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DE112010001615T5 - Stuktur eines optischen Elements unter Verwendung von GaN-Substraten für Laseranwendungen - Google Patents

Stuktur eines optischen Elements unter Verwendung von GaN-Substraten für Laseranwendungen Download PDF

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DE112010001615T5
DE112010001615T5 DE112010001615T DE112010001615T DE112010001615T5 DE 112010001615 T5 DE112010001615 T5 DE 112010001615T5 DE 112010001615 T DE112010001615 T DE 112010001615T DE 112010001615 T DE112010001615 T DE 112010001615T DE 112010001615 T5 DE112010001615 T5 DE 112010001615T5
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DE
Germany
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region
laser stripe
facet
laser
split
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112010001615T
Other languages
English (en)
Inventor
James W. RARING
Daniel F. Feezel
Nicholas J. Pfister
Rajat Sharma
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Sld Laser Inc Goleta Us
Original Assignee
Soraa Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soraa Inc filed Critical Soraa Inc
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Ein optisches Element enthält ein Galliumnitridsubstratbestandteil mit einem nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Oberflächenbereich, der gekennzeichnet ist durch eine Orientierung von ungefähr –2° bis ungefähr 2° gegenüber (000-1) und weniger als ungefähr 0,5° gegenüber (11-20). Das Element weist auch einen Laserstreifenbereich auf, der über einem Abschnitt des nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Orientierungsoberflächenbereichs gebildet ist. Eine erste gespaltene c-Flächen-Facette ist auf einem Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen und eine zweite gespaltene c-Flächen-Facette ist auf dem anderen Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen.

Description

  • QUERBEZÜGE ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung nimmt die Priorität der US-Seriennummer 61/168,926 (Anwaltsaktenzeichen 027600-000200US) eingereicht am 13. April 2009 und die US-Seriennummer 61/243,502 (Anwaltsaktenzeichen 027600-001300US) eingereicht am 17. September 2009 in Anspruch, von denen beide gemeinsam übertragen sind und hier als Referenz aufgenommen werden.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf optische Elemente und verwandte Verfahren. Im Einzelnen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein Element zum Abstrahlen elektromagnetischer Strahlung unter Verwendung von nichtpolarem Gallium in Substraten wie etwa GaN, MN, InN, InGaN, AlGaN und AlInGaN, und weiteren zur Verfügung. Lediglich beispielhaft kann die Erfindung eingesetzt werden für optische Elemente, Laser, Leuchtdioden, Solarzellen, fotoelektrochemische Wasserspaltung und Sauerstofferzeugung, Fotodetektoren, integrierte Schaltungen und Transistoren, neben anderen Elementen.
  • Im späten 18. Jahrhundert erfand Thomas Edison die Glühbirne. Die herkömmliche Glühbirne, häufig auch als ”Edison-Birne” bezeichnet, wurde für mehr als hundert Jahre für eine Vielzahl von Anwendungen wie Lichterzeugung und Anzeigen verwendet. In der herkömmlichen Glühbirne wird ein in einer Glasbirne eingeschlossener und in einer in einen Sockel eingeschraubten Basis versiegelter Glühdraht verwendet. Der Sockel wird an eine Wechselstrom- oder Gleichstromversorgungsquelle angeschlossen. Die herkömmliche Glühbirne kann üblicherweise in Häusern, Gebäuden und Außenlichtanlagen, sowie anderen Licht oder Anzeigen erfordernden Bereichen aufgefunden werden. Leider weist die herkömmliche Edison-Glühbirne Nachteile auf:
    • • Die herkömmliche Glühbirne ist ineffizient. Mehr als 90% der für die herkömmliche Glühbirne verwendeten Energie wird anstelle optischer Energie als thermische Energie abgegeben.
    • • Die herkömmliche Glühbirne ist nicht so zuverlässig, wie sie sein könnte, da sie oft aufgrund thermischer Ausdehnung und Kontraktion des Glühdrahtelements ausfällt.
    • • Herkömmliche Glühbirnen strahlen Licht über ein breites Spektrum ab, wobei ein großer Anteil davon nicht zu einer heilen Beleuchtungsstärke führt, und ein großer Anteil davon aufgrund der spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges nicht wahrgenommen wird.
    • • Herkömmliche Glühbirnen strahlen in alle Richtungen ab und sind nicht ideal für Anwendungen, die eine starke Richtungsabhängigkeit oder Fokussierung erfordern, wie etwa Projektionsanzeigen, optische Datenspeicher oder spezielle gerichtete Beleuchtung.
  • 1960 wurde der Laser zuerst von Theodore H. Maiman am Hughes Forschungslabor in Malibu vorgeführt. Bei diesem Laser wurde ein Blitzlichtgepumpter synthetischer Festkörperrubinkristall zur Erzeugung von rotem Laserlicht mit 694 nm verwendet. 1964 wurden blaue und grüne Laserausgaben von William Bridges bei Hughes Aircraft vorgeführt unter Verwendung eines als Argonionenlaser bezeichneten Gaslaseraufbaus. Der Ar-Ionenlaser verwendet ein edles Gas als aktives Medium und erzeugt eine Laserlichtabgabe mit UV, blauen und grünen Wellenlängen bei 351 nm, 454,6 nm, 457,9 nm, 465,8 nm, 476,5 nm, 488,0 nm, 496,5 nm, 501,7 nm, 514,5 nm und 528,7 nm. Der Ar-Ionenlaser weist den Vorteil der Erzeugung eines stark gerichteten und fokussierbaren Lichts mit schmaler Spektralausgabe auf, wobei aber der Wirkungsgrad, die Größe, das Gewicht und die Kosten des Lasers unerwünscht waren.
  • Mit der weiteren Entwicklung der Lasertechnologie wurden effizientere Lampen-gepumpte Festkörperlaserausführungen für rote und infrarote Wellenlängen entwickelt, wobei aber solche Technologien eine Herausforderung für blaue und grüne Laser und blaue Laser blieben. Im Ergebnis wurden Lampengepumpte Festkörperlaser im Infrarotbereich entwickelt und die Ausgangswellenlänge wurde unter Verwendung spezieller Kristalle mit nichtlinearen optischen Eigenschaften in den sichtbaren Bereich umgewandelt. Ein Grünlampengepumpter Festkörperlaser weist drei Stufen auf: Elektrizität versorgt die Lampe, die Lampe regt ein Verstärkungskristall an, das bei 1064 nm lasert, 1064 nm werden einem Frequenzwandlungskristall zugeführt, der in sichtbare 523 nm umwandelt. Die erhaltenen grünen und blauen Laser wurden als ”Lampengepumpte Festkörperlaser mit Erzeugung zweiter Harmonischer” (LPSS mit SHG) bezeichnet und waren effizienter als Ar-Ionengaslaser, wobei sie aber noch immer für eine breite Anwendung außerhalb spezieller wissenschaftlicher und medizinischer Anwendungen zu ineffizient, groß, teuer, zerbrechlich waren. Darüber hinaus wies der in den Festkörperlasern verwendete Verstärkungskristall typischerweise Energiespeichereigenschaften auf, die ein Modulieren der Laser mit hohen Geschwindigkeiten erschwerten, wodurch der breitere Einsatz beschränkt war.
  • Zur Verbesserung des Wirkungsgrads dieser sichtbaren Laser wurden Hochleistungsdioden-(oder Halbleiter)-Laser verwendet. Solche ”Diodengepumpten Festkörperlaser mit SHG” (DPSS mit SHG) wiesen drei Stufen auf: Elektrizität versorgt einen 808 nm-Diodenlaser, die 808 nm regen ein Verstärkungskristall an, das bei 1064 nm lasert, 1064 nm werden einem Frequenzwandlungskristall zugeführt, das in sichtbare 523 nm umwandelt. Die DPSS-Lasertechnologie verlängerte die Lebensdauer und verbesserte den Wirkungsgrad der LPSS-Laser, und es ergab sich eine weitere Kommerzialisierung im Bereich High-End-spezialisierterer industrieller, medizinischer und wissenschaftlicher Anwendungen. Der Wechsel zum Dioden-Pumpen erhöhte allerdings die Systemkosten und erforderte präzise Temperatursteuerungen, so dass dem Laser auch weiterhin ein wesentlicher Größen- und Energieverbrauch anhaftete. Auch berücksichtigte die Technologie noch nicht die Energiespeichereigenschaften, so dass ein Modulieren des Lasers mit hohen Geschwindigkeiten erschwert war.
  • Mit der Entwicklung von Hochleistungslaserdioden und neuen Spezial-SHG-Kristallen war es möglich, den Ausgang des Infrarotdiodenlasers direkt zur Erzeugung einer blauen und grünen Laserlichtausgabe zu wandeln. Solche ”direkt gedoppelten Diodenlaser” oder SHG-Diodenlaser wiesen zwei Stufen auf: Elektrizität versorgt einen 1064 nm Halbleiterlaser, 1064 nm werden einem Frequenzwandlungskristall zugeführt, das in sichtbares 532 nm-Grünlicht umwandelt. Solche Laserausführungen sollten den Wirkungsgrad, die Kosten und die Abmessungen im Vergleich zu DPSS-SHG-Lasern verbessern, wobei die erforderlichen Spezialdioden und Kristalle eine Herausforderung darstellten. Während die Dioden-SHG-Laser den Vorteil aufwiesen, dass sie direkt modulierbar waren, litten sie darüber hinaus unter starker Temperaturabhängigkeit, wodurch ihre Anwendung eingeschränkt war.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung stellt Techniken bereit, die im Allgemeinen auf optische Elemente bezogen sind. Im Einzelnen stellt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abstrahlen elektromagnetischer Strahlung bereit, unter Verwendung von nichtpolarem oder halbpolarem Gallium in Substraten wie beispielsweise GaN, MN, InN, InGaN, AlGaN und AlInGaN und weitere. In speziellen Ausführungsbeispielen weist die elektromagnetische Strahlung Wellenlängen im Bereich 405, 450, 485, 500, 520 nm auf. Die Erfindung kann für optische Elemente, Laser, Leuchtdioden, Solarzellen, fotoelektrochemische Wasserspaltung und Sauerstofferzeugung, Fotodetektoren, integrierte Schaltungen und Transistoren, neben anderen Elementen, eingesetzt werden.
