專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有至少一個(gè)電流勢(shì)壘的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
說(shuō)明了 一種邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片。
背景技術(shù)：
出版物US 6，947，464B2描述了一種邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片以及一種用于制造 邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的方法。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的任務(wù)在于說(shuō)明一種邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，所述邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器 芯片適于產(chǎn)生具有(尤其是在慢軸(slow-axis)方向上)降低的射束發(fā)散的激光輻射。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片包 括至少一個(gè)接觸帶。半導(dǎo)體激光器芯片的接觸帶被設(shè)置用于將電流注入到半導(dǎo)體激光器芯 片中。接觸帶例如通過(guò)在半導(dǎo)體激光器芯片的外表面上的金屬化來(lái)形成。接觸帶在此具有 寬度B0根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片包 括有源區(qū)。在半導(dǎo)體激光器芯片工作時(shí)，在有源區(qū)中產(chǎn)生電磁輻射。有源區(qū)例如包含一個(gè) 或更多量子阱結(jié)構(gòu)，所述量子阱結(jié)構(gòu)在將電流注入到有源區(qū)時(shí)借助受激勵(lì)的復(fù)合來(lái)提供光 學(xué)增強(qiáng)。術(shù)語(yǔ)“量子阱結(jié)構(gòu)”尤其是包括如下任意結(jié)構(gòu)，其中載流子可以通過(guò)夾雜 (Einschluss) ( “confinement (限制)”)可經(jīng)歷其能量狀態(tài)的量子化。尤其是，術(shù)語(yǔ)“量子 阱結(jié)構(gòu)”并不包含關(guān)于量子化的維度的說(shuō)明。量子阱結(jié)構(gòu)因此尤其包括量子槽、量子線和量 子點(diǎn)及這些結(jié)構(gòu)的任意組合。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片包 括至少兩個(gè)電流勢(shì)壘(Strombarrier)。電流勢(shì)壘阻止橫向的電流展開(kāi)，使得借助接觸帶注 入的電流不被展開(kāi)成以致整個(gè)有源區(qū)被供電，而是借助電流勢(shì)壘僅僅給有源區(qū)的確定的可 預(yù)先給定的區(qū)段加載電流。電流勢(shì)壘為此例如阻止了電流在被布置在接觸帶和有源區(qū)之間 的半導(dǎo)體層中不受控的展開(kāi)。電流展開(kāi)通過(guò)電流勢(shì)壘來(lái)限制。電流勢(shì)壘優(yōu)選地被布置在接觸帶的不同側(cè)上并且沿著接觸帶延伸。如果邊發(fā)射半 導(dǎo)體激光器芯片具有多于一個(gè)的接觸帶，則優(yōu)選地至少兩個(gè)電流勢(shì)壘與每個(gè)接觸帶相關(guān)， 所述至少兩個(gè)電流勢(shì)壘沿著接觸帶延伸。在此也可能的是，在兩個(gè)接觸帶之間存在恰好一 個(gè)電流勢(shì)壘。然而，在此，電流勢(shì)壘不必在接觸帶的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，在所述電流勢(shì)壘的至少一個(gè) 與接觸帶之間的最大距離V在此被選擇為使得最大距離V與接觸帶的寬度B的比是V/B > 1. 0。優(yōu)選地，在兩個(gè)電流勢(shì)壘的每個(gè)與接觸帶之間的最大距離V在此被選擇為使得最大距 離V與接觸帶的寬度B的比為V/B > 1. 0。在此從接觸帶的外邊緣至電流勢(shì)壘的垂直于縱 向中軸的內(nèi)邊緣來(lái)測(cè)量該距離。該距離優(yōu)選地在有源區(qū)中被確定。也就是說(shuō)，該距離例如在有源區(qū)的朝著接觸帶的表面所處的平面中被確定。該距離接著在接觸帶在該平面中的投 影與電流勢(shì)壘的內(nèi)邊緣之間被確定。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片包 括至少一個(gè)接觸帶，其中所述至少一個(gè)接觸帶具有寬度B;有源區(qū)，在半導(dǎo)體激光器芯片 工作時(shí)，在所述有源區(qū)中產(chǎn)生電磁輻射；至少兩個(gè)電流勢(shì)壘，所述至少兩個(gè)電流勢(shì)壘被布置 在接觸帶的不同側(cè)上并且沿著接觸帶延伸，其中在兩個(gè)電流勢(shì)壘的每個(gè)與接觸帶之間的距 離被選擇為使得最大距離V與寬度B的比為V/B > 1. 0。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，最大距離V與寬度B的比為 V/B > 1. 2。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，最大距離V與寬度B的比為 V/B > 1. 5。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，最大距離V在半導(dǎo)體激光器 芯片的存在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出小平面(Auskoppelfacette)的一側(cè)上。在此可 能的是，電流勢(shì)壘的至少一個(gè)距接觸帶的距離隨著距存在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出小 平面的那側(cè)的距離的減少而增加。也就是說(shuō)，電流勢(shì)壘例如沿著接觸帶走向，其中電流勢(shì)壘 距接觸帶的距離隨著距存在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出小平面的那側(cè)的距離的減少而 變大。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，每?jī)蓚€(gè)電流勢(shì)壘與接觸帶的 縱向中軸軸對(duì)稱(chēng)地被布置?？v向中軸在此是從半導(dǎo)體激光器芯片的存在耦合輸出小平面的 那側(cè)延伸至半導(dǎo)體激光器芯片的與存在耦合輸出小平面的那側(cè)對(duì)置的一側(cè)的那條軸線，其 中該軸線被布置在接觸帶的中部?？v向中軸在此可以形成接觸帶的對(duì)稱(chēng)軸。電流勢(shì)壘接著 與縱向中軸軸對(duì)稱(chēng)地被布置在接觸帶的兩個(gè)不同側(cè)上?！拜S對(duì)稱(chēng)”在此意味著電流勢(shì)壘在 制造公差的范圍中軸對(duì)稱(chēng)地被布置。在此，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言清楚的是在數(shù)學(xué)意義 上嚴(yán)格的軸對(duì)稱(chēng)在實(shí)際的半導(dǎo)體激光器芯片中不可能達(dá)到。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，電流勢(shì)壘的形狀在平行于接 觸帶的延伸平面的平面中與在半導(dǎo)體激光器芯片工作時(shí)在該半導(dǎo)體激光器芯片中感應(yīng)的 熱透鏡相匹配。接觸帶的延伸平面是接觸帶在其中延伸的那個(gè)平面。該延伸平面例如平行 于半導(dǎo)體激光器芯片的涂覆有接觸帶的表面。這例如可以是半導(dǎo)體激光器芯片的上側(cè)。在邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片工作時(shí)形成損耗熱。該損耗熱在半導(dǎo)體激光器芯片中 產(chǎn)生溫度梯度。在此，在半導(dǎo)體激光器芯片中構(gòu)造不均勻的溫度分布，使得溫度在工作時(shí)產(chǎn) 生的激光從該半導(dǎo)體激光器芯片耦合輸出的地方(在耦合輸出小平面上)具有局部最大 值。形成邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的半導(dǎo)體材料的折射率與溫度有關(guān)，使得折射率隨著溫 度的升高而增加。因而，在耦合輸出小平面的區(qū)域中形成熱聚光透鏡，所述熱聚光透鏡使在 諧振器中環(huán)繞的電磁輻射的相前變形。電流勢(shì)壘的形狀在此被選擇為使得該形狀在平行于 接觸帶的延伸平面的平面中跟隨熱透鏡的形狀。電流勢(shì)壘可以以這種方式影響熱透鏡。也 就是說(shuō)，電流勢(shì)壘距接觸帶的距離朝著耦合輸出小平面的方向提高。由此，加熱功率在半導(dǎo) 體激光器芯片工作時(shí)在耦合輸出小平面的區(qū)域中被分布到較大的空間上，降低電流密度。 由此，半導(dǎo)體材料中的溫度梯度變得更小并且熱透鏡效應(yīng)降低。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，電流勢(shì)壘的至少一個(gè)的走向
5至少部分地在平行于接觸帶的延伸平面的平面中是階梯狀的。也就是說(shuō)，電流勢(shì)壘不是連 續(xù)地走向，而是電流勢(shì)壘與接觸帶隔一定距離地具有縫隙(Sprung)，所述縫隙給予電流勢(shì) 壘階梯狀的走向。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，半導(dǎo)體激光器芯片具有至少 兩個(gè)接觸帶。通過(guò)半導(dǎo)體激光器芯片的接觸帶的每個(gè)將電流注入半導(dǎo)體激光器芯片的有源 區(qū)中。對(duì)每個(gè)接觸帶在邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片中產(chǎn)生空間上分離的激光束，使得激光束 的數(shù)目的數(shù)字對(duì)應(yīng)于接觸帶的數(shù)字。邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片接著具有數(shù)目對(duì)應(yīng)于接觸帶 的數(shù)目的發(fā)射器，其中每個(gè)發(fā)射器的出射面在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出小平面上。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，邊發(fā)射半導(dǎo)體芯片此外還包 括至少一個(gè)接觸帶，所述至少一個(gè)接觸帶被結(jié)構(gòu)化。也就是說(shuō)，接觸帶不是均勻的，例如被 構(gòu)建為均勻的寬度和/或厚度的金屬層，而接觸帶具有多個(gè)結(jié)構(gòu)。接觸帶在此被結(jié)構(gòu)化為使得到有源區(qū)的載流子注入朝向半導(dǎo)體激光器芯片的存 在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出小平面的一側(cè)降低。換言之，接觸帶例如在半導(dǎo)體激光器芯片的上側(cè)上在由邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片 在工作時(shí)產(chǎn)生的激光輻射的發(fā)射方向上延伸。接觸帶例如從邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的背 離耦合輸出小平面的那側(cè)延伸至半導(dǎo)體激光器芯片的存在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出 小平面的那側(cè)。接觸帶在此被結(jié)構(gòu)化為使得在接觸帶在耦合輸出小平面附近的區(qū)域中比在 接觸帶的遠(yuǎn)離耦合輸出小平面的區(qū)域中有更少的電流被注入到有源區(qū)。到有源區(qū)的載流子 注入因而朝向半導(dǎo)體激光器芯片的存在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出小平面的那側(cè)降低。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，半導(dǎo)體激光器芯片包括有源 區(qū)，在半導(dǎo)體激光器芯片工作時(shí)，在所述有源區(qū)中產(chǎn)生電磁輻射。此外，邊發(fā)射半導(dǎo)體激光 器芯片包括至少一個(gè)被結(jié)構(gòu)化的接觸帶，其中接觸帶被結(jié)構(gòu)化為使得到有源區(qū)的載流子注 入朝向半導(dǎo)體激光器芯片的存在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出小平面的那側(cè)降低。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，接觸帶在高的載流子注入的 區(qū)域和低的載流子注入的區(qū)域中被結(jié)構(gòu)化。也就是說(shuō)，接觸帶具有如下區(qū)域少量電流從這 些區(qū)域被注入到有源區(qū)中。在此，可能的是，甚至沒(méi)有電流從這些區(qū)域被注入到有源區(qū)中。 接觸帶的這些區(qū)域是低的載流子注入的區(qū)域。此外，接觸帶具有如下區(qū)域較高的電流從這 些區(qū)域被注入到有源區(qū)中。由于這些區(qū)域，有源區(qū)例如大約以半導(dǎo)體激光器芯片的正常工 作電流密度而被供電。這些區(qū)域是高的載流子注入的區(qū)域。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，接觸帶在與接觸帶的縱向中 軸成縱向的方向上在高的載流子注入的區(qū)域和低的載流子注入的區(qū)域中被結(jié)構(gòu)化。例如， 接觸帶從半導(dǎo)體激光器芯片的與耦合輸出小平面背離的那側(cè)向半導(dǎo)體激光器芯片的存在 耦合輸出小平面的那側(cè)走向。例如，縱向中軸平行于由半導(dǎo)體激光器芯片產(chǎn)生的激光輻射 的發(fā)射方向?，F(xiàn)在，如果使接觸帶沿著縱向中軸越過(guò)，則接觸帶在高的載流子注入的區(qū)域和低 的載流子注入的區(qū)域中被結(jié)構(gòu)化。這些區(qū)域在此例如可以分別具有矩形的或者不同成形的 基面。這些區(qū)域可以以這種方式例如通過(guò)具有與接觸帶相同的寬度的帶來(lái)形成。