半导体激光器元件制造技术

一种半导体激光元件，具有：谐振器结构，包括第一化合物半导体层、活性层以及第二化合物半导体层堆叠的堆叠结构；以及第一光反射层和第二光反射层，沿谐振器结构的谐振方向设置在两端；以及当振荡波长被设置为λ时，第一光反射层和第二光反射层中的每个包括折射率周期结构，该折射率周期结构以堆叠方式包括多个薄膜，每个薄膜具有k0(λ/4)的光学膜厚度，以及相移层，设置在所述第一光反射层和/或所述第二光反射层中的至少一个光反射层内。二光反射层中的至少一个光反射层内。二光反射层中的至少一个光反射层内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体激光器元件


[0001]本公开涉及半导体激光元件。

技术介绍

[0002]在包括表面发射激光元件(VCSEL)的发光元件中，通常，激光在两个光反射层(分布式布拉格反射层，DBR层)之间谐振，从而产生激光振荡。此外，在具有堆叠n型化合物半导体层(第一化合物半导体层)、包括化合物半导体的活性层(发光层)、以及P型化合物半导体层(第二化合物半导体层)的堆叠结构的表面发射激光元件中，通常，包括透明导电材料的第二电极形成在p型化合物半导体层上，并且包括绝缘材料的堆叠结构的第二光反射层形成在第二电极上。此外，包括绝缘材料的堆叠结构的第一光反射层和第一电极形成在n型化合物半导体层上(在n型化合物半导体层形成在导电基板上的情况下，在基板的露出面上)。
[0003]例如，WO 2018/083877 A1中公开了第一光反射层也用作凹面镜的结构。这里，在该国际公开中公开的技术中，例如，n型化合物半导体层相对于活性层设置有凸部，并且第一光反射层形成在凸部上。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：WO 2018/083877 A1

