半导体激光器制造技术

半导体激光器(1)包括半导体层序列(2)，所述半导体层序列具有n型传导的n型区域(21)、p型传导的p型区域(23)和位于其之间的用于产生激光辐射的有源区(22)。为了注入电流，直接在p型区域(23)处存在由透明导电氧化物构成的对于激光辐射可穿透的p型接触层(3)。直接在p型接触层(3)处安置有导电的且金属的p型接触结构(4)。p型接触层(3)是外罩层的一部分，使得激光辐射在半导体激光器(1)运行时常规地进入到p型接触层(3)中。半导体层序列(2)的两个棱面(25)形成用于激光辐射的谐振器端面。在直接在棱面(25)中的至少一个棱面处的至少一个电流保护区域(5)中，禁止到p型区域(23)中的电流注入。电流保护区域在垂直于所属的棱面(25)的方向上的扩展为至少0.5μm和最高100μm，并且附加地为用于激光辐射的谐振器长度的最高20％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体激光器
提出一种半导体激光器。本申请要求德国专利申请102015116335.7的优先权，其公开内容通过参考并入本文。
技术实现思路
要实现的目的在于：提出一种半导体激光器，所述半导体激光器具有高的效率和大的输出功率。所述目的还通过具有独立权利要求的特征的半导体激光器来实现。优选的改进形式是从属权利要求的主题。根据至少一个实施方式，半导体激光器包括半导体层序列。半导体层序列包含n型传导的n型区域。同样地，半导体层序列具有p型传导的p型区域。在n型区域和p型区域之间存在有源区。有源区构建用于基于电致发光产生激光辐射。换言之，沿着或相反于半导体层序列的生长方向，n型区域、有源区和p型区域彼此相随，优选直接彼此相随。半导体层序列优选基于III-V族化合物半导体材料。半导体材料例如为氮化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamN，或为磷化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamP，或也为砷化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamAs，其中分别有0≤n≤1，0≤m≤1并且n+m≤1。在此，半导体层序列能够具有掺杂物以及附加的组成部分。然而，为了简单性仅说明半导体层序列的晶格的主要组成部分，即Al、As、Ga、In、N或P，即使这些主要组成部分能够部分地由少量的其他物质替代和/或补充时也如此。根据至少一个实施方式，激光辐射具有如下最大强度的波长，所述波长位于近紫外光谱范围中。近紫外光谱范围尤其表示在200nm和420nm之间或在320nm和420nm之间的波长，其中包括边界值。替选地，半导体激光器设计用于：发射可见的激光辐射，例如蓝色的激光辐射或红色的激光辐射。蓝光优选涉及至少420nm和/或最高490nm的主波长。尤其将在600nm和700nm之间的主波长理解为红光，其中包括边界值。还可行的是：激光辐射为近红外辐射，即为最大强度的波长例如在700nm和1600nm之间的辐射，其中包括边界值。同样地，能够产生在490nm和600nm之间的绿色或黄色光谱范围中的激光辐射。根据至少一个实施方式，半导体激光器具有p型接触层。p型接触层优选直接处于p型区域处。此外，p型接触层设置用于将电流直接注入到p型区域中。根据至少一个实施方式，p型接触层由对于激光辐射可穿透的材料制造。尤其优选地，p型接触层由选自透明导电氧化物、简称TCO类别的材料制造。TCO，英文为transparentconductiveoxides是透明的、导电的材料，通常为金属氧化物，即例如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化钛、氧化铟或氧化铟锡、简称ITO。除了二元的金属氧化物，例如ZnO、SnO2或In2O3以外，三元的金属氧化物，例如Zn2SnO4、CdSnO3、ZnSnO3、MgIn2O4、GaInO3、Zn2In2O5或In4Sn3O12或不同的透明导电氧化物的混合物也属于TCO族。此外，TCO不强制符合化学计量的组分并且也能够是p型掺杂的或n型掺杂的。根据至少一个实施方式，半导体激光器包括p型接触结构。p型接触结构优选直接处于p型接触层处。经由p型接触结构对p型接触层通电。因此，p型接触结构是导电的。根据至少一个实施方式，p型接触结构由金属或由金属合金形成。在此，p型接触结构能够由多个子层组成。优选地，p型接触结构包括下述金属中的一种或多种或由下述金属中的一种或多种构成、混匀或以子层构成：Au、Ag、Ni、Sn、Pd、Pt、Rh、Ti。根据至少一个实施方式，p型接触层是半导体激光器的外罩层的一部分。换言之，p型接触层构建用于在半导体激光器之内引导激光辐射。外罩层尤其表示：所述层对于激光辐射具有比波导层更低的光学折射率，外罩层邻接于所述波导层。换言之，外罩层用于：在有源区中经由全反射引导激光辐射。因此，p型接触层的折射率低于有源区中的对于激光辐射的有效折射率。根据至少一个实施方式，半导体层序列具有两个或多于两个的棱面。棱面优选形成用于谐振器的端面，在所述谐振器中产生并且引导激光辐射。在此，特别地，棱面中的一个高反射地覆层成，使得所述棱面对于激光辐射的反射率优选为至90％或95％或99％或99.8％。另一棱面优选构建用于从半导体激光器中耦合输出激光辐射，所述棱面例如具有最高50％或70％或85％的对于激光辐射的相对小的反射率。换言之，两个棱面对于激光辐射构成两个谐振器端面，谐振器在所述谐振器端面之间伸展，其中所述棱面优选处于半导体层序列的彼此相对置的端部。根据至少一个实施方式，半导体激光器具有电流保护区域。电流保护区域直接处于棱面中的至少一个上。优选地，在激光辐射所到达的每个棱面处存在电流保护区域。在至少一个电流保护区域中，禁止将电流注入到p型区域中。例如，在电流保护区域中的电流注入与p型区域的其余区域相比下降至少10倍或100倍或500倍。因为p型区域在平行于有源区的方向上优选具有仅小的电导率，因此能够防止直接在棱面处对有源区通电。根据至少一个实施方式，电流保护区域在垂直于所属的棱面的方向上具有大于0的扩展，特别地，扩展为至少0.5μm或5μm或10μm。替选地或附加地，电流保护区域的扩展为最高100μm或30μm或20μm。还可行的是：电流保护区域的扩展为用于激光辐射的谐振器的长度的最高20％或10％或5％或2％。在至少一个实施方式中，半导体激光器包括半导体层序列。半导体层序列包括n型传导的n型区域、p型传导的p型区域和设置在其之间的用于产生激光辐射的有源区。为了电流注入，直接在p型区域处存在对于激光辐射可穿透的p型接触层。直接在p型接触层处安置有导电的且金属的p型接触结构。在此，p型接触层是用于引导激光辐射的外罩层的一部分。半导体层序列的两个棱面形成用于激光辐射的谐振器端面。在直接处于两个棱面中的至少一个处的至少一个电流保护区域中，禁止将电流注入到p型区域中。电流保护区域在垂直于所属的棱面的方向上的扩展为至少0.5μm和最高100μm并且附加地为用于激光辐射的谐振器长度的最高20％。在基于激光器的应用、例如用于投影、照明或材料加工的应用的相对强增长的市场中，常用的激光二极管在其最大输出功率、效率和寿命方面到达极限。在此处描述的半导体激光器中，通过透明的p型接触层能够在工作电压小的同时以小的光学损失实现有效的波引导。同样地，由于电流保护区域，降低因棱面处的光学损失引起的自发故障率，也称作为CatastrophicOpticalDamage(灾变性光学损伤)或简称COD。此外，半导体层序列的p型区域能够更薄地构成，因为p型接触层是所属的外罩层的一部分。由此，能够降低工作电压。根据至少一个实施方式，p型接触层和/或p型接触结构在平行于有源区的方向上与棱面和/或谐振器端面中的至少一个、或优选全部平接。根据至少一个实施方式，在半导体激光器运行中，激光辐射常规地进入到p型接触层中。换言之，p型接触层是用于在半导体激光器中引导波的系统的一部分。根据至少一个实施方式，在至少一个电流保护区域中在p型接触层和p型区域之间存在电绝缘层。绝缘层是电绝缘的或也是导电差的，使得绝缘层的电导率于是最高为p型接触层的电导率的10分之一或100分之一或1000分之一。绝缘层例如由陶瓷材料、玻璃、电介质、氮化物和/或氧化物形成。