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，高的載流子注入的區(qū)域的面 積比例(Flaechenanteil)隨著朝向半導(dǎo)體激光器芯片的存在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出小平面的那側(cè)的距離變得更小而降低。以這種方式，到有源區(qū)的載流子注入朝向半導(dǎo)體 激光器芯片的存在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出小平面的那側(cè)降低。該面積比例例如涉及 接觸帶的整面。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，接觸帶朝著橫向于接觸帶的 縱向中軸的方向在高的載流子注入的區(qū)域和低的載流子注入的區(qū)域中被結(jié)構(gòu)化。也就是 說(shuō)，如果使接觸帶朝著橫向于縱向中軸(也就是說(shuō)例如垂直于縱向中軸)的方向越過(guò)，則越 過(guò)高的載流子注入的區(qū)域和低的載流子注入的區(qū)域。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，高的載流子注入的區(qū)域的面 積比例隨著朝向縱向中軸的距離變得更小而降低。這意味著，在接觸帶的中部，以這種方 式，少量或者甚至沒(méi)有電流被注入到有源區(qū)中。而在接觸帶的外部區(qū)域中，與在接觸帶的中 部中相比有更多電流被注入到有源區(qū)中。優(yōu)選地，接觸帶的朝著橫向于縱向中軸的方向被 結(jié)構(gòu)化的區(qū)段位于半導(dǎo)體激光器芯片的存在半導(dǎo)體激光器芯片的耦合輸出小平面的那側(cè) 附近。在接觸帶的遠(yuǎn)離于耦合輸出小平面的其它區(qū)段中，接觸帶接著例如可以不結(jié)構(gòu)化，使 得在那里高的電流被注入到有源區(qū)。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，高的載流子注入的區(qū)域的面 積比例隨著距縱向中軸的距離變得更小以及隨著朝向半導(dǎo)體激光器芯片的存在半導(dǎo)體激 光器芯片的耦合輸出小平面的那側(cè)的距離變得更小而降低。這例如可以通過(guò)如下方式來(lái)實(shí) 現(xiàn)高的載流子注入的區(qū)域通過(guò)如下帶形成所述帶沿著接觸帶的縱向中軸延伸并且朝向 耦合輸出小平面逐漸變細(xì)。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，接觸帶在橫向于接觸帶的縱 向中軸的方向上以及在平行于接觸帶的縱向中軸的方向上在高的載流子注入的區(qū)域和低 的載流子注入的區(qū)域中被結(jié)構(gòu)化。這例如可以通過(guò)如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)接觸帶在高的載流子 注入的區(qū)域和低的載流子注入的區(qū)域中被結(jié)構(gòu)化，這些區(qū)域縱向于并且橫向于接觸帶的縱 向中軸延伸。根據(jù)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的至少一個(gè)實(shí)施形式，接觸帶在高的載流子注入的 區(qū)域中由第一材料構(gòu)成而在低的載流子注入的區(qū)域中由第二材料構(gòu)成。在此，第一材料被 選擇為使得其到邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的涂覆有接觸帶的半導(dǎo)體材料的接觸電阻被選 擇得小于第二材料的接觸電阻。以這種方式實(shí)現(xiàn)了接觸帶在高的載流子注入的區(qū)域和低的 載流子注入的區(qū)域中的結(jié)構(gòu)化。例如，第一材料和第二材料包含第一金屬和第二金屬或由 第一金屬和第二金屬構(gòu)成。由此，不僅高的載流子注入的區(qū)域而且低的載流子注入的區(qū)域 大致具有相同的導(dǎo)熱能力，因?yàn)檫@兩種區(qū)域都分別包含金屬或者由金屬構(gòu)成。因此，導(dǎo)熱能 力在空間上不改變并且由此從半導(dǎo)體激光器芯片通過(guò)接觸帶的熱疏散極少或者甚至不改 變。此外，可能的是，接觸帶具有第三區(qū)域、第四區(qū)域和諸如此類(lèi)的其它區(qū)域，這些區(qū) 域由第三材料、第四材料和諸如此類(lèi)的其它材料形成。來(lái)自這些區(qū)域的載流子注入的大小 接著可以在來(lái)自具有第一金屬的區(qū)域的載流子注入的大小和具有第二金屬的區(qū)域的載流 子注入的大小之間。這意味著接觸帶接著具有高的載流子注入的區(qū)域、低的載流子注入的 區(qū)域和載流子注入在這兩個(gè)極值之間的區(qū)域。以這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)其它的更精細(xì)的結(jié)構(gòu)化 并且由此能夠?qū)崿F(xiàn)更為精確地調(diào)整到有源區(qū)的載流子注入。
根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施形式，不僅在邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的上側(cè)上而且在邊發(fā)射 半導(dǎo)體激光器芯片的下側(cè)上都存在以這里所描述的方式被結(jié)構(gòu)化的接觸帶。


以下借助實(shí)施例和相關(guān)的附圖更為詳細(xì)地闡述在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光
器芯片ο圖1對(duì)于邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的輸出功率示出了以角度為單位的射束發(fā)散 的所繪制的測(cè)量值。圖2借助示意性俯視圖示出了激光輻射至纖維光學(xué)裝置中的耦合輸入。圖3A以示意性透視圖示出了邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片中的模擬的溫度分布。圖3B以示意性截面圖示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片。圖4A示出了邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的效率的示意圖。圖4B示出了邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的水平的射束發(fā)散的示意圖。圖5至27示出了帶有不同構(gòu)型的電流勢(shì)壘的在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器 芯片的實(shí)施例的示意性俯視圖。圖28至32示出了帶有不同構(gòu)型的接觸帶的在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯 片的實(shí)施例的示意性俯視圖。圖33A和33B借助示意性截面圖示出了用于結(jié)構(gòu)化載流子注入的其它可能性。在實(shí)施例和附圖中，相同的或作用相同的組成部分分別配備有相同的附圖標(biāo)記。 所示的要素不應(yīng)被視為比例正確的，更確切地說(shuō)，為了更好的理解而可以夸大地示出各個(gè)要素。
