[发明专利]激光二极管装置

说明书

技术领域

本发明涉及适于高容量光盘等的光源的激光二极管装置。

背景技术

近年来，其中使用蓝宝石衬底、GaN衬底、SiC衬底等的氮化物化合物激光二极管装置已经被广泛地用作高容量光盘的光源，并且具有较高输出和较高可靠性的装置已经处于积极的研发中。在这样的氮化物化合物激光二极管装置中，相对于有源层的垂直方向(竖直方向)中的光学约束通过使用光导层和覆层实现。

但是，既便提供光导层和覆层，但是对于构成覆层的AlGaN混合晶体，由于对于铝含量的裂纹产生，膜厚度受到限制。因而，在一些情形中，覆层的膜厚度不能生长至对于光约束足够的厚度。据报道在该情形中，在有源层中产生的部分光渗出至衬底侧，并且在FFP(远场图案)中观察到波纹(例如，参考“Applied Physics Letters，″1999，Vol.75，No.19，pp.2960-2962(图5)和″IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics，″2003，September/October，Vol.9，No.5，pp.1252-1259(图9))。此外，渗出至衬底侧的光与穿过有源层的波导的光产生模式耦合，这不仅降低了光的收集特性而且还影响了激光特性(例如，参考″IEEE Journal of Quantum Electronics，″2007，January，Vol.43，No.1，pp.16-24(20页右栏中22至30行)和″IEEE Journalof Quantum Electronics，″2000，December，Vol.36，No.12，pp.1454-1461(1460页左栏2至13行))

发明内容

为了抑制这样的模式耦合，n型覆层的厚度可以被加厚。但是，在氮化物化合物激光二极管的情形中，这样的方法具有膜厚度由于上述AlGaN混合晶体的裂纹产生而受到限制的局限。

在日本特开公报No.2007-150371(段0042至0044)中，仅p侧光导层被提供并且n侧光导层被省略。由此，光显著地渗出至n型GaN衬底侧，并且渗出的光由于使用掺杂氧的n型GaN衬底的杂质水平而被吸收。此外，在日本特开公报No.2007-150371(段0042至0044)中，描述了在n型GaN衬底中被吸收的光量可以通过调整n型GaN衬底和发光层(有源层)之间的距离而被调整。

但是，在n型GaN衬底和发光层(有源层)之间的距离如同在日本特开公报No.2007-150371(段0042至0044)中被减小的情形中，存在如果仅减小n型GaN衬底和发光层(有源层)之间的距离，则容易在穿过发光层(有源层)的波导的光和渗出至n型GaN衬底侧的光之间产生模式耦合并由此光吸收量难于被调整的缺点。

理想地是提供一种激光二极管装置，采用所述装置可使得渗出至衬底侧的光和穿过有源层的波导的光之间的模式耦合被抑制。

根据本发明的实施例，提供了一激光二极管装置，包括下列要素A至D：

A.由GaN构成的衬底。

B.设置于衬底一表面侧上的n型覆层和p型覆层，由包含至少3B族元素中的镓Ga和至少5B族元素中的氮N的氮化物III-V族化合物半导体构成，并且至少部分包含铝Al。

C.设置于n型覆层和p型覆层之间的有源层，并且由包含至少3B族元素中的铟In和镓Ga和至少5B族元素中的氮N的氮化物III-V族化合物半导体构成。

D.设置于衬底和n型覆层之间的共掺杂层，由包含至少3B族元素中的镓Ga和至少5B族元素中的氮N的氮化物III-V族化合物半导体构成，并且被共掺杂作为施主工作的杂质的硅Si和锗Ge之一和作为受主工作的杂质的镁Mg和锌Zn之一。

在激光二极管装置中，被共掺杂作为施主工作的杂质的硅Si和锗Ge之一和作为受主工作的杂质的镁Mg和锌Zn之一的共掺杂层设置于衬底和n型覆层之间。因而，与仅掺杂作为施主工作的杂质的情形或者仅掺杂作为受主工作的杂质的情形相比，共掺杂层的光吸收系数被显著地提高。因而，通过n型覆层渗出至衬底侧的光在共掺杂层中被吸收，并且被衰减至不与通过有源层的波导的光产生模式耦合的程度。

根据本发明的实施例的激光二极管装置，被共掺杂作为施主工作的杂质的硅Si和锗Ge之一和作为受主工作的杂质的镁Mg和锌Zn之一的共掺杂层设置于衬底和n型覆层之间。因而，通过n型覆层渗出至衬底侧的光可以在共掺杂层中被吸收。因而，渗出至衬底侧的光和穿过有源层的波导的光之间的模式耦合可以被抑制。

从下列描述中，本发明的其它和进一步的目标、特征和优点将更为充分地显见。