz or 5 Hz or 15 Hz or 0.2 MHz or 0.5 MHz or 1 MHz.
  • a repetition rate between successive ones is for example at least 1 Hz or 5 Hz or 15 Hz or 0.2 MHz or 0.5 MHz or 1 MHz.
  • Laser pulses are alternatively or additionally at most 500 MHz or 100 MHz or 50 MHz between
  • Pulse groups are for example composed of at least two or five or ten or 1 x 10 ⁇ or 10 x 10 ⁇ and / or at most 500 x 10 ⁇ or 200 x 10 ⁇ or 100 x 10 ⁇ pulses.
  • the laser pulses can follow one another more quickly.
  • Pulse groups are for example composed of at least two or five or ten or 1 x 10 ⁇ or 10 x 10 ⁇ and / or at most 500 x 10 ⁇ or 200 x 10 ⁇ or 100 x 10 ⁇ pulses.
  • the current densities are preferably temporarily at least 30 A / mm 2 or 80 A / mm 2 or 150
  • this current density is at the highest 1000 A / mm 2 or 600 A / mm 2 .
  • this current density is at the highest 1000 A / mm 2 or 600 A / mm 2 .
  • the electrical contact surfaces are located on the same side of the Semiconductor layer sequence.
  • the contact surfaces lie in a common plane. This common plane is preferably perpendicular to the growth direction of
  • common plane does not exclude that, due to the production, a small step occurs between the contact surfaces, that is, the term common plane can be in the direction perpendicular to this plane and / or the contact surfaces with a tolerance of at most 3 ym or 2 ym or 1 ym or 0.2 ym. It is possible that the tolerance is smaller than a mean layer thickness of the contact surfaces.
  • the semiconductor laser can be contacted with bonding wire. That is, the semiconductor laser can be soldered over the contact surfaces or adhesively bonded electrically, without the use of bonding wires are used. By avoiding bonding wires in the electrical contacting is an inductance of
  • the semiconductor laser is surface mountable and includes a
  • a semiconductor layer sequence including at least one generation area provided for generating laser radiation between a p-side and an n-side. Furthermore, the semiconductor laser comprises at least two contact surfaces for the external electrical contacting of the p-side and the n-side.
  • the production area is set up to pulsed with temporary current densities of at least 30 A / mm 2 to be operated.
  • the contact surfaces are located on the same side of the semiconductor layer sequence in one
  • the semiconductor laser is bond wire-free contactable and preferably via the contact surfaces, in particular exclusively via the contact surfaces, both mechanically and electrically contacted.
  • the assembly of semiconductor laser chips are usually at an electrical contact side of a
  • the bonding wire limits a due to the associated inductance
  • Pulse rise time with pulsed laser operation Pulse rise time with pulsed laser operation.
  • Thickness increase of the bonding wires the use of the shortest possible bonding wires or increasing the number of bonding wires, the disadvantages are not or only partially overcome.
  • semiconductor lasers which can be contacted directly with an electric driver without the use of bonding wires.
  • the connection to the driver is realized, for example, via an electrically conductive adhesive or via a solder. This connection takes over the mechanical attachment and the same time
  • the electrical contact surface is on the same side of the
  • an inductance due to the bonding wires is about 0.25 nH, whereas the contribution of the semiconductor laser itself is typically less than 0.05 nH is.
  • the contribution of the bonding wires to the total inductance of approximately 0.3 nH prevails in this case.
  • total inductances of about 0.1 nH or less can be achieved.
  • Fall times of laser pulses can also be reduced by a factor of 3 or more.
  • a nitride compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m N m Ga or a phosphide compound semiconductor material such as
  • the semiconductor laser is based on the
  • AlInGaAs material system ie Al n In ] __ n _ m Ga m As, wherein in the semiconductor layer sequence preferably both Al and In, Ga and As are present as essential constituents of a crystal lattice.
  • Spectral range in the near-infrared spectral range or in the mid-infrared spectral range. This is preferably
  • Intensity maximum in the near-infrared spectral range for example at a wavelength of at least 780 nm and / or at most 1060 nm.
  • the pulse durations of the individual laser pulses generated are at least 0.2 ns or 1 ns or 1.5 ns or 2 ns or 5 ns and / or at most 100 ns or 40 ns or 12 ns or 6 ns.
  • Pulse duration is in particular the full width at half the height of the maximum, also referred to as FWHM.
  • the busbars preferably extend in the direction parallel to
  • the busbars are preferably each with a kind of electrical contact surfaces, for example with the
  • Busbars seen in plan view on an edge of the
  • Busbars only partially made of a material of
  • Semiconductor layer sequence are surrounded, seen in plan view.
  • the bus bars are designed as a half cylinder, wherein a longitudinal axis of the half cylinder is preferably aligned parallel to the growth direction of the semiconductor layer sequence.
  • the plated-through holes are surrounded all around by a material of the semiconductor layer sequence.
  • the vias are surrounded all around by a material of the semiconductor layer sequence.
  • the plated-through holes and / or the busbars are metallic current-conducting elements. That is, the
  • Vias and / or the busbars may consist of one or more metals. Furthermore, it is possible that the busbars and / or the
  • Through contacts are designed as a solid body or as a coating.
  • a coating the case of a coating, the
  • a solid body In the case of a solid body are the vias and / or the busbars
  • one, two or more than two trenches are formed in the semiconductor layer sequence.
  • the trenches preferably have an elongated shape and extend, for example, completely or almost completely parallel to a resonator axis of the
  • the trenches have a bottom surface and side surfaces.
  • the bottom surface may be oriented perpendicular to the growth direction of the semiconductor layer sequence and / or be aligned parallel to the contact surfaces.
  • the side surfaces extend in particular parallel to the growth direction of the semiconductor layer sequence and / or perpendicular to the contact surfaces.
  • the side surfaces may be formed obliquely, for example at an angle to the growth direction of
  • Semiconductor layer sequence of at least 5 ° or 15 ° or 30 ° or 45 ° and / or of at most 70 ° or 50 ° or 40 °.
  • the trenches are configured to prevent or suppress parasitic laser modes in the semiconductor laser. This is achieved in particular by the oblique side surfaces. Over the trenches will Thus, an embodiment of laser modes in the direction parallel to a resonator axis and promoted laser modes in the direction obliquely to the resonator are reduced or suppressed by the trenches.
  • the trenches are formed from the first metal. In accordance with at least one embodiment, the trenches are formed from the first metal.
  • the absorbent material may be a metal, a semiconductor material or an organic or inorganic dye.
  • absorbing means that the
  • Semiconductor layer sequence may be.
  • the current expansion element is preferably a metallic element. It is possible that the current expansion element completely or partially forms the absorbent material in the trench. According to at least one embodiment, at least one of the vias extends from the p-side or the n-side coming through the trench to the bottom surface and ends at the bottom surface. This extends
  • At least one via preferably along a side region of the trench facing away from the region of production, and covers this side surface completely or, preferably, only partially.
  • This at least one via is either the n-side or the p-side of which the
  • Through-hole preferably that side, so the p-side or the n-side, contacted, within the
  • Semiconductor laser is, ie in particular the side between the generating region and the growth substrate.
  • Through holes and / or the busbars seen in plan view arranged in at least two rows. There is at least one of the rows on each side of the
  • the longitudinal axis is a resonator axis of the semiconductor laser.
  • Each of the rows includes several of the vias and / or the bus bars.
  • Rows are arranged as on another side of the
  • At least some of the rows are oriented differently to the longitudinal axis.
  • the longitudinal axis is preferably a resonator axis of the semiconductor laser, again seen in plan view.
  • the resonator axis extends, for example, in a straight line between two
  • Resonatorend vom of the semiconductor laser on both sides of the longitudinal axis is preferably exactly one row of vias and / or the busbars. Alternatively, several rows of plated-through holes and / or busbars may also be present on both sides of the longitudinal axis. Alternatively, there are at least one
  • the vias and / or the busbars are preferably along a straight line
  • Through holes and / or the bus bars are arranged equidistant from each other or have a density gradient, so that, for example, in the middle of this
  • Busbars are arranged denser than at the ends of this line.
  • vias and / or the busbars in adjacent rows offset from one another are arranged, in particular of a
  • Radiation outcoupling surface of the resonator ago This applies both to rows on one side of the longitudinal axis and for rows which are arranged on both sides of the longitudinal axis.
  • the plated-through holes and / or the busbars can be seen in plan view in a preferably regular manner
  • the rows may have the same numbers of vias and / or busbars or different numbers.
  • Semiconductor laser at least six or eight or 12 or 20 and / or at most 64 or 42 or 24 or 16 of the
  • the distances between adjacent plated-through holes and / or busbars, in particular within the rows are at least 5 ⁇ m or 10 ⁇ m and / or at most 50 ⁇ m or 20 ⁇ m.
  • a mean diameter of the vias and / or the busbars is at least 10 ym or 15 ym and / or at most 80 ym or 40 ym. According to at least one embodiment, the
  • Power distribution element connected together. This applies in particular to plated-through holes and / or busbars, which are located on both sides of the longitudinal axis.
  • Power distribution element is about by a metal layer of one or more metals and optionally of several
  • Power distribution element the production area surface.
  • the power distribution element is located directly on the p-side or the n-side.
  • the generating area can be seen completely in plan view from the
  • Power distribution element covered and be electrically contacted over the entire surface. According to at least one embodiment, the
  • Semiconductor layer sequence one or more Stromleit füren of a semiconductor material.
  • Stromleit für is preferably designed flat and can extend over the entire semiconductor layer sequence, in particular in the direction perpendicular to the growth direction of the semiconductor layer sequence.
  • the current-conducting layer is set up for a lateral current widening, that is to say to one
  • Semiconductor base is present, free of one
  • Such StromaufWeitungselement would be for example by a metal layer or a oxide layer, such as a transparent conductive oxide such as indium-tin oxide formed.
  • the current-carrying layer is on average preferably doped higher by at least a factor of 5 or by a factor of 10 than that
  • Generating area For example, there is one
  • this quotient is at most 0.3 or 0.2 or 0.1.
  • the vias and / or the busbars seen in plan view and relative to the generating area a comparatively large area.
  • Semiconductor laser is a growth substrate on which the
  • the Growth substrate is preferably made of an electrically conductive material, in particular a semiconductor material.
  • the growth substrate is a GaAs substrate.
  • the semiconductor laser is an edge emitter. That is, one
  • Semiconductor laser is oriented perpendicular to the growth direction of the semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor laser is a surface emitter whose resonator axis and / or emission direction is aligned parallel to the growth direction of the semiconductor layer sequence.
  • Layers preferably follow one another along the direction of growth of the semiconductor layer sequence and can, in
  • Tunnel diodes are electrically interconnected within the generation area, in particular in series
  • the generating areas are arranged next to one another as seen in plan view, and
  • the generating regions can be arranged parallel to one another, so that, in particular, resonator axes of the generating regions are oriented parallel to one another and / or lie in the same plane in a direction perpendicular to the growth direction of
  • the vias or a portion of the vias may be between the adjacent ones
  • an arrangement is specified.
  • the arrangement comprises at least one semiconductor laser as specified in connection with one or more of the above-mentioned embodiments. Characteristics of the arrangement are therefore also disclosed for the semiconductor laser and vice versa.
  • the arrangement comprises one or more semiconductor lasers and one or more drivers.