具體實(shí)施例方式在實(shí)現(xiàn)纖維激光器和纖維耦合的激光器時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)出色的射束質(zhì)量和可達(dá)到的 高輸出功率的技術(shù)進(jìn)步例如允許其用于如“遙控”焊接那樣的新工業(yè)應(yīng)用中。通常，邊發(fā)射 半導(dǎo)體激光二極管被用作泵浦光源。這些邊發(fā)射半導(dǎo)體激光二極管同時(shí)在高的光學(xué)輸出功 率的情況下提供了在將所使用的電功率轉(zhuǎn)換成可用的輻射功率時(shí)的非常高的效率。另一方 面，這些邊發(fā)射半導(dǎo)體激光二極管展示了遠(yuǎn)場(chǎng)的強(qiáng)烈的橢圓度。激光輻射至纖維光學(xué)裝置 103的圓形纖維橫截面中的有效的耦合輸入只能借助昂貴的和要花費(fèi)高地校準(zhǔn)的微光學(xué)裝 置101來(lái)實(shí)現(xiàn)(對(duì)此也參見(jiàn)圖2)。激光二極管的纖維耦合的簡(jiǎn)化和改進(jìn)會(huì)導(dǎo)致成本更為有 利且更為可靠的激光系統(tǒng)。當(dāng)射束發(fā)散至少在本來(lái)較窄的水平方向(所謂的慢軸方向)上 會(huì)更小并且有效的纖維耦合的射束僅僅必須在垂直方向(即在垂直于例如半導(dǎo)體激光器 芯片的上側(cè)Ia所處的平面的方向)上被強(qiáng)烈變換時(shí)，微光學(xué)裝置的校準(zhǔn)花費(fèi)極大地降低。圖1對(duì)于邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的輸出功率示出了以角度為單位的射束發(fā)散 的所繪制的測(cè)量值。在此，在95%的功率夾雜(Leistungseinschluss)的情況下確定射束 發(fā)散。射束發(fā)散在此在水平方向(慢軸方向)上、即在平行于上側(cè)la(對(duì)此也參見(jiàn)圖2)走 向的平面中曾被確定?！?5%的功率夾雜”意味著對(duì)于射束發(fā)散的確定僅觀察激光束的包 含輸出功率的95%在內(nèi)的那個(gè)區(qū)域。如從該圖中可看到的那樣，水平的射束發(fā)散隨著激光器的輸出功率的升高而強(qiáng)烈地增長(zhǎng)。這妨礙了上面所描述的對(duì)用于高的光功率的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的采用，因 為優(yōu)選使用的小微光學(xué)裝置101接著在側(cè)面可被照亮并且光丟失。圖2借助示意性俯視圖示出了激光輻射10至纖維光學(xué)裝置103的耦合輸入，所述 激光輻射10通過(guò)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1來(lái)產(chǎn)生。圖2在此示出了邊發(fā)射半導(dǎo)體激光 器芯片1，所述被邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1被構(gòu)造為帶有五個(gè)單發(fā)射器的激光條。邊發(fā)射 半導(dǎo)體激光器芯片對(duì)此在其上側(cè)Ia上具有五個(gè)接觸帶2。在耦合輸出小平面3上耦合輸出 五個(gè)激光束10，這五個(gè)激光束10首先穿過(guò)微光學(xué)裝置101。通過(guò)其它光學(xué)元件102 (其例 如是聚光透鏡)將激光輻射聚集并且耦合輸入到纖維光學(xué)裝置103中。圖3A以示意性透視圖示出了邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1中的模擬的溫度分布，該 邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1被實(shí)施為帶有24個(gè)單發(fā)射器的激光條。由于對(duì)稱(chēng)原因，在該圖 示中僅僅示出了帶有12個(gè)發(fā)射器的半個(gè)條。圖3A中的左邊緣對(duì)應(yīng)于激光條的中部。圖3A 中的深色部位象征性地表示高溫度T9的區(qū)域30。附圖標(biāo)記Tl至T9標(biāo)識(shí)溫度區(qū)域，其中 Tl表征最低溫度的區(qū)域T9表征最高溫度的區(qū)域。高性能的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片中的高損耗功率密度在半導(dǎo)體激光器芯片中 產(chǎn)生溫度梯度。如從圖3A中可看到的那樣，在邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1的各個(gè)發(fā)射器的 窄的帶寬度和數(shù)瓦特的高輸出功率的情況下，在邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1的諧振器中構(gòu) 造不均勻的溫度分布。在此，溫度的局部最大值T9(高溫度的區(qū)域30)在每個(gè)單個(gè)發(fā)射器 的耦合輸出小平面3的中部被確定。即使在比圖3Α中的激光器帶有更多或更少的發(fā)射器 的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片中或者即使在帶有僅僅唯一的發(fā)射器的激光器中，情況也會(huì)如 此。由于形成半導(dǎo)體激光器芯片1的半導(dǎo)體材料的折射率與溫度有關(guān)，所以在每個(gè)發(fā)射器 中形成熱聚光透鏡，該熱聚光透鏡使在諧振器中傳播的激光的相前變形。由此，使激光器的 遠(yuǎn)場(chǎng)在水平(慢軸)方向上相對(duì)于未變形的情況被展開(kāi)。在輸出功率升高或泵浦電流升高 時(shí)，由此射束發(fā)散由于隨著損耗功率而變強(qiáng)的相前變形而升高(對(duì)此也參見(jiàn)圖1)。所達(dá)到的最大溫度和由此熱透鏡的強(qiáng)度隨著在半導(dǎo)體激光器芯片1中產(chǎn)生的電 損耗功率而升高。帶有較高的效率的激光器在相同的光學(xué)輸出功率的情況下在半導(dǎo)體激光 器芯片中產(chǎn)生較少的損耗功率并且通常展示出更低的水平射束發(fā)散。圖3Β以示意性截面圖示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1。邊發(fā)射半 導(dǎo)體激光器芯片可以以不同的材料體系來(lái)制成。例如，涉及基于如下的半導(dǎo)體材料之一的 半導(dǎo)體激光器芯片GaP、GaAsP、GaAs、GaAlAs、InGaAsP、GaN、InGaN, AlGaInAsSb。此外，也 可以考慮來(lái)自III-V或II-VI半導(dǎo)體系統(tǒng)的其它半導(dǎo)體材料。優(yōu)選地，半導(dǎo)體芯片例如基 于AlGaInAs材料體系。邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1例如是帶有多個(gè)發(fā)射器的二極管激光條，例如是帶有 四個(gè)到六個(gè)發(fā)射器的二極管激光條，所述二極管激光條具有大于等于100 μ m的諧振器長(zhǎng) 度，例如具有在3mm到6mm之間的諧振器長(zhǎng)度。由各個(gè)發(fā)射器發(fā)射的激光輻射的寬度優(yōu)選 在50μπι到150 μ m之間。邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1例如可以產(chǎn)生中心波長(zhǎng)為915nm或 976nm的激光輻射。然而，根據(jù)所使用的半導(dǎo)體材料也可能產(chǎn)生短波的或者較長(zhǎng)波的激光。 在接觸帶2之間可以存在電流勢(shì)壘4，所述電流勢(shì)壘4朝著平行于半導(dǎo)體激光器芯片1的發(fā) 射方向的方向限制到有源區(qū)14的電流注入。