例如，绝缘层包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光器(1)，所述半导体激光器具有：‑半导体层序列(2)，所述半导体层序列包括n型传导的n型区域(21)、p型传导的p型区域(23)和位于其之间的用于产生激光辐射的有源区(22)，‑由透明导电氧化物构成的对于所述激光辐射能穿透的p型接触层(3)，所述p型接触层用于将电流直接注入到所述p型区域(23)中，和‑导电的且金属的p型接触结构(4)，所述p型接触结构直接处于所述p型接触层(3)处，其中‑所述p型接触层(3)是用于引导所述激光辐射的外罩层的一部分，使得所述激光辐射在所述半导体激光器(1)运行时常规地进入到所述p型接触层(3)中，‑所述半导体层序列(2)具有两个棱面(25)，所述棱面形成用于所述激光辐射的谐振器端面，‑在直接在所述棱面(25)中的至少一个棱面处的至少一个电流保护区域(5)中，禁止到所述p型区域(23)中的电流注入，并且‑所述电流保护区域(5)在垂直于所属的所述棱面(25)的方向上的扩展为至少0.5μm和最高100μm，并且附加地为用于所述激光辐射的谐振器长度的最高20％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.28 DE 102015116335.71.一种半导体激光器(1)，所述半导体激光器具有：-半导体层序列(2)，所述半导体层序列包括n型传导的n型区域(21)、p型传导的p型区域(23)和位于其之间的用于产生激光辐射的有源区(22)，-由透明导电氧化物构成的对于所述激光辐射能穿透的p型接触层(3)，所述p型接触层用于将电流直接注入到所述p型区域(23)中，和-导电的且金属的p型接触结构(4)，所述p型接触结构直接处于所述p型接触层(3)处，其中-所述p型接触层(3)是用于引导所述激光辐射的外罩层的一部分，使得所述激光辐射在所述半导体激光器(1)运行时常规地进入到所述p型接触层(3)中，-所述半导体层序列(2)具有两个棱面(25)，所述棱面形成用于所述激光辐射的谐振器端面，-在直接在所述棱面(25)中的至少一个棱面处的至少一个电流保护区域(5)中，禁止到所述p型区域(23)中的电流注入，并且-所述电流保护区域(5)在垂直于所属的所述棱面(25)的方向上的扩展为至少0.5μm和最高100μm，并且附加地为用于所述激光辐射的谐振器长度的最高20％。2.根据上一项权利要求所述的半导体激光器(1)，其中所述p型接触层(3)和所述p型接触结构(4)在平行于所述有源区(22)的方向上与所述棱面(25)中的至少一个棱面平接。3.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光器(1)，其中在至少一个电流保护区域(5)中，在所述p型接触层(3)和所述p型区域(23)之间存在电的绝缘层(6)，其中所述绝缘层(6)具有最高为1μm的恒定的厚度。4.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光器(1)，其中在至少一个电流保护区域(5)中，所述p型区域(23)直接在所述p型接触层(3)处改性，使得在所述电流保护区域(5)中，防止到所述p型区域(23)中的电流注入，或者使其降低至少10倍。5.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光器(1)，其中在至少一个电流保护区域(5)中，所述p型接触层(3)直接在所述p型区域(23)处改性，使得在所述电流保护区域(5)中，防止到所述p型区域(23)中的电流注入，或者使其降低至少10倍。6.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光器(1)，其中在至少一个电流保护区域(5)中，移除所述p型接触层(3)和/或所述p型接触结构(4)。7.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光器(1)，其中在至少一个电流保护区域(5)中，移除所述p型接触层(5)，并且在所述电流保护区域(5)中，至少一个附加层(63)直接施加在所述p型区域(23)上，其中所述附加层(63)是电绝缘的。8.根据上一项权利要求所述的半导体激光器(1)，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯文·格哈德，艾尔弗雷德·莱尔，克莱门斯·菲尔海利希，安德烈亚斯·莱夫勒，克里斯托夫·艾克勒，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE