分布反馈型半导体激光器制造技术

分布反馈型半导体激光器具有半导体层叠体和第一电极。上述半导体层叠体包括第一层、设置在上述第一层之上且能够通过子带间光跃迁射出激光的有源层、和设置在上述有源层之上的第二层。上述半导体层叠体具有包括平坦部和槽部的第一面，该平坦部包括上述第二层的表面，该槽部从上述表面到达上述第一层，上述平坦部具有沿着第一直线延伸的第一区域和以与上述第一直线正交的方式延伸的第二区域，上述槽部和上述第二区域在上述第一区域的外侧构成沿着上述第一直线具有规定间距的衍射光栅。上述第一电极设于上述第一区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分布反馈型半导体激光器
本专利技术的实施方式涉及分布反馈型半导体激光器。
技术介绍
在沿着光轴设有衍射光栅的分布反馈型半导体激光器中，能够实现窄光谱宽度的单一模式振荡。在包含有源层的半导体层叠体上设有条形电极的增益导引(gain-guided)型激光器中，电流限制(currentconfinement)不充分，横向的光限制效应小。若将包含有源层的半导体层叠体作为脊(ridge)剖面，则电流限制是可能的，光限制效应提高。但是，从有源层向横向的散热不充分。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特表2012－526375号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题提供一种散热性提高、能够射出2～100μm波长的激光的分布反馈型半导体激光器。用于解决课题的手段实施方式的分布反馈型半导体激光器具有半导体层叠体和第一电极。上述半导体层叠体包括第一层、设置在上述第一层之上且能够通过子带间光跃迁而射出激光的有源层以及设置在上述有源层之上的第二层。上述半导体层叠体具有包括平坦部和槽部的第一面，上述平坦部包括上述第二层的表面，上述槽部从上述表面到达上述第一层，上述平坦部具有沿第一直线延伸的第一区域和以与上述第一直线正交的方式延伸的第二区域，上述槽部和上述第二区域在上述第一区域的外侧构成沿着上述第一直线具有规定间距的衍射光栅。上述第一电极设置在上述第一区域。附图说明图1(a)是第一实施方式的分布反馈型半导体激光器的局部示意立体图，图1(b)是沿着A－A线的示意剖面图，图1(c)是沿着B－B线的示意剖面图。图1(d)是沿着C－C线的示意剖面图。图2是半导体层叠体的局部示意立体图。图3(a)是第一比较例的QCL的示意剖面图，图3(b)是第二比较例的QCL的示意剖面图，图3(c)是第三比较例的QCL的示意剖面图。图4是与热沉接合的第一实施方式的分布反馈型半导体激光器的示意剖面图。图5(a)是第二实施方式的分布反馈型半导体激光器的局部示意立体图，图5(b)是沿着A－A线的示意剖面图，图5(c)是沿着B－B线的示意剖面图。图6(a)是第三实施方式的分布反馈型半导体激光器的示意立体图，图6(b)是沿着F－F线的第一区域的示意剖面图，图6(c)是沿着E－E线的第二区域的示意剖面图。图7是第三实施方式的变形例的分布反馈型半导体激光器的示意立体图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。图1(a)是第一实施方式的分布反馈型半导体激光器的局部示意立体图，图1(b)是沿着A－A线的示意剖面图，图1(c)是沿着B－B线的示意剖面图，图1(d)是沿着C－C线的示意剖面图。此外，图2是半导体层叠体的局部示意立体图。分布反馈型半导体激光器10具有半导体层叠体20和第一电极40。此外，如图1(b)～图1(d)所示，也可以在半导体层叠体20的表面设有电介质层50。另外，图1(a)中，省略了电介质层。半导体层叠体20包含第一层22、设置在第一层22之上并能够射出激光的有源层24、和设置在有源层24之上的第二层26。此外，半导体层叠体20具有第一面21。第一面21具有平坦部和槽部V。平坦部包含与有源层24的中心轴(第一直线OA)平行地延伸且表面平坦的第一区域21a、和正交于第一直线OA并且以规定间距T3配置在第一区域21a的外侧的第二区域21c。槽部V具有从平坦部到达第一层22的深度。槽部V的剖面设为V字形、矩形等。槽部V和第二区域21c沿着第一直线OA，以规定间距T3交替地配置。槽部V包含内壁、底面等。第一电极40设于第一面21中的第一区域21a。第一电极40与第二层26的表面接触。若在第二层26的表面设置杂质浓度高的接触层，则能够降低接触电阻。图1(b)、图1(c)中，第一电极40的宽度和第二层26的宽度相同，但本实施方式不限于此，脊波导(ridgewaveguide)RW的宽度T1也可以大于第一电极40的宽度。此外，沿着A－A线的槽部V的宽度T2优选为，使得激光的强度充分下降。若将图1(d)所示的间距T3设为例如媒质内波长的2分之1等，则能够提高分布反馈效应。