DE3234389A1

DE3234389A1 - Halbleiter-laserdiode

Info

Publication number: DE3234389A1
Application number: DE19823234389
Authority: DE
Inventors: Markus-Christian Dr.-Ing.Dipl.-Ing. 8000 München Amann
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1982-09-16
Publication date: 1984-03-22
Anticipated expiration: 2002-09-17
Also published as: JPS5967684A; DE3234389C2

Abstract

Die Mähmaschine weist einen Mähwerkbalken mit wenigstens einem rotierenden Mähwerkzeug auf sowie einen gelenkig am Mähwerkbalken und gelenkig am Anbaublock angeordneten Tragbalken, der in Fahrtrichtung der Maschine gesehen vor dem Mähwerkbalken und oberhalb des Mähwerkbalkens angeordnet ist, wobei am Tragbalken eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist, die ein vorgespanntes Federelement aufweist und ein bewegliches Zwischenglied, das in eine am Tragbalken angeordnete Fangtasche ragt, in die ein verschwenkbarer Riegel eingreifen kann, der mit einem Zugseil verbunden ist.

Description

Halble iter-La serdiode.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter-Laserdiode, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist.
In der DE-OS 28 65 507 ist eine Halbleiter-Laserdiode beschrieben, die einen Mesa-Aufbau hat. Diese bekannte Laserdiode hat ausgehend vom Substratkörper eine Schichtenfolge, zu der eine Schicht mit der laseraktiven Zone und darauffolgend zwei weitere Schichten gehören. Um eine vorgegebene streifenförmige laseraktive Zone in der Diode zu erreichen, ist dort vorgesehen, eine dieser beiden weiteren Schichten vollständig und die andere dieser beiden weiteren Schichten teilweise wegzuätzen, und zwar in den Bereichen, die außerhalb der für die Laser-Strahlungserzeugung vorgegebenen streifenförmigen Zone liegen. Diese in diesen Bereichen nur teilweise weggeätzte Schicht hat dort eine geringere Dicke als sie in dem Anteil dieser Schicht vorliegt, der der laseraktiven Zone benachbart ist. Außerdem bildet bei der bekannten Laserdiode die dem Substratkörper gegenüber angebrachte Schichtelektrode mit dem Restanteil der teilweise weggeätzten Schicht einen hochohmigen oder sperrenden Übergang. Damit wird erreicht, daß die mit dieser Elektrode bewirkte Stromzufuhr im wesentlichen auf eine der laseraktiven Zone entsprechende Teilfläche beschränkt ist. Dieses Wegätzen eines Teiles der Schichtfolge führt zu einer Mesa-Struktur. Die Hochohmigkeit oder die sperrende Wirkung des erwähnten Übergangs zwischen der Elektrode und dem Schichtmaterial, und zwar außerhalb der laseraktiven Zone, bedingt, daß bei der bekannten Diode das Material dieser der Schicht mit der laseraktiven Zone benachbarten Schicht, von der seitliche Anteile weggeätzt sind, einen nur mäßig hohen Dotierungsgrad haben darf. Auch ist technologisch nicht ohne weiteres ein vorgegebenes Maß dieser Restdicke, das für Optimierung der elektrischen und optischen Eigenschaften der Laserdiode ein auszuwählender Parameter ist, exakt und/oder gleichmäßig einzuhalten.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau für eine Laserdiode nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, der gleichmäßige und/oder exakt einzuhaltende vorgegebene Dicke der Rest-Schicht im Bereich außerhalb der laseraktiven Zone gewährleistet.
Eine Weiterbildung der Erfindung bietet eine Wahlmöglichkeit zur Optimierung im Hinblick auf Kontakt-Sperr wirkung und/oder im Hinblick auf Optimierung der- Ladungsträger und Photonenbegrenzung auf die Schicht mit der laseraktiven Zone.
Diese Aufgabe wird für eine Laserdiode nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst. Eine wichtige weitere Ausgestaltung der Erfindung gibt der Patentanspruch 2 an.
Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung ist die Halbleiter-Laserdiode nach der DE-OS 28 56 507, mit der bereits ein wichtiger Fortschritt für eine Laserdiode erreicht ist. Dieses erreichte Ergebnis wird durch die vorliegende Erfindung dadurch noch verbessert, daß die eine Schicht 15 der bekannten Laserdiode durch eine Schichtfolge aus drei Schichten ersetzt wird. Die beiden jeweils außenliegenden Schichten dieser neuen Schichtfolge aus drei Schichten übernehmen die Funktion der Schicht 15 der bekannten Diode, und zwar im Hinblick auf die jeweils ihnen (nach außen) benachbarten Schichten. Diese funktionelle Aufspaltung ermöglicht es, jeweilige Optimierung zu erreichen. Als ganz wesentlich kommt aber noch hinzu, daß gegenüber dem Material der mittleren dieser drei neuen Schichten das Material der der Schicht mit der laseraktiven Zone am weitesten entfernt liegenden Schicht selektiv ätzbar ist. Es kann damit das Material der von der Schicht mit der laseraktiven Zone am weitesten entfernt liegenden Schicht im Bereich außerhalb der laseraktiven Zone ohne weiteren Aufwand für exakte Einhaltung einer Ätztiefe bis auf das Material dieser mittleren Schicht weggeätzt werden.