欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

一種具有側(cè)向光限制的半導(dǎo)體激光二極管的制作方法

文檔序號:6924760閱讀:136來源:國知局
專利名稱:一種具有側(cè)向光限制的半導(dǎo)體激光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光二極管(semiconductor laser),特別是涉及一種具有側(cè)向光學(xué)腔(lateral optical cavity)的半導(dǎo)體激光二極管,而該側(cè)向光學(xué)腔的材料以III-V及II-VI半導(dǎo)體化合物或其合金為基礎(chǔ)。
背景技術(shù)
半導(dǎo)體激光二極管具有各種形狀的側(cè)向激光腔(lateral lasercavity),例如微圓盤形(micro-disc)、等邊三角形、微弧形環(huán)(micro-arc-ring)、三角脊形(triangular ridge)、L狀脊形(L-shape ridge)、U狀脊形(U-shape ridge)、以及弓形(bow-tie)等,可參考中國專利第CN1267106號。
在這些激光二極管中,各種形狀的表面平臺結(jié)構(gòu)(surfacemesastructure)用作側(cè)向光限制(lateral light confinement)。
然而,平臺結(jié)構(gòu)側(cè)邊的光學(xué)反射對波長并不靈敏,這使得表面平臺結(jié)構(gòu)光學(xué)共振腔對不同的側(cè)向光學(xué)模式?jīng)]有選擇性,以及妨礙半導(dǎo)體激光二極管的制作,其中該半導(dǎo)體激光二極管可操作在單一光學(xué)模式(single mode)或受控的多重光學(xué)模式(controlled multiple mode regime)。
同時,許多應(yīng)用需要半導(dǎo)體激光二極管的單一光學(xué)模式操作或受控的多重光學(xué)模式操作。
本發(fā)明的半導(dǎo)體激光二極管具有多角形表面光柵共振器(polygonalsurface optical grating resonator,PGR)以提供側(cè)向限制光線(lateralconfinement of light),其可允許預(yù)定光學(xué)模式的選擇性激勵(selectiveexcitation),而該預(yù)定光學(xué)模式乃是適應(yīng)各種應(yīng)用(如CD或DVD讀寫頭、高質(zhì)量打印機(jī)等產(chǎn)品)的需求。
而PGR也允許半導(dǎo)體激光二極管操作于受控的多重波長,此是適應(yīng)電通訊(telecommunication)目的的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體激光二極管,其可操作在單一光學(xué)模式或受控的多重波長模式。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的,本發(fā)明提供了一種具有光限制(lightconfinement)的半導(dǎo)體激光二極管,其包含一下接觸;一光波導(dǎo)層設(shè)于該下接觸之上,用于垂直光限制(vertical light confinement);一表面光柵共振器(surface optical grating resonator)設(shè)于該光波導(dǎo)層之上,用于側(cè)向光限制(lateral light confinement);以及一上接觸設(shè)于該表面光柵共振器之上。
本發(fā)明還提供了一種具有光限制(light confinement)的半導(dǎo)體激光二極管,其包含一下電極,藉以導(dǎo)電一基底;一下接觸層設(shè)于該下電極之上;一下光波導(dǎo)鏡設(shè)于該下接觸層之上;一光波導(dǎo)層設(shè)于該下光波導(dǎo)鏡之上;一上光波導(dǎo)鏡設(shè)于該光波導(dǎo)層之上;一上接觸層設(shè)于該上光波導(dǎo)鏡之上;一表面光柵共振器設(shè)于該上接觸層之上;以及一上接觸設(shè)于該表面光柵共振器之上。
圖示的簡單說明

圖1為一PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖。
圖2為具有三個光柵的PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖。
圖3示出了光線路徑穿過具有三個光柵的PGR半導(dǎo)體激光二極管的中心點(diǎn)的示意圖。
圖4為具有四個光柵的PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖。
圖5為具有六個光柵的PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖。
圖6為具有圓形光柵共振器的PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖。
圖7為具有圓形光柵共振器的PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖,且該圓形光柵共振器具有一橢圓形變形,使其可操作于單一光學(xué)模式。
圖8為一平臺形結(jié)構(gòu)PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖。
圖9為一平臺形結(jié)構(gòu)PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖,其中P=R=1。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種具有多角形表面光柵共振器(PGR)的半導(dǎo)體激光二極管,圖1所示為一PGR半導(dǎo)體激光二極管的主要結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示,一PGR半導(dǎo)體激光二極管包含有一下接觸(lower contact)1、一導(dǎo)電基底2、一下接觸層(lower contact layer)3、一下光波導(dǎo)鏡(lower wave-guidingmirror)4、一高折射率半導(dǎo)體光波導(dǎo)層(high-index semiconductor wave-guiding layer)5、一上光波導(dǎo)鏡(upper wave-guiding mirror)6、一上接觸層(upper contact layer)7、一上接觸(upper contact)8、以及一PGR 9。其中,下接觸1連接至下導(dǎo)電基底2,下接觸層3及上接觸層7均是由摻雜半導(dǎo)體所構(gòu)成,下光波導(dǎo)鏡4以及上光波導(dǎo)鏡6均是由一低折射率半導(dǎo)體包覆層(low-index semiconductor cladding layer)或超晶格(superlattice)材料所構(gòu)成,上接觸8由一薄金屬層所構(gòu)成,而PGR 9則具有多個多角形光柵。制作各該多角形光柵的方法,可以在未沉積上接觸8之前,直接利用浮雕蝕刻于激光二極管表面定義出各該多角形光柵的圖案,或者利用沉積以及微影制程在激光二極管表面上形成由金屬或介電材料所構(gòu)成的條狀結(jié)構(gòu)。
此外,光波導(dǎo)層5內(nèi)還包含有一由雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(double hetero-structure)、單一量子阱(single quantum well)或多重量子阱所構(gòu)成(multiple quantum wells)的活性層(active layer)。PGR半導(dǎo)體激光二極管的活性層可由III-V族半導(dǎo)體雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、II-VI族半導(dǎo)體雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單一量子阱、多重量子阱或如英國專利第GB2352326號所披露的不對稱共振遂穿結(jié)構(gòu)(current asymmetric resonance tunneling structure)所構(gòu)成。
如圖1所示,光線在激光二極管內(nèi)是如標(biāo)號10所示路徑行進(jìn),當(dāng)入射光線與光柵的夾角為布拉格角(Bragg angle)θ11時,激光二極管將產(chǎn)生有效光反射(effective light reflection),而當(dāng)所有光柵的布拉格角之和等于2π時,則激光二極管可產(chǎn)生側(cè)向光限制(lateral light confinement)。此外,光線可沿多個方向12自激光二極管輸出,并利用其中部分輸出方向來偵測光線能量(light power monitoring)。
請參考圖2與圖3,其為具有三個光柵的基本型PGR半導(dǎo)體激光二極管所產(chǎn)生的限制光線示意圖,其中圖2所示限制光線為光強(qiáng)度在三角形中心點(diǎn)為零的情形,而圖3所示限制光線則為光強(qiáng)度在三角形中心點(diǎn)具有最大值的情形。
一般而言,PGR半導(dǎo)體激光二極管的光學(xué)腔(optical cavity)由側(cè)向光波導(dǎo)層5以及PGR 9所組成。其中側(cè)向光波導(dǎo)層5用來提供垂直光限制(vertical confinement of light),可由III-V族半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)、II-VI族半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、漸進(jìn)折射率結(jié)構(gòu)(index-gradedstructure)、超晶格結(jié)構(gòu)或其他光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。PGR 9用來提供側(cè)向光限制(lateral confinement of light)并且選擇光學(xué)模式,而形成PGR 9的方法如前所述,可利用浮雕蝕刻或金屬/介電條狀結(jié)構(gòu)沉積等方法。
光學(xué)模式的選擇主要因?yàn)楣鈻艃H能于入射光線與光柵的夾角為布拉格角θ時,才能產(chǎn)生有效的光反射(如圖1所示),其關(guān)系式為2dsinθ=Nλ/n(1)其中d表示表面光柵的間距(period),N為一自然數(shù)并代表反射的次序(order of reflection),λ表示光線的波長,n則表示光線在多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中側(cè)向行進(jìn)時的等效折射率(effective refraction index)。
光線在多角形表面光柵共振器產(chǎn)生有效側(cè)向限制(effective lateralconfinement)必須滿足下列條件Σi=1Pθi=π---(2)]]>其中P表示PGR 9內(nèi)的表面光柵數(shù)目,而θi則表示標(biāo)號為i的表面光柵的布拉格角。
對于波長為λ的特定光學(xué)模式而言,方程式(2)將改寫如下Σi=1Psin-1(Niλ/2din)=π---(3)]]>其中di與Ni分別表示標(biāo)號為i的表面光柵的間距以及反射次序。
在特定光學(xué)模式下,則PGR 9內(nèi)的波長為λ的光線可以根據(jù)上述方程式(3)求出適當(dāng)?shù)膁i值。
對于等邊三角形PGR而言,方程式(3)可被改寫如下d=Nλ/3n---(4)]]>對于正方形PGR而言,方程式(3)可被改寫如下d=Nλ/2n---(5)]]>對于等邊六角形PGR而言,方程式(3)可被改寫如下d=Nλ/n (6)
由方程式(4)到方程式(6)可知,表面光柵于進(jìn)行第一次反射后(N=1)的波長與進(jìn)行第二次反射后(N=2)的波長相差約2倍。而由于此一差異相當(dāng)?shù)馗?,因此可輕易地根據(jù)光學(xué)增益(optical gain)值來尋找合適的光譜,以使PGR激光二極管操作在單一的光學(xué)模式下。
如圖6所示,在光柵的數(shù)目趨近于無限多的極限情況下時,PGR變成一具有多重光學(xué)模式的圓形光柵共振器(circular optical gratingresonator)。對一個預(yù)定的光學(xué)模式而言,該圓形光柵共振器可添加一個小小的不對稱(asymmetry),例如于該圓形光柵共振器內(nèi)產(chǎn)生一個橢圓變形(elliptical distortion),以使其操作于單一光學(xué)模式,如圖7所示。
此外,在平臺結(jié)構(gòu)型(mesa-structure)的半導(dǎo)體激光二極管中,由表面光柵所反射的光線可與由平臺側(cè)邊所產(chǎn)生的全反射(total reflection)光線相結(jié)合。
如圖8所示,圖8為一形成于一導(dǎo)電基底上的平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖。該平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管包含有一下接觸1、一連接至下接觸1的導(dǎo)電基底2、一下接觸層3、一下光波導(dǎo)鏡4、一高折射率半導(dǎo)體光波導(dǎo)層5、一上光波導(dǎo)鏡6、一上接觸層7、一上接觸8以及一平臺結(jié)構(gòu)PGR 13,而平臺結(jié)構(gòu)PGR 13可用來結(jié)合由表面光柵9反射的光線與由平臺結(jié)構(gòu)側(cè)邊14產(chǎn)生的全反射光線。其中,下接觸層3與上接觸層7均是由摻雜半導(dǎo)體所構(gòu)成,下光波導(dǎo)鏡4與上光波導(dǎo)鏡6均是由低折射率半導(dǎo)體包覆層或超晶格材料所構(gòu)成,上接觸8由薄金屬層所構(gòu)成。而PGR 9則在形成上接觸8之前,在平臺結(jié)構(gòu)13的上表面上進(jìn)行浮雕蝕刻,或是利用沉積以及微影方法于平臺結(jié)構(gòu)13的上表面上形成金屬/介電的條狀結(jié)構(gòu),以定義出PGR 9的圖案。此外,光波導(dǎo)層5內(nèi)還包含一由雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單一量子阱或多重量子阱所構(gòu)成的活性層。
激光二極管內(nèi)的光線行進(jìn)路徑是如標(biāo)號10所示,且光線可依照不同的輸出方向12輸出,并利用部分的輸出方向12來檢測光線能量。
如圖9所示,圖9為一形成于一絕緣基材(insulating substrate)上的平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖。圖9中的平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管所具有的元件與圖8所示的平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管大致相同。唯一不同的是,圖9中的下電極1是沉積在PGR平臺結(jié)構(gòu)13周圍的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上。
當(dāng)入射光與光柵的夾角為布拉格角θ時,一個有效的光反射才會發(fā)生,且此時平臺結(jié)構(gòu)PGR 13內(nèi)的一預(yù)定光學(xué)模式將滿足下列條件 其中P表示表面光柵的數(shù)目,R表示平臺結(jié)構(gòu)中的反射頂點(diǎn)(reflectingapex)的數(shù)目,i則表示第i個反射頂點(diǎn)的角度。
當(dāng)平臺結(jié)構(gòu)在P=R=1的情況時(如圖10與圖11所示),方程式(7)的右邊等于0,可得到相對應(yīng)的光柵間距d的表示如下d=Nλ/2nsin (8)當(dāng)N=1,且=30°時,方程式(8)則變成d=λ/n (9)當(dāng)N=1,且=45°時,方程式(8)則變成d=λ/2n---(10)]]>當(dāng)N=1,且=60°時,方程式(8)則變成d=λ/3n---(11)]]>當(dāng)N=1,且=90°時,方程式(8)則變成d=λ/2n (12)而根據(jù)方程式(1)至(12)即可設(shè)計(jì)PGR激光二極管的操作模式,例如單一光學(xué)模式或受控的多重波長模式。一般而言,單一光學(xué)模式的PGR激光二極管大多應(yīng)用于CD或DVD讀寫頭,以及高質(zhì)量激光打印機(jī)等產(chǎn)品,而多重波長模式的PGR激光二極管則多應(yīng)用于電通訊(telecommunication)領(lǐng)域。
相較于已知的平臺結(jié)構(gòu)或脊形光學(xué)腔(ridge optical cavity)共振器(resonator),本發(fā)明所提供的PGR半導(dǎo)體激光二極管可以有效整合表面光柵制程與平面半導(dǎo)體技術(shù),進(jìn)而簡化制程。
將利用下列實(shí)施例說明本發(fā)明的技術(shù)特征,以期能更詳盡地解釋本發(fā)明。實(shí)施例1圖2與圖3是實(shí)施例1中的具有三個光柵的三角形PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖,且該三個光柵所產(chǎn)生的光線的波長范圍是在700nm-1000nm。
該三角形PGR半導(dǎo)體激光二極管包含有一下電極1以導(dǎo)通N型砷化鎵(n-GaAs)基底2、一下接觸層3、一下光波導(dǎo)鏡4、一高折射率AlGaAs二維光波導(dǎo)層5、一上光波導(dǎo)鏡6、一上接觸層7、一上接觸8、以及一具有三個光柵的PGR 9。其中,N型砷化鎵基底2的表面方向(surface planeorientation)為(111),下接觸層3由N型砷化鎵所構(gòu)成,下光波導(dǎo)鏡4由低折射率N型AlGaAs包覆層或N型AlGaAs超晶格材料所構(gòu)成,上光波導(dǎo)鏡6由低折射率P型AlGaAs包覆層或P型AlGaAs超晶格材料所構(gòu)成,上接觸層7由P型AlGaAs所構(gòu)成,上接觸8由薄金屬層所構(gòu)成,而PGR 9內(nèi)的三個光柵則經(jīng)由在表面上進(jìn)行浮雕蝕刻、或經(jīng)由沉積以及微影制程于表面上形成金屬或介電材料的條狀結(jié)構(gòu)而得。
光波導(dǎo)層5包含一活性層,該活性層由InGaAs/GaAlAs雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、InGaAs/GaAlAs單一量子阱、InGaAs/GaAlAs多重量子阱、或披露于英國專利第GB2352326號中的不對稱共振遂穿結(jié)構(gòu)(current asymmetric resonancetunneling structure)所構(gòu)成。
此外,光線路徑如標(biāo)號10所示,而光線輸出方向如標(biāo)號12所示。實(shí)施例2圖4是實(shí)施例2中的具有四個光柵的方形PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖,且該四個光柵所產(chǎn)生的光線的波長范圍是在700nm-1000nm。
該方形PGR半導(dǎo)體激光二極管包含有一下電極1以導(dǎo)通N型砷化鎵基底2、一下接觸層3、一下光波導(dǎo)鏡4、一高折射率AlGaAs二維光波導(dǎo)層5、一上光波導(dǎo)鏡6、一上接觸層7、一上接觸8以及一具有四個光柵的PGR 9。其中,N型砷化鎵基底2的表面方向?yàn)?001),下接觸層3由N型砷化鎵所構(gòu)成,下光波導(dǎo)鏡4由低折射率N型AlGaAs包覆層或N型AlGaAs超晶格材料所構(gòu)成,上光波導(dǎo)鏡6由低折射率P型AlGaAs包覆層或P型AlGaAs超晶格材料所構(gòu)成,上接觸層7由P型AlGaAs所構(gòu)成,上接觸8由薄金屬層所構(gòu)成,而PGR 9內(nèi)的四個光柵則經(jīng)由在表面上進(jìn)行浮雕蝕刻、或經(jīng)由沉積以及微影制程于表面上形成金屬或介電材料的條狀結(jié)構(gòu)而得。
光波導(dǎo)層5包含一活性層,該活性層由InGaAs/GaAlAs雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、InGaAs/GaAlAsu單一量子阱、InGaAs/GaAlAs多重量子阱、或披露于英國專利第GB2352326號中的不對稱共振遂穿結(jié)構(gòu)(current asymmetric resonancetunneling structure)所構(gòu)成。
此外,光線路徑如標(biāo)號10所示,而光線輸出方向如標(biāo)號12所示。實(shí)施例3圖6是實(shí)施例3中的具有一圓形光柵共振器的單一模式PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖,且該圓形光柵共振器具有一橢圓變形,而其所產(chǎn)生的光線的波長范圍是在1300nm或1550nm。
該單一模式PGR半導(dǎo)體激光二極管包含有一下電極1以導(dǎo)通N型磷化銦(n-Inp)基底2、一下接觸層3、一下光波導(dǎo)鏡4、一高折射率InGaAsp二維光波導(dǎo)層5、一上光波導(dǎo)鏡6、一上接觸層7、一上接觸8以及一具有橢圓光柵的PGR 9。其中,下接觸層3由N型磷化銦所構(gòu)成,下光波導(dǎo)鏡4由低折射率N型InP包覆層、N型InGaAsP/InGaAsP超晶格、N型AlInGaAs/AlInGaAs超晶格AlGaAs包覆層、或N型AlGaAs超晶格材料所構(gòu)成,上光波導(dǎo)鏡6由低折射率P型InP包覆層或P型InGaAsP超晶格所構(gòu)成,上接觸層7由P型InP所構(gòu)成,上接觸8由薄金屬層所構(gòu)成,而PGR 9內(nèi)的橢圓光柵則經(jīng)由在表面上進(jìn)行浮雕蝕刻、或經(jīng)由沉積以及微影制程于表面上形成金屬或介電材料的條狀結(jié)構(gòu)而得。
光波導(dǎo)層5包含一活性層,該活性層由InGaAsP/InGaAsP雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、InGaAsP/InGaAsP單一量子阱、InGaAsP/InGaAsP多重量子阱或披露于英國專利第GB2352326號中的不對稱共振遂穿結(jié)構(gòu)(current asymmetric resonancetunneling structure)所構(gòu)成。
此外,光線路徑如標(biāo)號10所示,而光線輸出方向如標(biāo)號12所示。實(shí)施例4圖5是實(shí)施例4中的具有六個光柵的六角形PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖,且該六個光柵所產(chǎn)生的光線的波長范圍是在400nm-600nm。
該六角形PGR半導(dǎo)體激光二極管包含有一下電極1以導(dǎo)通N型碳化硅(n-SiC)基底2、一N型GaN下接觸層3位于碳化硅基底2之上、一下光波導(dǎo)鏡4、一高折射率InGaN二維光波導(dǎo)層5、一上光波導(dǎo)鏡6、一上接觸層7、一上接觸8以及一具有橢圓光柵的PGR 9。其中,N型GaN下接觸層3的表面方向?yàn)?0001),下光波導(dǎo)鏡4由低折射率N型AlGaN包覆層或N型AlGaN超晶格材料所構(gòu)成,上光波導(dǎo)鏡6由低折射率P型AlGaN包覆層或P型AlGaN超晶格所構(gòu)成,上接觸層7由P型AlGaN超晶格所構(gòu)成,上接觸8由薄金屬層所構(gòu)成,而PGR 9內(nèi)的六個光柵則經(jīng)由在表面上進(jìn)行浮雕蝕刻、或經(jīng)由沉積以及微影制程于表面上形成金屬或介電材料的條狀結(jié)構(gòu)而得。
光波導(dǎo)層5包含一活性層,該活性層由InGaN/InGaAlN雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、InGaN/InGaAlN單一量子阱、InGaN/InGaAlN多重量子阱、或披露于英國專利第GB2352326號中的不對稱共振遂穿結(jié)構(gòu)(current asymmetric resonancetunneling structure)所構(gòu)成。
此外,光線路徑如標(biāo)號10所示,而光線輸出方向如標(biāo)號12所示。實(shí)施例5圖10是實(shí)施例5中的具有P=R=1的平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖,該平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管形成于一導(dǎo)體基底上,并且其所產(chǎn)生的光線的波長范圍是在400nm-600nm。
該平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管的主要架構(gòu)是以一多角形平臺結(jié)構(gòu)設(shè)于一半導(dǎo)體晶片表面,該平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管包含有一下電極1以導(dǎo)通N型碳化硅基底2、一N型GaN下接觸層3位于碳化硅基底2之上、一下光波導(dǎo)鏡4、一高折射率InGaN二維光波導(dǎo)層5、一上光波導(dǎo)鏡6、一上接觸層7、一上接觸8以及光柵9。其中,N型GaN下接觸層3的表面方向?yàn)?0001),下光波導(dǎo)鏡4由低折射率N型AlGaN包覆層或N型AlGaN超晶格材料所構(gòu)成,上光波導(dǎo)鏡6由低折射率P型AlGaN包覆層或P型AlGaN超晶格材料所構(gòu)成,上接觸層7由P型AlGaN層或P型AlGaN超晶格材料所構(gòu)成,上接觸8由薄金屬層所構(gòu)成,而光柵9的間距符合方程式(7-12),并且經(jīng)由在表面上進(jìn)行浮雕蝕刻、或經(jīng)由沉積以及微影制程于表面上形成金屬或介電材料的條狀結(jié)構(gòu)而得。
光波導(dǎo)層5包含一活性層,該活性層由InGaN/InGaAlN雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、InGaN/InGaAlN單一量子阱、InGaN/InGaAlN多重量子阱、或披露于英國專利第GB2352326號中的不對稱共振遂穿結(jié)構(gòu)(current asymmetric resonancetunneling structure)所構(gòu)成。
此外,光線路徑如標(biāo)號10所示,而光線輸出方向如標(biāo)號12所示。實(shí)施例6圖11是實(shí)施例6中的具有P=R=1的平臺結(jié)構(gòu)PGR半導(dǎo)體激光二極管的示意圖,該平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管形成于一絕緣基底上,且其所產(chǎn)生的光線的波長范圍是在400nm-600nm。
該平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管的主要架構(gòu)是以一多角形平臺結(jié)構(gòu)設(shè)于一半導(dǎo)體晶片表面,該平臺結(jié)構(gòu)型PGR半導(dǎo)體激光二極管包含有一下電極1沉積于多角形平臺結(jié)構(gòu)13周圍的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上、一絕緣藍(lán)寶石(sapphire)基底2、一N型GaN下接觸層3位于藍(lán)寶石基底2之上、一下光波導(dǎo)鏡4、一高折射率InGaN二維光波導(dǎo)層5、一上光波導(dǎo)鏡6、一上接觸層7、一上接觸8、以及光柵9。其中,N型GaN下接觸層3的表面方向?yàn)?0001),下光波導(dǎo)鏡4由低折射率N型AlGaN包覆層或N型AlGaN超晶格材料所構(gòu)成,上光波導(dǎo)鏡6由低折射率P型AlGaN包覆層或P型AlGaN超晶格材料所構(gòu)成,上接觸層7由P型AlGaN層或P型AlGaN超晶格材料所構(gòu)成,上接觸8由薄金屬層所構(gòu)成,而光柵9的間距符合方程式(7-12),并且經(jīng)由在表面上進(jìn)行浮雕蝕刻、或經(jīng)由沉積以及微影制程于表面上形成金屬或介電材料的條狀結(jié)構(gòu)而得。
光波導(dǎo)層5包含一活性層,該活性層由InGaN/InGaAlN雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、InGaN/InGaAlN單一量子阱、InGaN/InGaAlN多重量子阱、或披露于英國專利第GB2352 326號中的不對稱共振遂穿結(jié)構(gòu)(current asymmetric resonancetunneling structure)所構(gòu)成。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例,凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾,皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有光限制的半導(dǎo)體激光二極管,其包含一下接觸;一光波導(dǎo)層設(shè)于該下接觸之上,用于垂直光限制;一表面光柵共振器設(shè)于該光波導(dǎo)層之上,用于側(cè)向光限制;以及一上接觸設(shè)于該表面光柵共振器之上。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該光波導(dǎo)層還包含一活性層。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該光波導(dǎo)層由一III-V族半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)、一II-VI族半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)、一雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、一漸進(jìn)折射率結(jié)構(gòu)或一超晶格結(jié)構(gòu)材料所構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該活性層由一III-V族半導(dǎo)體雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、一II-VI族半導(dǎo)體雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、一單一量子阱、一多重量子阱或一不對稱共振遂穿結(jié)構(gòu)材料所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該表面光柵共振器由多個光柵所構(gòu)成,且各該光柵包含一多角形、圓形或橢圓形的形狀。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該表面光柵共振器具有一平臺結(jié)構(gòu),且該平臺結(jié)構(gòu)包含有多個光柵,以使光線得以從各該光柵以及該平臺形結(jié)構(gòu)的側(cè)邊反射。
7.一種具有光限制的半導(dǎo)體激光二極管,其包含一下電極,藉以導(dǎo)電一基底;一下接觸層設(shè)于該下電極之上;一下光波導(dǎo)鏡設(shè)于該下接觸層之上;一光波導(dǎo)層設(shè)于該下光波導(dǎo)鏡之上;一上光波導(dǎo)鏡設(shè)于該光波導(dǎo)層之上;一上接觸層設(shè)于該上光波導(dǎo)鏡之上;一表面光柵共振器設(shè)于該上接觸層之上;以及一上接觸設(shè)于該表面光柵共振器之上。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該光波導(dǎo)層還包含一活性層。
9.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該基底為一N型砷化鎵(GaAs)、一N型磷化銦(InP)、一N型碳化硅(SiC)或一絕緣藍(lán)寶石。
10.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該下接觸層由N型砷化鎵、N型磷化銦、N型氮化鎵(GaN)所構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該下光波導(dǎo)鏡由一低折射率N型AlGaAs包覆層、一N型AlGaAs超晶格、一低折射率N型InP包覆層、一N型InGaAsP/InGaAsP超晶格、一N型AlInGaAs超晶格AlGaAs包覆層、一N型AlGaAs超晶格、一低折射率N型AlGaN包覆層或一N型AlGaN超晶格材料所構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該光波導(dǎo)層為一高折射率AlGaAs二維光波導(dǎo)層、一高折射率InGaAsP二維光波導(dǎo)層或一高折射率InGaN二維光波導(dǎo)層。
13.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該上光波導(dǎo)鏡由一低折射率P型AlGaAs包覆層、P型AlGaAs超晶格、一低折射率P型InP包覆層、P型InGaAsP超晶格、一低折射率P型AlGaN包覆層或P型AlGaN超晶格材料所構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該上接觸層由P型AlGaAs、P型InP、P型AlGaN或P型AlGaN超晶格材料所構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該活性層由一InGaAs/GaAlAs雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、一InGaAs/GaAlAs單一量子阱、一InGaAs/GaAlAs多重量子阱、一不對稱共振遂穿結(jié)構(gòu)、一InGaAsP/InGaAsP雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、一InGaAsP/InGaAsP單一量子阱、一InGaAsP/InGaAsP多重量子阱、一GaAsSb/GaAlAs雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、一InGaAsN/GaAlAs雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、一GaAsSb/GaAlAs單一量子阱、一InGaAsN/GaAlAs單一量子阱、一GaAsSb/GaAlAs多重量子阱、一InGaAsN/GaAlAs多重量子阱、一InGaN/InGaAlN雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、一InGaN/InGaAlN單一量子阱或一InGaN/InGaAlN多重量子阱所構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該表面光柵共振器包含多個光柵,且各該光柵包含一多角形、圓形或橢圓形的形狀并經(jīng)由浮雕蝕刻或結(jié)合沉積與微影制程所形成,以使各該光柵得以產(chǎn)生波長為400-600nm、700-1000nm、1300nm、或1550nm的光線。
17.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該表面光柵共振器具有一平臺結(jié)構(gòu),且該平臺結(jié)構(gòu)包含有多個光柵,以使光線得以從各該光柵以及該平臺結(jié)構(gòu)的側(cè)邊反射,并且產(chǎn)生波長為400-600nm的光線。
18.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光二極管,其中該上接觸由一薄金屬層所構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有側(cè)向光學(xué)腔的半導(dǎo)體激光二極管,而該側(cè)向光學(xué)腔的材料是以III-V及II-IV半導(dǎo)體化合物或其合金為基礎(chǔ)。本發(fā)明的本質(zhì)是利用多角形表面光柵共振器以側(cè)向限制光線,并且選擇光學(xué)模式。PGR允許單一光學(xué)模式激光二極管的制作,以用于各種應(yīng)用如CD或DVD讀寫頭、高質(zhì)量打印機(jī)等。而PGR也允許半導(dǎo)體激光二極管的受控的多重波長操作,以用以電通訊目的。相較于已知的平臺結(jié)構(gòu)或脊形光學(xué)腔(ridge optical cavity)共振器(resonator),PGR的優(yōu)點(diǎn)在于表面光柵制程與平面半導(dǎo)體技術(shù)的整合的簡易性。
文檔編號H01S5/10GK1440095SQ02123170
公開日2003年9月3日 申請日期2002年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月18日
發(fā)明者王望南, 尤里·G·施里特, 尤里·T·里班尼 申請人:華上光電股份有限公司
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點(diǎn)贊!
1
财经| 苏尼特右旗| 黑河市| 唐河县| 噶尔县| 安福县| 扶风县| 富蕴县| 盐边县| 灵璧县| 开化县| 屯昌县| 安阳市| 安丘市| 青州市| 化德县| 安新县| 东宁县| 肃北| 肇州县| 巨鹿县| 封丘县| 湾仔区| 惠州市| 织金县| 肇州县| 武义县| 贵港市| 呈贡县| 永昌县| 永清县| 库伦旗| 北辰区| 兴仁县| 邯郸市| 田林县| 安福县| 彰化市| 措美县| 新化县| 白河县|