具有规定间距T3的槽部V构成分布反射器，射出发光光谱单一的激光。在图1(a)中，第一直线OA与半导体层叠体20的侧面之一正交。若将分布反射器沿着第一直线OA配置，则能够使第一直线OA与光轴一致。有源层24采用将子带间跃迁发光区域和缓和区域交替地层叠而成的结构，子带间跃迁发光区域由量子阱层构成，该量子阱层包含阱层和势垒层。量子阱例如包含掺杂有Si且由In0.669Ga0.331As构成的阱层、和掺杂有Si且由In0.362Al0.638As构成的势垒层。量子阱层进一步更优选为至少2个阱层和多个势垒层交替层叠而成的多重量子阱(MQW：Multi－QuantumWell)构造。此外，缓和区域也能够包含量子阱层。半导体层叠体20能够进一步具有由InP、GaAs构成的基板30。此外，半导体层叠体20能够在基板30与第一层22之间进一步设置缓冲层28。此外，能够在基板30的背面设置背面电极90。激光的波长例如能够设为2μm～100μm等。电介质层50例如能够设为SiO2、ZnSe、CdTe等。电介质层50设置为覆盖槽部V的内壁及底面以及半导体层叠体20的表面中的没有设置第一电极40的区域。将沿着C－C线的电介质层50的上表面的电介质层50的开口宽度设为T4。(表1)表示在将激光的波长设为4μm(中红外线)、15μm(中红外线)、80μm(太赫兹波)的情况下、脊波导RW的宽度T1、槽部V的宽度T2、间距T3以及电介质层50的开口宽度T4的一例。[表1](单位：μm)图3(a)是第一比较例的QCL的示意剖面图，图3(b)是第二比较例的QCL的示意剖面图，图3(c)是第三比较例的QCL的示意剖面图。图3(a)所示的第一比较例中，分布反射器沿着第一直线OA构成脊波导120R。因此，电流I被限制，光限制效应较大。在有源层124中产生的热经由第一层122及基板130主要向下方释放，向有源层124的横向的释放较少。结果，散热性不充分。此外，图3(b)所示的第二比较例中，不构成脊波导，从条状的第一电极140流向下方的电流I在横向上扩散。因此，电流限制不充分，光限制效应较低。另一方面，在有源层124中产生的热从有源层124向下方及横向释放，所以与第一比较例相比能得到较高的散热性。此外，图3(c)所示的第三比较例中，脊波导121R的两侧面被InP等的埋入层128埋入。因此，能够提高电流限制及散热性，但需要埋入层128的再成长工艺从而工艺复杂。相对于此，在第一实施方式中，槽部V不设置在第一电极40的正下方，而是设置在半导体层叠体20的第一面21的第一区域21a的两侧。即，在没有设置槽部V的第二区域21c中，在有源层22中产生的热从有源层22向横向及下方释放。另一方面，槽部V作为能够实现光导波和波长选择的衍射光栅起作用。即，第一实施方式中，能够保持光限制效应，同时提高散热性。进而，由于不需要对埋入层进行晶体成长，所以工序简单而容易降低价格。图4是与热沉接合的第一实施方式的分布反馈型半导体激光器的示意剖面图。将第一电极40和由金属构成的热沉70用AuSn等的导电性粘接剂等进行接合。在有源层24中产生的热在第二层26以及第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布反馈型半导体激光器，其中，具备半导体层叠体和第一电极；上述半导体层叠体包括：第一层；有源层，设置在上述第一层之上，能够通过子带间光跃迁而射出激光；以及第二层，设置在上述有源层之上；上述半导体层叠体具有包括平坦部和槽部的第一面，上述平坦部包含上述第二层的表面，上述槽部从上述表面到达上述第一层，上述平坦部具有沿第一直线延伸的第一区域和以与上述第一直线正交的方式延伸的第二区域，上述槽部和上述第二区域在上述第一区域的外侧构成沿着上述第一直线具有规定间距的衍射光栅；上述第一电极设置在上述第一区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.15 JP 2016-0516681.一种分布反馈型半导体激光器，其中，具备半导体层叠体和第一电极；上述半导体层叠体包括：第一层；有源层，设置在上述第一层之上，能够通过子带间光跃迁而射出激光；以及第二层，设置在上述有源层之上；上述半导体层叠体具有包括平坦部和槽部的第一面，上述平坦部包含上述第二层的表面，上述槽部从上述表面到达上述第一层，上述平坦部具有沿第一直线延伸的第一区域和以与上述第一直线正交的方式延伸的第二区域，上述槽部和上述第二区域在上述第一区域的外侧构成沿着上述第一直线具有规定间距的衍射光栅；上述第一电极设置在上述第一区域。2.如权利要求1所述的分布反馈型半导体激光器，其中，上述槽部分别被设置为相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤真司，角野努，山根统，津村明，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP