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DE102024106171B4 - Semiconductor laser with semiconductor material system with Fermi level control by doping the active region at spatially indirect transitions - Google Patents

Semiconductor laser with semiconductor material system with Fermi level control by doping the active region at spatially indirect transitions Download PDF

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DE102024106171B4
DE102024106171B4 DE102024106171.5A DE102024106171A DE102024106171B4 DE 102024106171 B4 DE102024106171 B4 DE 102024106171B4 DE 102024106171 A DE102024106171 A DE 102024106171A DE 102024106171 B4 DE102024106171 B4 DE 102024106171B4
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Jörg Schörmann
Julian Veletas
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Justus Liebig Universitaet Giessen Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Philipps Univ Marburg Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
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Abstract

Halbleiterlaser mit Halbleitermaterialsystemen aus Elementen für einen Halbleiter, umfassend
einen Substratbereich (12), der ein Substrat aus wenigstens einem Trägermaterial ist, und
wenigstens einen aktiven Bereich (20) mit drei Sub-Bereichen (30);
einem Trennbereich (14), der eine Barriere zwischen Substratbereich (12) und aktivem Bereich (20), ist oder zwischen mehreren Wiederholungen von aktiven Bereichen (20), zwischen Sub-Bereichen (30) eines aktiven Bereichs (20) oder zwischen aktivem Bereich (20) und Grenzfläche zur Luft;
wobei
der erste aktive Sub-Bereich (32) ein Dotierbereich ist und ein Halbleitermaterialsystem aus wenigstens einem Element sowie eine Dotierung aufweist;
der zweite aktive Sub-Bereich (34) ein Dotierbereich ist und eine Dotierung sowie ein weiteres Halbleitermaterialsystem aus wenigstens einem Element aufweist, das sich von dem Halbleitermaterialsystem des ersten aktiven Sub-Bereichs (32) unterscheidet;
der dritte aktive Sub-Bereich (36) ein Dotierbereich ist und das Halbleitermaterialsystem des ersten aktiven Sub-Bereichs (32) aufweist; und
der aktive Bereich (20) des Halbleiterlasers (10) eine dotierte W-Struktur aufweist; und
wenigstens eines der Halbleitermaterialsysteme im zweiten aktiven Sub-Bereich (34) und/oder im ersten aktiven und dritten aktiven Sub-Bereich (32, 36) derart dotiert ist, dass sich die Bandlücke in der W-Struktur in einer vorgegebenen Weise so einstellen lässt, dass die Emissionsenergie des Halbleiterlasers (10) einstellbar ist für Emissionsenergien kleiner als die Übergangsenergien der einzelnen Sub-Bereiche (30); und
wenigstens ein Element des Halbleitermaterialsystems des zweiten aktiven Sub-Bereichs (34) wenigstens einen Elementhalbleiter und eine Dotierung umfasst.

Figure DE102024106171B4_0000
Semiconductor laser with semiconductor material systems of elements for a semiconductor, comprising
a substrate region (12) which is a substrate made of at least one carrier material, and
at least one active region (20) with three sub-regions (30);
a separation region (14) which is a barrier between the substrate region (12) and the active region (20), or between several repetitions of active regions (20), between sub-regions (30) of an active region (20) or between the active region (20) and the interface with the air;
where
the first active sub-region (32) is a doping region and comprises a semiconductor material system comprising at least one element and a doping;
the second active sub-region (34) is a doping region and has a doping and a further semiconductor material system comprising at least one element which differs from the semiconductor material system of the first active sub-region (32);
the third active sub-region (36) is a doping region and comprises the semiconductor material system of the first active sub-region (32); and
the active region (20) of the semiconductor laser (10) has a doped W structure; and
at least one of the semiconductor material systems in the second active sub-region (34) and/or in the first active and third active sub-region (32, 36) is doped such that the band gap in the W structure can be adjusted in a predetermined manner such that the emission energy of the semiconductor laser (10) can be adjusted for emission energies smaller than the transition energies of the individual sub-regions (30); and
at least one element of the semiconductor material system of the second active sub-region (34) comprises at least one element semiconductor and a doping.
Figure DE102024106171B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser mit Halbleitermaterialsystem aus Elementen für einen Halbleiter umfassend einen Substratbereich, einen aktiven Bereich und einen Trennbereich, der eine Barriere zwischen Substratbereich und aktivem Bereich ist.The present invention relates to a semiconductor laser with a semiconductor material system of elements for a semiconductor comprising a substrate region, an active region and a separation region which is a barrier between the substrate region and the active region.

Halbleiterlaser finden in der Industrie und in Endnutzergeräten häufig Anwendung. Sie werden in vielen Bereichen eingesetzt, von der Datenübertragung über Sensorik bis hin zur Medizintechnik. Obwohl das Anforderungsprofil an die Laser sehr unterschiedlich ist und dementsprechend die Eigenschaften der verwendeten Laser stark variieren, lassen sich drei wesentliche Charakteristika an eine Verbesserung und Optimierung der bekannten Lasertechnologien stellen.Semiconductor lasers are widely used in industry and in end-user devices. They are used in many areas, from data transmission to sensor technology and medical technology. Although the requirements profile for lasers is very different and the properties of the lasers used vary greatly, there are three essential characteristics that can be used to improve and optimize known laser technologies.

Erstens erfordern unterschiedliche Anwendungsgebiete auch verschiedene Emissionsenergien, die mit herkömmlichen Halbleiterlasern derzeit nicht erreicht werden können. Zweitens ist eine höhere Energieeffizienz eine wichtige Eigenschaft, die in Zukunft noch verstärkt zum Vorschein tritt. Der dritte Aspekt betrifft die Nachhaltigkeit der verwendeten Rohstoffe. Dies gilt sowohl in der Art der verwendeten Elemente für den Halbleiterlaser als auch für die eingesetzten und verwendeten Mengen bzw. für die Komplexität des Herstellungsprozesses, bei dem größere Mengen an Ausschuss in Zukunft deutlich zu reduzieren sind.Firstly, different areas of application require different emission energies, which cannot currently be achieved with conventional semiconductor lasers. Secondly, higher energy efficiency is an important property that will become even more important in the future. The third aspect concerns the sustainability of the raw materials used. This applies both to the type of elements used for the semiconductor laser and to the quantities used and used, or to the complexity of the manufacturing process, in which large amounts of waste must be significantly reduced in the future.

Aktuell werden bei Halbleiterlasern hauptsächlich räumlich direkte Übergänge in Halbleitermaterialsystemen als aktives Medium verwendet. Hierbei kann die Emissionsenergie durch die Bandlücke des aktiven Materials, durch Verspannung und durch Quantisierungseffekte wie Dimensionalität des aktiven Materials, Schicht- bzw. Materialdicken sowie Barrierematerial und somit Barriereenergie variiert werden. Maßgeblich für die Übergangsenergie ist damit ein räumlich direkter Übergang zwischen der Valenzbandkante und der Leitungsbandkante. Diese Parameter sind abhängig voneinander. Die Veränderung der Bandlücke hat beispielsweise gleichzeitig im Allgemeinen auch eine Gitterfehlanpassung zur Folge. Für unterschiedliche Spektralbereiche werden unterschiedliche multinäre Materialsysteme als Mehrfachquantenfilme in komplexen Heterostrukturen verwendet. Beispielsweise können als Materialien eingesetzt werden (Ga,In)(N,As,P) für den nahinfraroten Spektralbereich oder (Ga,In) in Kombination mit Stickstoff (N) für blaue und grüne Laserdioden.Currently, semiconductor lasers mainly use spatially direct transitions in semiconductor material systems as the active medium. The emission energy can be varied by the band gap of the active material, by strain and by quantization effects such as the dimensionality of the active material, layer or material thicknesses and barrier material and thus barrier energy. A spatially direct transition between the valence band edge and the conduction band edge is therefore crucial for the transition energy. These parameters are dependent on one another. For example, the change in the band gap generally also results in a lattice mismatch. For different spectral ranges, different multinary material systems are used as multiple quantum films in complex heterostructures. For example, materials that can be used are (Ga,In)(N,As,P) for the near-infrared spectral range or (Ga,In) in combination with nitrogen (N) for blue and green laser diodes.