  • the electric driver is set up for pulsed operation of the at least one semiconductor laser.
  • the at least one semiconductor laser can be operated temporarily with currents of at least 10 A or 20 A or 40 A and / or of at most 150 A or 100 A or 60 A via the driver.
  • the semiconductor laser is bond wire-free electrically connected to the driver, so that the two contact surfaces of the semiconductor laser are located on a driver-facing side of the semiconductor layer sequence.
  • an operating method is specified, with which such an arrangement and / or such a semiconductor laser is operated. Characteristics of the operating procedure are therefore also disclosed for the arrangement and the semiconductor laser and vice versa.
  • FIGS 5 to 14 and 17 and 18 are schematic
  • Figure 15 is a schematic perspective view of a semiconductor laser described here.
  • Figures 19 to 27 are schematic sectional views of
  • FIG. 1 illustrates an exemplary embodiment of a semiconductor laser 1, see the sectional illustration in FIG. 1A and the plan view in FIG. 1B.
  • the semiconductor laser 1 comprises a growth substrate 7, for example of GaAs.
  • a semiconductor layer sequence 2 preferably on
  • Laser radiation L is set up.
  • An n-conducting n-side n is formed by the electrically conductive growth substrate 7, and a p-conducting p-side p is formed by the semiconductor layer sequence 2.
  • the semiconductor laser 1 comprises electrical
  • the electrical contact surfaces 31, 32 are formed by metallic coatings, such as chromium, gold, platinum and / or titanium. Here are the contact surfaces 31, 32 on the side with the
  • the contact surface 31 is an anode contact, and the two contact surfaces 32 are a cathode contact.
  • the two contact surfaces 32 are a cathode contact.
  • Generation region 22 below the contact surface 31 be identical to the semiconductor layer sequence 2 and thus directly adjacent to the growth substrate 7 and the contact surface 31.
  • the semiconductor layer sequence 2 is contacted directly electrically. From the contact surfaces 32 go from electrical feedthroughs 4, the complete through the semiconductor layer sequence 2 and through the
  • n-side n Growth substrate 7 to the n-side n rich.
  • a current spreading element 33 which is also formed of metal layers.
  • Laser radiation L and preferably has a thickness of
  • Embodiments may apply.
  • the semiconductor laser 1 via the contact surfaces 31, 32, which are located in a common plane, externally electrically contacted without bonding wires are required.
  • a current flow I within the semiconductor laser 1 is symbolized by a dashed line.
  • Through-contacts 4 are, for example, electrically separated from the semiconductor layer sequence 2 and the growth substrate 7 by means of electrical insulation layers 8, for example of silicon dioxide.
  • the contact surfaces 31, 32 are parallel to a
  • longitudinal axis A along a longitudinal direction z.
  • the longitudinal axis A simultaneously forms a resonator axis of
  • Through holes 4 are parallel to a
  • Through holes 4 are arranged symmetrically to the longitudinal axis A. On both sides of the longitudinal axis A, the plated-through holes 4 extend equidistantly along a straight line parallel to the longitudinal axis A. A diameter of the
  • Through holes 4 is approximately at, for example
  • a distance between the vias 4 is, for example, about 10 ym. Seen in plan view the generating region 22 runs approximately congruently with the contact surface 31.
  • the growth substrate 7 for example, a thickness of at least 50 ym and / or at most 200 ym.
  • Semiconductor layer sequence 2 along the growth direction y is for example at least 3 ⁇ m or 5 ⁇ m and / or at most 25 ⁇ m.
  • Semiconductor layer sequence 2 along the growth direction y is for example at least 3 ⁇ m or 5 ⁇ m and / or at most 25 ⁇ m.
  • Semiconductor layer sequence 2 along the growth direction y is for example at least 3 ⁇ m or 5 ⁇ m and / or at most 25 ⁇ m.
  • Semiconductor layer sequence 2 along the growth direction y is for example at least 3 ⁇ m or 5 ⁇ m and / or at most 25 ⁇ m.
  • the longitudinal direction z has the
  • Semiconductor laser 1 for example, an extension of at least 300 ym or 600 ym and / or of at most 5 mm or 3 mm or 2 mm or 1 mm.
  • a width of the semiconductor laser 1 is in particular at least 200 ym or 300 ym and / or at most 800 ym or 500 ym.
  • Semiconductor laser 1 is, for example, at least 15% or 30% or 45% and / or at most 80% or 70% or 55%. Notwithstanding the illustration in Figure 1, it is possible, as in all other embodiments, that it is the semiconductor laser 1 is a so-called multi-mesh and / or a laser bar, the more
  • Semiconductor regions or generating regions 22 has.
  • FIG. 1B only one row with the plated-through holes 4 is drawn on both sides of the longitudinal axis A. As also possible in all other embodiments, several such rows may be present on each side of the longitudinal axis A.
  • the current flow I in the plan view in Figure 2B is schematically illustrated.
  • insulation layers 8 in FIG. 1 are not shown in FIG.
  • the current expansion element 33 connects all plated-through holes 4 over the whole area
  • trenches 6 there are a plurality of trenches 6 adjacent to the generation region 22 on the semiconductor layer sequence 2.
  • the trenches 6 preferably extend completely along and parallel to the longitudinal axis A.
  • the trenches 6 can be provided with one for the
  • the absorbent material 62 is, for example, an absorbent metal or absorbent
  • Semiconductor laser 1 of Figure 3 corresponds to that of Figure 1.
  • optional trenches 6 with the absorbent material 62 are present.
  • the vias 4 are not formed as a cylinder, but as a cone or, as illustrated in Figure 3A, as a double cone.
  • Through holes 4 is formed for example by a Etch from both sides of the semiconductor layer sequence 2 and the growth substrate 7 forth to produce the vias 4.
  • Figure 4 includes the
  • Semiconductor layer sequence 2 additionally a highly doped
  • Stromleit für 21 zoom. Within the generation region 22 and the regions of the semiconductor layer sequence 2 that are different from the current-conducting layer 21, there is no or no significant lateral current widening. That is, one
  • FIG. 4 preferably corresponds to that of FIG. 1.
  • FIG. 6 illustrates that the
  • Creation area 22 are located, as seen along the transverse direction x. Otherwise, the contacting preferably corresponds to that shown in FIG. Also in the embodiment of Figure 7, the vias 4 are only on one side of the
  • Creation area 22 present seen along the transverse direction x.
  • the exemplary embodiment of FIG. 7 preferably corresponds to that of FIG. 5.
  • busbars 5 no vias, but busbars 5 present.
  • the busbars 5 are located on an edge of the semiconductor layer sequence 2, seen along the transverse direction x.
  • the busbars 5 penetrate the
  • bus bars 5 for example, designed semicircular.
  • the exemplary embodiment of FIG. 8 preferably corresponds to that of FIG. 6.
  • the busbars 5 can also be located on both sides of the FIG
  • Generating area 22 may be present, analogous to
  • the contact surfaces 31, 32 and the current expansion element 33 are located at the opposite side
  • the contact surfaces 32 alternate with the contact surfaces 31, along the transverse direction x.
  • FIG. 10 preferably corresponds to that of FIG. 1.
  • the contacting scheme of FIG. 5 can also be used, so that the contact surfaces 31, 32 as well as the current expansion element 33 each contact the
  • a current flow I is symbolically illustrated by a dashed line.
  • FIG. 11 preferably corresponds to that of FIG. 5
  • Generating areas 22 is a separate StromaufWeitungselement 33 available. Thus, for each generating area 22, a first contact area 31 and a second area are respectively provided
  • Rows of vias 4 may be present so that two of the semiconductor lasers of FIG. 5 may be integrated in an element analogous to FIG.
  • FIGS. 10 to 12 only two generating regions 22 are shown. In the same way, more than two of the generating regions 22 may be present.
  • FIG. 13 illustrates a further type of exemplary embodiment of the semiconductor laser 1.
  • the trenches 6 are present, which have a bottom surface 60 and side surfaces 61.
  • the bottom surface 60 is perpendicular to
  • Replacement carrier can be formed, a width of the trenches 6 increases continuously. From the side with the contact surfaces 31, 32, the plated-through hole 4 extends completely through the growth substrate 7 and ends at the bottom surface 60 of the trench 6. Das
  • the contact surfaces 31, 32 are located on the side of the semiconductor layer sequence 2 facing away from the growth substrate 7 or the replacement carrier
  • a plurality of active layers 23 are present, between each of which a tunnel diode 24 is located.
  • the contact surface 31 is located above the generating region 22. In contrast, the contact surface 32 extends over the
  • Through hole 4 is on the side surface 21 of the preferably in the longitudinal direction z through trench. 6
  • the plated-through holes 4 are deviating designed for illustration left and right of the generating area 22.
  • all plated-through holes 4 are preferably of identical construction.
  • a single, contiguous contact surface 32 may be present from the outgoing finger-like vias 4 extend.
  • the trenches 6 have a semicircular or semicircular shape when viewed in cross-section.
  • the trenches are trapezoidal, whereas the trenches approximately in Figure 2 have a rectangular shape.
  • the respective shapes of the trenches 6 are between the
  • the trenches 6 may also have a semicircular or rectangular shape.
  • FIG. 16 the contacting scheme is analogous to that of FIGS. 14 and 15. However, there are the
  • the vias 4 are each frusto-conical.
  • the semiconductor layer sequence 2 and the growth substrate 7 or the optional replacement carrier are located on a carrier 9.
  • a carrier 9 can also be referred to as a submount.
  • the position of the semiconductor layer sequence 2 is selected so that a front edge of the semiconductor layer sequence 2, at which the laser radiation L is emitted, is located at a distance d from a front edge of the carrier 9. The distance d is chosen so that the laser radiation L just does not reach the carrier 9.
  • Carrier contact surfaces 91 may be larger than the
  • the embodiments of the semiconductor laser 1 according to FIGS. 1 to 18 are each edge emitters and not
  • the plated-through holes 4 or the busbars 5 are outside the generating area 22, unlike light-emitting diodes. Furthermore, the plated-through holes 4 or the busbars 5 are outside the generating area 22, unlike light-emitting diodes. Furthermore, the plated-through holes 4 or the busbars 5 are outside the generating area 22, unlike light-emitting diodes. Furthermore, the plated-through holes 4 or the busbars 5 are outside the generating area 22, unlike light-emitting diodes. Furthermore, the
  • a high density whereas along the transverse direction x is present at a lower density.
  • light-emitting diodes may be present
  • a lateral current distribution is achieved in particular by the flat, opaque and metallic current spreading element 33.
  • Such a current spreading element 33 can not be used in light-emitting diodes, since this would prevent light extraction.
  • FIG. 19 illustrates an exemplary embodiment of an arrangement 10.
  • a semiconductor laser for example, as shown in connection with Figure 2, directly mounted on an electric driver 11.
  • the contact surfaces 31, 32, 12 are dimensioned so that compared to the plated-through holes, not shown in Figure 19, no significant increase in electrical resistance occurs.
  • one is Cross-sectional area of the contact surfaces 31, 32, 12 larger than the non-illustrated vias or
  • a current path I is schematically symbolized by a dashed line.
  • the driver 11 is based, for example, on silicon or SiGe or GaN or GaAs. In addition to the electrical control of the semiconductor laser 1, the driver 11 can also be used as
  • Semiconductor laser 1 to be set up. This can also apply to all other embodiments.
