Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
которая показана на рис. 36. На рис. 44 приведены поперечные сечения
нескольких других полосковых лазерных структур. Для создания структур
используются подложки из высококачественных бинарных полупроводников
(например, GaAs или InP). Последующие эпитаксиальные слои из различных
соединений и с различными легирующими примесями выращиваются методами
жидкофазной, газофазной или молекулярнолучевой эпитаксии. Для каждой
структуры на рисунке указано, какой слой является активным, и обозначено
сечение излучения.
На рис. 44, а показан полосковый лазер, полученный простым методом [61].
Мезополосковая структура лазера создается путем травления. После
нанесения металлических контактов осуществляется завершающая операция
скалывания граней, в результате которой формируется резонатор Фабри -
Перо. В такой структуре не надо создавать окисную изоляцию или проводить
протонную бомбардировку. Боковое ограничение тока достигается за счет
высокого контактного сопротивления между металлом и слаболегированиым /?-
AlGaAs. Этот лазер имеет низкую пороговую плотность тока, линейную ватт-
амперную характеристику и работает в режиме генерации основной поперечной
моды с одной
Светодиоды и полупроводниковые лаверы
321
Метал/i
p-Ga/s (активная р *- Oa/ls область) г
-p*-6a/!s
p-/fl6a/fs
n-6a/4s (активная область) n-/fl6a/fs Подложка
(n+~6a/s)
sl3n4
p-6a/?s
Р7 Iх
A-/1lx Gaf.x a1s п-ба/s (активная область) ^^~/ftxGaf.x /Is 'Подложка (n-
Oa/Js)
p-/H6a/!s н -/floa/s p-/H6a/ls п -AlGa/is n-/H6a/?s
Подложка Сn-Ga/fs)
Zn
. шт
-4 шпЛ \d
*
t \ с • / б
p-/UxGaf,x/1s
, Ga/s (активная область)
n-Ga/s . p-/HGa/!$ p -6a/Is (актив* * ная область) \n-/lGa/Js Подложка
('n-Ga/fs)
Металл
Окисел
n-/ftxGaf.x/t$
' л~ 6а/Is
р+-6а/1$
в
Лнтиволноводная область
p+-6aln/4s Р \p-InP n-Oaln/JsP ¦р-1пРп,
¦ Oaln/sP (активная область)
4Подложка (п-1пР)
Ж 3
Рис. 44. Поперечные сечения различных гетеролазеров.
Металл
п-ба/fs п-/11 Oa/ls p-/HGa/ls p-Ga/s {актив-ная область)
п ~/П6а As Подложка (h+- Ga/s)
Si02
.p~6aIrt/!sP .Слой р -In Р p-Galn/fsP
.ба1п/!$Р(ак-твна я область) Слой п-1пР Подложка (n-InP)
продольной модой на длине волны 0,861 мкм (разд. 12.5.2). На рис. 44, б
показана структура гетеролазера с каналом в подложке [62]. Формирование
канала в подложке проводят перед выращиванием эпитаксиальных слоев. Эта
структура также обладает хорошими лазерными характеристиками. На рис. 44,
в показана структура, в которой проведена диффузия Zn [63]. Она
называется полосковым лазером с поперечным р - "-переходом. Поскольку в
этом случае инжекция идет из слоя n-GaAs в слой р-GaAs, полученный
диффузией Zn, то такой прибор фактически
322
Глава 12
представляет собой очень узкий гомолазер. В нем были получены низкие
пороговые токи и генерация с одной продольной модой.
В зарощенном гетеролазере [64 ] активная область полностью окружена
слоями из материалов с более широкой зоной и с меньшим показателем
преломления (рис. 44, г). Этот лазер характеризуется малым сечением
активной области, достигающим 1 мкм2. В нем были получены очень низкие
пороговые токи (до 15 мА) и почти симметричное распределение
интенсивности в дальнем поле. Для создания зарощенного полоскового лазера
[65] используется регулярная пятислойная эпитаксиальная структура с
соответствующим содержанием А1 и легирующих примесей (рис. 44, д). На
слое л'-AlGaAs фотолитографическим способом формируется полоска шириной
10 мкм. Затем вместо стравленных областей наращиваются слои р- ил-AlGaAs.
Ток ограничивается в центре полоски, так как восстановленный р - л-
переход, окружающий центральную область, смещен в обратном направлении.
Структура представляет собой четырехслойный лазер, который имеет линейную
ватт-амперную характеристику и два симметричных выходных зеркала.
На рис. 44, е показана новая структура полоскового лазера, в котором для
ограничения ширины полоски используется V-образная канавка [66]. V-
канавка формируется травлением поверхности системы GaAs - AlGaAs; с
помощью диффузии Zn прилегающий слой л-AlGaAs преобразуют под V-канавкой
в слой p-типа. Глубина диффузии определяется профилем V-канавки. Была
получена линейная ватт-амперная характеристика в сочетании с
расходимостью светового луча в диапазоне 30-40°.
На рис. 44, ж показан самосовмещенный GalnAsP - InP-ла-зер [67].
Электронное и оптическое ограничения обеспечиваются в нем с помощью
антиволноводиых областей л-GalnAsP, которые расположены за пределами
полосковой области и зарощены слоем р-InP, покрывающим активный слой.
Носители инжектируются в узкую полосковую область, ограниченную
обратносмещен-ными р - л - р - л-переходами. Прибор стабильно
функционирует в режиме генерации основной моды с длиной волны ~1,3 мкм,
причем вплоть до 72° генерация осуществляется в непрерывном режиме. На
рис. 44, з показан ДГ-лазер с гребенчатым волноводом [68], излучающий на
длине волны 1,55 мкм. Ширина полосковой области задается шириной
