WO2014048687A1 - Algainn halbleiterlaser mit einem mesa und verbesserter stromführung - Google Patents

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Georg BRÜDERL
Christoph Eichler
Sven GERHARD
Teresa WURM
Uwe Strauss
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    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor laser according to patent claim 1 and to a method for producing a semiconductor laser according to patent claim 11.
  • the prior art discloses an edge-emitting semiconductor laser with a rib waveguide geometry.
  • Semiconductor laser is preferably made of a III-V semiconductor material.
  • the semiconductor laser is constructed in the form of layers which are angeord ⁇ net in an XZ plane. The layers are arranged one above the other along a Y-axis. In the YZ plane, the semiconductor laser points
  • Semiconductor laser has a P-type cladding layer, a Wellenlei ⁇ ter, an active zone and a second waveguide and a second cladding layer 25 on.
  • the gradation is formed adjacent to the upper waveguide.
  • the object of the invention is to provide an improved
  • the object of the invention is achieved by the semiconductor laser according to claim 1 and the method according to claim 11.
  • the semiconductor laser has the advantage that a verbes ⁇ serte current guidance is achieved in that a two-dimensional carrier gas in the region of the blocking layer is weakened from ⁇ .
  • Abstu- Fung at least adjacent to the Blo ⁇ ckier Anlagen additionally supports a power limitation.
  • the gradation may be located on top of the blocking layer or in the blocking layer.
  • the current constriction is also supported by the fact that in the blocking layer, the aluminum content in the direction of the two ⁇ th waveguide layer, that is increasing in the direction to the active zone.
  • laser data of a semiconductor laser in particular the threshold and the slope, can be improved. This is achieved in that an in ⁇ jetechnischseffizienz of the charge carriers in the semiconductor structure, ie the active zone is optimized. In this way it is avoided that the mobile electrons reach positively doped regions and do not radiantly recombine there.
  • the blocking layer is designed to enhance hole transport in the active zone and reduce or prevent the appearance of distinct two-dimensional orifice gases.
  • the blocking layer ⁇ AlGaN, AlInGaN, or AlInN may comprise, in particular, the blocking layer may be formed as AlGaN and / or as AlInGaN- and / or as AlInN layer.
  • the holes Due to the increase in the aluminum content from the p-doped side in the direction of the active zone, the holes result in several small barriers or an increasing barrier. Characterized the transportation of the holes through the ge ⁇ classified or rising increase of the aluminum content is he ⁇ facilitated. Furthermore, this reduces the height of the band edge jumps and thus the shape of the two-dimensional hole gas.
  • the blocking layer is formed in form of a first and a second blocking layer which is different ⁇ at the two blocking layers of the aluminum content, wherein in the blocking layer, which faces the second waveguide layer, the aluminum content we ⁇ is iquess greater by 1% as in the second blocking layer.
  • the aluminum content in the blocking layer may have a maximum value of 30%. exhibit. As a result, a strong attenuation of the two-dimensional hole gas is achieved.
  • the two-sided gradation is located closer to the first waveguide layer or closer to the second waveguide layer, but adjacent or within the blocking layer.
  • the blocking layer is formed as a one-part layer, wherein the aluminum content increases starting from the first waveguide layer in the direction of the second waveguide layer.
  • the increase can be designed game linearly with ⁇ .
  • a stronger than the linear increase of the aluminum content may be provided in the direction of the second waveguide layer. Due to the nature of the increase in the aluminum content and the value of the aluminum content, the current constriction can be adjusted individually. In addition, an adapted constriction of the current density in the active zone can also be achieved by the position of the gradation in the region of the blocking layer.
  • the first and the second blocking layer and the first and the second waveguide ⁇ are positively doped, wherein a mean doping content is selected in such a way that the average doping content of the first blocking layer is greater than the average doping content of the second Blocking layer, wherein the average doping content of the first waveguide layer is greater than or equal to the doping content of the second blocking layer ge ⁇ chooses.
  • the doping content of the second wave ⁇ conductor layer is smaller than the doping content of the first waveguide layer.
  • the second wave ⁇ conductor layer may also be undoped.
  • the average impurity content of the first Blo ⁇ ckier Anlagen is greater than the average dopant content of the second blocking layer.
  • the average Dotianssge ⁇ 's just the second blocking layer is greater than the mean ⁇ Do t michsgehalt the first waveguide layer.
  • the average doping content of the first waveguide layer is greater than the mean doping content of the second waveguide ⁇ layer.
  • magnesium may be used as the dopant.
  • the doping content of the p-type cladding layer is larger than the dopant content of the ers ⁇ th waveguide layer.
  • the dopant content or the gradient of the doping ⁇ depend on the selected embodiment ge ⁇ within the individual layers stages possible content.
  • At least one additional layer may be provided between the first and second waveguide layers.
  • the additional layer may be provided at ⁇ play, between the first and second blocking layer.
  • the additional layer can beispielswei ⁇ se are made of gallium nitride and support the function of the semiconducting ⁇ terlasers or at least not interfere.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional representation of an embodiment of the semiconductor laser
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of the current conduction of the semiconductor laser of FIG. 2
  • FIGS. 4 and 5 further embodiments of a semiconductor laser with two blocking layers and different height positions of the two-sided gradation
  • Figures 6 and 7 further embodiments of the Halbleiterla ⁇ sers having a plurality of blocking layers
  • FIG. 8 shows an embodiment of the semiconductor laser with a blocking layer with an aluminum gradient
  • FIG. 9 shows a schematic representation of the aluminum gradiometer
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a semiconductor laser with an indication of the magnesium doping of the individual layers
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a semiconductor laser with an intermediate layer between the first and the second waveguide layer
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a semiconductor laser with an indication of the magnesium doping of the individual layers
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a semiconductor laser with an intermediate layer between the first and the second waveguide layer
  • FIGS. 12 to 15 represent further embodiments of the semiconductor laser.
  • FIG. 1 shows, in a schematic perspective view, a semiconductor laser 1 which has a base body 2 and a stepped attachment 3.
  • the semiconductor laser 1 is constructed in the form of layers arranged in Z-X planes, the layers being arranged one above the other along a Y-axis.
  • the paragraph 3 concludes with a p-contact layer 4, wherein opposite the base body 2 with an n-contact layer 5 is completed.
  • Zvi ⁇ rule the p-contact layer 4 and the n-type contact layer 5 is located an active region 6 in the basic body 2, the trained det is to produce light.
  • the active zone 6 extends in a lateral direction along the Z-axis.
  • a first and a second resonator are arranged on opposite side surfaces 7, 8, a first and a second resonator are arranged.
  • the attachment 3 is via a two-sided gradation 9 in the X-axis in the wider in the X-axis base 2 over.
  • the coupling-out of the laser light takes place via one of the two resonator mirrors.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through the semiconductor laser 1 in the YX plane.
  • the n-contact layer 5 is followed by an n-doped cladding layer 10.
  • a third waveguide ⁇ layer 11 is arranged on the third waveguide layer 11, the active zone 6 is applied.
  • a second waveguide layer 13 is arranged on the active zone 6, a second waveguide layer 13 is arranged.
  • a blocking layer 14 is introduced ⁇ .
  • a first Wellenlei ⁇ tertik 15 is arranged on the first waveguide layer 15, a P-cladding layer 16 is arranged.
  • P-cladding layer 16 On the P-cladding layer 16 is arranged.
  • P-cladding layer 16 On the P-cladding layer 16 is arranged on the P
  • Cladding layer 16 the p-contact layer 4 is applied.
  • the blocking layer is
  • first blocking layer 17 and a second blocking layer 18 is formed.
  • the first and the second blocking layer 17, 18 differ at least in the
  • the first blocking layer 17 faces the second waveguide layer 13 and is applied in particular on the second waveguide layer.
  • the second blocking layer 18 faces the first waveguide layer 15 and, for example, directly on the first waveguide layer
  • the n- and p-doped cladding layers comprise gallium and nitrogen, AlInGaN, AlGaN or AlInN and are for example constructed as AlInGaN layers.
  • the first, second and third waveguide layers 15, 13, 11 may differ in composition.
  • the first and / or the second and / or third waveguide layer comprise Al x In y Ga (i_ x _ y) N, where x has a value between 0 and 1 can at ⁇ take wherein y may assume values between 0 and 1, and wherein the sum (x + y) can take values between 0 and 1.
  • the waveguide layers 15, 13, 11 have on average a greater refractive index than the p-type cladding layer 16 or the n-type cladding layer 10.
  • Good properties are achieved with egg ner first waveguide layer 15 whose thickness is Zvi ⁇ rule ONM and 300nm. Better properties are achieved with a first waveguide layer 15 whose thickness is between 20nm and 200nm. Even better properties are achieved with a first waveguide layer 15 whose thickness is between 40 nm and 100 nm.
  • the first Wellenlei ⁇ ter Mrs 15 is composed of Al x In y Gai_ x _ y N, where x can Zvi ⁇ rule 0% and 20%.
  • x may be between 0% and 6%.
  • x may be between 0% and 3%.
  • Y can take values between 0% and 10%.
  • the second waveguide layer 13 is made of Al x In y Gai_ x _ y N builds up ⁇ formed and for example has a thickness between 3 nm and 300 nm.
  • x can take the values between 0% and 5% and y can take the values between 0% and 12%.
  • x can take the values between 0% and 2% and y the values between 0% and 7%.
  • the blocking layer 14 is an aluminum-containing layer.
  • the blocking layer 14 may be a multilayer formed with at ⁇ different union aluminum contents in individual layers, or a single layer niumgradienten with a gradient of aluminum content or in egg ⁇ ner combination with several layers with different aluminum content and at least one layer having an aluminum be.
  • the aluminum content of Blo ⁇ ckier Anlagen 14 is larger than the aluminum content of the first waveguide layer 15.
  • the Aluminiumge ⁇ is stop of the blocking layer in the region adjacent to the first Waveguide layer 15 by at least 2% greater than the Alumi ⁇ niumgehalt the first waveguide layer 15.
  • the aluminum content of the blocking layer 14 may be adjacent at least 4% greater in the first waveguide layer 15 and the aluminum content of the first waveguide layer 15.
  • the Blocking layer 14 may comprise an aluminum-gallium-nitride layer, an aluminum-indium-gallium-nitride layer, and / or an aluminum-indium-nitride layer.
  • the blocking layer 14 may be formed as an AlGaN layer or as an AlInGaN layer or as an AlInN layer.
  • the proportion of indium may be less than 20%, preferably less than 5%, wherein the thickness of the blocking layer 14 may be for example between 10 nm and 100 nm.
  • the blocking layer 14 may have a thickness between 20nm and 60nm.
  • the first blocking layer 17 has a greater average aluminum content than the second blocking layer 18.
  • the second blocking layer 18 in this embodiment may assume the above-mentioned values for the blocking layer 14.
  • the height position of the two-side gradation 9 is disposed at least adjacent to the blocking layer 14 and in particular within the blocking layer ⁇ fourteenth In the exemplary embodiment of FIG. 2, the gradation 9 is arranged in the region of the second blocking layer 18.
  • FIG. 3 shows, in a schematic representation in the form of arrows, a current guide 19 from the p-contact 4 in the direction of the n-contact 5.
  • FIG. 4 shows, in a schematic illustration, a cross section of the XY plane through a further embodiment of the semiconductor laser 1, which is designed essentially in accordance with the embodiment of FIG. 2, but the step 9 is arranged deeper in comparison to FIG Area of the first blocking layer 17 is formed.
  • Figure 5 shows a further embodiment of the Halbleiterla ⁇ sers, which is formed substantially in accordance with the embodiment of Figure 2, except that the gradation 9 see be- at an upper edge of the second blocking layer 18 in the boundary region of the first waveguide layer 15 and the second Blo ⁇ ckier Anlagen 18 is arranged.
  • Figure 6 shows a schematic representation of a cross section in the XY plane of a further embodiment of a semiconductor laser, which is formed substantially in accordance with the arrangement of Figure 2, but in contrast to Anord ⁇ voltage of Figure 2 is not a first and a second blocking ⁇ layer 17, 18, but a first, a second and a third blocking layer 17, 18, 20 are provided.
  • the three blocking layers for example, have a differing ⁇ chen aluminum content, the aluminum content of the third blocking layer 20 is smaller than that of the second blocking layer 18 and the aluminum content of the second Blo ⁇ ckier für 18 is less than the aluminum content of the ERS th blocking layer 17.
  • the first blocking layer 17 has a maximum aluminum content of 30%.
  • the aluminum content of the third blocking layer 20 is at least 2% higher than the aluminum content of the first Waveguide Layer 15.
  • the aluminum content of the third blocking layer 20 is at least 4% greater than the aluminum content of the first waveguide layer 15.
  • the gradation 9 is arranged in the embodiment of Figure 6 in the boundary region between the first and the second blocking layer 17, 18.
  • Figure 7 shows a further embodiment which is formed in the Wesentli ⁇ chen according to an embodiment of Figure 6, but with the gradation 9 is arranged in particular on the half of the height of the first blocking layer 17 in the region of the first blocking layer 17th Depending on the selected embodiment, more than three blocking layers with different and / or the same aluminum content may also be provided.
  • the first blocking layer 17 may be beispielswei ⁇ se between 40 nm and 60 nm, in particular, for example, 50 nm thick.
  • the gradation 9 may be located at a depth of 0 to 30 nm of the first blocking layer, for example in egg ⁇ ner depth of 20 nm.
  • Figure 8 shows a schematic representation of a cross section through an XY-plane of another embodiment of a semiconductor laser which is formed substantially according to the Anord ⁇ voltage of Figure 2 but wherein the blocking layer 14 is formed as a one-piece blocking layer, starting from the first waveguide layer 15 in Rich ⁇ tion on the second waveguide layer 13 has a Aluminiumge ⁇ stop, which increases in the direction of the second waveguide layer 13.
  • Figure 9 shows a schematic representation position, the increase in the aluminum content in the direction of the second waveguide layer 13 within the blocking layer 14.
  • the blocking layer 14 in the boundary region to the first waveguide layer 15 at least one aluminum ⁇ content which is larger by 2% than
  • the blocking layer 14 in the border region to the first waveguide layer 15 may already have an aluminum content that is at least 4% greater than the aluminum content.
  • the aluminum content increases linearly in the direction of the second waveguide layer 13, as shown in Fi gur ⁇ .
  • the aluminum content in the direction of the second shafts can ⁇ conductor layer 13 and batchwise or exponential increase ⁇ .
  • the gradation 9 is formed in the illustrated example in a lower third of the blocking layer 14.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a cross section through the XY plane of the semiconductor laser 1 of FIG. 2, wherein an example of the magnesium doping of the P-cladding layer, the first waveguide layer 15, the first and second blocking layers 17, 18 and the second Waveguide layer 13 is indicated.
  • the first and the second blocking layer and the first and the second waveguide ⁇ are p-doped with magnesium, wherein an average content of magnesium is selected in such a way that the average Magnesi ⁇ content of the first blocking layer is greater than the mitt ⁇ sized magnesium content of the second blocking layer, wherein the mean magnesium content of the first waveguide layer RESIZE ⁇ SSER or equal to the magnesium content of the second blocking layer is selected.
  • the magnesium content of the two ⁇ th waveguide layer is smaller than the magnesium content of the first waveguide layer.
  • the second waveguide layer may also be undoped.
  • the magnesium content of the p-type cladding layer is greater than the magnesium content of the first waveguide layer.
  • levels of the magnesium content or gradients of the magnesium content are possible within the individual layers.
  • the doping with magnesium is in the range of 1 * 10 17 -5 * 10 20 / [1 / cm 3 ], preferably between 1 * 10 17 -5 * 10 19 / [1 / cm 3 ].
  • magnesium can also be used instead Carbon, beryllium, zinc, cadmium or calcium can be used as a dopant.
  • FIG. 11 shows, in a schematic illustration, a cross section in the XY plane of a further embodiment of a semiconductor laser, which is designed essentially in accordance with the embodiment of FIG.
  • an intermediate layer 21 is formed between the first and second blocking layers 17, 18.
  • the intermediate layer 21 may, for example gallium nitride aufwei ⁇ sen or consist of gallium nitride.
  • the intermediate layer 21 have a layer ⁇ thickness, for example less than 20 nm.
  • the intermediate layer 21 may also be arranged between the first waveguide layer 15 and the second blocking layer 18 and / or between the second waveguide layer 13 and the first blocking layer 17.
  • a plurality of intermediate layers 21 may be provided between the first and the second waveguide layers 15, 13.
  • corresponding intermediate layers can also be arranged within a one-piece blocking layer 14 with an aluminum gradient.
  • the gradation 9 is introduced into the semiconductor laser, for example, by an etching of the corresponding edge regions.
  • the height of the gradation 9 is achieved over the times or via a signal detection of the composition of the etched layer.
  • the etching rates depend on the composition of the layer and on the etching process used.
  • RIE reactive ion etching
  • CAIBE chemically assisted Ionenstrahlö zen
  • the active region may comprise quantum well structures in the form of alternating indium gallium nitride layers and gallium nitride layers. It can, however, too other types of active zones are used to generate light.
  • Figure 12 shows another embodiment of a semiconductor laser, wherein in addition to the gradation 9 side of the attachment 3, a further gradation 23 is provided on the upper side of the base body 2.
  • the distances between the attachment 3 and the further graduation 23 can be different on both sides.
  • the intervals may range greater than 0.1 pm, for example greater than 2 pm, preferably ⁇ , greater than 10 pm be formed.
  • the arrangement of FIG. 12 schematically illustrates an example that may represent a ridge laser with mesa trenches.
  • FIG. 13 shows an example of a laser bar with a plurality of semiconductor lasers arranged next to one another, it being possible for a base body to have a plurality of attachments 3 with corresponding gradations 9 and further gradations 23 lying therebetween.
  • the further gradations 23 represent so-called mesa trenches.
  • An article 3 represents a semiconductor laser.
  • FIG. 14 shows a further embodiment of a semiconductor laser in which further attachments 3 are provided laterally to the attachment 3, but which, for example, are not electrically contacted.
  • the distances, d. H. the widths 24, 25 of the gradations 9 are in the range of> 0.1 pm, for example> 2 pm, preferably> 10 pm.
  • FIG. 15 shows a further embodiment of a semiconductor laser in which the attachment 3 is bounded laterally by a step 9 of the semiconductor material.
  • a filling material 26 is provided which covers the Grundkör ⁇ per 2 and in the illustrated embodiment has the same height as the attachment 3.
  • the gradation 3 is embedded in a filling material 28.
  • the example of FIG. 15 may represent a buried heterostructure laser.

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Description

Beschreibung
ALGAINN HALBLEITERLASER MIT EINEM MESA UND VERBESSERTER STROMFÜHRUNG
5 Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers gemäß Patentanspruch 11.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Prioritäten der deut- 10 sehen Patentanmeldungen DE 10 2012 217 662.4 und 10 2012 220 911.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme auf¬ genommen wird.
Im Stand der Technik ist ein kantenemittierender Halbleiter- 15 laser mit einer Rippenwellenleitergeometrie bekannt. Der
Halbleiterlaser ist vorzugsweise aus einem III-V- Halbleitermaterial hergestellt. Der Halbleiterlaser ist in Form von Schichten aufgebaut, die in einer X-Z-Ebene angeord¬ net sind. Die Schichten sind entlang einer Y-Achse übereinan- 20 der angeordnet. In der Y-Z-Ebene weist der Halbleiterlaser
eine Abstufung von einem schmaleren oberen Bereich hin zu einem breiteren unteren Bereich auf. Die Schichtenfolge des
Halbleiterlasers weist eine P-Mantelschicht , einen Wellenlei¬ ter, eine aktive Zone und einen zweiten Wellenleiter und eine 25 zweite Mantelschicht auf. Die Abstufung ist angrenzend an den oberen Wellenleiter ausgebildet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte
Stromführung in der aktiven Zone des Halbleiterlasers zu er- 30 reichen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Halbleiterlaser gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.
35 Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Halbleiterlaser weist den Vorteil auf, dass eine verbes¬ serte Stromführung dadurch erreicht wird, dass ein zweidimensionales Ladungsträgergas im Bereich der Blockierschicht ab¬ geschwächt wird. Zudem wird aufgrund der Anordnung der Abstu- fung der Schichtstruktur wenigstens angrenzend an die Blo¬ ckierschicht zusätzlich eine Stromeinschränkung unterstützt. Somit kann die Abstufung auf der Oberseite der Blockierschicht oder in der Blockierschicht angeordnet sein. Weiter¬ hin wird entgegen den Erwartungen durch das Vorsehen des ers- ten Wellenleiters in Kombination mit der Abstufung die Performance des Halbleiterlasers verbessert. Somit wird im Ver¬ gleich zum Stand der Technik eine erhöhte Stromdichte in der aktiven Zone erreicht. Die Stromeinschnürung wird auch dadurch unterstützt, dass in der Blockierschicht der Aluminiumgehalt in Richtung zur zwei¬ ten Wellenleiterschicht, d. h. in Richtung zur aktiven Zone zunimmt . Mit Hilfe der beschriebenen Anordnung können Laserdaten eines Halbleiterlasers, insbesondere die Schwelle und die Steilheit verbessert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass eine In¬ jektionseffizienz der Ladungsträger in die Halbleiterstruktur, d. h. die aktive Zone optimiert wird. Auf diese Weise wird vermieden, dass die mobilen Elektronen positiv dotierte Bereiche erreichen und dort nicht strahlend rekombinieren.