在此也可能的是，在每?jī)蓚€(gè)接觸帶之間存在兩 個(gè)或更多電流勢(shì)壘4。半導(dǎo)體激光器芯片1包括襯底11，該襯底11例如可以是生長(zhǎng)襯底并且該襯底可以形成P接觸層。此外，邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1包括有源區(qū)14，所述有源區(qū) 14被設(shè)置用于產(chǎn)生電磁輻射。有源區(qū)14被嵌入波導(dǎo)層13中，所述波導(dǎo)層13比有源區(qū)14 具有更高的帶隙和更小的折射率。分別有包覆層12鄰接波導(dǎo)層，所述包覆層12比波導(dǎo)層 13具有更高的帶隙和更低的折射率。在半導(dǎo)體激光器芯片1的與襯底1背離的側(cè)上，在包 覆層12上存在最終的(abschliessend)接觸層15。在接觸層15上存在接觸帶2，電流可 以通過(guò)所述接觸帶2被注入到有源區(qū)14中。接觸帶2的寬度優(yōu)選在10 μ m到數(shù)百微米之 間。電流勢(shì)壘4在此可以如在該圖中所示的那樣延伸直至有源區(qū)14或者也延伸至襯底11 中。圖4A對(duì)于在電流勢(shì)壘的至少一個(gè)和接觸帶之間的最大距離V與接觸帶的寬度B 的比示出了邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的效率的示意圖。圖4A中的虛線是趨勢(shì)線，偏差能通 過(guò)波動(dòng)的測(cè)量值來(lái)解釋。圖4B示出了在95%的功率夾雜的情況下對(duì)于邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的V/B繪 制的水平射束發(fā)散的示意圖，該邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片除了比V/B之外具有相同的結(jié) 構(gòu)。在此，假設(shè)接觸帶具有70μπι的寬度。電流勢(shì)壘4相對(duì)于接觸帶2的布局在此對(duì)應(yīng)于 結(jié)合圖5所描述的實(shí)施例。如從圖4Α能得知的那樣，效率的最佳值處于電流勢(shì)壘與接觸帶之間的距離小隨 同V/B< 1的區(qū)域中。另一方面，在V/B的區(qū)域中出現(xiàn)提高的水平射束發(fā)散(慢軸，SA-射 束發(fā)散)(參見(jiàn)圖4B)。從比V/B 1.5起，達(dá)到大約6°的發(fā)散的飽和值。也就是說(shuō)，在有 針對(duì)性地增大比V/B > 1. 0、優(yōu)選地> 1. 2時(shí)，在適度劣化邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1的效 率的情況下獲得明顯更低的水平發(fā)散。在此，本發(fā)明尤其基于如下認(rèn)知邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片中的不均勻的溫度分 布可以在發(fā)射器外部通過(guò)半導(dǎo)體激光器芯片1的邊緣區(qū)域中的加熱功率來(lái)部分補(bǔ)償。由 此，減弱了熱透鏡的效應(yīng)，這導(dǎo)致激光輻射在水平方向上的發(fā)散降低。通過(guò)增大電流勢(shì)壘4 距接觸帶2的距離，電流密度由于橫向的電流展開(kāi)而升高并且由此在發(fā)射器的外部區(qū)域中 (即在電流勢(shì)壘附近)的加熱功率升高。在此，載流子注入被限制來(lái)使得在外部區(qū)域中不 產(chǎn)生載流子逆轉(zhuǎn)(Ladungstraeger-inversion)。也就是說(shuō)，在電流勢(shì)壘附近的電流密度不 足以引起激光器工作。在電流勢(shì)壘附近，僅僅產(chǎn)生損耗熱，這降低了器件的效率(參見(jiàn)圖 4A)。在外部區(qū)域中產(chǎn)生的電損耗功率與在進(jìn)行有效發(fā)射的區(qū)域中產(chǎn)生的電損耗功率的比 由于承載變大的電流的面而隨著電流勢(shì)壘3距接觸帶2的距離V的增長(zhǎng)而升高。圖5以對(duì)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1的上側(cè)Ia的俯視圖示出了在此所描述的邊 發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，電流勢(shì)壘4軸對(duì)稱(chēng)地并且平行于接觸帶 2的縱向中軸23地被布置，該接觸帶2例如借助金屬化被形成在半導(dǎo)體激光器芯片1的接 觸層15上。電流勢(shì)壘應(yīng)阻止在有源區(qū)14和接觸帶2之間的半導(dǎo)體層中的電流展開(kāi)。這可以 以不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。一方面可能的是，將溝從上側(cè)Ia (即從接觸層15離開(kāi))刻蝕至至少在有源層14下 方。這些溝接著優(yōu)選地被布置在邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的各個(gè)發(fā)射器之間。這些溝抑制 了環(huán)形模式和橫向模式。這些溝不必一定對(duì)于接觸帶2軸對(duì)稱(chēng)地被布置。溝的刻蝕側(cè)面可 以用如下材料來(lái)覆蓋所述材料適于吸收在有源區(qū)中產(chǎn)生的電磁輻射。例如，在出版物US
106，947，464中描述了一種帶有這種溝的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片。用于產(chǎn)生電流勢(shì)壘4的另一可能性在于將外來(lái)原子注入到半導(dǎo)體中并且以這種 方式有針對(duì)性地破壞在有源區(qū)和接觸帶之間的層的導(dǎo)電能力。在此，當(dāng)注入進(jìn)行直到有源 區(qū)14時(shí)，這是足夠的。在結(jié)合圖5所描述的實(shí)施例中，激光器小平面(Laserfacet)位于該圖的右邊和左 邊。耦合輸出小平面3位于右側(cè)。圖6以示意性俯視圖示出了在此所描述的根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器芯片。 在該實(shí)施例中，大面積的電流勢(shì)壘4相對(duì)于接觸帶2的縱向中軸23軸對(duì)稱(chēng)地被安置。圖7以示意性俯視圖示出了在此所描述的帶有對(duì)稱(chēng)安置的帶形的電流勢(shì)壘4的邊 發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例。電流勢(shì)壘4在此并未達(dá)到耦合輸出小平面3。距耦合輸 出小平面3的距離在此可以達(dá)到數(shù)毫米。由此在耦合輸出小平面3上得到較大的橫向電流 展開(kāi)并且在半導(dǎo)體激光器芯片中的溫度分布曲線(Temperaturprofil)的進(jìn)一步均勻化。 以這種方式，結(jié)合圖3A所描述的熱透鏡的效應(yīng)可以被進(jìn)一步減低。圖8以示意性俯視圖示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的另一實(shí)施 例。與圖7的實(shí)施例不同，電流勢(shì)壘在此大面積地被構(gòu)造。圖9示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例，其中電流勢(shì)壘4距 接觸帶2的距離通過(guò)朝向耦合輸出側(cè)3的方向減小接觸帶寬度B而被變大。以這種方式同 樣實(shí)現(xiàn)了橫向電流展開(kāi)的變大。結(jié)合圖10示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例，其中與圖9的 實(shí)施例不同，接觸帶寬度并非線性地朝著耦合輸出小平面3減小。根據(jù)接觸帶2的形狀的 選擇可以以這種方式來(lái)調(diào)整半導(dǎo)體激光器芯片中的所希望的溫度分布曲線。結(jié)合圖11描述了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例，其中電流勢(shì) 壘4距接觸帶2的距離通過(guò)改變?cè)诎雽?dǎo)體激光器芯片的區(qū)域中的接觸帶寬度而變大。最大 的距離V又在耦合輸出小平面3附近。圖12示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例，其中電流勢(shì)壘4距 接觸帶2的距離朝著耦合輸出小平面3線性地變大。在此，接觸帶2具有恒定的寬度，而電 流勢(shì)壘4距接觸帶2的距離沿著筆直的線變大。這導(dǎo)致橫向電流展開(kāi)變大并且由此導(dǎo)致在 耦合輸出小平面3附近的溫度分布曲線的均勻化。圖13以示意性俯視圖示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例， 其中與圖12的實(shí)施例不同，在電流勢(shì)壘4和接觸帶2之間的距離非線性變大。圖14以示意性俯視圖示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例， 其中電流勢(shì)壘的走向跟蹤熱透鏡的形狀，如其例如從圖3A中所看到的那樣。在結(jié)合圖15 和16所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例中，電流勢(shì)壘4距接觸帶2的距離與熱透 鏡的匹配也通過(guò)距離的非線性的變大來(lái)示出。在此，圖16示出了大面積的電流勢(shì)壘。在邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的結(jié)合圖17和18所描述的實(shí)施例中，在接觸帶寬度B 和電流勢(shì)壘4距接觸帶2的距離同時(shí)變化的情況下，比V/B朝著耦合輸出小平面3的方向 而變大。在結(jié)合圖19至26所描述的在此描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例中，在 接觸帶2和電流勢(shì)壘4之間的距離斷續(xù)地改變。在此，如在圖22至24中所示的那樣，也可能的是，電流勢(shì)壘4由多個(gè)電流勢(shì)壘構(gòu)成，這些電流勢(shì)壘沿著接觸帶2延伸。在此，各個(gè)電流 勢(shì)壘重疊和不重疊的實(shí)施形式都是可能的。帶有斷續(xù)的走向的電流勢(shì)壘提供了如下優(yōu)點(diǎn) 這些電流勢(shì)壘可以特別簡(jiǎn)單地被制造。這樣，例如在與晶體方向有關(guān)的刻蝕方式的情況下， 在刻蝕電流勢(shì)壘時(shí)避免了許多問(wèn)題。此外，使得對(duì)相對(duì)于結(jié)構(gòu)遵守公差的檢查變得容易，如 例如結(jié)合圖10所描述的那樣。結(jié)合圖27描述了邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片的實(shí)施例，其中在電流勢(shì)壘4和接觸帶 2之間的距離僅僅在耦合輸出小平面3附近變大。在耦合輸出小平面3附近，比V/B例如可 以是彡1.2，而比V/B在半導(dǎo)體激光器芯片的其余區(qū)域中是< 1。以這種方式，在諧振器的 大部分上使用了針對(duì)半導(dǎo)體激光器芯片的效率而言理想的比V/B < 1 (對(duì)此也參見(jiàn)圖4A)， 而僅僅在耦合輸出小平面3附近選擇較大的比V/B，通過(guò)該較大的比V/B能夠如上面所描述 的那樣降低熱透鏡的效應(yīng)。使半導(dǎo)體激光器芯片1的耦合輸出小平面3上的溫度分布曲線均勻化并且由此減 弱熱透鏡的負(fù)面效應(yīng)以實(shí)現(xiàn)降低的射束發(fā)散的另一可能性在于結(jié)構(gòu)化接觸帶2。圖28至 31示出了用于結(jié)構(gòu)化接觸帶2的可能性，所述接觸帶2可以與圖5至27中所示出的實(shí)施例 的每個(gè)相組合。也就是說(shuō)，圖5至27中的接觸帶可以通過(guò)接觸帶如其在圖28至31中所示 的那樣被交換。通過(guò)這些措施形成了射束發(fā)散在水平方向上特別強(qiáng)烈地被降低的半導(dǎo)體激 光器芯片。圖28以示意性俯視圖示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1的接觸帶 2。接觸帶2可以在半導(dǎo)體激光器芯片1的上側(cè)Ia上和/或在半導(dǎo)體激光器芯片1的下側(cè) Ib上。接觸帶2被結(jié)構(gòu)化為使得到有源區(qū)14的載流子注入朝著半導(dǎo)體激光器芯片1的存 在半導(dǎo)體激光器芯片1的耦合輸出小平面3的一側(cè)減少。在半導(dǎo)體激光器芯片1的上側(cè)和/或下側(cè)上的被結(jié)構(gòu)化的電流注入通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體 激光器芯片1中的歐姆損耗功率密度的由此同樣結(jié)構(gòu)化的分布而導(dǎo)致有針對(duì)性地影響半 導(dǎo)體激光器芯片1的諧振器中的熱透鏡。諧振器在此通過(guò)耦合輸出小平面3和半導(dǎo)體激光 器芯片1的與耦合輸出小平面3對(duì)置的那側(cè)形成。證明為特別有利的是在縱向方向上(也 就是說(shuō)在沿著接觸帶2的縱向中軸23的方向上)和/或在橫向方向上(也就是說(shuō)在橫向 于或垂直于接觸帶2的縱向中軸23的方向上)將接觸帶2結(jié)構(gòu)化。令人驚奇地，結(jié)果同樣 表明在這些情況下，溫度分布被均勻化，并且這抵制了由于熱透鏡引起的相前的變形。由 此，在發(fā)射器中產(chǎn)生的激光束在水平方向上的發(fā)散降低。接觸帶2被劃分成低的載流子注 入的區(qū)域22以及高的載流子注入的區(qū)域21。通過(guò)低的載流子注入的區(qū)域22極少或者甚至 沒(méi)有電流注入到有源區(qū)14中。相反，在高的載流子注入的區(qū)域21中，電流與在非結(jié)構(gòu)化的 情況下類(lèi)似地被注入到有源區(qū)14中。電流注入的結(jié)構(gòu)化在此如下地進(jìn)行接觸帶和由此載流子注入的結(jié)構(gòu)化的可能性在于相對(duì)應(yīng)被結(jié)構(gòu)化的鈍化層被涂 覆到半導(dǎo)體激光器芯片1上，使得鈍化層僅僅在高的載流子注入的區(qū)域21中被去除，以致 在那里在接觸帶2的材料(通常為金屬)和半導(dǎo)體激光器芯片1的半導(dǎo)體材料之間存在接 觸。此外可能的是，借助在涂覆接觸帶2的金屬層之前結(jié)構(gòu)化地去除半導(dǎo)體激光器芯 片1的最上面的半導(dǎo)體層并且由此結(jié)構(gòu)化在半導(dǎo)體材料和接觸帶2的金屬之間的接觸電阻 來(lái)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化。
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此外，可以進(jìn)行外來(lái)原子結(jié)構(gòu)化地注入或者熔入(Einlegierung)以改變?cè)诎雽?dǎo) 體激光器芯片1的半導(dǎo)體材料和接觸帶2之間的接觸電阻。替換于改變接觸電阻或者除 了改變接觸電阻之外，通過(guò)注入或者熔入也可以改變?cè)诮佑|帶2下方的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電 性。以這種方式也結(jié)構(gòu)化在高的載流子注入的區(qū)域和低的載流子注入的區(qū)域中的接觸帶2。用于結(jié)構(gòu)化接觸帶和由此結(jié)構(gòu)化載流子注入的另一可能性在于在將接觸帶2淀 積在例如P摻雜的接觸層15之上之前涂覆η摻雜的半導(dǎo)體層，該η摻雜的半導(dǎo)體層接著又 被結(jié)構(gòu)化地去除。以這種方式在還存在η摻雜的層的部位上在工作中形成截止的ρη 二極 管，所述截止的ρη 二極管有效地阻止通過(guò)電流。接著，電流僅僅在η摻雜的層被去除的地 方可以被注入。這些區(qū)域形成了高的載流子注入的區(qū)域21。以相同的方式，ρ摻雜的半導(dǎo)體層可以被涂覆在η摻雜的接觸層15之上，由此在 結(jié)構(gòu)化地去除P摻雜的層之后出現(xiàn)相同的效果。用于結(jié)構(gòu)化載流子注入的另一可能性在于通過(guò)量子阱混雜在此處抑制有源區(qū) 14中的載流子復(fù)合并且由此抑制有源區(qū)14中的廢熱的產(chǎn)生。通過(guò)結(jié)構(gòu)化地執(zhí)行量子阱混 雜可以以這種方式在有源區(qū)14中產(chǎn)生高的載流子注入的區(qū)域和低的載流子注入的區(qū)域。用于結(jié)構(gòu)化接觸帶和由此結(jié)構(gòu)化載流子注入的另一可能性在于由不同的金屬或 者其它材料局部形成接觸帶2，所述其它材料在這些材料和半導(dǎo)體激光器芯片的接觸層15 之間的邊界面上具有不同的電接觸電阻。這也導(dǎo)致結(jié)構(gòu)化的載流子注入和導(dǎo)致將接觸層2 劃分成高的載流子注入的區(qū)域21和低的載流子注入的區(qū)域22。該方法同時(shí)避免了接觸帶 2的導(dǎo)熱能力的改變并且因此避免了來(lái)自半導(dǎo)體激光器芯片1的熱疏散的改變。熱透鏡的 會(huì)損害所產(chǎn)生的激光的均勻性的空間調(diào)制由此被避免。例如，接觸層15在此由ρ摻雜的 GaAs形成。在高的電流注入的區(qū)域中由Cr/Pt/Au形成接觸帶，其中Cr是對(duì)于低的接觸電 阻十分重要的金屬。在低的電流注入的區(qū)域中例如使用鋁。在圖28的實(shí)施例中，載流子注入在耦合輸出小平面3附近在縱向方向上、平行于 接觸帶2的縱軸23而改變。以這種方式降低了在耦合輸出小平面3上的溫度升高并且平 衡了半導(dǎo)體激光器芯片1中的溫度分布。圖29示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的接觸帶2。在該實(shí)施例中，載流 子注入在橫向方向上(即在橫向于縱軸23的方向上)改變。結(jié)構(gòu)化在此優(yōu)選地僅僅在耦 合輸出小平面3附近進(jìn)行。在接觸帶2的剩余的長(zhǎng)度上不進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。通過(guò)結(jié)構(gòu)化使注入 到有源區(qū)中的電流在半導(dǎo)體激光器芯片的諧振器的中部中的電流密度在耦合輸出小平面3 上局部最小化。結(jié)構(gòu)化包含高的載流子注入的區(qū)域21和低的載流子注入的帶狀區(qū)域22，其 中在接觸帶2的中部特別少地注入電流并且高的載流子注入的區(qū)域21的面積比例在那里 特別小。也就是說(shuō)，整面上的相對(duì)比例或與相鄰的低的載流子注入的區(qū)域的比在那里特別 小。圖30示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1的接觸帶2。在該實(shí)施例 中，電流密度在有源區(qū)14中通過(guò)結(jié)構(gòu)化接觸帶2而在縱向和橫向方向上在耦合輸出小平面 3附近隨著從非結(jié)構(gòu)化區(qū)域至結(jié)構(gòu)化的區(qū)域的較弱的過(guò)渡來(lái)給出。在這種情況下，高的載流 子注入的區(qū)域21朝著耦合輸出小平面3的方向逐漸變細(xì)，而低的載流子注入的區(qū)域22朝 著該方向變得更寬。圖31示出了在此所描述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片1的接觸帶2。在該實(shí)施例中，接觸帶2的結(jié)構(gòu)化措施由針對(duì)圖28和針對(duì)圖30的實(shí)施例組合。以這種方式實(shí)現(xiàn)了注 入到有源區(qū)14中的電流密度的更強(qiáng)的改變。結(jié)合圖32描述了接觸帶2的半色調(diào)結(jié)構(gòu)化(Halbtonstrukturier-ung)。圖32中 的矩形包圍低的載流子注入的區(qū)域22，在中部，也就是所注入的電流密度朝著耦合輸出小 平面3以及朝著中軸23降低。結(jié)構(gòu)化在此通過(guò)上面所描述的結(jié)構(gòu)化措施來(lái)給出。也就是 說(shuō)，例如可以在低注入的區(qū)域22中存在鈍化層。圖33A和33B借助通過(guò)半導(dǎo)體激光器芯片1的部分的示意性截面圖示出了用于結(jié) 構(gòu)化載流子注入的另一可能性。接觸帶2的結(jié)構(gòu)化在此通過(guò)隧道接觸來(lái)進(jìn)行。尤其是在截止方向上的非常高地?fù)?雜的Pn結(jié)形成隧道接觸。所述隧道接觸在相對(duì)應(yīng)的構(gòu)型中可以是歐姆性的，也就是說(shuō)所述 隧道接觸接著具有線性的電流_電壓特性曲線。在圖33A中示出了，高ρ摻雜的隧道層Ila被涂覆到半導(dǎo)體激光器芯片1的P接 觸層11上。高P摻雜的隧道接觸層Ila跟隨高η摻雜的隧道接觸層lib。隧道接觸層優(yōu)選 地至少在稍后應(yīng)存在接觸帶2的地方整面地被涂覆到ρ接觸層11上并且在其外延之后被 部分去除。由于在接觸帶2的金屬和η或P摻雜的半導(dǎo)體之間的不同的電接觸電阻，在具有 隧道層的區(qū)域和不帶隧道層的區(qū)域中分別得到不同的載流子注入。以這種方式因此產(chǎn)生了 低的載流子注入的區(qū)域22以及高的載流子注入的區(qū)域21。在金屬與ρ摻雜的半導(dǎo)體之間的差的接觸和金屬與η摻雜的半導(dǎo)體之間的良好的 接觸的情況下，在隧道層的區(qū)域中得到了在有源區(qū)中的高的電流密度以及在不帶隧道層的 區(qū)域中得到了低的電流密度。另一方面，在金屬與η摻雜的區(qū)域之間的差的接觸和金屬與 P摻雜的區(qū)域之間的良好的接觸的情況下，在隧道層的區(qū)域中得到了低的電流密度、也就是 低的載流子注入的區(qū)域22，而在隧道層被去除的地方得到了高的電流密度。用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的相同可能性也在半導(dǎo)體激光器芯片1的η側(cè)上。這結(jié)合圖33Β 來(lái)描述。在此，在η接觸層15上涂覆有高η摻雜的隧道層15a以及在其上涂覆有高ρ摻雜 的隧道層15b。在金屬與ρ摻雜的區(qū)域的差的接觸和金屬與η摻雜的區(qū)域的良好接觸的情 況下，在隧道層曾被保留的地方得到有源區(qū)中的低的電流密度，而在隧道層曾被去除并且 在金屬與η摻雜的接觸層15之間存在接觸的地方得到高的電流密度。此外，在金屬與η摻 雜的區(qū)域的差的接觸和金屬與P摻雜的區(qū)域的良好的接觸的情況下，在隧道層的區(qū)域中得 到高的電流密度而在金屬被制造成η接觸的地方得到低的電流密度。本專(zhuān)利申請(qǐng)要求德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)102007062789. 2和102008014093. 7的優(yōu)先權(quán)，其 對(duì)此的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。本發(fā)明并不受參照實(shí)施例的描述限制。更確切地說(shuō)，本發(fā)明包括任何新的特征以 及這些特征的任意組合，這尤其是包含權(quán)利要求書(shū)中的特征的任意組合，即使這些特征或 者組合本身并未明確地在權(quán)利要求書(shū)或者實(shí)施例中予以說(shuō)明。
權(quán)利要求
一種邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片(1)，其具有 至少一個(gè)接觸帶(2)，其中所述接觸帶(2)具有寬度B， 有源區(qū)(14)，在半導(dǎo)體激光器芯片(1)工作時(shí)，在所述有源區(qū)(14)中產(chǎn)生電磁輻射， 至少兩個(gè)電流勢(shì)壘(4)，所述至少兩個(gè)電流勢(shì)壘(4)被布置在接觸帶(2)的不同側(cè)上并且沿著接觸帶(2)延伸，其中在所述兩個(gè)電流勢(shì)壘(4)的每個(gè)和接觸帶(2)之間的最大距離V被選擇為使得最大距離V與寬度B的比V/B＞1.5。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，最 大距離V在半導(dǎo)體激光器芯片(1)的存在半導(dǎo)體激光器芯片(1)的耦合輸出小平面(3)的 一側(cè)附近。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，至 少一個(gè)電流勢(shì)壘(4)距接觸帶(2)的距離隨著距存在半導(dǎo)體激光器芯片(1)的耦合輸出小 平面(3)的一側(cè)的距離的減少而增加。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，電 流勢(shì)壘(4)相對(duì)于接觸帶(2)的縱向中軸(23)軸對(duì)稱(chēng)地被布置。
5.根據(jù)上一權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，電流勢(shì)壘(4)的形狀在 平行于接觸帶(2)的延伸平面的平面中與在半導(dǎo)體激光器芯片(1)工作時(shí)在該半導(dǎo)體激光 器芯片(1)中所感應(yīng)的熱透鏡相匹配。
6.根據(jù)上一權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，電流勢(shì)壘(4)由于其形 狀而影響熱透鏡。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，電 流勢(shì)壘(4)的至少一個(gè)的走向至少部分地在平行于接觸帶(2)的延伸平面的平面中是階梯 狀的。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其具有至 少兩個(gè)接觸帶(2)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其具有至 少一個(gè)被結(jié)構(gòu)化的接觸帶(2)，所述至少一個(gè)被結(jié)構(gòu)化的接觸帶(2)被結(jié)構(gòu)化來(lái)使得到有 源區(qū)(14)的載流子注入朝向半導(dǎo)體激光器芯片(1)的存在半導(dǎo)體激光器芯片(1)的耦合 輸出小平面(3)的一側(cè)降低，其中接觸帶(2)在高的載流子注入的區(qū)域(21)和低的載流子 注入的區(qū)域(22)中被結(jié)構(gòu)化。
10.根據(jù)上一權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，高的載流子注入的區(qū)域 (21)的面積比例隨著朝向半導(dǎo)體激光器芯片的存在半導(dǎo)體激光器芯片(1)的耦合輸出小 平面(3)的一側(cè)的距離變得更小而降低。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，接 觸帶(2)在橫向于接觸帶(2)的縱向中軸(23)的方向上在高的載流子注入的區(qū)域(21)和 低的載流子注入的區(qū)域(22)中被結(jié)構(gòu)化，其中高的載流子注入的區(qū)域(21)的面積比例隨 著朝向縱向中軸(23)的距離變得更大而增加。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，高 的載流子注入的區(qū)域(21)的面積比例隨著距縱向中軸(23)的距離變得更小以及隨著朝向 半導(dǎo)體激光器芯片(1)的存在半導(dǎo)體激光器芯片(1)的耦合輸出小平面(3)的一側(cè)的距離變得更小而降低。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，接 觸帶(2)在橫向于接觸帶(2)的縱向中軸(23)的方向上以及在平行于接觸帶(2)的縱向 中軸(23)的方向上在高的載流子注入的區(qū)域(21)和低的載流子注入的區(qū)域(22)中被結(jié) 構(gòu)化。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，接 觸帶(2)在高的載流子注入的區(qū)域(21)中由第一金屬構(gòu)成，而在低的載流子注入的區(qū)域 (22)中由第二金屬構(gòu)成，其中第一金屬的到涂覆有接觸帶的半導(dǎo)體材料的接觸電阻小于第 二金屬的接觸電阻。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一個(gè)權(quán)利要求所述的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片，其中，被 結(jié)構(gòu)化的接觸帶被涂覆在半導(dǎo)體激光器芯片(1)的上側(cè)(Ia)和下側(cè)(Ib)上。
全文摘要
說(shuō)明了一種邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器芯片(1)，其具有-至少一個(gè)接觸帶(2)，其中所述接觸帶(2)具有寬度B；-有源區(qū)(14)，在半導(dǎo)體激光器芯片(1)工作時(shí)在該有源區(qū)(14)中產(chǎn)生電磁輻射；-至少兩個(gè)電流勢(shì)壘(4)，所述電流勢(shì)壘(4)被布置在接觸帶(2)的不同側(cè)上并且沿著接觸帶(2)延伸，其中選擇在所述電流勢(shì)壘(4)的至少一個(gè)和接觸帶(3)之間的最大距離V使得最大距離V與寬度B的比V/B＞1。
文檔編號(hào)H01S5/10GK101960682SQ200880127518
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者B·邁耶, C·勞爾, H·科尼格, M·米勒, M·魯弗 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司