  • a semiconductor laser 1 is used approximately analogously to FIG.
  • FIG. 22 in particular in comparison with FIG. 1.
  • semiconductor laser 1 mounted side by side on the driver 11.
  • semiconductor lasers 1 are used analogously to FIG.
  • semiconductor lasers 1 according to FIG. 1 can also be used.
  • the semiconductor laser of Fig. 24 is
  • the generating regions 22 each have their own contact surfaces 31, 32.
  • FIG. 25 there are electrical contact surfaces 31, 32 for the generation regions 22, which at least partially divide the generation regions 22, see the current profile I, as indicated by the dashed line in FIG.
  • the semiconductor laser 1 used in FIG. 25 corresponds, for example, to that explained in FIG.
  • Such carriers 9 may also be present in the exemplary embodiments of FIGS. 19 to 25.
  • Embodiments can serve and with which particularly low Bacinduktterrorismen can be achieved.
  • the driver 11 particularly preferably comprises a switching element such as a transistor.
  • a transistor that is
  • FIG. 27B is a schematic plan view and FIG. 27C is a schematic sectional view in which the Driver 11 and the semiconductor laser 1 are applied to a common carrier 9.
  • the driver contact surface 12, D can be configured in a coherent manner with the contact surface 32, in particular as a cathode.
  • the driver 11 overlaps with the driver contact surface 12, D, S, G and the semiconductor laser 1 with the contact surfaces 31, 32, in
  • the driver contact surface 12, S can be connected via a rear side of the carrier 9 and via electrical
  • Contact surface 31 optionally the RC element 93 upstream.
  • Semiconductor laser 1 in the same plane on the support 9 are located. There are two contact surfaces 31, in particular
  • Anodes, and a central contact surface 32 is present.
  • Electric cables can be used in a direct way
  • the optional RC element may be integrated in the driver 11, as well as in all others
  • Driver 11 forms. In the carrier 9 together with the driver
  • 11 is, for example, an application-specific integrated circuit, English Application Specific
  • the driver 11 is connected via the contact surfaces 12, 31, 32 directly to the semiconductor laser 1.

Landscapes

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Abstract

In einer Ausführungsform ist der Halbleiterlaser (1) oberflächenmontierbar und umfasst eine Halbleiterschichtenfolge (2), die einen zur Erzeugung von Laserstrahlung (L) eingerichteten Erzeugungsbereich (22) zwischen einer p-Seite (p) und einer n-Seite (n) beinhaltet. Weiterhin umfasst der Halbleiterlaser zwei Kontaktflächen (31, 32) zur externen elektrischen Kontaktierung der p-Seite (p) und der n-Seite (n). Dabei ist der Erzeugungsbereich (22) dazu eingerichtet, gepulst mit zeitweisen Stromdichten von mindestens 30 A/mm2 betrieben zu werden. Die Kontaktflächen (31, 32) befinden sich an derselben Seite der Halbleiterschichtenfolge (2) in einer gemeinsamen Ebene, sodass der Halbleiterlaser (1) bonddrahtfrei kontaktierbar ist.

Description

Beschreibung
Oberflächenmontierbarer Halbleiterlaser, Anordnung mit einem solchen Halbleiterlaser und Betriebsverfahren hierfür
Es wird ein oberflächenmontierbarer Halbleiterlaser
angegeben. Darüber hinaus werden eine Anordnung mit einem solchen Halbleiterlaser und ein Betriebsverfahren hierfür angegeben .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterlaser anzugeben, der mit großen Strömen und mit hohen
Repetitionsraten gepulst betreibbar ist. Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen Halbleiterlaser, durch eine Anordnung und durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterlaser oberflächenmontierbar . Dies bedeutet, der Halbleiterlaser ist durch Auflegen auf einer Oberfläche etwa eines elektrischen Treibers und beispielsweise mittels anschließendem Erhitzen und Löten oder mittels Kleben befestigbar. Das heißt, der Halbleiterlaser ist über Oberflächenmontage, englisch surface mount technology oder kurz SMT, elektrisch und mechanisch anschließbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser eine Halbleiterschichtenfolge. Die
Halbleiterschichtenfolge umfasst mindestens einen
Erzeugungsbereich, wobei der Erzeugungsbereich zur Erzeugung von Laserstrahlung eingerichtet ist. Insbesondere beinhaltet der Erzeugungsbereich eine oder mehrere aktive Schichten, in denen über Ladungsträgerrekombination die Laserstrahlung erzeugt wird. Ferner umfasst der Erzeugungsbereich bevorzugt Wellenleiterschichten und Mantelschichten. In dem
Erzeugungsbereich findet ein Stromfluss bevorzugt nur oder im Wesentlichen nur in Richtung parallel zu einer
Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge statt. Das heißt, der Erzeugungsbereich ist nicht oder nicht signifikant zu einer lateralen Stromaufweitung in Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung eingerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der
Erzeugungsbereich und/oder die Halbleiterschichtenfolge und/oder alles Halbleitermaterial des Halbleiterlasers zwischen einer p-Seite und einer n-Seite. Insbesondere ist die p-Seite als Kontaktbereich des Halbleitermaterials für einen Anodenkontakt und die n-Seite für einen Kathodenkontakt eingerichtet . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser mindestens zwei Kontaktflächen. Die
Kontaktflächen sind zur externen elektrischen Kontaktierung eingerichtet. Insbesondere befinden sich die Kontaktflächen direkt an der p-Seite und/oder an der n-Seite oder stehen im Ohm' sehen Kontakt zur p-Seite oder n-Seite und/oder berühren die p-Seite und/oder die n-Seite. Bevorzugt ist je mindestens eine Kontaktfläche für einen Kathodenkontakt und einen
Anodenkontakt vorhanden. Bei den Kontaktflächen handelt es sich bevorzugt um metallische Flächen. Das heißt, die
Kontaktflächen können aus einem oder aus mehreren Metallen zusammengesetzt sein, sodass es sich um metallische
Kontaktflächen handelt. Dabei können alle Kontaktflächen gleich aufgebaut sein oder aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein, um eine verbesserte elektrische Anbindung an die p-Seite und die n-Seite zu erzielen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
Erzeugungsbereich dazu eingerichtet, gepulst betrieben zu werden. Eine Repetitionsrate zwischen aufeinanderfolgenden Laserimpulsen und/oder zwischen Impulsgruppen, auch als Bursts bezeichnet, liegt beispielsweise bei mindestens 1 Hz oder 5 Hz oder 15 Hz oder 0,2 MHz oder 0,5 MHz oder 1 MHz. Eine Repetitionsrate zwischen aufeinanderfolgenden
Laserimpulsen liegt alternativ oder zusätzlich bei höchstens 500 MHz oder 100 MHz oder 50 MHz, zwischen
aufeinanderfolgenden Impulsgruppen bei höchstens 15 MHz oder 10 MHz oder 5 MHz. Innerhalb einer Impulsgruppe können die Laserimpulse schneller aufeinanderfolgen. Impulsgruppen sind beispielsweise aus mindestens zwei oder fünf oder zehn oder 1 x 10^ oder 10 x 10^ und/oder aus höchstens 500 x 10^ oder 200 x 10^ oder 100 x 10^ Impulsen zusammengesetzt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der
Erzeugungsbereich zeitweise, insbesondere während der
Erzeugung der Laserimpulse, mit hohen Strömen oder
Stromdichten betrieben. Etwa in Draufsicht auf den
Erzeugungsbereich gesehen liegen die Stromdichten zeitweise bevorzugt bei mindestens 30 A/mm2 oder 80 A/mm2 oder 150
A/mm2. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Stromdichte bei höchsten 1000 A/mm2 oder 600 A/mm2. Hierbei liegt die
Stromrichtung in dem Erzeugungsbereich bevorzugt parallel oder näherungsweise parallel zur Wachstumsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die elektrischen Kontaktflächen an derselben Seite der Halbleiterschichtenfolge. Insbesondere liegen die Kontaktflächen in einer gemeinsamen Ebene. Diese gemeinsame Ebene ist bevorzugt senkrecht zur Wachstumsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge orientiert. Der Begriff gemeinsame Ebene schließt nicht aus, dass herstellungsbedingt eine kleine Stufe zwischen den Kontaktflächen auftritt, das heißt, der Begriff gemeinsame Ebene kann in Richtung senkrecht zu dieser Ebene und/oder den Kontaktflächen mit einer Toleranz von höchstens 3 ym oder 2 ym oder 1 ym oder 0,2 ym versehen sein. Es ist möglich, dass die Toleranz kleiner ist als eine mittlere Schichtdicke der Kontaktflächen. Es liegen die
Kontaktflächen besonders bevorzugt zumindest zum Teil in der gemeinsamen Ebene liegen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterlaser bonddrahtfrei kontaktierbar . Das heißt, der Halbleiterlaser kann über die Kontaktflächen angelötet oder elektrisch leitend angeklebt werden, ohne dass Bonddrähte zum Einsatz gelangen. Durch die Vermeidung von Bonddrähten bei der elektrischen Kontaktierung ist eine Induktivität der
elektrischen Kontaktierung stark herabsetzbar. Hierdurch sind hohe Repetitionsraten und Stromdichten erzielbar sowie steile Stromflanken und damit steile Impulsflanken der einzelnen Laserimpulse .
In mindestens einer Ausführungsform ist der Halbleiterlaser oberflächenmontierbar und umfasst eine
Halbleiterschichtenfolge, die mindestens einen zur Erzeugung von Laserstrahlung eingerichteten Erzeugungsbereich zwischen einer p-Seite und einer n-Seite beinhaltet. Weiterhin umfasst der Halbleiterlaser mindestens zwei Kontaktflächen zur externen elektrischen Kontaktierung der p-Seite und der n- Seite. Dabei ist der Erzeugungsbereich dazu eingerichtet, gepulst mit zeitweisen Stromdichten von mindestens 30 A/mm2 betrieben zu werden. Die Kontaktflächen befinden sich an derselben Seite der Halbleiterschichtenfolge in einer
gemeinsamen Ebene, insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 2 ym, sodass der Halbleiterlaser bonddrahtfrei kontaktierbar ist und bevorzugt über die Kontaktflächen, insbesondere ausschließlich über die Kontaktflächen, sowohl mechanisch als auch elektrisch kontaktiert ist. Bei der Montage von Halbleiterlaserchips werden üblicherweise an einer elektrischen Kontaktseite einer
Halbleiterschichtenfolge Bonddrähte verwendet. Diese
Verwendung von Bonddrähten bringt jedoch Nachteile mit sich. Insbesondere ist ein zusätzlicher Prozessschritt bei der elektrischen Kontaktierung aufgrund des Anbringens der
Bonddrähte erforderlich, was zu erhöhten Kosten führt.
Weiterhin wird durch die Bonddrähte ein zusätzlicher
elektrischer Widerstand generiert, der die Fähigkeiten des Bauteils begrenzt. Speziell jedoch limitiert der Bonddraht aufgrund der damit verbundenen Induktivität eine
Impulsanstiegszeit bei gepulstem Laserbetrieb.
Für viele Anwendungen, beispielsweise in der
Umgebungsabtastung, sind Impulslängen im Bereich von 1 ns oder von 2 ns mit Betriebsströmen von 40 A oder mehr
erforderlich. Dies ist mit Bonddrähten nicht oder nur äußerst schwer zu realisieren. Durch Maßnahmen wie einer
Dickenerhöhung der Bonddrähte, der Verwendung möglichst kurzer Bonddrähte oder der Erhöhung der Anzahl der Bonddrähte sind die geschilderten Nachteile nicht oder nur eingeschränkt zu überwinden. Insbesondere bei der hier beschriebenen Anordnung werden Halbleiterlaser verwendet, die direkt mit einem elektrischen Treiber ohne die Verwendung von Bonddrähten kontaktiert werden können. Die Verbindung hin zu dem Treiber wird beispielsweise über einen elektrisch leitfähigen Kleber oder über ein Lot realisiert. Hierbei übernimmt diese Verbindung gleichzeitig die mechanische Befestigung sowie den
elektrischen Anschluss. Um dies zu erreichen, befindet sich die elektrische Kontaktfläche auf derselben Seite der
Halbleiterschichtenfolge. Durch den Verzicht auf Bonddrähte ist die Induktivität des Systems erheblich reduziert.
Hierdurch sind insbesondere bei hohen Stromstärken
signifikant steilere Impulsanstiegsflanken der Laserimpulse erzielbar. Weiterhin ist durch die Einsparung der Bonddrähte eine Kostensenkung verbunden und auch ein elektrischer
Widerstand hin zum Halbleiterlaser ist reduziert.
Beispielsweise bei einem Halbleiterlaser, der flächig auf eine Kathode aufgelötet ist und der über vier Bonddrähte mit einer Anode verbunden ist, liegt eine Induktivität aufgrund der Bonddrähte bei ungefähr 0,25 nH, wohingegen der Beitrag des Halbleiterlasers selbst typisch lediglich kleiner als 0,05 nH ist. Damit überwiegt in diesem Fall der Beitrag der Bonddrähte zur Gesamtinduktivität von ungefähr 0,3 nH. Mit dem hier beschriebenen Kontaktierungsschema ohne Bonddrähte lassen sich dagegen Gesamtinduktivitäten von ungefähr 0,1 nH oder weniger erzielen. Somit sind Anstiegszeiten und
Abfallzeiten von Laserimpulsen auch um einen Faktor 3 oder um mehr reduzierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert die
Halbleiterschichtenfolge auf einem III-V-
Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie
AlnIn]__n_mGamP oder auch um ein Arsenid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamAs oder wie AlnGamIn]__n_mAskP]__k, wobei jeweils 0 ^ n 1, 0 ^ m 1 und n + m < 1 sowie 0 -S k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der
Halbleiterschichtenfolge 0 < n < 0,8, 0,4 < m < 1 und n + m < 0,95 sowie 0 < k < 0,5. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Insbesondere basiert der Halbleiterlaser auf dem
Materialsystem AlInGaAs, also AlnIn]__n_mGamAs, wobei in der Halbleiterschichtenfolge bevorzugt sowohl AI als auch In, Ga und As als wesentliche Bestandteile eines Kristallgitters vorhanden sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein
Intensitätsmaximum der erzeugten Laserstrahlung im
ultravioletten Spektralbereich, im sichtbaren
Spektralbereich, im nahinfraroten Spektralbereich oder im mittelinfraroten Spektralbereich. Bevorzugt liegt das
Intensitätsmaximum im nahinfraroten Spektralbereich, zum Beispiel bei einer Wellenlänge von mindestens 780 nm und/oder höchstens 1060 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen die Impulsdauern der einzelnen erzeugten Laserimpulse bei mindestens 0,2 ns oder 1 ns oder 1,5 ns oder 2 ns oder 5 ns und/oder bei höchstens 100 ns oder 40 ns oder 12 ns oder 6 ns . Die
Impulsdauer ist insbesondere die volle Breite bei halber Höhe des Maximums, auch als FWHM bezeichnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser mehrere Stromschienen. Die Stromschienen erstrecken sich bevorzugt in Richtung parallel zur
Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge. Insbesondere erstrecken sich die Stromschienen vollständig durch den
Erzeugungsbereich und/oder die Halbleiterschichtenfolge und/oder alles Halbleitermaterial des Halbleiterlasers hindurch. Die Stromschienen sind bevorzugt je mit einer Art von elektrischen Kontaktflächen, beispielsweise mit den
Anodenkontakten oder mit den Kathodenkontakten, sowie mit der entsprechend zugehörigen p-Seite oder n-Seite insbesondere ohmsch leitend verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die
Stromschienen in Draufsicht gesehen an einem Rand der
Halbleiterschichtenfolge. Das bedeutet, dass die
Stromschienen nur zum Teil von einem Material der
Halbleiterschichtenfolge umgeben sind, in Draufsicht gesehen.
Beispielsweise sind die Stromschienen als Halbzylinder gestaltet, wobei eine Längsachse des Halbzylinders bevorzugt parallel zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge ausgerichtet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser mehrere Durchkontaktierungen. Die
Durchkontaktierungen durchdringen den Erzeugungsbereich und/oder die Halbleiterschichtenfolge und/oder alles
Halbleitermaterial des Halbleiterlasers vollständig, von einer Seite der Kontaktflächen her. Dabei sind, analog zu den Stromschienen, die Durchkontaktierungen mit einer Art der Kontaktflächen und mit der zugehörigen p-Seite oder n-Seite ohmsch leitend verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen die
Durchkontaktierungen in Draufsicht gesehen innerhalb der Halbleiterschichtenfolge. Somit sind die Durchkontaktierungen ringsum von einem Material der Halbleiterschichtenfolge umgeben. Beispielsweise sind die Durchkontaktierungen
zylinderförmig gestaltet, wobei eine Längsachse der Zylinder parallel zur Halbleiterschichtenfolge ausgerichtet sein kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei den Durchkontaktierungen und/oder bei den Stromschienen um metallische Stromleitelemente. Das heißt, die
Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen können aus einem oder mehreren Metallen bestehen. Weiterhin ist es möglich, dass die Stromschienen und/oder die
Durchkontaktierungen als Vollkörper oder als Beschichtung ausgeführt sind. Im Falle einer Beschichtung sind die
Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen etwa als Hohlkörper wie ein Hohlzylinder oder ein Hohlkegel oder ein Doppelhohlkegel geformt. Im Falle eines Vollkörpers liegen die Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen
beispielsweise als Vollzylinder oder Vollkegel oder
Volldoppelkegel vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterlaser sowohl Durchkontaktierungen als auch
Stromschienen auf. Alternativ ist es möglich, dass
ausschließlich Stromschienen oder ausschließlich
Durchkontaktierungen vorhanden sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind in der Halbleiterschichtenfolge ein, zwei oder mehr als zwei Gräben geformt. Die Gräben haben bevorzugt eine langgestreckte Form und erstrecken sich beispielsweise vollständig oder nahezu vollständig parallel zu einer Resonatorachse des
Halbleiterlasers .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Gräben eine Bodenfläche und Seitenflächen auf. Die Bodenfläche kann senkrecht zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge orientiert sein und/oder parallel zu den Kontaktflächen ausgerichtet sein. Die Seitenflächen verlaufen insbesondere parallel zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge und/oder senkrecht zu den Kontaktflächen. Alternativ können die Seitenflächen schräg ausgebildet sein, beispielsweise mit einem Winkel zur Wachstumsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge von mindestens 5° oder 15° oder 30° oder 45° und/oder von höchstens 70° oder 50° oder 40°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
Erzeugungsbereich vollständig von den Gräben durchdrungen. Es ist möglich, dass die Gräben bis in ein Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge reichen .
Anstelle eines Aufwachssubstrats kann hier und im Folgenden ein von einem Aufwachssubstrat verschiedener Ersatzträger vorhanden sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Gräben dazu eingerichtet, parasitäre Lasermoden in dem Halbleiterlaser zu verhindern oder zu unterdrücken. Dies wird insbesondere durch die schrägen Seitenflächen erreicht. Über die Gräben wird somit eine Ausbildung von Lasermoden in Richtung parallel zu einer Resonatorachse befördert und Lasermoden in Richtung schräg zur Resonatorachse werden durch die Gräben reduziert oder unterdrückt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Gräben
teilweise oder vollständig mit einem für die Laserstrahlung absorbierenden Material ausgefüllt. Bei dem absorbierenden Material kann es sich um ein Metall, ein Halbleitermaterial oder um einen organischen oder anorganischen Farbstoff handeln. Absorbierend bedeutet beispielsweise, dass die
Laserstrahlung beim Auftreffen auf das entsprechende Material zu höchstens 90 % oder 70 % oder 50 % oder 30 % reflektiert wird .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform endet zumindest eine oder enden manche oder alle der Durchkontaktierungen und/oder der Stromschienen an der Bodenfläche. Dabei können die
Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen von der Seite mit den elektrischen Kontaktflächen her kommen, wobei die Ebene mit den elektrischen Kontaktflächen an dem
Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge oder an einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der
Halbleiterschichtenfolge liegen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform reicht von den
Durchkontaktierungen her ein Stromaufweitungselement über zumindest eine der Seitenflächen der Gräben bis auf die p- Seite und die n-Seite. Bei dem Stromaufweitungselement handelt es sich bevorzugt um ein metallisches Element. Dabei ist es möglich, dass das Stromaufweitungselement vollständig oder zum Teil das absorbierende Material in dem Graben bildet . Gemäß zumindest einer Ausführungsform reicht zumindest eine der Durchkontaktierungen von der p-Seite oder der n-Seite her kommend durch den Graben hindurch bis an die Bodenfläche und endet an der Bodenfläche. Dabei erstreckt sich diese
zumindest eine Durchkontaktierung bevorzugt entlang einer dem Erzeugungsbereich abgewandten Seitenfläche des Grabens und bedeckt diese Seitenfläche vollständig oder, bevorzugt, nur teilweise. Über diese zumindest eine Durchkontaktierung ist entweder die n-Seite oder die p-Seite, von der die
Durchkontaktierung nicht herkommt, elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten wird durch diese mindestens eine
Durchkontaktierung bevorzugt diejenige Seite, also die p- Seite oder die n-Seite, kontaktiert, die innerhalb des
Halbleiterlasers liegt, also insbesondere die Seite zwischen dem Erzeugungsbereich und dem Aufwachssubstrat .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen in Draufsicht gesehen in mindestens zwei Reihen angeordnet. Dabei befindet sich je mindestens eine der Reihen auf jeder Seite der
Längsachse. Bevorzugt handelt es sich bei der Längsachse um eine Resonatorachse des Halbleiterlasers. Jede der Reihen beinhaltet mehrere der Durchkontaktierungen und/oder der Stromschienen.
Es ist möglich, dass an einer Seite der Längsachse mehr
Reihen angeordnet sind als an einer anderen Seite der
Längsachse. Die Reihen können in Draufsicht gesehen gerade verlaufen und parallel oder näherungsweise parallel zur
Längsachse ausgerichtet sein. Näherungsweise parallel bedeutet insbesondere, dass ein Winkel zwischen der
Längsachse und der betreffenden Reihe bei höchstens 20° oder 10° oder 5° liegt. Alle Reihen können den gleichen Winkel zur Längsachse aufweisen. Alternativ sind die Reihen oder
zumindest manche der Reihen verschieden zur Längsachse orientiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen in Draufsicht gesehen spiegelsymmetrisch zu einer Längsachse des
Halbleiterlasers angeordnet. Bei der Längsachse handelt es sich bevorzugt um eine Resonatorachse des Halbleiterlasers, wiederum in Draufsicht gesehen. Die Resonatorachse erstreckt sich zum Beispiel in gerader Linie zwischen zwei
Resonatorendflächen des Halbleiterlasers. Dabei befindet sich beiderseits der Längsachse bevorzugt genau eine Reihe der Durchkontaktierungen und/oder der Stromschienen. Alternativ können auch beiderseits der Längsachse mehrere Reihen von Durchkontaktierungen und/oder Stromschienen vorhanden sein. Alternativ befinden sich die mindestens eine
Durchkontaktierung und/oder Stromschienen nur an einer Seite der Resonatorachse, in Draufsicht gesehen.
In den Reihen sind die Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen bevorzugt entlang einer geraden Linie
angeordnet. Entlang dieser geraden Linie können die
Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen äquidistant zueinander angeordnet sein oder auch einen Dichtegradienten aufweisen, sodass beispielsweise in der Mitte dieser
Anordnungslinie die Durchkontaktierungen und/oder die
Stromschienen dichter angeordnet sind als an den Enden dieser Linie.
Es ist möglich, dass die Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen in benachbarten Reihen versetzt zueinander angeordnet sind, insbesondere von einer
Strahlungsauskoppelfläche des Resonators her. Dies gilt sowohl für Reihen an einer Seite der Längsachse als auch für Reihen, die beiderseits der Längsachse angeordnet sind.
Liegen mehrere Reihen an einer Seite der Längsachse vor, so können die Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen in Draufsicht gesehen in einem bevorzugt regelmäßigen
hexagonalen Muster angeordnet sein. Die Reihen können gleiche Anzahlen vom Durchkontaktierungen und/oder vom Stromschienen oder auch unterschiedliche Anzahlen aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterlaser mindestens sechs oder acht oder 12 oder 20 und/oder höchstens 64 oder 42 oder 24 oder 16 der
Durchkontaktierungen und/oder der Stromschienen auf.
Alternativ oder zusätzlich liegen die Abstände zwischen benachbarten Durchkontaktierungen und/oder Stromschienen, insbesondere innerhalb der Reihen, bei mindestens 5 ym oder 10 ym und/oder bei höchstens 50 ym oder 20 ym. Wiederum alternativ oder zusätzlich liegt ein mittlerer Durchmesser der Durchkontaktierungen und/oder der Stromschienen bei mindestens 10 ym oder 15 ym und/oder bei höchstens 80 ym oder 40 ym. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Durchkontaktierungen an der p-Seite und/oder an der n-Seite über ein durchgehendes, flächiges und/oder metallisches
Stromverteilungselement miteinander verbunden. Dies gilt insbesondere für Durchkontaktierungen und/oder Stromschienen, die sich beiderseits der Längsachse befinden. Das
Stromverteilungselement ist etwa durch eine Metallschicht aus einem oder mehreren Metallen und optional aus mehreren
Metallteilschichten gebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kontaktiert das
Stromverteilungselement den Erzeugungsbereich flächig.
Insbesondere befindet sich das Stromverteilungselement direkt auf der p-Seite oder der n-Seite. Der Erzeugungsbereich kann in Draufsicht gesehen vollständig von dem
Stromverteilungselement bedeckt und ganzflächig elektrisch kontaktiert sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Halbleiterschichtenfolge eine oder mehrere Stromleitschichten aus einem Halbleitermaterial. Die zumindest eine
Stromleitschicht ist bevorzugt flächig gestaltet und kann sich über die gesamte Halbleiterschichtenfolge erstrecken, insbesondere in Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge. Die Stromleitschicht ist zu einer lateralen Stromaufweitung eingerichtet, also zu einer
Stromaufweitung in Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die
Stromleitschicht an nur einer Seite des Erzeugungsbereichs, insbesondere an einer dem Aufwachssubstrat oder dem
Ersatzträger zugewandten Seite des Erzeugungsbereichs. Damit kann die Stromleitschicht an einer anderen Seite der
Halbleiterschichtenfolge sein als die Kontaktflächen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
Halbleiterlaser, wenn eine Stromleitschicht auf
Halbleiterbasis vorhanden ist, frei von einem
Stromaufweitungselement . Ein solches StromaufWeitungselement wäre beispielsweise durch eine Metallschicht oder eine oxidische Schicht, etwa aus einem transparenten leitfähigen Oxid wie Indium-Zinn-Oxid, gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht die
Stromleitschicht in ohmschem Kontakt mit einer der
Kontaktflächen oder mit einer Art der Kontaktflächen, also etwa mit den Anodenkontakten oder den Kathodenkontakten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert die
Stromleitschicht auf demselben Materialsystem wie der
Erzeugungsbereich, also etwa jeweils auf AlInGaAs. Um eine höhere elektrische Leitfähigkeit der Stromleitschicht insbesondere in lateraler Richtung zu erreichen, ist die Stromleitschicht im Mittel bevorzugt um mindestens einen Faktor 5 oder Faktor 10 höher dotiert als der
Erzeugungsbereich. Beispielsweise liegt eine
Dotierstoffkonzentration in der Stromleitschicht bei
mindestens 1 x 10iö cm_J oder 1 x 1019 cm J oder
1 x 1020 cm-3.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt in Draufsicht gesehen ein Quotient aus einer Fläche der
Durchkontaktierungen und/oder der Stromschienen
zusammengenommen und aus einer Fläche des Erzeugungsbereichs bei mindestens 0,02 oder 0,05 oder 0,1. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Quotient bei höchstens 0,3 oder 0,2 oder 0,1. Mit anderen Worten nehmen die Durchkontaktierungen und/oder die Stromschienen in Draufsicht gesehen und relativ zum Erzeugungsbereich eine vergleichsweise große Fläche ein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet der
Halbleiterlaser ein Aufwachssubstrat , auf dem die
Halbleiterschichtenfolge aufgewachsen ist. Das Aufwachssubstrat ist bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere einem Halbleitermaterial.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Aufwachssubstrat um ein GaAs-Substrat .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterlaser um einen Kantenemitter. Das heißt, eine
Resonatorachse und/oder eine Emissionsrichtung des
Halbleiterlasers ist senkrecht zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge orientiert. Alternativ handelt es sich bei dem Halbleiterlaser um einen Oberflächenemitter, dessen Resonatorachse und/oder Emissionsrichtung parallel zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge ausgerichtet ist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Erzeugungsbereich mehrere aktive Schichten. Die aktiven
Schichten folgen bevorzugt entlang der Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge aufeinander und können, in
Draufsicht gesehen, deckungsgleich zueinander angeordnet sein. Es ist möglich, dass die aktiven Schichten über
Tunneldioden innerhalb des Erzeugungsbereichs miteinander elektrisch verschaltet sind, insbesondere in Serie
geschaltet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Halbleiterschichtenfolge zwei oder mehr als zwei
Erzeugungsbereiche auf. Bevorzugt sind die Erzeugungsbereiche in Draufsicht gesehen nebeneinander angeordnet und
voneinander beabstandet. Die Erzeugungsbereiche können parallel zueinander angeordnet sein, sodass insbesondere Resonatorachsen der Erzeugungsbereiche parallel zueinander orientiert sind und/oder in derselben Ebene liegen, bezogen auf eine Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich in
Draufsicht gesehen die Kontaktflächen oder zumindest eine der Kontaktflächen oder eine Art der Kontaktflächen, also der Anodenkontakt oder der Kathodenkontakt, in Draufsicht gesehen zwischen den benachbarten Erzeugungsbereichen. Alternativ oder zusätzlich können sich die Durchkontaktierungen oder ein Teil der Durchkontaktierungen zwischen den benachbarten
Erzeugungsbereichen befinden, in Draufsicht gesehen.
Darüber hinaus wird eine Anordnung angegeben. Die Anordnung umfasst mindestens einen Halbleiterlaser, wie in Verbindung mit einer oder mehreren der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale der Anordnung sind daher auch für den Halbleiterlaser offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die Anordnung einen oder mehrere Halbleiterlaser sowie einen oder mehrere, Treiber. Der elektrische Treiber ist zum gepulsten Betreiben des mindestens einen Halbleiterlasers eingerichtet.
Insbesondere ist der mindestens eine Halbleiterlaser über den Treiber zeitweise mit Strömen von mindestens 10 A oder 20 A oder 40 A und/oder von höchstens 150 A oder 100 A oder 60 A betreibbar. Dabei ist der Halbleiterlaser bonddrahtfrei mit dem Treiber elektrisch verbunden, sodass sich die beiden Kontaktflächen des Halbleiterlasers an einer dem Treiber zugewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge befinden.
Darüber hinaus wird ein Betriebsverfahren angegeben, mit dem eine solche Anordnung und/oder ein solcher Halbleiterlaser betrieben wird. Merkmale des Betriebsverfahrens sind daher auch für die Anordnung sowie den Halbleiterlaser offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform wird gemäß dem
Betriebsverfahren der Halbleiterlaser gepulst mit zeitweisen Stromdichten von mindestens 30 A/mm2 im Erzeugungsbereich, in Draufsicht gesehen, betrieben.
Nachfolgend werden ein hier beschriebener Halbleiterlaser, eine hier beschriebene Anordnung sowie ein hier beschriebenes Betriebsverfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche
Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen: Figuren 1 bis 4 und 16 schematische Schnittdarstellungen und
Draufsichten auf Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Halbleiterlasern,
Figuren 5 bis 14 und 17 sowie 18 schematische
Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterlasern,
Figur 15 eine schematische perspektivische Darstellung eines hier beschriebenen Halbleiterlasers, und
Figuren 19 bis 27 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Anordnungen mit einem hier beschriebenen Halbleiterlaser.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterlasers 1 illustriert, siehe die Schnittdarstellung in Figur 1A und die Draufsicht in Figur IB.
Der Halbleiterlaser 1 umfasst ein Aufwachssubstrat 7, beispielsweise aus GaAs . Auf dem Aufwachssubstrat 7 befindet sich eine Halbleiterschichtenfolge 2, die bevorzugt auf
AlInGaAs basiert. In der Halbleiterschichtenfolge 2 befindet sich ein Erzeugungsbereich 22, der über
Ladungsträgerrekombination zu einer Erzeugung von
Laserstrahlung L eingerichtet ist. Durch das elektrisch leitfähige Aufwachssubstrat 7 ist eine n-leitende n-Seite n und durch die Halbleiterschichtenfolge 2 eine p-leitende p- Seite p gebildet.
Ferner umfasst der Halbleiterlaser 1 elektrische
Kontaktflächen 31, 32. Die elektrischen Kontaktflächen 31, 32 sind durch metallische Beschichtungen gebildet, etwa aus Chrom, Gold, Platin und/oder Titan. Dabei befinden sich die Kontaktflächen 31, 32 an der Seite mit der
Halbleiterschichtenfolge 2. Bei der Kontaktfläche 31 handelt es sich um einen Anodenkontakt, bei den beiden Kontaktflächen 32 um einen Kathodenkontakt. In Figur 1 kann der
Erzeugungsbereich 22 unterhalb der Kontaktfläche 31 identisch mit der Halbleiterschichtenfolge 2 sein und somit direkt an das Aufwachssubstrat 7 und die Kontaktfläche 31 angrenzen.
Über die Kontaktfläche 31 ist die Halbleiterschichtenfolge 2 direkt elektrisch kontaktiert. Von den Kontaktflächen 32 gehen elektrische Durchkontaktierungen 4 aus, die vollständig durch die Halbleiterschichtenfolge 2 sowie durch das
Aufwachssubstrat 7 bis an die n-Seite n reichen. An der n- Seite n befindet sich ein StromaufWeitungselement 33, das ebenfalls aus Metallschichten gebildet ist. Das
Stromaufweitungselement 33 ist undurchlässig für die
Laserstrahlung L und weist bevorzugt eine Dicke von
mindestens 100 nm auf, wie dies auch für alle anderen
Ausführungsbeispiele gelten kann. Somit ist der Halbleiterlaser 1 über die Kontaktflächen 31, 32, die sich in einer gemeinsamen Ebene befinden, extern elektrisch kontaktierbar, ohne dass Bonddrähte erforderlich sind. Ein Stromfluss I innerhalb des Halbleiterlasers 1 ist durch eine Strich-Linie symbolisiert. Die
Durchkontaktierungen 4 sind zum Beispiel mittels elektrischer Isolationsschichten 8, etwa aus Siliziumdioxid, elektrisch von der Halbleiterschichtenfolge 2 und dem Aufwachssubstrat 7 separiert . Die Kontaktflächen 31, 32 verlaufen parallel zu einer
Längsachse A entlang einer Längsrichtung z. Die Längsachse A bildet gleichzeitig eine Resonatorachse des
kantenemittierenden Halbleiterlasers 1. Die
Durchkontaktierungen 4 verlaufen parallel zu einer
Wachstumsrichtung y des Halbleiterlasers. Die
Durchkontaktierungen 4 sind symmetrisch zur Längsachse A angeordnet. Beiderseits der Längsachse A erstrecken sich die Durchkontaktierungen 4 äquidistant entlang einer geraden Linie parallel zur Längsachse A. Ein Durchmesser der
Durchkontaktierungen 4 liegt beispielsweise bei ungefähr
20 ym, ein Abstand zwischen den Durchkontaktierungen 4 liegt zum Beispiel bei ungefähr 10 ym. In Draufsicht gesehen verläuft der Erzeugungsbereich 22 näherungsweise deckungsgleich mit der Kontaktfläche 31.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen weist das Aufwachssubstrat 7 beispielsweise eine Dicke von mindestens 50 ym und/oder höchstens 200 ym auf. Eine Dicke der
Halbleiterschichtenfolge 2, entlang der Wachstumsrichtung y, liegt beispielsweise bei mindestens 3 ym oder 5 ym und/oder höchstens 25 ym. Entlang der Längsrichtung z weist der
Halbleiterlaser 1 zum Beispiel eine Ausdehnung von mindestens 300 ym oder 600 ym und/oder von höchstens 5 mm oder 3 mm oder 2 mm oder 1 mm auf. Entlang einer Querrichtung y liegt eine Breite des Halbleiterlasers 1 insbesondere bei mindestens 200 ym oder 300 ym und/oder bei höchstens 800 ym oder 500 ym. Ein Anteil des Erzeugungsbereichs 22 an der Breite des
Halbleiterlasers 1 liegt beispielsweise bei mindestens 15 % oder 30 % oder 45 % und/oder bei höchstens 80 % oder 70 % oder 55 %. Abweichend von der Darstellung in Figur 1 ist es möglich, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, dass es sich bei dem Halbleiterlaser 1 um einen sogenannten Multiemitter und/oder um einen Laserbarren handelt, der mehrere
nebeneinander und/oder übereinander gestapelte
Halbleiterbereiche oder Erzeugungsbereiche 22 aufweist.
In Figur 1B ist beiderseits der Längsachse A nur eine Reihe mit den Durchkontaktierungen 4 gezeichnet. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich, können auch mehrere solcher Reihen an jeder Seite der Längsachse A vorhanden sein . Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist der Stromfluss I in der Draufsicht in Figur 2B schematisch illustriert. Zur
Vereinfachung der Darstellung sind die Isolationsschichten 8 in Figur 1 in der Figur 2 nicht gezeichnet.
Abweichend von Figur 1 befindet sich das
Stromaufweitungselement 33 an der Seite mit dem
Erzeugungsbereich 22 und die Kontaktflächen 31, 32
dementsprechend an der dem Erzeugungsbereich 22 abgewandten Seite des Aufwachssubstrats 7. Das Stromaufweitungselement 33 verbindet ganzflächig alle Durchkontaktierungen 4
miteinander .
Optional, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich, befinden sich an der Halbleiterschichtenfolge 2 neben dem Erzeugungsbereich 22 mehrere Gräben 6. Die Gräben 6 erstrecken sich bevorzugt vollständig entlang und parallel zur Längsachse A. Die Gräben 6 können mit einem für die
Laserstrahlung L absorbierenden Material 62 ausgefüllt sein. Das absorbierende Material 62 ist beispielsweise durch ein absorbierendes Metall oder durch ein absorbierendes
Halbleitermaterial gebildet.
Das Grundschema der elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterlasers 1 der Figur 3 entspricht dem der Figur 1. Hierbei sind optional die Gräben 6 mit dem absorbierenden Material 62 vorhanden.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die Durchkontaktierungen 4 nicht als Zylinder, sondern als Kegel oder, wie in Figur 3A illustriert, als Doppelkegel geformt sind. Die Doppelkegelform der
Durchkontaktierungen 4 entsteht beispielsweise durch ein Ätzen von beiden Seiten der Halbleiterschichtenfolge 2 sowie des Aufwachssubstrats 7 her, um die Durchkontaktierungen 4 zu erzeugen . Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 umfasst die
Halbleiterschichtenfolge 2 zusätzlich eine hochdotierte
Stromleitschicht 21, die zu einer lateralen Stromaufweitung, also zu einer Stromaufweitung in Querrichtung x und optional auch in Längsrichtung z, eingerichtet ist. Die
Stromleitschicht 21 erstreckt sich ganzflächig über die
Halbleiterschichtenfolge 2 hinweg und befindet sich zwischen dem Erzeugungsbereich 22 und dem Aufwachssubstrat 7. Ein Stromfluss I ist durch Pfeile symbolisiert. Gemäß Figur 4 reichen die Gräben 6 nicht bis an die
Stromleitschicht 21 heran. Innerhalb des Erzeugungsbereichs 22 und der von der Stromleitschicht 21 verschiedenen Bereiche der Halbleiterschichtenfolge 2 erfolgt keine oder keine signifikante laterale Stromaufweitung . Das heißt, ein
Stromfluss durch den Erzeugungsbereich 22 hindurch ist im Wesentlichen parallel zur Wachstumsrichtung y orientiert.
Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 4 bevorzugt dem der Figur 1.
Das elektrische Kontaktierungsschema der Figur 5 entspricht dem der Figur 2. Jedoch sind keine Gräben vorhanden.
In Figur 6 ist illustriert, dass sich die
Durchkontaktierungen 4 nur an einer Seite des
Erzeugungsbereichs 22 befinden, entlang der Querrichtung x gesehen. Im Übrigen entspricht die Kontaktierung bevorzugt der in Figur 1 dargestellten. Auch beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 sind die Durchkontaktierungen 4 nur an einer Seite des
Erzeugungsbereichs 22 vorhanden, entlang der Querrichtung x gesehen. Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 7 bevorzugt dem der Figur 5.
Die Durchkontaktierungen 4 der Figuren 1 bis 7 sind in
Draufsicht gesehen jeweils ringsum von einem Material der Halbleiterschichtenfolge 2 umgeben. Demgegenüber sind in
Figur 8 keine Durchkontaktierungen, sondern Stromschienen 5 vorhanden. Die Stromschienen 5 befinden sich an einem Rand der Halbleiterschichtenfolge 2, entlang der Querrichtung x gesehen. Auch die Stromschienen 5 durchdringen die
Halbleiterschichtenfolge 2 sowie das Aufwachssubstrat 7 vollständig, parallel zur Wachstumsrichtung y. In Draufsicht gesehen, nicht eigens dargestellt, sind die Stromschienen 5 zum Beispiel halbkreisförmig gestaltet. Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 8 bevorzugt dem der Figur 6. Anders als in Figur 8 dargestellt, können die Stromschienen 5 auch beiderseits des
Erzeugungsbereichs 22 vorhanden sein, analog zum
Ausführungsbeispiel der Figur 1.
Gemäß Figur 9 befinden sich die Kontaktflächen 31, 32 sowie das Stromaufweitungselement 33 an den entgegengesetzten
Seiten des Aufwachssubstrats 7 sowie der
Halbleiterschichtenfolge 2, verglichen mit Figur 8. Ansonsten gilt das zu Figur 8 Beschriebene bevorzugt in gleicher Weise zu Figur 9. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 10 sind mehrere voneinander getrennte Erzeugungsbereiche 22 vorhanden.
Zwischen den Erzeugungsbereichen 22 befindet sich, entlang der Querrichtung x gesehen, eine Reihe mit den
Durchkontaktierungen 8. Dabei sind alle Durchkontaktierungen 8 über das Stromaufweitungselement 33 elektrisch
kurzgeschlossen. Eine individuelle Ansteuerung der
Erzeugungsbereiche 22 ist über die Kontaktflächen 31
erzielbar. An der Halbleiterschichtenfolge 2 wechseln sich die Kontaktflächen 32 mit den Kontaktflächen 31 ab, entlang der Querrichtung x.
Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 10 bevorzugt dem der Figur 1. Abweichend von der Darstellung in Figur 10 kann auch das Kontaktierungsschema der Figur 5 verwendet werden, sodass sich die Kontaktflächen 31, 32 sowie das Stromaufweitungselement 33 jeweils an den
entgegengesetzten Seiten befinden, verglichen mit der
Darstellung in Figur 10.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 11 ist nur eine Reihe mit den Durchkontaktierungen 4 vorhanden. Die zwei
Erzeugungsbereiche 22, zwischen denen sich die
Durchkontaktierungen 8 befinden, können über die
Kontaktflächen 31 elektrisch unabhängig voneinander
ansteuerbar sein. Ein Stromfluss I ist symbolisch durch eine Strich-Linie veranschaulicht.
Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 11 bevorzugt dem der Figur 5. Alternativ kann das
Kontaktierungsschema der Figur 1 in gleicher Weise verwendet werden . Beim Ausführungsbeispiel der Figur 12 befinden sich zwei Reihen der Durchkontaktierungen 4 entlang der Querrichtung x zwischen den Erzeugungsbereichen 22. Für jeden der
Erzeugungsbereiche 22 ist ein eigenes StromaufWeitungselement 33 vorhanden. Somit sind für jeden Erzeugungsbereich 22 jeweils eine erste Kontaktfläche 31 und eine zweite
Kontaktfläche 32 vorhanden. Mit anderen Worten sind in der Halbleiterschichtenfolge 2 und in dem Aufwachssubstrat 7 insgesamt zwei der Halbleiterlaser aus Figur 7 in einem einzigen Halbleiterlaser 1 integriert.
Abweichend von der Darstellung in Figur 12 kann auch das Kontaktierungsschema der Figur 6 Verwendung finden. Ebenso können für jeden Erzeugungsbereich 22 der Figur 12 zwei
Reihen von Durchkontaktierungen 4 vorhanden sein, sodass zwei der Halbleiterlaser aus Figur 5 in einem Element analog zu Figur 12 integriert sein können.
In den Figuren 10 bis 12 sind je nur zwei Erzeugungsbereiche 22 dargestellt. In gleicher Weise können auch mehr als zwei der Erzeugungsbereiche 22 vorhanden sein.
In Figur 13 ist eine weitere Art von Ausführungsbeispielen des Halbleiterlasers 1 illustriert. Dabei sind die Gräben 6 vorhanden, die eine Bodenfläche 60 und Seitenflächen 61 aufweisen. Die Bodenfläche 60 ist senkrecht zur
Wachstumsrichtung y orientiert, die Seitenflächen 61
verlaufen schräg zur Wachstumsrichtung y und zur Querrichtung x. In Richtung weg von dem Aufwachssubstrat 7, das wie in allen anderen Ausführungsbeispielen alternativ durch einen
Ersatzträger gebildet sein kann, nimmt eine Breite der Gräben 6 kontinuierlich zu. Von der Seite mit den Kontaktflächen 31, 32 her reicht die Durchkontaktierung 4 vollständig durch das Aufwachssubstrat 7 und endet an der Bodenfläche 60 des Grabens 6. Das
Stromaufweitungselement 33 zieht sich über die dem
Erzeugungsbereich 22 zugewandte Seitenfläche 61 hinweg auf das Gebiet der Halbleiterschichtenfolge 2 oberhalb des
Erzeugungsbereichs 22.
Das Kontaktierungsschema der Figur 13 entspricht damit dem der Figur 7. In gleicher Weise kann alternativ das
Kontaktierungsschema der Figur 5 verwendet werden. Ebenso ist das Kontaktierungsschema der Figur 9 oder der Figur 9 analog zur Figur 5 heranziehbar. Dabei enden die
Durchkontaktierungen 4 oder die Stromschienen 5 jeweils, wie in Figur 13 gezeichnet, an der Bodenfläche 60.
Gemäß Figur 14 befinden sich die Kontaktflächen 31, 32 an der dem Aufwachssubstrat 7 oder dem Ersatzträger abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 2. Dabei weist die
Halbleiterschichtenfolge 2 die Stromleitschicht 21 auf.
Ferner, wie das auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich ist, sind mehrere aktive Schichten 23 vorhanden, zwischen denen sich je eine Tunneldiode 24 befindet.
Beispielsweise sind mindestens zwei oder mindestens drei und/oder höchstens zehn oder höchstens fünf der aktiven
Schichten 23 vorhanden.
Die Kontaktfläche 31 befindet sich über dem Erzeugungsbereich 22. Demgegenüber reicht die Kontaktfläche 32 über die
Durchkontaktierung 4 durch den Graben 6 hinweg bis in die
Stromleitschicht 21. Bei der Bildung des Grabens 6 ist dabei die Stromleitschicht 21 nur zum Teil entfernt. Die
Durchkontaktierung 4 ist auf die Seitenfläche 21 des bevorzugt in Längsrichtung z durchgehenden Grabens 6
beschränkt, die dem Erzeugungsbereich 22 abgewandt ist. Auf der dem Erzeugungsbereich 22 zugewandten Seitenfläche 61 befindet sich optional das für die Laserstrahlung L
absorbierende Material 62.
In der perspektivischen Darstellung des Ausführungsbeispiels der Figur 15 sind Varianten zum Ausführungsbeispiel der Figur 14 illustriert. Dabei sind zur Veranschaulichung links sowie rechts des Erzeugungsbereichs 22 die Durchkontaktierungen 4 abweichend gestaltet. Innerhalb eines Bauteils sind alle Durchkontaktierungen 4 bevorzugt baugleich ausgeführt.
Links des Erzeugungsbereichs 22 sind gemäß Figur 15 die
Kontaktflächen 32 und die Durchkontaktierungen 4
streifenförmig gestaltet. An der rechten Seite des
Erzeugungsbereichs 22 in Figur 15 dagegen ist eine einzige flächige Kontaktfläche 32 vorhanden, die sich in Form der durchgehenden Durchkontaktierung 4 bis an die
Stromleitschicht 21 in dem Graben 6 erstreckt.
Abweichend von der Darstellung in Figur 15, siehe die
Durchkontaktierungen 4 an der linken Seite des
Erzeugungsbereichs 22, kann eine einzige, zusammenhängende Kontaktfläche 32 vorhanden sein, von der abgehend sich fingerförmig die Durchkontaktierungen 4 erstrecken.
Gemäß Figur 15 sind die Gräben 6 im Querschnitt gesehen halbkreisförmig oder halbrund gestaltet. Demgegenüber sind in Figur 14 die Gräben trapezförmig ausgeführt, wohingegen die Gräben etwa in Figur 2 eine rechteckige Form aufweisen. Die jeweiligen Formen der Gräben 6 sind zwischen den
Ausführungsbeispielen austauschbar, sodass beispielsweise in Figur 14 die Gräben 6 auch eine halbrunde oder rechteckige Form haben können.
Entlang der Querrichtung x ist in Figur 16 nur eine Hälfte des Halbleiterlasers 1 illustriert. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 16 ist das Kontaktierungsschema analog zu dem der Figuren 14 und 15 ausgeführt. Jedoch befinden sich die
Durchkontaktierungen 4 neben den Gräben 6, sodass der
Erzeugungsbereich 22 durch die Gräben 6 von den
Durchkontaktierungen 4 separiert ist. Dabei reichen die
Durchkontaktierungen 4, die sich ausgehend von einer
bevorzugt einzigen, durchgehenden und streifenförmigen
Kontaktfläche 22 aus erstrecken, bis in die Stromleitschicht 21. Die Durchkontaktierungen 4 sind je kegelstumpfförmig .
In den Ausführungsbeispielen der Figuren 17 und 18 befinden sich die Halbleiterschichtenfolge 2 und das Aufwachssubstrat 7 oder der optionale Ersatzträger auf einem Träger 9. Ein solcher Träger 9 kann auch als Submount bezeichnet werden. Dabei ist die Lage der Halbleiterschichtenfolge 2 so gewählt, dass eine Vorderkante der Halbleiterschichtenfolge 2, an der die Laserstrahlung L emittiert wird, sich in einem Abstand d zu einer Vorderkante des Trägers 9 befindet. Der Abstand d ist so gewählt, dass die Laserstrahlung L gerade nicht zu dem Träger 9 gelangt.
Trägerkontaktflächen 91 können größer sein als die
Kontaktflächen 31, 32, siehe Figur 17, oder auch bündig mit den Kontaktflächen 31, 32 abschließen, siehe Figur 18.
Entsprechendes gilt für ein Verbindungsmittel 92, das
beispielsweise ein Lot oder ein elektrisch leitfähiger Kleber ist . Anders als etwa bei Leuchtdiodenchips handelt es sich bei den Ausführungsbeispielen der Halbleiterlaser 1 gemäß der Figuren 1 bis 18 jeweils um Kantenemitter und nicht um
Oberflächenemitter. Außerdem liegen die Durchkontaktierungen 4 oder die Stromschienen 5 außerhalb des Erzeugungsbereichs 22, anders als bei Leuchtdioden. Ferner können der
Erzeugungsbereich 22 durch einen Graben von den
Durchkontaktierungen 4 oder den Stromschienen 5 getrennt sein, wiederum anders als dies bei Leuchtdioden der Fall ist.
Ferner haben die Durchkontaktierungen 4 oder die
Stromschienen 5 in einer Richtung, insbesondere entlang der Längsrichtung y, eine hohe Dichte, wohingegen entlang der Querrichtung x eine geringere Dichte vorliegt. Demgegenüber sind bei Leuchtdioden eventuell vorhandene
Durchkontaktierungen in aller Regel in beiden Richtungen gleich dicht angeordnet. Eine laterale Stromverteilung wird insbesondere durch das flächige, lichtundurchlässige und metallische Stromaufweitungselement 33 erzielt. Ein solches Stromaufweitungselement 33 kann bei Leuchtdioden nicht verwendet werden, da dies eine Lichtauskoppelung verhindern würde .
In Figur 19 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 10 illustriert. Dabei ist ein Halbleiterlaser 1, beispielsweise wie in Verbindung mit Figur 2 gezeigt, auf einem elektrischen Treiber 11 direkt montiert. Zwischen Treiberkontaktflächen 12 des Treibers 11 und den Kontaktflächen 31, 32 des
Halbleiterlasers 1 befindet sich lediglich das
Verbindungsmittel 92. Die Kontaktflächen 31, 32, 12 sind so dimensioniert, dass gegenüber den Durchkontaktierungen, in Figur 19 nicht gezeichnet, keine signifikante Vergrößerung eines elektrischen Widerstands erfolgt. Insbesondere ist eine Querschnittsfläche der Kontaktflächen 31, 32, 12 größer als der nicht gezeichneten Durchkontaktierungen oder
Stromschienen. Ein Strompfad I ist schematisch durch eine Strich-Linie symbolisiert.
Der Treiber 11 basiert beispielsweise auf Silizium oder SiGe oder GaN oder GaAs . Zusätzlich zur elektrischen Ansteuerung des Halbleiterlasers 1 kann der Treiber 11 auch als
Wärmesenke zur effizienten Ableitung von Wärme aus dem
Halbleiterlaser 1 eingerichtet sein. Dies kann auch für alle anderen Ausführungsbeispiele gelten.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 20 wird demgegenüber ein Halbleiterlaser 1 etwa analog zu Figur 1 verwendet.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 21 sind mehrere
Kontaktflächen etwa für einen Anodenkontakt oder einen
Kathodenkontakt vorhanden, vergleiche auch Figur 2.
Entsprechendes gilt für Figur 22, insbesondere im Vergleich mit Figur 1.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 23 sind mehrere der
Halbleiterlaser 1 nebeneinander auf den Treiber 11 montiert. Dabei werden Halbleiterlaser 1 analog zur Figur 5 verwendet. Alternativ können auch Halbleiterlaser 1 gemäß Figur 1 herangezogen werden.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 24 sind mehrere der
Erzeugungsbereiche 22 in einem gemeinsamen Halbleiterlaser 1 integriert. Das Halbleiterlaser der Figur 24 ist
beispielsweise aufgebaut, wie in Verbindung mit Figur 12 erläutert. Damit verfügen die Erzeugungsbereiche 22 jeweils über eigene Kontaktflächen 31, 32. Demgegenüber sind in Figur 25 für die Erzeugungsbereiche 22 elektrische Kontaktflächen 31, 32 vorhanden, die sich die Erzeugungsbereiche 22 zumindest zum Teil teilen, siehe den Stromverlauf I, wie durch die Strich-Linie in Figur 25 angedeutet. Der in Figur 25 verwendete Halbleiterlaser 1 entspricht beispielsweise dem in Figur 11 erläuterten
Halbleiterlaser 1.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 26 befindet sich zwischen dem Treiber 11 und dem Halbleiterlaser 1 der Träger 9 als Zwischenträger oder Submount . Hierdurch ist beispielsweise eine Anpassung der Kontaktflächen 31, 32 des Halbleiterlasers 1 an die Treiberkontaktflächen 12 erreichbar, sodass der Halbleiterlaser 1 und der Treiber 11 effizient miteinander kontaktierbar sind, ohne dass Bonddrähte vonnöten sind.
Solche Träger 9 können auch in den Ausführungsbeispielen der Figuren 19 bis 25 vorhanden sein.
In Figur 27 sind weitere Schaltungsdetails schematisch illustriert, die in gleicher Weise für alle anderen
Ausführungsbeispiele dienen können und mit denen besonders niedrige Gesamtinduktivitäten erzielbar sind. Der Treiber 11 umfasst dabei besonders bevorzugt ein Schaltelement wie einen Transistor. Für den Fall eines Transistors ist das
prinzipielle elektrische Schaltbild in Figur 27A gezeigt, wobei für den Transistor die Basis/Gate G, der Emitter/Source S sowie der Kollektor/Drain D schematisch eingezeichnet sind. Optional ist dem Halbleiterlaser 1 ein RC-Glied mit einem Widerstand R, der einem Kondensator C parallel geschaltet ist, vorgeschaltet.
In Figur 27B ist eine schematische Draufsicht und in Figur 27C eine schematische Schnittdarstellung gezeigt, bei dem der Treiber 11 und der Halbleiterlaser 1 auf einem gemeinsamen Träger 9 aufgebracht sind. Die Treiberkontaktfläche 12, D kann zusammenhängend mit der Kontaktfläche 32, insbesondere als Kathode gestaltet, ausgeführt sein. Der Treiber 11 überlappt mit den Treiberkontaktfläche 12, D, S, G und der Halbleiterlaser 1 mit den Kontaktflächen 31, 32, in
Draufsicht gesehen. Die Treiberkontaktfläche 12, S kann über eine Rückseite des Trägers 9 und über elektrische
Durchführungen zur zum Beispiel als Anode gestalteten
Kontaktfläche 31 geführt sein. Anodenseitig ist der
Kontaktfläche 31 optional das RC-Glied 93 vorgeschaltet.
In der Draufsicht der Figur 27D ist eine koplanare Anordnung
10 dargestellt, bei der sich der Treiber 10 und der
Halbleiterlaser 1 in der gleichen Ebene auf dem Träger 9 befinden. Es sind zwei Kontaktflächen 31, insbesondere
Anoden, und eine zentrale Kontaktfläche 32 vorhanden.
Elektrische Leitungen können auf direktem Weg mit
vergleichsweise großer Breite und/oder Dicke von dem Treiber 11 zum Halbleiterlaser 1 verlaufen. Das optionale RC-Glied, in Figur 27D nicht gezeichnet, kann in dem Treiber 11 integriert sein, wie auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen möglich. In der Schnittdarstellung der Figur 27E ist zu sehen, dass der Träger 9 für den Halbleiterlaser 1 gleichzeitig den
Treiber 11 bildet. Bei dem Träger 9 zusammen mit dem Treiber
11 handelt es sich zum Beispiel um eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, englisch Application Specific
Integrated Circuit oder kurz ASIC. Der Treiber 11 ist über die Kontaktflächen 12, 31, 32 direkt mit dem Halbleiterlaser 1 verbunden. Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen
Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Dickenverhältnisse, Längenverhältnisse und Positionen der gezeichneten
Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 125 430.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Halbleiterlaser
2 Halbleiterschichtenfolge
21 StromleitSchicht
22 Erzeugungsbereich
23 aktive Schicht
24 Tunneldiode
31 erste elektrische Kontaktfläche
32 zweite elektrische Kontaktfläche
33 Stromaufweitungseiement
4 Durchkontaktierung
5 Stromschiene
6 Graben
60 Bodenfläche
61 Seitenfläche
62 absorbierendes Material
7 AufwachsSubstrat
8 elektrische Isolationsschicht
9 Träger (Submount)
91 Trägerkontaktfläche
92 Verbindungsmittel
93 RC-Glied
10 Anordnung
11 Treiber mit Gate G, Source S und Drain D
12 Treiberkontaktfläche
A Längsachse
d Abstand
I Stromfluss
L LaserStrahlung
n n-Seite
P p-Seite
X x-Richtung (Querrichtung)
Y y-Richtung (Wachstumsrichtung)
z z-Richtung (Längsrichtung)

Claims

Patentansprüche
1. Oberflächenmontierbarer Halbleiterlaser (1), der ein Kantenemitter ist, mit
- einer Halbleiterschichtenfolge (2), die mindestens einen zur Erzeugung von Laserstrahlung (L) eingerichteten
Erzeugungsbereich (22) zwischen einer p-Seite (p) und einer n-Seite (n) aufweist, und
- mindestens zwei Kontaktflächen (31, 32) zur externen elektrischen Kontaktierung der p-Seite (p) und der n-Seite (n) , und
- mehreren Stromschienen (5) , die sich von der Seite mit den Kontaktflächen (31, 32) her vollständig über die
Halbleiterschichtenfolge (2) erstrecken und die in Draufsicht gesehen an einem Rand der Halbleiterschichtenfolge (2) liegen, sodass die Stromschienen (5) nur zum Teil von einem Material der Halbleiterschichtenfolge (2) umgeben sind, und/oder mehreren Durchkontaktierungen (4), die mindestens den Erzeugungsbereich (22) von der Seite mit den
Kontaktflächen (31, 32) her vollständig durchdringen und die in Draufsicht gesehen innerhalb der Halbleiterschichtenfolge (2) liegen, sodass die Durchkontaktierungen (4) ringsum von einem Material der Halbleiterschichtenfolge (2) umgeben sind, wobei
- der Erzeugungsbereich (22) dazu eingerichtet ist, gepulst mit zeitweisen Stromdichten von mindestens 30 A/mm^ betrieben zu werden,
- sich die Kontaktflächen (31, 32) an derselben Seite der Halbleiterschichtenfolge (2) in einer gemeinsamen Ebene befinden, sodass der Halbleiterlaser (1) bonddrahtfrei kontaktierbar ist, und
-die Durchkontaktierungen (4) und/oder die Stromschienen (5) in Draufsicht gesehen in mindestens zwei Reihen angeordnet sind und sich je mindestens eine der Reihen auf jeder Seite der Längsachse (A) befindet und es sich bei der Längsachse (A) um eine Resonatorachse des Halbleiterlasers (1) handelt und jede der Reihen mehrere der Durchkontaktierungen (4) und/oder der Stromschienen (5) beinhaltet.
2. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, der mehrere der Stromschienen (5) aufweist.
3. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, der mehrere der Durchkontaktierungen (4) aufweist. 4. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem in der Halbleiterschichtenfolge (2) mindestens zwei langgestreckte Gräben (6) mit schrägen Seitenflächen (61) sowie mit einer Bodenfläche (60) geformt sind, die den
Erzeugungsbereich (22) vollständig durchdringen und die zu einer Verhinderung von parasitären Lasermoden eingerichtet sind,
wobei die Gräben (6) zumindest teilweise mit einem für die Laserstrahlung (L) absorbierenden Material (62) ausgefüllt sind . 5. Halbleiterlaser (1) nach den Ansprüchen 3 und 4,
bei dem zumindest ein Teil der Durchkontaktierungen (4) an der Bodenfläche (60) endet,
wobei von diesen Durchkontaktierungen (4) her ein
metallisches StromaufWeitungselement (33) über zumindest eine der Seitenflächen (61) bis auf die p-Seite (p) und die n- Seite (n) reicht, und
wobei das StromaufWeitungselement (33) zumindest einen Teil des absorbierenden Materials (62) bildet.
6. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem zumindest eine der Durchkontaktierungen (4) von entweder der p-Seite (p) oder der n-Seite (n) her kommend an der Bodenfläche (60) endet und diese zumindest eine
Durchkontaktierung (4) wenigstens einen Teil der dem
Erzeugungsbereich (22) abgewandten Seitenfläche (61) bedeckt, wobei über diese zumindest eine Durchkontaktierung (4) entweder die n-Seite (n) oder die p-Seite (p) , von der die Durchkontaktierung (4) nicht her kommt, elektrisch
kontaktiert ist.
7. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die Durchkontaktierungen (4) und/oder die
Stromschienen (5) in Draufsicht gesehen spiegelsymmetrisch zur Längsachse (A) angeordnet sind,
wobei zwischen einschließlich 8 und 42 der
Durchkontaktierungen (4) und/oder der Stromschienen (5) vorhanden sind.
8. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die beiderseits der Längsachse (A) liegenden
Durchkontaktierungen (4) an der p-Seite (p) oder an der n- Seite (n) über das durchgehende, flächige und metallische Stromverteilungselement (33) miteinander verbunden sind, wobei das Stromverteilungselement (33) den Erzeugungsbereich (22) flächig elektrisch kontaktiert. 9. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Halbleiterschichtenfolge (2) zumindest eine flächige Stromleitschicht (21) umfasst, die zu einer
lateralen Stromaufweitung an einer Seite des
Erzeugungsbereichs (22) eingerichtet ist und diese Seite frei von einem metallischen oder oxidischen
Stromaufweitungselement (33) ist, wobei die Stromleitschicht (21) in ohmschen Kontakt mit einer der Kontaktflächen (32) steht, und
wobei die Stromleitschicht (21) auf demselben
Halbleitermaterialsystem basiert wie der Erzeugungsbereich (22) und ein um mindestens einen Faktor 5 höhere mittlere Dotierstoffkonzentration aufweist als der Erzeugungsbereich
(22) .
10. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem in Draufsicht gesehen ein Quotient aus einer Fläche der Durchkontaktierungen (4) und/oder der Stromschienen (5) insgesamt und des Erzeugungsbereichs (22) zwischen
einschließlich 0,02 und 0,2 liegt.
11. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend ein Aufwachssubstrat (7), auf dem die
Halbleiterschichtenfolge (2) aufgewachsen ist,
wobei das Aufwachssubstrat (7) elektrisch leitend ist, die Halbleiterschichtenfolge (2) auf dem Materialsystem AlInGaAs basiert und der Halbleiterlaser (1) ein Kantenemitter ist, und
wobei der Erzeugungsbereich (22) mehrere aktive Schichten
(23) umfasst, die über Tunneldioden (24) innerhalb des
Erzeugungsbereichs (22) miteinander elektrisch in Serie verschaltet sind.
12. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Halbleiterschichtenfolge (2) mindesten zwei in
Draufsicht parallel zueinander angeordnete Erzeugungsbereiche (22) aufweist,
wobei sich zumindest eine der Kontaktflächen (31, 32) in Draufsicht gesehen zwischen diesen Erzeugungsbereichen (22) befindet.
13. Anordnung (10) mit
- mindestens einem Halbleiterlaser (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, und
- einem Treiber (11) zum gepulsten Betreiben des
Halbleiterlasers (1) mit zeitweisen Strömen von mindestens 10 A,
wobei der Halbleiterlaser (1) bonddrahtfrei mit dem Treiber (11) elektrisch verbunden ist, sodass sich die beiden
Kontaktflächen (31, 32) an einer dem Treiber (11) zugewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (2) befinden.
14. Betriebsverfahren, mit dem eine Anordnung (10) nach dem vorherigen Anspruch betrieben wird,
wobei der Halbleiterlaser (1) gepulst mit zeitweisen
Stromdichten von mindestens 30 A/mm^ im Erzeugungsbereich (22) betrieben wird.
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