Weitere Möglichkeiten sind Quantenkaskadenstrukturen, bei denen Kaskaden von typischerweise quantisierten Intersubbandübergängen in komplexen Vielfachquantenstrukturen eingesetzt werden. Hier finden die optischen Übergänge zwischen einzelnen, typischerweise höheren Zuständen innerhalb von quantisierten Schichten statt. Die Bandlückenenergien zischen Valenz- und Leitungsbandkanten sind für Quantenkaskadenstrukturen typischerweise weit von den Energien der optischen Übergänge entfernt, die für die Laseraktivität genutzt werden, und können daher als irrelevant betrachtet werden.Other possibilities are quantum cascade structures, in which cascades of typically quantized intersubband transitions are used in complex multiple quantum structures. Here, the optical transitions between individual, typically higher states take place within quantized layers. The band gap energies between valence and conduction band edges for quantum cascade structures are typically far removed from the energies of the optical transitions used for laser activity and can therefore be considered irrelevant.

Weiterhin werden sogenannte W-Strukturen aus undotierten Typ-II-Heterostrukturen eingesetzt. Solche Laser bieten den Vorteil gegenüber herkömmlichen Typ-I-Lasern und Quantenkaskadenlasern, dass Verluste durch Intersubbandstreuung und Auger-Verluste stark unterdrückt sein können. Hier ist die Energie der optischen Übergänge von Typ II für die Laseraktivität relevant, die durch die Kombination der intrinsischen Materialien bestimmt wird.Furthermore, so-called W structures made of undoped type II heterostructures are used. Such lasers offer the advantage over conventional type I lasers and quantum cascade lasers that losses due to intersubband scattering and Auger losses can be strongly suppressed. Here, the energy of the optical transitions of type II is relevant for the laser activity, which is determined by the combination of the intrinsic materials.

Bisher nutzt man multinäre Heterostrukturen, um verschiedene Emissionsenergien zu erreichen. Zusätzlich nutzt man, neben sich unterscheidenden Materialzusammensetzungen, auch unterschiedliche Materialsysteme. In W-Strukturen wurden die intrinsischen Hetero-Offsets der Materialkombinationen an den Typ-II-Übergängen eingesetzt.So far, multinary heterostructures have been used to achieve different emission energies. In addition to different material compositions, different material systems are also used. In W structures, the intrinsic hetero-offsets of the material combinations were used at the type II transitions.

Die im Stand der Technik häufig verwendeten undotierten Typ-II-Strukturen haben nur stark beschränkte Möglichkeiten, die Zielwellenlängen einzustellen. Dies beruht auf der Beschränkung der benötigten guten strukturellen Qualität und des damit verbundenen epitaktischen Wachstums intrinsischer Schichten. Die Emissionswellenlängen in aktuell verwendeten Halbleiterlasern sind damit für alle Lasertypen wesentlich durch das Material und die Schichtdicke der aktiven Schicht festgelegt. Des Weiteren entstehen Defekte, die die Effizienz reduzieren oder gar keinen effizienten Laserbetrieb erlauben. Diese Effekte werden durch intrinsische Gitterfehlanpassungen in multinären Schichtsystemen an verfügbaren Substratmaterialien, wie beispielsweise Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP), Saphir, Siliciumcarbid (SiC) oder Silicium (Si) hervorgerufen. Des Weiteren ist das epitaktische Wachstum solcher teilweise quinternären Schichten extrem komplex und aufwändig. Dies hat zur Folge, dass manche Emissionsenergien nur sehr schwer oder gar nicht erreichbar sind. Dementsprechend muss auf ineffiziente Bauteile zurückgegriffen werden.The undoped type II structures frequently used in the state of the art have only very limited options for setting the target wavelengths. This is due to the limitation of the required good structural quality and the associated epitaxial growth of intrinsic layers. The emission wavelengths in currently used semiconductor lasers are therefore essentially determined for all laser types by the material and the layer thickness of the active layer. Furthermore, defects arise that reduce efficiency or do not allow efficient laser operation at all. These effects are caused by intrinsic lattice mismatches in multinary layer systems on available substrate materials, such as gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), sapphire, silicon carbide (SiC) or silicon (Si). Furthermore, the epitaxial growth of such partially quinternary layers is extremely complex and time-consuming. This means that some emission energies are very difficult or even impossible to achieve. Accordingly, inefficient components must be used.

Zusätzlich ist es nötig, um insbesondere niedrige Emissionsenergien erreichen zu können, in der Herstellung auf Substratplattformen mit Nachhaltigkeit zu setzen. Ähnliches gilt für Quantenkaskadenstrukturen. Hier ist die strukturelle Fehlanpassung ebenfalls sehr kritisch, da es in den teilweise vielen hundert benötigten epitaktischen Schichten zu Gitterfehlern kommt, die unweigerlich zum Funktionsversagen von Halbleiterlasern führen.In addition, in order to achieve particularly low emission energies, it is necessary to use sustainable substrate platforms in production. The same applies to quantum cascade structures. Here, the structural mismatch is also very critical, since in the partially The many hundreds of epitaxial layers required lead to lattice defects, which inevitably lead to the functional failure of semiconductor lasers.

Als Stand der Technik können die Offenlegungsschriften US 2015/0244144 A1 , US 5,799,026 A , DE 10 2011 103 143 A1 , EP 3 506 439 A1 , US 6,154,475 A , US 2007/0051963 A1 und US 2012/0269221 A1 gesehen werden.The published patent applications US 2015/0244144 A1 , US 5,799,026 A , DE 10 2011 103 143 A1 , EP 3 506 439 A1 , US 6,154,475 A , US 2007/0051963 A1 and US 2012/0269221 A1 be seen.

Es stellt sich somit die Aufgabe, einen verbesserten Halbleiterlaser mit Halbleitermaterialsystemen vorzuschlagen.The task is therefore to propose an improved semiconductor laser with semiconductor material systems.

Gelöst wird die vorliegende Aufgabe durch einen Halbleiterlaser mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The present object is achieved by a semiconductor laser having the features of claim 1.

Die Erfindung betrifft somit einen Halbleiterlaser mit Halbleitermaterialsystem aus Elementen für einen Halbleiter. Der Halbleiterlaser umfasst einen Substratbereich, der ein Substrat aus wenigstens einem Trägermaterial ist, und wenigstens einen aktiven Bereich mit drei Sub-Bereichen sowie einen Trennbereich. Der Trennbereich ist eine Barriere zwischen Substratbereich und aktivem Bereich, zwischen mehreren Wiederholungen von aktiven Bereichen, zwischen Sub-Bereichen eines aktiven Bereichs oder zwischen aktivem Bereich und Grenzfläche zur Luft. Die Wiederholungen der aktiven Bereiche führen zu einer Erhöhung der Gewinnamplitude und damit zu größerer Verstärkung. Diese Erhöhung sollte idealerweise linear mit der Anzahl der Wiederholungen sein.The invention thus relates to a semiconductor laser with a semiconductor material system made of elements for a semiconductor. The semiconductor laser comprises a substrate region, which is a substrate made of at least one carrier material, and at least one active region with three sub-regions and a separation region. The separation region is a barrier between the substrate region and the active region, between several repetitions of active regions, between sub-regions of an active region or between the active region and the interface with the air. The repetitions of the active regions lead to an increase in the gain amplitude and thus to greater amplification. This increase should ideally be linear with the number of repetitions.

Der erste aktive Sub-Bereich ist ein Dotierbereich und weist ein Halbleitermaterialsystem aus wenigstens einem Element neben der Dotierung auf. Der zweite aktive Sub-Bereich ist ein Dotierbereich und weist ein Halbleitermaterialsystem aus wenigstens einem Element neben der Dotierung auf, das sich von dem Halbleitermaterialsystem des ersten aktiven Sub-Bereichs unterscheidet. Der dritte aktive Sub-Bereich ist ein Dotierbereich und weist das Halbleitermaterialsystem des ersten aktiven Sub-Bereichs auf. Die Materialsysteme des ersten und dritten aktiven Sub-Bereichs sind somit gleich.The first active sub-region is a doping region and has a semiconductor material system made up of at least one element in addition to the doping. The second active sub-region is a doping region and has a semiconductor material system made up of at least one element in addition to the doping that differs from the semiconductor material system of the first active sub-region. The third active sub-region is a doping region and has the semiconductor material system of the first active sub-region. The material systems of the first and third active sub-regions are thus the same.

