[其他]半导体激光器

说明书

本发明是一个具有隐埋阻断层限流的双异质结型（ＤＨ）半导体激光器，根据本发明，一个晶体结构被扰乱了的高阻区延伸在条形有源区４Ａ两边的外上方，从对着衬底的半导体本体这边，至少贯穿了阻挡层的厚度。因此，横向漏电流和寄生电容被减小，使该激光器能用于在显著高于１ＧＨｚ的频率。高阻区（１４）最好用质子轰击得到。本发明对用于光通讯的ＤＣＰＢＨ激光器特别有益。

本发明是有关一个有第一导电型的衬底和在衬底上形成层结构的半导体材料组成的激光器。所说的层结构至少依次有一个第一导电型的第一无源层，第二相反导电型的第二源层，在第一第二无源层之间还有一个具有pn结的有源层。这个pn结在足够高的正向电流强度的作用下，在位于共振腔内的有源层的条形有源区中产生相干电磁发射。第一第二无源层对产生的电磁发射有较小的折射率，且有比有源层大的带隙。还有一个限流阻断层。这个限流阻断层有一个在有源区面上的条形开路。第二无源层和衬底与导线做电气相连。

这种半导体激光器可从US-PS3984262了解。

在半导体pn激光器中，尤其在双异质结型（DH激光器）中，不同的结构被采用，以便确保激励电流仍然被限制在激光器结构的条形有源部分（相干发射在激光器结构中发生），以便以尽可能最小的阈值电流获得期望的激光器机能和防止过热。

按照这个最简单的方法确保一个电极仅与激光器表面的条形部分接触，这个区域的外边被用如氧化硅绝缘层半导体表面隔开。然而在这个结构中，电极与有源层之间的距离相当大，电流扩散超过这个距离。

另一个常用的较好的方法是在激光器的条形有源区的外边形成一个高阻区。这个高阻区从表面延伸到有源层的附近，如果希望的话，甚至通过这个有源层。这样高阻区就有效地把电流限制在半导体激光器的有源部分。一般用质子轰击的方法形成这个高阻区，质子的轰击打乱了晶体结构，从而大大增加了电阻。这个方法在US-PS No3824133中作了介绍。但是这个方法有缺点，即为实现质子轰击，需要昂贵的设备，而且这个轰击是一个相当费力的操作。

为避免上述缺点，第三种方法得到了利用。这个方法在上述的US-PS No3984262中作了介绍。这个方法在于把隐埋阻断层包含在有源层附近的晶体结构中。隐埋阻断层可以由高电阻材料组成，或者由这样一种导电型的半导体材料组成，即这个阻断层与毗邻的半导体材料形成的pn结。在这种工作情况下，这个pn结可以是反向偏置或正向偏置，使这pn结中没有或事实上没有电流流通，这样就能够以一个简单的方法，例如用扩散法、离子注入法，或用外延生长法形成阻断层，以很好地达到电流限制的目的。因此，这种结构的激光器，尤其是更先进的激光器，如1982年10月28日在《电子学通讯》18卷22期中的953页到954页特地介绍的DCPBH（双沟道平面隐埋异质）激光器，特别适合于许多应用场合。

在大量的应用领域中，例如，光通讯要求激光器以非常高的调制频率进行工作，如1GHz或更高的频率。虽然上述具有限流阻断层的激光器在别的方面可以令人满意地进行工作，但是在这些高频部分对调制带宽的严格限制方面产生的问题变得明显了。

这个发明的目的尤其是必须避免或至少大大减少这些问题，生产适用于非常高的调制频率（大于1GHz）的用阻断层限流的半导体激光器。

这个发明尤其是基于对这个事实的认识，即这个目的可以用一种决定性的加工方法实现，且必须是用阻断层限流的已知的半导体激光器。

根据这个发明，在开始的段落中介绍的这种半导体激光器的特点在于一个晶体结构被扰乱了的高阻区延伸在条形有源区4A的两边的外上方。从对着衬底的半导体本体这边至少贯穿了阻挡层的厚度。

这个方法似乎与上面介绍的在限流方法方面避免用增加成本的复杂技术的宗旨是矛盾的。此外，因为依靠隐埋阻断层可获得良好的电流限制，所以，用质子轰击的方法或用任何别的方法另外提供一个具有被打乱的晶体结构的高电阻区似乎完全是多余的。

然而，这个附加的和看上去多余的方法，使这个激光器在频率远超过1GHz时仍能令人满意地工作。这个意想不到的良好的结果，至少在很大程度上大概是由于这个事实，即上述在高频段的问题，主要是由于在这个激光器结构中由阻断层与毗邻的半导体材料之间形成的电容与寄生的横向漏电流结合在一起引起的。