Mit Hilfe der beschriebenen Blockierschicht wird ein zu gro¬ ßer Sprung im Aluminiumgehalt vermieden, so dass die Ausbil- dung eines zweidimensionalen Lochgases an der Grenzfläche zwischen einer Wellenleiterschicht und der BlockierSchicht reduziert wird. Die hohe Querleitfähigkeit der Löcher im zweidimensionalen Lochgas führt zu dem Nachteil, dass eine Stromaufweitung in seitliche Randbereiche die Folge ist. Die- se Vorteile werden sowohl für polare als auch für nicht pola¬ re Schichten erreicht. Mit Hilfe der verbesserten Schichtabfolge und der darauf an- gepassten Anordnung der Abstufung wird eine Verbesserung der Löcherin ektionseffizienz erreicht, wobei eine gute Elektro¬ nen-In ektionseffizienz erhalten bleibt.
In einer weiteren Ausführungsform wird durch das Einbringen mehrerer Schichten mit unterschiedlichem Aluminiumgehalt anstelle einer einzelnen Schicht mit einem sehr hohen Aluminiumgehalt die Blockierschicht in der Weise gestaltet, dass der Löchertransport in der aktiven Zone verbessert wird und das Auftreten von ausgeprägten zweidimensionalen Lochgasen reduziert oder verhindert wird. Beispielsweise kann die Blockier¬ schicht AlGaN, AlInGaN oder AlInN aufweisen, insbesondere kann die Blockierschicht als AlGaN- und/oder als AlInGaN- und/oder als AlInN-Schicht ausgebildet sein.
Durch die Zunahme des Aluminiumgehalts von der p-dotierten Seite kommend in Richtung der aktiven Zone ergeben sich für die Löcher mehrere kleine Barrieren oder eine ansteigende Barriere. Dadurch wird der Transport der Löcher durch den ge¬ stuften oder ansteigenden Anstieg des Aluminiumgehalts er¬ leichtert. Des Weiteren nimmt dadurch die Höhe der Bandkantensprünge und somit die Ausprägung des zweidimensionalen Lochgases ab.
In einer Ausführungsform wird die Blockierschicht in Form einer ersten und einer zweiten Blockierschicht ausgebildet, wo¬ bei in den zwei Blockierschichten der Aluminiumgehalt unterschiedlich ist, wobei in der Blockierschicht, die der zweiten Wellenleiterschicht zugewandt ist, der Aluminiumgehalt we¬ nigstens um 1% größer ist als in der zweiten Blockierschicht. Durch die Ausbildung von Blockierschichten mit unterschiedlichen Aluminiumgehalten wird eine definierte Abschwächung des zweidimensionalen Ladungsträgergases in der Blockierschicht erreicht.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Aluminiumgehalt in der Blockierschicht einen maximalen Wert von 30% aufweisen. Dadurch wird eine starke Abschwächung des zweidimensionalen Lochgases erreicht.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform ist die zweiseiti- ge Abstufung näher an der ersten Wellenleiterschicht oder näher an der zweiten Wellenleiterschicht, aber angrenzend bzw. innerhalb der Blockierschicht angeordnet. Je näher die Abstu¬ fung an der zweiten Wellenleiterschicht, d. h. näher an der aktiven Zone, desto stärker ist die Stromeinschnürung und da- mit ist die Stromdichte in der aktiven Zone umso höher.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Blockierschicht als einteilige Schicht ausgebildet, wobei der Aluminiumgehalt ausgehend von der ersten Wellenleiterschicht in Richtung auf die zweite Wellenleiterschicht zunimmt. Die Zunahme kann bei¬ spielsweise linear ausgebildet sein. Zudem kann eine stärkere als die lineare Zunahme des Aluminiumgehalts in Richtung auf die zweite Wellenleiterschicht vorgesehen sein. Durch die Art der Zunahme des Aluminiumgehalts und des Wertes des Alumini- umgehaltes kann die Stromeinschnürung individuell eingestellt werden. Zudem kann auch durch die Position der Abstufung im Bereich der Blockierschicht eine angepasste Einschnürung der Stromdichte in der aktiven Zone erreicht werden. In einer weiteren Ausführungsform sind die erste und die zweite Blockierschicht und der erste und der zweite Wellen¬ leiter positiv dotiert, wobei ein mittlerer Dotierungsgehalt in der Weise gewählt ist, dass der mittlere Dotierungsgehalt der ersten Blockierschicht größer ist als der mittlere Dotie- rungsgehalt der zweiten Blockierschicht, wobei der mittlere Dotierungsgehalt der ersten Wellenleiterschicht größer oder gleich dem Dotierungsgehalt der zweiten Blockierschicht ge¬ wählt ist. Zudem ist der Dotierungsgehalt der zweiten Wellen¬ leiterschicht kleiner als der Dotierungsgehalt der ersten Wellenleiterschicht. Beispielsweise kann die zweite Wellen¬ leiterschicht auch undotiert sein. In einer weiteren Ausführungsform ist der mittlere Dotierungsgehalt der ersten Blo¬ ckierschicht größer als der mittlere Dotierungsgehalt der zweiten Blockierschicht. Zudem ist der mittlere Dotierungsge¬ halt der zweiten Blockierschicht größer als der mittlere Do¬ tierungsgehalt der ersten Wellenleiterschicht. Weiterhin ist der mittlere Dotierungsgehalt der ersten Wellenleiterschicht größer als der mittlere Dotierungsgehalt der zweiten Wellen¬ leiterschicht. Als Dotierstoff kann z.B. Magnesium verwendet werden .
In einer weiteren Ausführungsform ist der Dotierungsgehalt der p-Mantelschicht größer als der Dotierungsgehalt der ers¬ ten Wellenleiterschicht. Weiterhin sind abhängig von der ge¬ wählten Ausführungsform innerhalb der einzelnen Schichten Stufen des Dotierungsgehaltes oder Gradienten des Dotierungs¬ gehalts möglich. Durch das Absenken des Dotierungsgehalts wird die Absorption der optischen Mode des von der aktiven Zone erzeugten Lichts kleiner.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann zwischen der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht wenigstens eine Zusatzschicht vorgesehen sein. Die Zusatzschicht kann bei¬ spielsweise zwischen der ersten und der zweiten Blockierschicht vorgesehen sein. Die Zusatzschicht kann beispielswei¬ se aus Galliumnitrid bestehen und die Funktion des Halblei¬ terlasers unterstützen oder wenigstens nicht beeinträchtigen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung des Halbleiterlasers,
Figur 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform des Halbleiterlasers, Figur 3 eine schematische Darstellung der Stromführung des Halbleiterlasers der Figur 2,
Figuren 4 und 5 weitere Ausführungsformen eines Halbleiterla- sers mit zwei Blockierschichten und unterschiedlichen Höhenpositionen der beidseitigen Abstufung,
Figuren 6 und 7 weitere Ausführungsformen des Halbleiterla¬ sers mit mehreren Blockierschichten,
Figur 8 eine Ausführungsform des Halbleiterlasers mit einer Blockierschicht mit einem Aluminiumgradienten,
Figur 9 eine schematische Darstellung des Aluminiumgradien- ten,
Figur 10 eine schematische Darstellung eines Halbleiterlasers mit Angabe der Magnesiumdotierung der einzelnen Schichten, Figur 11 eine weitere Ausführungsform eines Halbleiterlasers mit einer Zwischenschicht zwischen der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht, und
Figuren 12 bis 15 weitere Ausführungsformen des Halbleiterla- sers darstellen.
In Figur 1 ist das Koordinatensystem der X-, Y-, Z-Achsen dargestellt, wobei die Achsen jeweils senkrecht aufeinander stehen. Figur 1 zeigt in einer schematischen, perspektivi- sehen Darstellung einen Halbleiterlaser 1, der einen Grundkörper 2 und einen abgestuften Aufsatz 3 aufweist. Der Halbleiterlaser 1 ist in Form von Schichten aufgebaut, die in Z- X-Ebenen angeordnet sind, wobei die Schichten übereinander entlang einer Y-Achse angeordnet sind. Der Absatz 3 schließt mit einer p-KontaktSchicht 4 ab, wobei gegenüberliegend der Grundkörper 2 mit einer n-KontaktSchicht 5 abschließt. Zwi¬ schen der p-KontaktSchicht 4 und der n-KontaktSchicht 5 ist im Grundkörper 2 eine aktive Zone 6 angeordnet, die ausgebil- det ist, um Licht zu erzeugen. Die aktive Zone 6 erstreckt sich in lateraler Richtung entlang der Z-Achse. An gegenüberliegenden Seitenflächen 7, 8 sind ein erster und ein zweiter Resonatorspiegel angeordnet. Der Aufsatz 3 geht über eine beidseitige Abstufung 9 in der X-Achse in den in der X-Achse breiter ausgebildeten Grundkörper 2 über. Die Auskopplung des Laserlichts erfolgt über einen der zwei Resonatorspiegel.
Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Halbleiterlaser 1 in der Y-X-Ebene . An die n-KontaktSchicht 5 schließt sich eine n-dotierte Mantelschicht 10 an. Auf der n- dotierten Mantelschicht 10 ist eine dritte Wellenleiter¬ schicht 11 angeordnet. Auf der dritten WellenleiterSchicht 11 ist die aktive Zone 6 aufgebracht. Auf der aktiven Zone 6 ist eine zweite Wellenleiterschicht 13 angeordnet. Auf der zwei¬ ten Wellenleiterschicht 13 ist eine Blockierschicht 14 aufge¬ bracht. Auf der Blockierschicht 14 ist eine erste Wellenlei¬ terschicht 15 angeordnet. Auf der ersten Wellenleiterschicht 15 ist eine P-Mantelschicht 16 angeordnet. Auf der P-
Mantelschicht 16 ist die p-KontaktSchicht 4 aufgebracht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Blockierschicht
14 in Form einer ersten Blockierschicht 17 und einer zweiten Blockierschicht 18 ausgebildet. Die erste und die zweite Blo- ckierschicht 17, 18 unterscheiden sich wenigstens in der
Bandlücke, die beispielsweise durch den Aluminiumgehalt be- einflusst wird. Die erste Blockierschicht 17 ist der zweiten Wellenleiterschicht 13 zugewandt und insbesondere auf der zweiten Wellenleiterschicht aufgebracht. Die zweite Blockier- schicht 18 ist der ersten Wellenleiterschicht 15 zugewandt und beispielsweise direkt an der ersten Wellenleiterschicht
15 und an der ersten Blockierschicht 17 angrenzend ausgebil¬ det. Die n- und die p-dotierten Mantelschichten weisen Gallium und Stickstoff, AlInGaN, AlGaN auf oder AlInN und sind beispielsweise als AlInGaN-Schichten aufgebaut.
Die erste, zweite und dritte Wellenleiterschicht 15, 13, 11 können sich in der Zusammensetzung unterscheiden. Die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Wellenleiterschicht weisen AlxInyGa (i_x_y)N auf, wobei x Werte zwischen 0 und 1 an¬ nehmen kann, wobei y Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann, und wobei die Summe (x+y) Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann.
Zudem weisen die Wellenleiterschichten 15, 13, 11 im Mittel einen größeren Brechungsindex als die p-Mantelschicht 16 bzw. die n-Mantelschicht 10 auf. Gute Eigenschaften werden mit ei- ner ersten Wellenleiterschicht 15 erreicht, deren Dicke zwi¬ schen Onm und 300nm liegt. Bessere Eigenschaften werden mit einer ersten Wellenleiterschicht 15 erreicht, deren Dicke zwischen 20nm und 200nm liegt. Noch bessere Eigenschaften werden mit einer ersten Wellenleiterschicht 15 erreicht, de- ren Dicke zwischen 40nm und lOOnm liegt. Die erste Wellenlei¬ terschicht 15 ist aus AlxInyGai_x_yN aufgebaut, wobei x zwi¬ schen 0% und 20% liegen kann. In einer weiteren Ausführungsform kann x zwischen 0% und 6% liegen. In einer weiteren Ausführungsform kann x zwischen 0% und 3% liegen. Y kann Werte zwischen 0% und 10% annehmen.
Die zweite Wellenleiterschicht 13 ist aus AlxInyGai_x_yN aufge¬ baut ausgebildet und weist beispielsweise eine Dicke zwischen 3 nm und 300 nm auf. x kann die Werte zwischen 0% und 5% und y kann die Werte zwischen 0% und 12% annehmen. Beispielsweise kann x die Werte zwischen 0% und 2% und y die Werte zwischen 0% und 7% annehmen.
Die Blockierschicht 14 stellt eine aluminiumhaltige Schicht dar. Die Blockierschicht 14 kann mehrschichtig mit unter¬ schiedlichen Aluminiumgehalten in Einzelschichten oder einschichtig mit einem Gradienten an Aluminiumgehalt oder in ei¬ ner Kombination mit mehreren Schichten mit unterschiedlichem Aluminiumgehalt und wenigstens einer Schicht mit einem Alumi- niumgradienten ausgebildet sein. Der Aluminiumgehalt der Blo¬ ckierschicht 14 ist größer als der Aluminiumgehalt der ersten Wellenleiterschicht 15. Beispielsweise ist der Aluminiumge¬ halt der Blockierschicht im Bereich angrenzend an die erste Wellenleiterschicht 15 mindestens um 2% größer als der Alumi¬ niumgehalt der ersten Wellenleiterschicht 15. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Aluminiumgehalt der Blockierschicht 14 angrenzend an die erste Wellenleiter- schicht 15 mindestens 4% größer sein als der Aluminiumgehalt der ersten Wellenleiterschicht 15. Die Blockierschicht 14 kann eine Aluminium-Gallium-Nitrid-Schicht, eine Aluminium- Indium-Gallium-Nitrid-Schicht und/oder eine Aluminium-Indium- Nitrid-Schicht aufweisen. Zudem kann die Blockierschicht 14 als AlGaN-Schicht oder als AlInGaN-Schicht oder als AlInN- Schicht ausgebildet sein. Der Anteil an Indium kann kleiner als 20%, vorzugsweise kleiner als 5% sein, wobei die Dicke der Blockierschicht 14 beispielsweise zwischen 10 nm und 100 nm betragen kann. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Blockierschicht 14 eine Dicke zwischen 20nm und 60nm aufweisen .
Bei einer Ausbildung der Blockierschicht 14 in Form einer ersten Blockierschicht 17 und in Form einer zweiten Blockierschicht 18 weist die erste Blockierschicht 17 einen größeren mittleren Aluminiumgehalt als die zweite Blockierschicht 18 auf. Die Aluminiumgehalte der ersten und der zweiten Blo¬ ckierschicht unterscheiden sich beispielsweise um 1% oder um mehr, z.B. um 6% oder um 15 %. Zudem kann die zweite Blockierschicht 18 in dieser Ausführungsform die oben genannten Werte für die Blockierschicht 14 annehmen. Die Höhenposition der zweiseitigen Abstufung 9 ist wenigstens angrenzend an die Blockierschicht 14 und insbesondere innerhalb der Blockier¬ schicht 14 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist die Abstufung 9 im Bereich der zweiten Blockierschicht 18 angeordnet .
Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung in Form von Pfeilen eine Stromführung 19 vom p-Kontakt 4 in Richtung zum n-Kontakt 5. Durch die Anordnung der Blockierschicht 14 mit gegenüber der ersten Wellenleiterschicht 15 erhöhtem Aluminiumgehalt und zusätzlich einer abgestuften Anhebung des Aluminiumgehalts oder einem zunehmenden Gradienten des Aluminium- gehalts wird eine in Richtung auf die aktive Zone 6 wirkende Einschnürung des Stromflusses 19, der in Form von Pfeilen dargestellt ist, erreicht. Durch die Anordnung der Abstufung 9 und die vorteilhaft ausgebildete Blockierschicht 14 wird innerhalb der Blockierschicht 14 ein abgeschwächtes zweidi¬ mensionales Lochgas 12 erzeugt. Das Lochgas 12 ist in Form von punktierten Linien schematisch in Figur 3 eingezeichnet.
Figur 4 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Quer- schnitt der X-Y-Ebene durch eine weitere Ausführungsform des Halbleiterlasers 1, der im Wesentlichen gemäß der Ausbildung der Figur 2 ausgebildet ist, wobei jedoch die Abstufung 9 im Vergleich zur Figur 2 tiefer angeordnet ist und im Bereich der ersten Blockierschicht 17 ausgebildet ist.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Halbleiterla¬ sers, der im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der Figur 2 ausgebildet ist, wobei jedoch die Abstufung 9 an einer Oberkante der zweiten Blockierschicht 18 im Grenzbereich zwi- sehen der ersten Wellenleiterschicht 15 und der zweiten Blo¬ ckierschicht 18 angeordnet ist.
Figur 6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt in der X-Y-Ebene einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers, der im Wesentlichen gemäß der Anordnung der Figur 2 ausgebildet ist, wobei jedoch im Gegensatz zur Anord¬ nung der Figur 2 nicht eine erste und eine zweite Blockier¬ schicht 17, 18, sondern eine erste, eine zweite und eine dritte Blockierschicht 17, 18, 20 vorgesehen sind. Die drei Blockierschichten weisen beispielsweise einen unterschiedli¬ chen Aluminiumgehalt auf, wobei der Aluminiumgehalt von der dritten Blockierschicht 20 kleiner ist als von der zweiten Blockierschicht 18 und der Aluminiumgehalt der zweiten Blo¬ ckierschicht 18 kleiner ist als der Aluminiumgehalt der ers- ten Blockierschicht 17. Die erste Blockierschicht 17 weist beispielsweise einen maximalen Aluminiumgehalt von 30% auf. Weiterhin ist der Aluminiumgehalt der dritten Blockierschicht 20 wenigstens um 2% höher als der Aluminiumgehalt der ersten Wellenleiterschicht 15. Vorzugsweise ist der Aluminiumgehalt der dritten Blockierschicht 20 wenigstens um 4% größer als der Aluminiumgehalt der ersten Wellenleiterschicht 15. Die Abstufung 9 ist in dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 im Grenzbereich zwischen der ersten und der zweiten Blockierschicht 17, 18 angeordnet.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im Wesentli¬ chen gemäß einer Ausführungsform der Figur 6 ausgebildet ist, wobei jedoch die Abstufung 9 im Bereich der ersten Blockierschicht 17 insbesondere auf der Hälfte der Höhe der ersten Blockierschicht 17 angeordnet ist. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch mehr als drei Blockierschichten mit unterschiedlichem und/oder gleichem Aluminiumgehalt vor- gesehen sein. Die erste Blockierschicht 17 kann beispielswei¬ se zwischen 40nm und 60 nm, insbesondere beispielsweise 50 nm dick sein. Die Abstufung 9 kann in einer Tiefe zwischen 0 und 30 nm der ersten Blockierschicht, beispielsweise bei ei¬ ner Tiefe von 20 nm angeordnet sein.
Figur 8 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch eine X-Y-Ebene einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers, der im Wesentlichen gemäß der Anord¬ nung der Figur 2 ausgebildet ist, wobei jedoch die Blockier- schicht 14 als einteilige Blockierschicht ausgebildet ist, die ausgehend von der ersten Wellenleiterschicht 15 in Rich¬ tung auf die zweite Wellenleiterschicht 13 einen Aluminiumge¬ halt aufweist, der in Richtung auf die zweite Wellenleiterschicht 13 zunimmt. Figur 9 zeigt in einer schematischen Dar- Stellung die Zunahme des Aluminiumgehalts in Richtung auf die zweite Wellenleiterschicht 13 innerhalb der Blockierschicht 14. Weiterhin weist die Blockierschicht 14 im Grenzbereich zur ersten Wellenleiterschicht 15 wenigstens einen Aluminium¬ gehalt auf, der um 2% größer ist als der Aluminiumgehalt der ersten Wellenleiterschicht 15. Zudem kann in einer weiteren Ausführungsform die Blockierschicht 14 im Grenzbereich zur ersten Wellenleiterschicht 15 bereits einen Aluminiumgehalt aufweisen, der um wenigstens 4% größer ist als der Aluminium- gehalt der ersten Wellenleiterschicht 15. In dem dargestell¬ ten Ausführungsbeispiel nimmt der Aluminiumgehalt linear in Richtung auf die zweite Wellenleiterschicht 13 zu, wie in Fi¬ gur 9 dargestellt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Aluminiumgehalt in Richtung auf die zweite Wellen¬ leiterschicht 13 auch diskontinuierlich oder exponentiell zu¬ nehmen. Die Abstufung 9 ist in dem dargestellten Beispiel in einem unteren Drittel der Blockierschicht 14 ausgebildet. Figur 10 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch die X-Y-Ebene des Halbleiterlasers 1 der Figur 2, wobei zudem ein Beispiel für die Magnesiumdotierung der P- Mantelschicht , der ersten Wellenleiterschicht 15, der ersten und der zweiten Blockierschicht 17, 18 und der zweiten Wel- lenleiterschicht 13 angegeben ist.
In einer weiteren Ausführungsform sind die erste und die zweite Blockierschicht und der erste und der zweite Wellen¬ leiter mit Magnesium p-dotiert, wobei ein mittlerer Magnesi- umgehalt in der Weise gewählt ist, dass der mittlere Magnesi¬ umgehalt der ersten Blockierschicht größer ist als der mitt¬ lere Magnesiumgehalt der zweiten Blockierschicht, wobei der mittlere Magnesiumgehalt der ersten Wellenleiterschicht grö¬ ßer oder gleich dem Magnesiumgehalt der zweiten Blockier- schicht gewählt ist. Zudem ist der Magnesiumgehalt der zwei¬ ten Wellenleiterschicht kleiner als der Magnesiumgehalt der ersten Wellenleiterschicht. Die zweite Wellenleiterschicht kann auch undotiert sein. In einer weiteren Ausführungsform ist der Magnesiumgehalt der p-Mantelschicht größer als der Magnesiumgehalt der ersten Wellenleiterschicht. Weiterhin sind abhängig von der gewählten Ausführungsform innerhalb der einzelnen Schichten Stufen des Magnesiumgehaltes oder Gradienten des Magnesiumgehaltes möglich. Durch die Absenkung des Mg-Gehalts wird die Absorption der optischen Mode kleiner. Die Dotierung mit Magnesium liegt im Bereich von 1*1017-5*1020/ [ 1/cm3] , bevorzugt zwischen 1*1017-5*1019/ [ 1/cm3] . Anstelle von Magnesium kann z.B. auch Kohlenstoff, Beryllium, Zink, Cadmium oder Calcium als Dotierstoff verwendet werden.
Figur 11 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Quer- schnitt in der X-Y-Ebene einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers, der im Wesentlichen gemäß der Ausbildung der Figur 2 ausgebildet ist. Jedoch ist zusätzlich zur Ausbildung der Figur 2 eine Zwischenschicht 21 zwischen der ersten und der zweiten Blockierschicht 17, 18 ausgebildet. Die Zwischenschicht 21 kann beispielsweise Galliumnitrid aufwei¬ sen oder aus Galliumnitrid bestehen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Zwischenschicht 21 eine Schicht¬ dicke von beispielsweise kleiner als 20 nm aufweisen. Zudem kann die Zwischenschicht 21 auch zwischen der ersten Wellenleiterschicht 15 und der zweiten Blockierschicht 18 und/oder zwischen der zweiten Wellenleiterschicht 13 und der ersten Blockierschicht 17 angeordnet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch mehrere Zwischenschich- ten 21 zwischen der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht 15, 13 vorgesehen sein. Zudem können entsprechende Zwischenschichten auch innerhalb einer einteiligen Blockierschicht 14 mit einem Aluminiumgradienten angeordnet sein. Die Abstufung 9 wird in den Halbleiterlaser beispielsweise durch eine Abätzung der entsprechenden Randbereiche eingebracht. Die Höhe der Abstufung 9 wird dabei über die Zeiten oder auch über eine Signalerkennung der Zusammensetzung der geätzten Schicht erreicht. Die Ätzraten hängen dabei von der Zusammensetzung der Schicht und vom verwendeten Ätzprozess ab .
Zum Einbringen der Abstufung 9 können trockenchemische Abtrageverfahren wie z. B. reaktives Ionenätzen (RIE) oder chemisch assistiertes Ionenstrahlät zen (CAIBE) verwendet werden.
Die aktive Zone kann beispielsweise Quantengrabenstrukturen in Form von sich abwechselnden Indiumgalliumnitridschichten und Galliumnitridschichten aufweisen. Es können jedoch auch andere Arten von aktiven Zonen zur Erzeugung von Licht eingesetzt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Figur 12 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Halbleiterlasers, wobei zusätzlich zu der Abstufung 9 seitlich des Aufsatzes 3 eine weitere Abstufung 23 auf der Oberseite des Grundkörpers 2 vorgesehen ist. Die Abstände zwischen dem Auf- satz 3 und der weiteren Abstufung 23 können auf beiden Seiten unterschiedlich groß sein. Die Abstände können im Bereich größer als 0,1 pm, beispielsweise größer als 2 pm, vorzugs¬ weise größer als 10 pm ausgebildet sein. Die Anordnung der Figur 12 stellt schematisch ein Beispiel dar, das einen Rid- ge-Laser mit Mesagraben darstellen kann.
Figur 13 zeigt ein Beispiel für einen Laserbarren mit mehreren nebeneinander angeordneten Halbleiterlasern, wobei ein Grundkörper mehrere Aufsätze 3 mit entsprechenden Abstufungen 9 und dazwischen liegenden weiteren Abstufungen 23 aufweisen kann. Die weiteren Abstufungen 23 stellen sogenannte Mesagraben dar. Ein Aufsatz 3 repräsentiert einen Halbleiterlaser.
Figur 14 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Halbleiter- lasers, bei dem seitlich zum Aufsatz 3 weitere Aufsätze 3 vorgesehen sind, die jedoch beispielsweise nicht elektrisch kontaktiert sind. Die Abstände, d. h. die Breiten 24, 25 der Abstufungen 9 liegen im Bereich von > 0,1 pm, beispielsweise > 2 pm, vorzugsweise > 10 pm.
Figur 15 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Halbleiterlasers, bei dem der Aufsatz 3 seitlich von einer Abstufung 9 des Halbleitermaterials begrenzt ist. Zudem ist seitlich des Aufsatzes 3 ein Füllmaterial 26 vorgesehen, das den Grundkör¬ per 2 bedeckt und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die gleiche Höhe wie der Aufsatz 3 aufweist. Somit ist die Abstufung 3 in einem Füllmaterial 28 eingebettet. Das Bei- spiel von Figur 15 kann einen Buried Heterostructure Laser darstellen .
Bezugs zeichen
1 HL-Laser
2 Grundkörper
3 Aufsatz
4 p-Kontakt
5 n-Kontakt
6 aktive Zone
7 1. Seitenfläche
8 2. Seitenfläche
9 Abstufung
10 n-MantelSchicht
11 3. Wellenleiterschicht
12 Lochgas
13 2. Wellenleiterschicht
14 Blockierschicht
15 1. Wellenleiterschicht
16 p-Mantelschicht
17 1. Blockierschicht
18 2. Blockierschicht
19 Stromfluss
20 3. Blockierschicht
21 Zwischenschicht
23 weitere Abstufung
24 1. Abstand
25 2. Abstand
26 Füllmaterial

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
Halbleiterlaser (1) mit einer Schichtstruktur mit aufeinander angeordneten Schichten mit wenigstens folgender Schichtenfolge :
a. Eine n-dotierte Mantelschicht (10),
b. Eine dritte Wellenleiterschicht (11),
c. Eine aktive Zone (6), in der Licht erzeugende
Strukturen angeordnet sind,
d. Eine zweite Wellenleiterschicht (13),
e. Eine Blockierschicht (14),
f. Eine erste Wellenleiterschicht (15),
g. Eine p-dotierte Mantelschicht (16),
wobei die erste, zweite und dritte Wellenleiterschicht (15, 13, 11) wenigstens AlxInyGa ( 1-x-y ) aufweist, wobei x Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann, wobei y Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann, wobei eine Summe aus x und y Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann, wobei die Blockierschicht (14) einen Al-Gehalt aufweist, der um we¬ nigstens 2% größer ist als der Al-Gehalt der benachbarten ersten Wellenleiterschicht (15), wobei die Blockier¬ schicht (14) eine Zunahme von Al-Gehalt von der ersten Wellenleiterschicht (15) in Richtung zur zweiten Wellenleiterschicht (13) aufweist, wobei die Schichtstruktur eine beidseitige Abstufung (9) aufweist, wobei die beid¬ seitige Abstufung (9) auf der Höhe der Blockierschicht
(14) angeordnet ist, so dass wenigstens ein Teil der Blo¬ ckierschicht (14) oder die gesamte Blockierschicht (14) eine größere Breite als die erste Wellenleiterschicht
(15) aufweist.
Halbleiterlaser nach Anspruch 1, wobei der Al-Gehalt ausgehend von der ersten Wellenleiterschicht (15) stufenwei¬ se in Richtung auf die zweite Wellenleiterschicht (13) zunimmt, wobei die Blockierschicht (14) in eine erste und eine zweite Blockierschicht (17, 18) unterteilt ist, wo¬ bei die zweite Blockierschicht (18) der ersten Wellenlei¬ terschicht (15) zugewandt ist, wobei die erste Blockier- Schicht (17) der zweiten Wellenleiterschicht (13) zuge¬ wandt ist, wobei der Al-Gehalt der ersten Blockierschicht (17) um wenigstens 1% größer ist als der Al-Gehalt der zweiten Blockierschicht (18).
Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wellenleiterschicht (15) einen im Mittel größeren Brechungsindex als die benachbarte p-dotierte Mantelschicht (16) aufweist, wobei die dritte Wellenlei¬ terschicht (11) einen im Mittel größeren Brechungsindex als die benachbarte n-dotierte Mantelschicht (10) auf¬ weist.
Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die beidseitige Abstufung im Bereich der zweiten Blockierschicht (18) oder im Bereich der ersten Blockierschicht (17) angeordnet ist.
Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Al-Gehalt in der Blockierschicht (14) ausgehend von der ersten Wellenleiterschicht in Richtung auf die zweite Wellenleiterschicht insbesondere linear zunimmt.
Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Wellenleiterschicht (15, 13) und die Blockierschicht (14) positiv dotiert sind, wobei die Dotierung der Blockierschicht (14) größer oder gleich der Dotierung der ersten Wellenleiterschicht (15) ist, und wobei die Dotierung der zweiten Wellenleiterschicht (13) kleiner als die Dotierung der ersten Wellenleiterschicht (15) ist, und wobei die zweite Wellenlei¬ terschicht (13) auch undotiert sein kann.
Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die erste Blockierschicht (17) eine höhere positive Do¬ tierung als die erste Wellenleiterschicht (15) aufweist, wobei insbesondere die zweite Blockierschicht (17, 18) eine positive Dotierung aufweist, wobei insbesondere die Dotierung der ersten Blockierschicht (17) größer ist als die Dotierung der zweiten Blockierschicht (18), wobei insbesondere die Dotierung der zweiten Blockierschicht größer oder gleich der Dotierung der ersten Wellenleiter- schicht (15) ist, und wobei insbesondere die Dotierung der zweiten Wellenleiterschicht (13) kleiner ist als die Dotierung der ersten Wellenleiterschicht (15).
Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei
Figure imgf000021_0001
die p-dotierte Mantelschicht (16) eine Dotierung auf¬ weist, die größer ist als die Dotierung der ersten Wellenleiterschicht (15).
9. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der ersten und der zweiten Wellenleiterschicht (13, 15), insbesondere zwischen der ersten und der zweiten Blockierschicht (17, 18) eine Zwischenschicht (21) vorgesehen sein kann.
Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blockierschicht wenigstens eine AlGaN-Schicht und/oder eine AlInGaN-Schicht und/oder eine AlInN-Schicht aufweist .
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers mit ei¬ ner Schichtstruktur mit entlang einer Y-Achse aufeinander angeordneten Schichten, wobei sich die Schichten in Ebenen erstrecken, die durch eine Z- und eine X-Achse fest¬ gelegt sind, wobei die X-,Z- und Y- Achse jeweils senk¬ recht aufeinander stehen, wobei die Y-Achse eine Höhe, die X-Achse eine Breite und die Z-Achse eine Länge der Schichtstruktur kennzeichnet, wobei wenigstens folgende Schichtenfolge entlang der Y-Achse erzeugt wird:
a. Eine n-dotierte Mantelschicht,
b. Eine dritte Wellenleiterschicht,
c. Eine aktive Zone, in der Licht erzeugende Struktu¬ ren angeordnet sind,
d. Eine zweite Wellenleiterschicht, e. Eine Blockierschicht,
f. Eine erste Wellenleiterschicht,
g. Eine p-dotierte Mantelschicht,
wobei die erste, zweite und dritte Wellenleiterschicht aus AlxInyGa ( 1-x-y ) aufgebaut wird, wobei x Werte zwi¬ schen 0 und 1 annehmen kann, wobei y Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann, wobei eine Summe aus x und y Werte zwi¬ schen 0 und 1 annehmen kann, wobei die erste Wellenlei¬ terschicht mit einem im Mittel größeren Brechungsindex als die benachbarte p-dotierte Mantelschicht versehen wird, wobei die dritte Wellenleiterschicht mit einem im Mittel größeren Brechungsindex als die benachbarte n- dotierte Mantelschicht versehen wird, wobei die Blockier¬ schicht mit einem Al-Gehalt versehen wird, der um wenigs¬ tens 2% größer ist als der Al-Gehalt der benachbarten ersten Wellenleiterschicht, wobei die Blockierschicht mit einer Zunahme des Al-Gehalts von der ersten Wellenleiterschicht in Richtung zur zweiten Wellenleiterschicht ver¬ sehen wird, wobei die Schichtstruktur in der Y/X-Ebene mit einer beidseitigen, symmetrischen Abstufung versehen wird, wobei die beidseitige Abstufung auf der Höhe der Blockierschicht angrenzend an die Blockierschicht oder in der Blockierschicht angeordnet wird, so dass wenigstens ein Teil der Blockierschicht eine größere Breite als die erste Wellenleiterschicht aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Al-Gehalt ausgehend von der dritten Wellenleiterschicht stufenweise in Rich¬ tung auf die zweite Wellenleiterschicht erhöht wird, wo¬ bei die Blockierschicht in eine erste und eine zweite Blockierschicht unterteilt wird, wobei die zweite Blo¬ ckierschicht der ersten Wellenleiterschicht zugewandt ist, wobei die erste Blockierschicht der zweiten Wellen¬ leiterschicht zugewandt ist, wobei die erste Blockier¬ schicht mit wenigstens 1% mehr Aluminium als die zweite Blockierschicht versehen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die beidseitige Abstufung im Bereich der ersten oder der zweiten Blockierschicht angeordnet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Al-Gehalt in der Blockierschicht ausgehend von der ersten Wellenleiterschicht in Richtung auf die zweite Wellenlei¬ terschicht erhöht wird, insbesondere linear erhöht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die erste und die zweite Wellenleiterschicht und die Blo¬ ckierschicht positiv dotiert werden, wobei die Dotierung der Blockierschicht größer oder gleich der Dotierung der ersten Wellenleiterschicht festgelegt wird, und wobei die Dotierung der zweiten Wellenleiterschicht kleiner als die Dotierung der ersten Wellenleiterschicht festgelegt wird.
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