Der aktive Bereich des Halbleiterlasers ist eine dotierte W-Struktur. Wenigstens eines der Halbleitermaterialsysteme im zweiten aktiven Sub-Bereich und/oder im ersten und dritten aktiven Sub-Bereich sind derart dotiert, dass sich eine Bandlücke in der W-Struktur in einer vorgegebenen Weise so kontrolliert einstellen lässt, dass die Emissionsenergie des Halbleiterlasers einstellbar ist für Emissionsenergien kleiner als die Übergangsenergie der einzelnen Sub-Bereiche.The active region of the semiconductor laser is a doped W structure. At least one of the semiconductor material systems in the second active sub-region and/or in the first and third active sub-regions is doped in such a way that a band gap in the W structure can be set in a controlled manner in a predetermined manner such that the emission energy of the semiconductor laser can be set for emission energies smaller than the transition energy of the individual sub-regions.

Die Erfindung betrifft somit ein Konzept zum Design von Halbleiterlaserstrukturen sowie einen Halbleiterlaser. Der Erfindung liegt die grundlegende Idee zugrunde, die Emissionsenergie eines räumlich indirekten Übergangs, sogenannter Typ-II-Übergang, zweier oder dreier Halbleitermaterialsysteme mittels Dotierung zu kontrollieren. Dabei sind alle bekannten Dotierkonzepte denkbar. Insbesondere kann eine homogene Dotierung oder auch eine Delta-Dotierung eingesetzt werden. Für die Emissionsenergie eines Typ-II-Übergangs ist neben den Bandlückenenergien der verwendeten Halbleiter der aktiven Schicht vor allem die Banddiskontinuität an der Grenzfläche von Bedeutung. Die Grenzfläche wird dabei auch als Band-Offset bezeichnet. Da die Ladungsträger vom Leitungsband des einen Halbleiters in das Valenzband des Anderen rekombinieren, ist für die Emission des Lasers die Energiedifferenz zwischen dem Leitungsband des einen Halbleiters und dem Valenzband des Anderen entscheidend. Bestimmt wird diese Banddiskontinuität in erster Näherung durch die Austrittsenergien sowie das Fermi-Niveau der Halbleiterheterostruktur. Die Dotierung bestimmt die relative Lage der Valenz- und Leitungsbandkanten aller Halbleiter relativ zum Fermi-Niveau. Das Fermi-Niveau ist für die Halbleiterheterostrukturen ohne Vorspannung konstant.The invention thus relates to a concept for the design of semiconductor laser structures and a semiconductor laser. The invention is based on the basic idea of controlling the emission energy of a spatially indirect transition, so-called type II transition, of two or three semiconductor material systems by means of doping. All known doping concepts are conceivable. In particular, homogeneous doping or delta doping can be used. In addition to the band gap energies of the semiconductors used in the active layer, the band discontinuity at the interface is particularly important for the emission energy of a type II transition. The interface is also referred to as the band offset. Since the charge carriers recombine from the conduction band of one semiconductor into the valence band of the other, the energy difference between the conduction band of one semiconductor and the valence band of the other is crucial for the emission of the laser. This band discontinuity is determined to a first approximation by the exit energies and the Fermi level of the semiconductor heterostructure. The doping determines the relative position of the valence and conduction band edges of all semiconductors relative to the Fermi level. The Fermi level is constant for the semiconductor heterostructures without bias.

Die relative Lage der Valenz- und Leitungsbandkanten der einzelnen Halbleiter im aktiven Bereich wird durch die Kontrolle des Fermi-Niveaus durch Dotierung erreicht. Hierdurch kann die Übergangsenergie der optischen Übergänge kontrolliert werden. Die Dotierung bestimmt somit eine Leitfähigkeit der Element- oder Verbindungshalbleiter. Zudem bestimmt die Dotierung die energetische Lage der Valenz- und Leitungsbandniveaus einzelner Schichten von Element- oder Verbindungshalbleitern. Da das Fermi-Niveau einer Heterostruktur, wie der hier beabsichtigten W-Struktur, jedoch durchgängig ist, wird durch die Dotierung auch die Energie von räumlich indirekten Übergängen an Heterogrenzflächen kontrolliert, die für die Laserübergänge in diesen W-Strukturen verantwortlich ist, und damit durch die Dotierung eingestellt werden kann.The relative position of the valence and conduction band edges of the individual semiconductors in the active region is achieved by controlling the Fermi level through doping. This allows the transition energy of the optical transitions to be controlled. The doping thus determines the conductivity of the element or compound semiconductors. In addition, the doping determines the energetic position of the valence and conduction band levels of individual layers of element or compound semiconductors. However, since the Fermi level of a heterostructure, such as the W structure intended here, is continuous, the doping also controls the energy of spatially indirect transitions at heterointerfaces, which is responsible for the laser transitions in these W structures, and can therefore be adjusted by doping.

Im Rahmen der Erfindung wird unter einem Halbleitermaterialsystem aus Elementen für einen Halbleiter verstanden, dass die Elemente nicht unbedingt selbst Halbleitermaterialien oder -elemente oder halbleitende Elemente sein müssen, sondern auch Metalle, Gase und andere chemische Elemente oder Moleküle umfassen können, die geeignet sind, z. B. in Kombination mit anderen Elementen, Teil eines Halbleitermaterialsystems zu sein oder ein solches aufzubauen bzw. ein Material für einen Halbleiterlaser zu sein.In the context of the invention, a semiconductor material system comprising elements for a semiconductor is understood to mean that the elements do not necessarily have to be semiconductor materials or elements or semiconducting elements themselves, but can also comprise metals, gases and other chemical elements or molecules that are suitable, e.g. in combination with other elements, to be part of a semiconductor material system or to build such a system or to be a material for a semiconductor laser.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der zweite aktive Sub-Bereich eine andere Dotierung auf als der erste aktive Sub-Bereich und der dritte aktive Sub-Bereich. Beispielsweise könnte ein mögliches Materialsystem aus Phosphor und Stickstoff plus Stickstoff und Galliumarsenid gebildet werden (PN+N GaAs). Hier sind verschiedene Dotierungen möglich, wie etwa durch Be, C, Mg, Si, Ca, Ge, Zn, Se, Te. Möglich ist somit auch, dass der zweite aktive Sub-Bereich undotiert ist, der erste und dritte aktive Sub-Bereich dotiert sind oder vice versa.In a preferred embodiment, the second active sub-region has a different doping as the first active sub-region and the third active sub-region. For example, a possible material system could be formed from phosphorus and nitrogen plus nitrogen and gallium arsenide (PN+N GaAs). Various dopings are possible here, such as Be, C, Mg, Si, Ca, Ge, Zn, Se, Te. It is therefore also possible that the second active sub-region is undoped, the first and third active sub-regions are doped or vice versa.

Erfindungsgemäß umfasst wenigstens ein Element des Halbleitermaterialsystems des zweiten aktiven Sub-Bereichs wenigstens einen Elementhalbleiter und eine Dotierung. Besonders bevorzugt ist der Elementhalbleiter aus der vierten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente PSE. Beispielsweise könnte Germanium (Ge) oder auch Silicium (Si) verwendet werden. Ein möglicher Aufbau eines aktiven Bereichs könnte aus den Materialien GaN-Ge-GaN bestehen, wobei der zweite aktive Sub-Bereich Germanium (Ge) aufweist.According to the invention, at least one element of the semiconductor material system of the second active sub-region comprises at least one element semiconductor and a doping. The element semiconductor is particularly preferably from the fourth main group of the periodic table of elements PSE. For example, germanium (Ge) or silicon (Si) could be used. A possible structure of an active region could consist of the materials GaN-Ge-GaN, with the second active sub-region comprising germanium (Ge).