技术实现思路

[0007]顺便提及，在表面发射激光元件中的谐振器长度为约1μm的情况下，纵向模式间隔为10nm以上。因此，具有这种谐振器长度的表面发射激光元件的振荡波长相对于操作温度或操作电流是稳定的，并且还处于单一纵向模式。此外，在表面发射激光元件中，随着谐振器长度变长，纵向模式间隔变短。因此，具有长谐振器长度的表面发射激光元件的振荡波长相对于操作温度或操作电流变得不稳定，并且纵向模式也趋向于是多模式的。此外，通常，在边缘发射半导体激光元件中，谐振器长度为约1mm，因此，纵向模式间隔大约为0.1nm。同时，典型的半导体材料的增益具有大约几nm的带，并且增益峰值波长取决于温度。因此，例如，在边缘发射半导体激光元件中，纵向模式被操作温度或操作电流以跳跃式改变。
[0008]因此，本公开的目的是提供一种半导体激光元件，其具有振荡波长相对于操作温度或操作电流稳定的配置和结构。
[0009]用于实现上述目的的本公开的半导体激光元件包括：
[0010]谐振器结构，包括由第一化合物半导体层、活性层以及第二化合物半导体层堆叠而成的堆叠结构；以及
[0011]第一光反射层和第二光反射层，第一光反射层和第二光反射层设置在沿谐振器结构的谐振方向的两端处，其中，当振荡波长被设置为λ0时，
[0012]第一光反射层包括具有光学膜厚度为k10(λ0/2)[其中，0.9≤k10≤1.1]的周期的第一折射率周期结构，第一折射率周期结构以堆叠方式至少包括各自具有光学膜厚度为
k11(λ0/4)[其中，0.7≤k11≤1.3]的多个第一薄膜以及各自具有光学膜厚度为k12(λ0/4)[其中，0.7≤k12≤1.3]的多个第二薄膜，
[0013]第二光反射层包括具有光学膜厚度为k20(λ0/2)[其中，0.9≤k20≤1.1]的周期的第二折射率周期结构，第二折射率周期结构以堆叠方式至少包括各自具有光学膜厚度为k21(λ0/4)[其中，0.7≤k21≤1.3]的多个第一薄膜以及各自具有光学膜厚度为k22(λ0/4)[其中，0.7≤k22≤1.3]的多个第二薄膜，并且
[0014]在第一光反射层和第二光反射层中的至少一个光反射层内设置有相移层。
附图说明
[0015]图1是实施例1的发光元件的示意性部分端部视图。
[0016]图2是实施例1的发光元件的变形例(变形例
‑
1)的示意性部分端部视图。
[0017]图3是实施例1的发光元件的变形例(变形例
‑
2)的示意性部分端部视图。
[0018]图4是实施例1的发光元件阵列的示意性部分端部视图。
[0019]图5是实施例1的发光元件阵列的示意性部分端部视图。
[0020]图6是实施例1的发光元件阵列的示意性部分端部视图。
[0021]图7是实施例1的发光元件阵列中的基部面的第一部分和第二部分的布置的示意性平面图。
[0022]图8是实施例1的发光元件阵列中的第一光反射层和第一电极的布置的示意性平面图。
[0023]图9是实施例1的发光元件阵列中的基部面的第一部分和第二部分的布置的示意性平面图。
[0024]图10是实施例1的发光元件阵列中的第一光反射层和第一电极的布置的示意性平面图。
[0025]图11A和图11B各自是用于描述制造实施例1的发光元件的方法的堆叠结构等的示意性部分端部视图。
[0026]图12，是继图11B之后用于描述实施例1的发光元件的制造方法的堆叠结构等的示意性部分端部视图。
[0027]图13，是继图12之后用于描述实施例1的发光元件的制造方法的堆叠结构等的示意性部分端部视图。
[0028]图14A和图14B均是继图13之后用于描述制造实施例1的发光元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性部分端部视图。
[0029]图15A、图15B和图15C各自是继图14B之后用于描述制造实施例1的发光元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性部分端部视图。
[0030]图16A和图16B，各自是继图15C之后用于描述制造实施例1的发光元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性部分端部视图。
[0031]图17是实施例2的发光元件的示意性部分端部视图。
[0032]图18是实施例2的发光元件阵列的示意性部分端部视图。
[0033]图19是实施例2的发光元件阵列中的基部面的第一部分和第二部分的布置的示意性平面图。
[0034]图20是实施例2的发光元件阵列中的第一光反射层和第一电极的布置的示意性平面图。
[0035]图21是实施例2的发光元件阵列中的基部面的第一部分和第二部分的布置的示意性平面图。
[0036]图22是实施例2的发光元件阵列中的第一光反射层和第一电极的布置的示意性平面图。
[0037]图23A和图23B各自是用于描述制造实施例2的发光元件阵列的方法的第一化合物半导体层等的示意性部分端部视图。
[0038]图24A和图24B各自是继图23B之后用于描述制造实施例2的发光元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性部分端部视图。
[0039]图25A和图25B各自是继图24B之后用于描述制造实施例2的发光元件的方法的第一化合物半导体层等的示意性部分端部视图。
[0040]图26是实施例3的发光元件的示意性部分端部视图。
[0041]图27是实施例4的发光元件的示意性部分端部视图。
[0042]图28是实施例4的发光元件的变形例的示意性部分端部视图。
[0043]图29A、图29B和图29C各自是用于描述实施例5的发光元件的制造方法的堆叠结构等的示意性局部端部视图。
[0044]图30是实施例6的发光元件的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体激光元件，包括：谐振器结构，包括由第一化合物半导体层、活性层以及第二化合物半导体层堆叠而成的堆叠结构；以及第一光反射层和第二光反射层，所述第一光反射层和所述第二光反射层设置在沿谐振器结构的谐振方向的两端处，其中，当振荡波长被设置为λ0时，所述第一光反射层包括具有光学膜厚度为k10(λ0/2)[其中，0.9≤k10≤1.1]的周期的第一折射率周期结构，所述第一折射率周期结构以堆叠方式至少包括各自具有光学膜厚度为k11(λ0/4)[其中，0.7≤k11≤1.3]的多个第一薄膜以及各自具有光学膜厚度为k12(λ0/4)[其中，0.7≤k12≤1.3]的多个第二薄膜，所述第二光反射层包括具有光学膜厚度为k20(λ0/2)[其中，0.9≤k20≤1.1]的周期的第二折射率周期结构，所述第二折射率周期结构以堆叠方式至少包括各自具有光学膜厚度为k21(λ0/4)[其中，0.7≤k21≤1.3]的多个第一薄膜以及各自具有光学膜厚度为k22(λ0/4)[其中，0.7≤k22≤1.3]的多个第二薄膜，并且在所述第一光反射层和所述第二光反射层中的至少一个光反射层内设置有相移层。2.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其中，所述相移层的数量为一层以上且五层以下。3.根据权利要求2所述的半导体激光元件，其中，在所述相移层和所述相移层之间设置所述第一薄膜、所述第二薄膜或者所述第一薄膜和所述第二薄膜。4.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其中，所述相移层未设置在所述折射率周期结构的边缘部分。5.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其中，所述相移层的光学膜厚度为λ0的0.1倍以上且50倍以下。6.根据权利要求5所述的半导体激光元件，其中，构成所述相移层的材料与构成所述第一薄膜的材料相同，...

【专利技术属性】
技术研发人员：中岛博，滨口达史，田中雅之，林贤太郎，幸田伦太郎，
申请(专利权)人：索尼集团公司，
类型：发明
国别省市：