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß gegenüber dem Material der der Schicht mit der laseraktiven Zone nächstbenachbarten Schicht das Material dieser mittleren Schicht der neuen Teilschichtfolge selektiv ätzbar ist, jedoch mit dem Nachteil, daß dann die freie Wahlmöglichkeit zur Optimierung bezüglich Kontakt-Sperrwirkung und/oder Ladungsträger- und Photonenbegrenzung weitgehend eingeschränkt ist.
Daß die Schichtfolge der erfindungsgemäßen Laserdiode eine vergleichsweise größere Anzahl von Schichten hat, fällt nicht als Nachteil ins Gewicht, zumal bei der erfindungsgemäßen Diode die oberste Schicht der bekannten Diode als selbständige Schicht wegfallen kann und ersetzt werden kann durch eine Dotierungsdiffusion des oberen Schichtanteils der obersten Schicht der erfindungsgemäßen neuen Teilschichtfolge (aus drei Schichten).
Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Detailbeschreibung zur Erfindung hervor.
Fig.1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Laserdiode.
Fig.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laserdiode.
Fig. zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß aufgebauten Halbleiter-Laserdiode 10 nach dem Prinzip eines Streifenlasers. Diese umfaßt einen Substratkörper 12 aus z.B. n-leitendem Indiumphosphid, Galliumarsenid oder dergleichen, und zwar vorzugsweise je nachdem welches Material für die epitaktisch abzuscheidenden Schichten. vorgesehen ist. Die Länge'eines solchen Substratkörpers beträgt z.B. 200/um. Den gleichen Wert kann auch die Breite dieses Körpers haben. Die Dicke desselben beträgt z.B. 80/um. Auf diesen Substratkörper 12 befindet sich eine erste epitaktisch abgeschiedene Schicht 13, die bei einem Indiumphosphid-Substratkörper z.B. n-Indiumphosphid mit einer Dotierung von 2T1018cm~3 und einer Dicke von 1 bis 8/um ist. Für einen Galliumarsenid-Substratkörper ist diese Schicht 13 z.B. eine Schicht aus n-Gallium-Aluminiumarsenid. Die nächstfolgende epitaktisch abgeschiedene Schicht 14 mit der laseraktiven Zone 22 besteht z.B. aus Gallium-Inidum-Arsenidphosphid. Sie ist n- oder p-leitend oder auch undotiert. Ihre Dicke beträgt z.B. 0,1 bis 0,4/um. Für ein solches Material der Schicht 14 ergibt sich eine Emissions-Wellenlänge zwischen etwa 1,15 bis 1,7/um.
Erfindungsgemäß folgt jetzt auf die Schicht 14 eine Dreierkombination aus den Schichten 25, 125 und 225. Die Schicht 25 besteht beispielsweise aus p-Indiumphosphid mit einer Dotierung von beispielsweise 5-10 7cm 3 und einer Dicke von ungefähr 0,3/um, Die Schicht 125 besteht z.B. aus p--Gallium-Indium-Arsenidphosphid mit einer Dotierung von z.B.
1.1017 und mit einer Dicke von beispielsweise 0,2/um.
Die weitere Schicht 225 besteht z.B. aus p-leitendem Indiumphosphid mit einer Dotierung von z.B. 51017cm3 und mit einer Dicke von z.B. 1/um. Die in der Fig.1 angegebene weitere Schicht 16 ist mit Rücksicht auf den Metallkontakt 18 hochdotiert. Sie besteht z.B. aus p-leitendem Gallium-Indium-Arsenidphosphid mit einer Dotierung von z.B.
2.1019cm-3 u. ist beispielsweise 0,3/um dick. Für das angegebene Beispiel der Schicht 125 ergibt sich eine Grenzwellenlänge der Absorption mit 1,0 µm. Für die z.B. Schicht 76 beträgt dieser Wert/etwa 1,1/um.
Als Material für die Metall-Kontaktschicht 18 eignet sich z.B. eine Schichtfolge aus Titan, Platin, Gold oder Titan-Aluminium oder auch eine Schicht aus lediglich Aluminium.
Wie aus der perspektivischen Ansicht der Fig.1 zu erkennen, sind von den Schichten 16 und 225 die seitlichen Anteile in ihrer Gesamtheit beseitigt, wie dies prinzipiell auch bei der Laserdiode nach der DE-OS 28 56 507 der Fall ist. Bei der vorliegenden Erfindung hat jedoch die Schicht 125 aufgrund der getroffenen Materialauswahl die Eigenschaft, daß sie ätzresistent gegen das Ätzmittel ist, das zum. Wegätzen des Materials der Schicht 225 in den erwähnten seitlichen Bereichen 151, 152 verwendet worden ist. Dieses Entfernen von Halbleitermaterial der Schichten 16 und 225 erfolgt vorzugsweise mittels Fotoresist-Maskentechnik. Der von den Schichten 16 und 225 verbliebene streifenförmige Anteil hat eine wie aus der vg.1 ersichtliche, dem Substratkörper 11 gegenüber wesentlich verringerte Breite von z.B. nur noch 3 bis 10/um.
Diesbezüglich und auch bezüglich der Schichtdicken in der Darstellung der Figur sei darauf hingewiesen, daß die Figur nicht maßstäblich ist.
Zwischen der Elektrode 18 und der Schicht 125, auf der die Seitenanteile der Elektrode 18 in den weggeätzten Bereichen 151 und 152 aufliegen, liegt kein elektrischer Übergang vor. Der Übergang ist dart hochohmig oder er hat sperrende Wirkung. Auf diese Weise ergibt sich die wesentlich verringerte Breite für die Stromdurchflutung von der Elektrode 18 her, die zu entsprechender seitlicher Beschränkung der laseraktiven Zone 22 führt'.
Der elektrische Kontakt zwischen der Elektrode 18 und der Schicht 16 ist sehr niederohmig, und zwar insbesondere wegen der hohen Dotierung des Materials dieser Schicht 16. Entsprechendes gilt auch für den elektrischen Kontakt 17, der sich am Substratkörper 12 befindet.
Die ebenso wie bei der Laserdiode nach der DE-OS 28 56 507 bei der vorliegenden Erfindung erreichte Eingrenzung des Strompfades auf eine der laseraktiven Zone 22 entspre-21 chende Breite führt zum einen zu der Ausbildung eines Streifenlasers. In diesem Sinne wirkt in ebenfalls an sich bekannter Weise auch die Wahl des Materiåls-der Schicht 125, und zwar in bezug auf das in den Bereichen 151 und 152 auf dieser Schicht 125 aufliegende Material der Elektrode 18. Diese auch bei der erfindungsgemäßen Diode vorliegende Eingrenzung in der Breite führt auch zu einer Verringerung der Ausbreitung transversaler Schwingungsmoden der erzeugten Laserstrahlung 19. Bei der vor- liegenden Erfindung kann im Gegensatz zur Diode nach der obengenannten DE-OS optimale Auswahl getroffen werden, und zwar für das Material und Dicke der Schicht 25 bezüglich Elektronen- u. Photonenbegrenzung der laseraktiven Zone 22 und für das Material der Schicht 125 bezüglich optimaler der Schicht 125 wirkt als erfindungsgemäß vorgesehener Ätzstop, der in den Bereichen 151 und 152 eine definierte Restdicke gewährleistet. Diese Restdicke ist bei dem Beispiel der Fig.1 gleich der Dicke der beiden Schichten 25 und 125 zusammengenommen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung entsprechend kann die Material'auswahl (zusätzlich) so getroffen sein, daß auch das Material der Schicht 16 gegenüber demjenigen der Schicht 225 selektiv ätzbar ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Schicht 16 auch ein Anteil der Schicht 225 sein kann. Beide Schichten 16 und 225 sind p-leitend. Die Funktion der Schicht 16 kann dadurch realisiert sein, daß in der Schicht 225 ein (in der Figur oberer) Schichtdickenanteil dieser Schicht 225 durch Eindiffusion höher dotiert ist, nämlich so hoch, wie es der Schicht 16 des obengenannten Beispiels entspricht.
Die Fig.2 zeigt eine weitere Ausführungsform 10' der Erfindung, mit der ebenfalls eine definierte Dicke der "Rest"-Schicht, nämlich eine definierte Dicke der Schicht 25 in den Bereichen 151 und 152 zu erreichen ist. Es ist dazu das Material der Schicht 125' so ausgewählt, dagsselektiv gegenüber dem Material der Schicht 25 ätzbar ist.
Damit kann auch das Material der Schicht 125' in den Bereichen 151 und 152 vollständig weggeätzt werden, ohne daß das Material der Schicht 25 ebenfalls mitweggeätzt wird.
Nachteilig für diese Ausführungsform ist jedoch, daß das */ Sperrwirkung zwischen, den Bereichen 151 und 152 dieser Schicht und dem Kontakt 18. Das Material Material der Schicht 25'hier sowohl die oben beschriebene und elektrischen Funktion der optischen/EEingrenzung~ der laseraktiven Zone 22 bewirken muß, als auch hochohmiger Übergang zwischen dem Material der Schicht 25' und dem Kontakt 18 gewährleistet sein muß. Das Material der Schicht 25' darf bei einem Ausführungsbeispiel nach der Fig.2 nur bis zu einem sehr begrenzten Maß dotiert sein, um die notwendige Sperrwirkung des Übergangs in den Bereichen 151 und 152 zu erreichen.

Claims

Patentanstrüche: Halbleiter-Laserdiode mit einer Schichtenfolge aus mehreren Halbleiter-Schichten aus wenigstens teilweise voneinander verschiedenem Material, mit Elektroden, wobei vom Substratkörper ausgehend auf die Schicht mit der laseraktiven Zone zwei Schichten folgen, von denen die von der Schicht mit der laseraktiven Zone weiter entfernte Schicht gegenüber der der Schicht mit der laseraktiven Zone näher liegenden, weiteren Schicht im Bereich außerhalb der vorgegebenen streifenförmigen laseraktiven Zone weggeätzt ist, so daß eine Mesa-Struktur vorliegt und wobei die eine Elektrode in diesem Bereich an einer Schicht aus Halbleitermaterial anliegt, mit dem diese Elektrode einen hochohmigen und/oder sperrenden Ubergang bildet, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, daß zu den auf die Schicht (14) mit der laseraktiven Zone (22) folgenden Schichten (25, 225) noch wenigstens eine weitere Schicht (125) gehört, wobei von diesen wenigstens drei Schichten (25, 126, 225) eine zu ätzende Schicht (225) aus einem Material besteht, das gegenüber dem Material der angrenzenden, darunterliegenden Schicht (125) selektiv ätzbar ist, und wobei diese darunterliegende Schicht (125) von der Schicht (14) mit der laseraktiven Zone (22) durch noch mindestens eine Schicht (25) der Schichtfolge getrennt ist.
2. Laserdiode nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h -n e t dadurch, daß noch ein weiteres Paar aufeinanderfolgender Schichten (225, 16) vorliegt, von denen die von der Schicht (14) mit der laseraktiven Zone (22) weiter entfernt liegende Schicht (16) aus einem Material besteht, das gegenüber dem Material der angrenzenden Schicht (225), die der Schicht (14) mit der laseraktiven Zone (22) näher liegt, selektiv ätzbar ist.
3. Laserdiode nach Anspruch 1 oder 2, g e k e nn -z e i c h n e t dadurch, daß noch ein weiteres Paar aufeinanderfolgender Schichten (25, 125) vorliegt, von denen die von der Schicht (14) mit der laseraktiven Zone (22) weiter entfernt liegende Schicht (125) aus einem Material besteht, das gegenüber dem Material der angrenzenden Schicht (25), die der Schicht (14) mit der laseraktiven Zone (22) näher liegt, selektiv ätzbar ist.
4. Laserdiode nach Anspruch 1, 2 oder 3, g e k e n n -z e i c h n e t dadurch, daß gegenüber dem Material der an die Schicht (14) mit der laseraktiven Zone (22) angrenzenden Schicht (25) das Material der angrenzend folgenden Schicht (125) niedriger dotiert ist.