Eine bevorzugte Ausführungsform des Halbleiterlasers zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Element des Halbleitermaterialsystems des ersten aktiven Sub-Bereichs und des dritten aktiven Sub-Bereichs eine Legierung aus Metall umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Legierung aus Metall, das der dritten oder fünften Hauptgruppe des PSE angehört. Ganz besonders bevorzugt weisen dabei der erste aktive Sub-Bereich und der dritte aktive Sub-Bereich unterschiedliche Dotierungen auf. Eine bevorzugte Ausführungsform kann dergestalt sein, dass der erste und dritte aktive Sub-Bereich eine Dotierung von Aluminium, Gallium und Arsenid ((Al,Ga)As) umfasst und der zweite aktive Sub-Bereich beispielsweise die Elemente Gallium (Ga) und Arsen (As-) umfasst. Diese Schichten sind vorzugsweise entsprechend der obigen Ausführungen dotiert. Weitere Kombination könnten beispielsweise sein: GaN/Ge/GaN; GaN/Si/GaN; GaN/SiGe/GaN. Hier werden die Verbindungshalbleiter der ersten und dritten aktiven Subbereiche entsprechend der obigen Ausführungen dotiert; eine Dotierung des zweiten aktiven Subbereichs, der aus Elementen der vierten Hauptgruppe besteht, erfolgt mit Elementen der dritten oder fünften Hauptgruppe.A preferred embodiment of the semiconductor laser is characterized in that at least one element of the semiconductor material system of the first active sub-region and the third active sub-region comprises a metal alloy. In a preferred embodiment, the alloy is made of metal that belongs to the third or fifth main group of the PSE. The first active sub-region and the third active sub-region most preferably have different dopings. A preferred embodiment can be such that the first and third active sub-regions comprise a doping of aluminum, gallium and arsenide ((Al,Ga)As) and the second active sub-region comprises, for example, the elements gallium (Ga) and arsenic (As-). These layers are preferably doped in accordance with the above statements. Other combinations could be, for example: GaN/Ge/GaN; GaN/Si/GaN; GaN/SiGe/GaN. Here, the compound semiconductors of the first and third active sub-regions are doped in accordance with the above statements; The second active subregion, which consists of elements of the fourth main group, is doped with elements of the third or fifth main group.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterlasers umfasst das Halbleitermaterialsystem des ersten aktiven Sub-Bereichs und des dritten aktiven Sub-Bereichs Legierungen aus Metall. Besonders bevorzugt sind Metalle der dritten oder fünften Hauptgruppe des PSE. Besonders bevorzugt sind die. Legierungen und/oder Dotierungen unterschiedlich.In a further preferred embodiment of the semiconductor laser, the semiconductor material system of the first active sub-region and the third active sub-region comprises alloys of metal. Metals from the third or fifth main group of the PSE are particularly preferred. The alloys and/or dopings are particularly preferably different.

Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterlasers umfasst wenigstens einer der aktiven Sub-Bereiche ein Halbleitermaterialsystem aus wenigstens einem Metall und/oder einem Gas, bevorzugt aus Metall und Gas. Dies gilt unter typischen Wachstumsbedingungen für Druck und Temperatur. Vorzugsweise sind der andere oder die anderen aktiven Sub-Bereiche aus einem Legierungshalbleiter mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet. Typische Beispiele sind etwa eine Zusammensetzung des aktiven Bereichs derart, dass der erste und dritte aktive Sub-Bereich die Elemente Gallium (Ga) und Stickstoff (N) umfassen, während der zweite aktive Sub-Bereich das Element Germanium (Ge) aufweist. Ein anderes Beispiel sieht im zweiten aktiven Sub-Bereich Silizium (Si) vor, während der erste und dritte aktive Sub-Bereich ebenfalls die Elemente Gallium (Ga) und/oder Stickstoff (N) umfasst. Die einzelnen aktiven Subbereiche werden gemäß den obigen Ausführungen dotiert, um durch die Kontrolle des Fermi-Niveaus die Valenz- und Leitungsbandoffsets so einzustellen, dass die gewünschte Übergangsenergie des Laserübergangs in der W-Struktur erreicht wird. Eine weitere Ausführungsform kann darin bestehen, dass der zweite aktive Sub-Bereich die Elemente Silizium (Si) und Germanium (Ge) aufweist. Hier erfolgt vorzugsweise eine Dotierung mittels eines oder mehrerer Elemente der dritten oder fünften Hauptgruppe wie Bor, P oder As.According to a likewise preferred embodiment of the semiconductor laser, at least one of the active sub-regions comprises a semiconductor material system made of at least one metal and/or one gas, preferably of metal and gas. This applies under typical growth conditions for pressure and temperature. Preferably, the other active sub-region(s) are formed from an alloy semiconductor with at least one semiconductor material. Typical examples are a composition of the active region such that the first and third active sub-regions comprise the elements gallium (Ga) and nitrogen (N), while the second active sub-region has the element germanium (Ge). Another example provides silicon (Si) in the second active sub-region, while the first and third active sub-regions also comprise the elements gallium (Ga) and/or nitrogen (N). The individual active sub-regions are doped according to the above statements in order to adjust the valence and conduction band offsets by controlling the Fermi level so that the desired transition energy of the laser transition in the W structure is achieved. A further embodiment can consist in the second active sub-region comprising the elements silicon (Si) and germanium (Ge). Here, doping preferably takes place using one or more elements from the third or fifth main group, such as boron, P or As.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterlasers sind der erste aktive Sub-Bereich und der dritte aktive Sub-Bereich jeweils ein Halbleitermaterialsystem, das zwei unterschiedliche Elemente aus Halbleitermaterialien umfasst. Hierbei sind beide Elemente des Halbleitermaterialsystems ebenfalls Halbleitermaterialien, beispielsweise Silicium (Si) und Germanium (Ge). Ein möglicher Aufbau des aktiven Bereichs sieht vor, dass der erste und dritte aktive Sub-Bereich Silizium (Si) und Germanium (Ge) umfassen, während der zweite aktive Sub-Bereich die Elemente Gallium (Ga) und Stickstoff (N) aufweist. Die Dotierungen der einzelnen aktiven Subbereiche erfolgen gemäß den obigen Ausführungen, um die gewünschte Übergangsenergie des Laserübergangs in der W-Struktur zu erreichen.In a preferred embodiment of the semiconductor laser, the first active sub-region and the third active sub-region are each a semiconductor material system that comprises two different elements made of semiconductor materials. Both elements of the semiconductor material system are also semiconductor materials, for example silicon (Si) and germanium (Ge). One possible structure of the active region provides that the first and third active sub-regions comprise silicon (Si) and germanium (Ge), while the second active sub-region has the elements gallium (Ga) and nitrogen (N). The doping of the individual active sub-regions takes place according to the above statements in order to achieve the desired transition energy of the laser transition in the W structure.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterlasers ist er derart gestaltet, dass der erste aktive Sub-Bereich und der dritte aktive Sub-Bereich jeweils eine größere Breite aufweisen als der zweite aktive Sub-Bereich. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Breite des ersten aktiven Sub-Bereichs und des dritten aktiven Sub-Bereichs jeweils wenigstens 1,5-mal so groß wie die Breite des zweiten aktiven Sub-Bereichs.In a preferred embodiment of the semiconductor laser, it is designed such that the first active sub-region and the third active sub-region each have a greater width than the second active sub-region. In a preferred embodiment, the width of the first active sub-region and the third active sub-region are each at least 1.5 times as large as the width of the second active sub-region.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterlasers umfasst das Halbleitermaterialsystem im zweiten aktiven Sub-Bereich einen indirekten Halbleiter, der dotiert sein kann. Das Halbleitermaterialsystem im ersten und im dritten aktiven Sub-Bereich ist dabei ein direkter Halbleiter, der ebenfalls dotiert sein kann.In a further preferred embodiment of the semiconductor laser, the semiconductor material system in the second active sub-region comprises an indirect semiconductor, which may be doped. The semiconductor The conductor material system in the first and third active sub-region is a direct semiconductor, which can also be doped.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Halbleitermaterialsystem im zweiten aktiven Sub-Bereich ein direkter Halbleiter ist, der dotiert sein kann, während das Halbleitermaterialsystem im ersten und im dritten aktiven Sub-Bereich ein indirekter Halbleiter ist, der ebenfalls dotiert sein kann. Beispielsweise kann der aktive Bereich so gestaltet sein, dass der erste und dritte aktive Sub-Bereich Germanium (Ge) umfasst, während der zweite aktive Sub-Bereich die Elemente Gallium (Ga) und Stickstoff (N) aufweist, wobei vorzugsweise alle Materialien entsprechend den obigen Ausführungen dotiert sind, um die gewünschte Übergangsenergie des Laserübergangs in der W-Struktur zu erreichen.A further preferred embodiment provides that the semiconductor material system in the second active sub-region is a direct semiconductor, which can be doped, while the semiconductor material system in the first and third active sub-regions is an indirect semiconductor, which can also be doped. For example, the active region can be designed such that the first and third active sub-regions comprise germanium (Ge), while the second active sub-region comprises the elements gallium (Ga) and nitrogen (N), wherein preferably all materials are doped in accordance with the above statements in order to achieve the desired transition energy of the laser transition in the W structure.

Die in den Unteransprüchen beschriebenen Dotierungen können derart gewählt sein, dass sie höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 7 %, weiter bevorzugt höchstens 5 %, weiter bevorzugt höchstens 3 %, sehr bevorzugt höchstens 2 % ausmachen. Besonders bevorzugt sind Dotierungen von höchstens 1 % oder kleiner 1 % bzw. sehr viel kleiner als 1 %, beispielsweise von kleiner 0,1 % oder kleiner 0,01 %.The dopings described in the subclaims can be selected such that they amount to at most 10%, preferably at most 7%, more preferably at most 5%, more preferably at most 3%, very preferably at most 2%. Dopings of at most 1% or less than 1% or very much less than 1%, for example less than 0.1% or less than 0.01%, are particularly preferred.

Durch eine geeignete Dotierung kann beispielsweise in Germanium (Ge) der Offset gut und robust sowie zuverlässig kontrolliert werden, etwa um den W-Übergang stark zu verändern. So lassen sich p-Typ- oder n-Typ-Halbleiter erzeugen. Beispielsweise könnte GaAs mit Germanium (Ge) dotiert werden, also GaAs:Ge, bevorzugt mit einer Dotierung <1 % oder besser <<1% Ge. Es könnte auch in gleicher Weise im Germanium beispielsweise eine Dotierung mit Arsenid (As), also Ge:As, oder mit Bor (B), also Ge:B, vorgenommen werden, oder auch beispielsweise mit Gallium, also Ge:Ga, oder mit Antimon (Sb), also Ge:Sb. Hier sind die Dotierungen ebenfalls bzw. kleiner 1 % oder sehr viel kleiner 1 % (< 0,1% bis < 0,01 %).By means of suitable doping, the offset in germanium (Ge), for example, can be controlled well, robustly and reliably, for example in order to significantly change the W junction. In this way, p-type or n-type semiconductors can be produced. For example, GaAs could be doped with germanium (Ge), i.e. GaAs:Ge, preferably with a doping of <1% or better <<1% Ge. In the same way, germanium could also be doped with arsenide (As), i.e. Ge:As, or with boron (B), i.e. Ge:B, or also with gallium, i.e. Ge:Ga, or with antimony (Sb), i.e. Ge:Sb. Here the doping is also less than 1% or very much less than 1% (< 0.1% to < 0.01%).

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen beschrieben. Es zeigen:

  • 1a bis 1d eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Halbleiters;
  • 2 eine Prinzipskizze einer Modifikation; und
  • 3 eine Prinzipskizze eines Oberflächenemitters
An embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawings.
  • 1a to 1d a schematic diagram of a semiconductor according to the invention;
  • 2 a schematic diagram of a modification; and
  • 3 a schematic diagram of a surface emitter

In den 1a bis 1d sind Energieniveaus für unterschiedliche Halbleiterlaser 10 dargestellt, wobei jeweils das Leitungsband und das Valenzband gezeigt sind.In the 1a to 1d Energy levels for different semiconductor lasers 10 are shown, with the conduction band and the valence band being shown in each case.

Die Kontrolle der Laserübergänge erfolgt durch die Dotierung der einzelnen Halbleitermaterialien. Diese Dotierung kontrolliert die relative Lage ihrer Valenz- und Leitungsbandkanten relativ zum Fermi-Niveau 11, das durchgängig konstant über die Heterostruktur ist.The laser transitions are controlled by doping the individual semiconductor materials. This doping controls the relative position of their valence and conduction band edges relative to the Fermi level 11, which is constant throughout the heterostructure.

Die Halbleiterlaser 10 umfassen einen Substratbereich 12, der aus einem Substrat mit wenigstens einem Trägermaterial gebildet wird, wobei in den hier gezeigten Ausführungen ein Trennbereich 14 insoweit integriert ist, dass ein kombinierter Substratbereich 12 mit Trennbereich 14 dargestellt ist. Dieser Bereich wird im Folgenden in den Figuren als Substratbereich 12 bezeichnet.The semiconductor lasers 10 comprise a substrate region 12, which is formed from a substrate with at least one carrier material, wherein in the embodiments shown here a separation region 14 is integrated to such an extent that a combined substrate region 12 with separation region 14 is shown. This region is referred to below in the figures as substrate region 12.

An den Substratbereich 12 schließt sich ein aktiver Bereich 20 an, der mehrere Sub-Bereiche 30 umfasst.The substrate region 12 is followed by an active region 20 which comprises several sub-regions 30.

Gemäß 1a umfasst der aktive Bereich 20 drei Sub-Bereiche 30, einen ersten Sub-Bereich 32, einen zweiten Sub-Bereich 34 und einen dritten Sub-Bereich 36. Die drei Sub-Bereiche 30 sind in einer W-Struktur angeordnet. Zwischen den einzelnen Sub-Bereichen 30 ist jeweils ein Trennbereich 14 vorgesehen, der in der hier gezeigten Ausführungsform eine Galliumarsenid-Barriere (GaAs-Barriere) ist. Der Substratbereich 12 umfasst ebenfalls die Elemente Gallium und Arsenid.According to 1a the active region 20 comprises three sub-regions 30, a first sub-region 32, a second sub-region 34 and a third sub-region 36. The three sub-regions 30 are arranged in a W structure. Between the individual sub-regions 30 there is a separation region 14, which in the embodiment shown here is a gallium arsenide barrier (GaAs barrier). The substrate region 12 also comprises the elements gallium and arsenide.

An den aktiven Bereich 20 schließt sich erneut eine Barriere 40 an, die entweder aus einem Trennbereich 14, einer Kombination aus Trennbereich 14 und Substratbereich 12 oder aus einem Barrierebereich mit mehreren Bereichen gebildet sein kann. Der Barrierebereich kann unter anderem auch einen Trennbereich 14 umfassen. In der hier dargestellten Ausführungsform umfasst die Barriere drei aneinandergrenzende Bereiche, beispielsweise aus GaAs, Ga(As,P) und GaAs. Derartige Barrieren oder ähnliche Barrieren sind im Stand der Technik bekannt.The active region 20 is again followed by a barrier 40, which can be formed either from a separation region 14, a combination of separation region 14 and substrate region 12, or from a barrier region with several regions. The barrier region can also comprise, among other things, a separation region 14. In the embodiment shown here, the barrier comprises three adjacent regions, for example made of GaAs, Ga(As,P) and GaAs. Such barriers or similar barriers are known in the prior art.

An die Barriere kann sich wiederum ein aktiver Bereich anschließen. So können in dem Halbleiterlaser 10 mehrere von einer Barriere 40 getrennte aktive Bereiche 20 aneinandergereiht sein. Hierbei kann zum Abschluss, anstatt einer Barriere ein Substratbereich 12 vorgesehen sein.An active region can in turn be connected to the barrier. In the semiconductor laser 10, several active regions 20 separated by a barrier 40 can be arranged in a row. In this case, a substrate region 12 can be provided at the end instead of a barrier.

Der erste Sub-Bereich 32 und der dritte Sub-Bereich 36 sind, wie in dieser Ausführungsform gezeigt, gleich aufgebaut. Sie umfassen die gleichen Materialien. Alle drei Sub-Bereiche 30 des aktiven Bereichs 20 sind dotiert. Der erste Sub-Bereich 32 und der dritte Sub-Bereich 36 umfassen eine Kombination von Gallium mit einer Legierung mittels Indium (Ga0.95 und In0.05) in Kombination mit Arsenid (As). Dieser Bereich kann undotiert sein, wie in dieser Realisierung ausgeführt (semiisolierend, si), oder dotiert werden, um die Valenz- und Leitungsbänder relativ zum Fermi-Niveau zu verschieben. Der zweite Sub-Bereich 34 ist ebenfalls dotiert und umfasst auch die Elemente Gallium (Ga) und Arsenid (As), wobei Arsenid eine 7%ige Legierung mittels Antimon (Sb) aufweist. Die Antimon-Dotierung umfasst im hier gezeigten Beispiel 7 %, sodass das Materialsystem des zweiten Sub-Bereichs 34 aus GaAs0.93Sb0.07 gebildet wird. Diese Schicht wird durch Zugabe entsprechender Elemente wie Zn bzw. Te p bzw. n dotiert, um die Energie der Typ II Banddiskontinuitäten zu kontrollieren, die die Laserenergie der W-Struktur bestimmen.The first sub-region 32 and the third sub-region 36 are constructed in the same way, as shown in this embodiment. They comprise the same materials. All three sub-regions 30 of the active region 20 are doped. The first sub-region 32 and the third sub-region 36 comprise a combination of gallium with an alloy using indium (Ga 0.95 and In 0.05 ) in combination with arsenide (As). This region can be undoped, as shown in this Realization (semi-insulating, si), or doped to shift the valence and conduction bands relative to the Fermi level. The second sub-region 34 is also doped and also includes the elements gallium (Ga) and arsenide (As), where arsenide has a 7% alloy using antimony (Sb). In the example shown here, the antimony doping is 7%, so that the material system of the second sub-region 34 is formed from GaAs 0.93 Sb 0.07 . This layer is doped by adding appropriate elements such as Zn or Te p or n in order to control the energy of the type II band discontinuities, which determine the laser energy of the W structure.

Die Dotierungen und Legierungen der Sub-Bereiche 30 können variieren. Beispielsweise ist es möglich und durchaus vorteilhaft, wenn die Legierung mittels Antimon Sb im Bereich zwischen 5 % und 10 % liegt, beispielsweise etwa 9 % ist.The doping and alloying of the sub-ranges 30 can vary. For example, it is possible and quite advantageous if the alloy using antimony Sb is in the range between 5% and 10%, for example about 9%.

Anhand der 1a kann auch ein Beispiel für die räumliche Ausdehnung der einzelnen Sub-Bereiche 30 und Trennbereiche 14 gegeben werden. Im vorgesehenen Beispiel können die Trennbereiche etwa 1 nm breit sein, während der zweite Sub-Bereich 34 4 nm breit ist und die beiden äußeren Sub-Bereiche, also der erste Sub-Bereich 32 und der dritte Sub-Bereich 36 je 6 nm Breite haben können.Based on the 1a An example of the spatial extent of the individual sub-regions 30 and separation regions 14 can also be given. In the example provided, the separation regions can be approximately 1 nm wide, while the second sub-region 34 is 4 nm wide and the two outer sub-regions, i.e. the first sub-region 32 and the third sub-region 36, can each be 6 nm wide.

1b zeigt ein Ausführungsbeispiel einer dotierten W-Struktur mit intermediären GaAs-Barrieren. Der Halbleiterlaser 10 basiert auf einem (Ga,In)As/Ga(As,Sb)/(Ga,In)As-Materialsystem in W-Struktur. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Trennbereiche 14 zwischen den Sub-Bereichen 30 des aktiven Bereichs 20 δ-dotiert. Die Dotierung aus den 1 nm GaAs-Schichten der Trennbereiche dient als δ-Dotierung, beispielsweise für das Materialsystem des zweiten Sub-Bereichs 34 des Halbleiterlasers in p-Typ. Folglich ist beispielsweise eine GaAs0.93Sb0.07 mit δ-Dotierung in p-Typ vorgesehen. 1b shows an embodiment of a doped W structure with intermediate GaAs barriers. The semiconductor laser 10 is based on a (Ga,In)As/Ga(As,Sb)/(Ga,In)As material system in W structure. In the embodiment shown here, the separation regions 14 between the sub-regions 30 of the active region 20 are δ-doped. The doping from the 1 nm GaAs layers of the separation regions serves as δ-doping, for example for the material system of the second sub-region 34 of the semiconductor laser in p-type. Consequently, for example, a GaAs 0.93 Sb 0.07 with δ-doping in p-type is provided.

Die Ausführungsform gemäß 1c ist ein Beispiel einer dotierten W-Struktur eines Halbleiterlasers 10 ohne intermediären GaAs-Trennbereich 14 zwischen den Sub-Bereichen 30. Auch dieser Halbleiterlaser weist eine (Ga,In)As/Ga(As,Sb)/(Ga,In)As-W-Struktur auf. Bei dieser Ausführungsform könnte sich in einigen Anwendungsbereichen der Nachteil ergeben, dass man den „Sb-well“ gegebenenfalls nicht in Absorption sieht.The embodiment according to 1c is an example of a doped W structure of a semiconductor laser 10 without an intermediate GaAs separation region 14 between the sub-regions 30. This semiconductor laser also has a (Ga,In)As/Ga(As,Sb)/(Ga,In)As-W structure. In some application areas, this embodiment could have the disadvantage that the "Sb well" may not be seen in absorption.

Für die Wellenlänge, die von dem Halbleiterlaser 10 abgegeben und ausgestrahlt wird, ist die Emissionsenergie entscheidend. Diese entspricht in erster Näherung der Bandlücke, die zwischen dem Valenzband des zweiten Sub-Bereichs 34 zu dem Leitungsband des ersten Sub-Bereichs 32 bzw. dritten Sub-Bereichs 36 gebildet wird. Durch eine geeignete Dotierung der Elemente des Materialsystems des Halbleiterlasers und durch eine geeignete Auswahl der entsprechenden Elemente des Materialsystems lässt sich diese Bandlücke beeinflussen, was die Möglichkeit bietet, die Emissionsenergie und die Wellenlänge des Halbleiterlasers in gewünschter Form anzupassen.The emission energy is crucial for the wavelength emitted and radiated by the semiconductor laser 10. This corresponds to a first approximation to the band gap that is formed between the valence band of the second sub-region 34 and the conduction band of the first sub-region 32 or third sub-region 36. This band gap can be influenced by suitable doping of the elements of the material system of the semiconductor laser and by suitable selection of the corresponding elements of the material system, which offers the possibility of adjusting the emission energy and the wavelength of the semiconductor laser in the desired form.

1d zeigt ein Beispiel eines Halbleiterlasers 10 mit einer dotierten Si/GaN/Si-W-Struktur. Während die obere Linie 100 den Vakuumlevel in dem gezeigten Energieschema ausweist, ist mit dem Bezugszeichen 110 jeweils das Leitungsband der Gamma-artigen Valenzbandzustände des Siliziums bezeichnet. Das Bezugszeichen 120 bezeichnet das Leitungsband des L-artigen Leitungsbandminimums des Siliziums bzw. des GaN. Das Bezugszeichen 130 bezeichnet das Valenzband des Gamma-artigen Valenzbandzustands des Siliziums bzw. GaN. Die Zahlenangaben der Bandlückenabstände in 1d sind in eV gehalten. Übergänge zwischen den einzelnen Bändern sind folglich in eV ausgezeichnet sind. 1d shows an example of a semiconductor laser 10 with a doped Si/GaN/Si-W structure. While the upper line 100 indicates the vacuum level in the energy scheme shown, the reference numeral 110 designates the conduction band of the gamma-like valence band states of the silicon. The reference numeral 120 designates the conduction band of the L-like conduction band minimum of the silicon or GaN. The reference numeral 130 designates the valence band of the gamma-like valence band state of the silicon or GaN. The numerical data of the band gap distances in 1d are in eV. Transitions between the individual bands are therefore marked in eV.

In der gezeigten Ausführungsform findet der relevante Übergang zwischen den Gamma-artigen Valenzbandzuständen des Siliziums mit den Leitungsbandzuständen im nativ n-dotierten GaN statt. Eine Variation der n-Dotierung in GaN bestimmt die Hetero-Offsets. Die L-artigen Leitungsbandminima des Siliziums an der indirekten Bandlücke spielen in der Regel keine Rolle.In the embodiment shown, the relevant transition between the gamma-like valence band states of silicon and the conduction band states in the natively n-doped GaN takes place. A variation of the n-doping in GaN determines the hetero-offsets. The L-like conduction band minima of silicon at the indirect band gap generally play no role.

Ein analoges Bild würde sich bei einer p-Dotierung in Silizium ergeben. Dem Fachmann sind die entsprechenden Übergänge klar.An analogous picture would arise with p-doping in silicon. The corresponding transitions are clear to the expert.

Die 1a bis 1d zeigen somit das erfindungsgemäße Konzept zum Design eines Halbleiterlasers 10 bzw. dessen Strukturen. Die erfindungsgemäße Idee ist es, die Emissionsenergie eines räumlich indirekten Übergangs (Typ II-Übergang) zweier bzw. dreier aktiver Sub-Bereiche mittels Dotierung zu kontrollieren. Dabei lassen sich alle bekannten Dotierkonzepte anwenden, insbesondere die homogene Dotierung, aber auch eine δ-Dotierung.The 1a to 1d thus show the inventive concept for the design of a semiconductor laser 10 or its structures. The inventive idea is to control the emission energy of a spatially indirect transition (type II transition) of two or three active sub-regions by means of doping. All known doping concepts can be used, in particular homogeneous doping, but also δ doping.

Für die Emissionsenergie des Typ II-Übergangs ist neben den Bandlückenenergien der verwendeten Halbleiter der aktiven Struktur vor allem die Bandiskontinuität an der Grenzfläche (Band-Offset) von Bedeutung. Da die Ladungsträger vom Leitungsband (LB bzw. CB) des anderen rekombinieren, ist für die Emission die Energiedifferenz zwischen Leitungsband und Valenzband entscheidend. Bestimmt wird diese Diskontinuität in erster Näherung durch die Austrittsenergie sowie das Fermi-Niveau der Halbleiterheterostruktur. Dotiert man einen Halbleiter, verschiebt sich dieses Fermi-Niveau entweder in Richtung des Leitungsbandes LB (N-Dotierung) oder in Richtung des Valenzbandes VB (P-Dotierung). Da die Strukturen räumlich weniger ausgedehnt sind als die Raumladungszone, kommt es zu einem Fermi-Niveau-Pinning. Somit lässt sich beispielsweise für Quantenfilme, Quantendrähte oder Quantenpunkte die Banddiskontinuität und somit die Emissionsenergie durch die Dotierung der Halbleiterschichten des Typ II-Übergangs, also durch Dotierung der Sub-Bereiche 30 kontrollieren und gezielt manipulieren.In addition to the band gap energies of the semiconductors used in the active structure, the band discontinuity at the interface (band offset) is of particular importance for the emission energy of the type II transition. Since the charge carriers recombine from the conduction band (LB or CB) of the other, the energy difference between the conduction band and the valence band is crucial for the emission. This discontinuity is determined in a first approximation by the exit energy and the Fermi level of the semiconductor heterostructure. If one does a semiconductor, this Fermi level shifts either in the direction of the conduction band LB (N-doping) or in the direction of the valence band VB (P-doping). Since the structures are spatially less extensive than the space charge zone, Fermi level pinning occurs. Thus, for example, for quantum films, quantum wires or quantum dots, the band discontinuity and thus the emission energy can be controlled and specifically manipulated by doping the semiconductor layers of the type II transition, i.e. by doping the sub-regions 30.

Die hier beschriebenen Konzepte spiegeln eine allgemeine Eigenschaft von Halbleitern und Halbleiterlasern wider. Aus diesem Grund ist die Erfindung nicht nur auf direkte Halbleiter beschränkt, sondern ist auch auf indirekte Halbleiter übertragbar, da nur der Gamma-Punkt relevant ist. Weiter können auch multinäre Verbindungshalbleiter in der aktiven Schicht realisiert werden und das Konzept unabhängig von der Substratplattform angewendet werden, was insbesondere bei industriellen Anwendungen von großem Vorteil ist.The concepts described here reflect a general property of semiconductors and semiconductor lasers. For this reason, the invention is not only limited to direct semiconductors, but is also transferable to indirect semiconductors, since only the gamma point is relevant. Furthermore, multinary compound semiconductors can also be realized in the active layer and the concept can be applied independently of the substrate platform, which is of great advantage, especially in industrial applications.

2 zeigt eine mögliche Modifikation des grundlegenden Konzepts, wie sie beispielsweise durch monolithische Grinsch (graded index of refraction separate confinement heterostructure) darstellen. Diese weisen im Unterschied zum Stand der Technik, wie oben ausgeführt, eine dotierte W-Struktur auf. 2 shows a possible modification of the basic concept, as represented for example by monolithic Grinsch (graded index of refraction separate confinement heterostructure). In contrast to the state of the art, these have a doped W structure, as explained above.

Neben einem Design von Kantenemittern ist es auch möglich, Oberflächenemitter zu designen, wie 3 zu entnehmen ist. Hier wird die Typ II-Struktur monolithisch auf einen kontaktierten n-Typ-(oder auch p-Typ)-Bragg-Reflektor aufgebracht und aufgewachsen und von einem Ringkontakt 50 umschlossen. Auf der aktiven Schicht kann dann ein p-Typ (oder auch n-Typ)-Bragg-Reflektor abgeschieden werden. Eine solche Struktur stellt einen vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) dar. Alternativ kann die Struktur mit einer Deckschicht abgeschlossen werden, um eine externe Resonator-Konfiguration zu ermöglichen und einen vertical external cavity surface-emitting laser (VECSEL) zu erhalten. Diese weisen im Unterschied zum Stand der Technik, wie oben ausgeführt, eine dotierte W-Struktur auf.In addition to designing edge emitters, it is also possible to design surface emitters, such as 3 Here, the type II structure is monolithically applied and grown on a contacted n-type (or p-type) Bragg reflector and enclosed by a ring contact 50. A p-type (or n-type) Bragg reflector can then be deposited on the active layer. Such a structure represents a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). Alternatively, the structure can be closed with a cover layer to enable an external resonator configuration and to obtain a vertical external cavity surface-emitting laser (VECSEL). In contrast to the prior art, these have a doped W structure, as explained above.

Claims (10)

Halbleiterlaser mit Halbleitermaterialsystemen aus Elementen für einen Halbleiter, umfassend einen Substratbereich (12), der ein Substrat aus wenigstens einem Trägermaterial ist, und wenigstens einen aktiven Bereich (20) mit drei Sub-Bereichen (30); einem Trennbereich (14), der eine Barriere zwischen Substratbereich (12) und aktivem Bereich (20), ist oder zwischen mehreren Wiederholungen von aktiven Bereichen (20), zwischen Sub-Bereichen (30) eines aktiven Bereichs (20) oder zwischen aktivem Bereich (20) und Grenzfläche zur Luft; wobei der erste aktive Sub-Bereich (32) ein Dotierbereich ist und ein Halbleitermaterialsystem aus wenigstens einem Element sowie eine Dotierung aufweist; der zweite aktive Sub-Bereich (34) ein Dotierbereich ist und eine Dotierung sowie ein weiteres Halbleitermaterialsystem aus wenigstens einem Element aufweist, das sich von dem Halbleitermaterialsystem des ersten aktiven Sub-Bereichs (32) unterscheidet; der dritte aktive Sub-Bereich (36) ein Dotierbereich ist und das Halbleitermaterialsystem des ersten aktiven Sub-Bereichs (32) aufweist; und der aktive Bereich (20) des Halbleiterlasers (10) eine dotierte W-Struktur aufweist; und wenigstens eines der Halbleitermaterialsysteme im zweiten aktiven Sub-Bereich (34) und/oder im ersten aktiven und dritten aktiven Sub-Bereich (32, 36) derart dotiert ist, dass sich die Bandlücke in der W-Struktur in einer vorgegebenen Weise so einstellen lässt, dass die Emissionsenergie des Halbleiterlasers (10) einstellbar ist für Emissionsenergien kleiner als die Übergangsenergien der einzelnen Sub-Bereiche (30); und wenigstens ein Element des Halbleitermaterialsystems des zweiten aktiven Sub-Bereichs (34) wenigstens einen Elementhalbleiter und eine Dotierung umfasst.Semiconductor laser with semiconductor material systems made of elements for a semiconductor, comprising a substrate region (12), which is a substrate made of at least one carrier material, and at least one active region (20) with three sub-regions (30); a separation region (14), which is a barrier between the substrate region (12) and the active region (20), or between several repetitions of active regions (20), between sub-regions (30) of an active region (20) or between the active region (20) and the interface with the air; wherein the first active sub-region (32) is a doping region and has a semiconductor material system made of at least one element and a doping; the second active sub-region (34) is a doping region and has a doping and a further semiconductor material system made of at least one element that differs from the semiconductor material system of the first active sub-region (32); the third active sub-region (36) is a doping region and has the semiconductor material system of the first active sub-region (32); and the active region (20) of the semiconductor laser (10) has a doped W structure; and at least one of the semiconductor material systems in the second active sub-region (34) and/or in the first active and third active sub-regions (32, 36) is doped such that the band gap in the W structure can be adjusted in a predetermined manner such that the emission energy of the semiconductor laser (10) can be adjusted for emission energies smaller than the transition energies of the individual sub-regions (30); and at least one element of the semiconductor material system of the second active sub-region (34) comprises at least one element semiconductor and a doping. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite aktive Sub-Bereich (34) eine andere Dotierung aufweist als der erste aktive Sub-Bereich (32) und der dritte aktive Sub-Bereich (36).semiconductor lasers according to claim 1 , characterized in that the second active sub-region (34) has a different doping than the first active sub-region (32) and the third active sub-region (36). Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Element des Halbleitermaterialsystems des zweiten aktiven Sub-Bereichs (34) wenigstens einen Elementhalbleiter aus der vierten Hauptgruppe umfasst.semiconductor lasers according to claim 1 , characterized in that the at least one element of the semiconductor material system of the second active sub-region (34) comprises at least one element semiconductor from the fourth main group. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Element des Halbleitermaterialsystems des ersten und dritten aktiven Sub-Bereichs (32, 36) eine Legierung aus Metall umfasst, bevorzugt aus Metall der dritten oder der fünften Hauptgruppe, besonders bevorzugt mit unterschiedlichen Dotierungen.Semiconductor laser according to one of the preceding claims, characterized in that at least one element of the semiconductor material system of the first and third active sub-regions (32, 36) comprises an alloy of metal, preferably of metal of the third or fifth main group, particularly preferably with different dopings. Halbleiterlaser nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterialsystem des ersten und dritten aktiven Sub-Bereichs (32, 36) Legierungen aus Metall umfasst, bevorzugt aus Metallen der dritten und der fünften Hauptgruppe, besonders bevorzugt mit unterschiedlichen Dotierungen.Semiconductor laser according to the preceding claim, characterized in that the semiconductor material system of the first and third active sub-regions (32, 36) comprises alloys of metal, preferably of metals of the third and the fifth main group, particularly preferably with different doping levels. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der aktiven Sub-Bereiche (30) ein Halbleitermaterialsystem aus wenigstens einem Metall und einem Gas umfasst, wobei bevorzugt der/die anderen aktiven Sub-Bereiche (30) Legierungshalbleiter aus mindestens einem Halbleitermaterial sind.Semiconductor laser according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the active sub-regions (30) comprises a semiconductor material system made of at least one metal and one gas, wherein preferably the other active sub-region(s) (30) are alloy semiconductors made of at least one semiconductor material. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste aktive Sub-Bereich (32) und der dritte aktive Sub-Bereich (36) ein Halbleitermaterialsystem mit zwei unterschiedlichen Elementen aus Halbleitermaterialien umfasst.Semiconductor laser according to one of the preceding claims, characterized in that the first active sub-region (32) and the third active sub-region (36) comprise a semiconductor material system with two different elements made of semiconductor materials. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste aktive Sub-Bereich (32) und der dritte aktive Sub-Bereich (36) jeweils eine größere Breite aufweisen als der zweite aktive Sub-Bereich (34), wobei bevorzugt die Breite des ersten aktiven Sub-Bereichs (32) und des dritten aktiven Sub-Bereichs (36) wenigstens 1,5 mal so groß sind wie die Breite des zweiten aktiven Sub-Bereichs (34).Semiconductor laser according to one of the preceding claims, characterized in that the first active sub-region (32) and the third active sub-region (36) each have a greater width than the second active sub-region (34), wherein preferably the width of the first active sub-region (32) and the third active sub-region (36) are at least 1.5 times as large as the width of the second active sub-region (34). Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterialsystem im zweiten aktiven Sub-Bereich (34) ein indirekter Halbleiter ist und das Halbleitermaterialsystem im ersten und dritten aktiven Sub-Bereich (32, 36) ein direkter Halbleiter ist.Semiconductor laser according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor material system in the second active sub-region (34) is an indirect semiconductor and the semiconductor material system in the first and third active sub-regions (32, 36) is a direct semiconductor. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterialsystem im zweiten aktiven Sub-Bereich (34) ein direkter Halbleiter ist und das Halbleitermaterialsystem im ersten und dritten aktiven Sub-Bereich (32, 36) ein indirekter Halbleiter ist.Semiconductor laser according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor material system in the second active sub-region (34) is a direct semiconductor and the semiconductor material system in the first and third active sub-regions (32, 36) is an indirect semiconductor.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5799026A (en) 1996-11-01 1998-08-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Interband quantum well cascade laser, with a blocking quantum well for improved quantum efficiency
US6154475A (en) 1997-12-04 2000-11-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Silicon-based strain-symmetrized GE-SI quantum lasers
US20070051963A1 (en) 2005-09-06 2007-03-08 Yifan Chen Semiconductor light source
US20120269221A1 (en) 2011-04-20 2012-10-25 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Interband Cascade Lasers with Engineered Carrier Densities
DE102011103143A1 (en) 2011-05-25 2012-11-29 Julius-Maximilians-Universität Würzburg Interband cascade laser gain medium
US20150244144A1 (en) 2014-02-24 2015-08-27 Board Of Regents University Of Oklahoma Tunable Semiconductor Lasers
EP3506439A1 (en) 2017-12-27 2019-07-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Quantum cascade laser

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5799026A (en) 1996-11-01 1998-08-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Interband quantum well cascade laser, with a blocking quantum well for improved quantum efficiency
US6154475A (en) 1997-12-04 2000-11-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Silicon-based strain-symmetrized GE-SI quantum lasers
US20070051963A1 (en) 2005-09-06 2007-03-08 Yifan Chen Semiconductor light source
US20120269221A1 (en) 2011-04-20 2012-10-25 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Interband Cascade Lasers with Engineered Carrier Densities
DE102011103143A1 (en) 2011-05-25 2012-11-29 Julius-Maximilians-Universität Würzburg Interband cascade laser gain medium
US20150244144A1 (en) 2014-02-24 2015-08-27 Board Of Regents University Of Oklahoma Tunable Semiconductor Lasers
EP3506439A1 (en) 2017-12-27 2019-07-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Quantum cascade laser

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