  • In einem speziellen Ausführungsbeispiel wird ein optisches Element bereitgestellt, das einen Galliumnitridsubstratbestandteil enthält mit einer nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Oberflächenregion, gekennzeichnet durch eine Orientierung von ungefähr –2° bis ungefähr 2° gegenüber (000-1) und weniger als ungefähr 0,5° gegenüber (11-20). Die kristalline Oberfläche kann als Fehlschnitt gekennzeichnet sein und enthält keine Schnittorientierung von 0°. Das Element weist auch einen Laserstreifenbereich auf, der so gebildet ist, dass er über einem Abschnitt der nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Orientierungsoberflächenregion liegt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Laserstreifenbereich gekennzeichnet durch eine Resonatororientierung, die im Wesentlichen parallel zur c-Richtung verläuft, wobei der Laserstreifenbereich ein erstes und ein zweites Ende aufweist. Das Element enthält eine erste gespaltene c-Flächen-Facette, die an dem ersten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist. Die erste gespaltene c-Flächen-Facette enthält vorzugsweise einen lasergeritzten Bereich. Das Element weist auch eine zweite gespaltene c-Flächen-Facette auf, die an dem zweiten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist. In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist die zweite gespaltene c-Flächen-Facette ebenfalls dadurch gekennzeichnet, dass ein lasergeritzter Bereich enthalten ist.
  • In einigen Ausführungsbeispielen enthält das optische Element einen Galliumnitridsubstratbestandteil mit einem nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Oberflächenbereich, der gekennzeichnet ist durch eine Orientierung von ungefähr –17° bis ungefähr 17° gegenüber einer c-Ebene. Die kristalline Oberfläche kann als Fehlschnitt gekennzeichnet werden und enthält keine Schnittorientierung mit 0°. Das Element weist auch einen Laserstreifenbereich auf, der über einem Abschnitt des nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Orientierungsoberflächenbereichs oder alternativ dem halbpolaren kristallinen Orientierungsoberflächenbereich liegend gebildet ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Laserstreifenbereich ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das Element enthält eine an dem ersten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehene erste gespaltene Flächenfacette auf. In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist die erste gespaltene Flächenfacette gekennzeichnet durch einen lasergeritzten Bereich. Das Element weist auch eine an dem zweiten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehene zweite gespaltene Flächenfacette auf. In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist die zweite gespaltene Flächenfacette gekennzeichnet durch einen lasergeritzten Bereich.
  • In einem alternativen speziellen Ausführungsbeispiel stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines optischen Elements bereit. Das Verfahren enthält Bereitstellen eines Galliumnitridsubstratbestandteils mit einem nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Oberflächenbereich, der gekennzeichnet ist durch eine Orientierung von ungefähr –2° bis ungefähr 2° gegenüber (000-1) und weniger als ungefähr 0,5° gegenüber (11-20). In einem speziellen Ausführungsbeispiel kann die kristalline Oberfläche gekennzeichnet sein als Fehlschnitt und enthält keine Schnittorientierung von 0°. Das Element weist auch einen über einem Abschnitt des nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Orientierungsoberflächenbereich gebildeten Laserstreifenbereich auf. Das Verfahren enthält Bilden eines über einem Abschnitt des nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Orientierungsoberflächenbereichs liegenden Laserstreifenbereichs. In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist der Laserstreifenbereich gekennzeichnet durch eine Resonatororientierung, die im Wesentlichen parallel zu der c-Richtung verläuft. In einem speziellen Ausführungsbeispiel weist der Laserstreifenbereich ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das Verfahren bildet vorzugsweise ein Paar von gespaltenen Facetten mit einer ersten gespaltenen c-Flächen-Facette, die am ersten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist, und einer zweiten gespaltenen c-Flächen-Facette, die am zweiten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist.
  • In weiteren Ausführungsbeispielen enthält die vorliegende Erfindung ein Element und Verfahren, die auf anderen Substratorientierungen mit Gallium und Stickstoff konfiguriert sind. In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist das Gallium und Stickstoff enthaltende Substrat auf einer Familie von Ebenen mit einer {20-21}-Kristallorientierung konfiguriert. In einem speziellen Ausführungsbeispiel liegt {20-21} um 14,9° außerhalb der m-Ebene in Richtung der c-Ebene (0001). Als Beispiel liegt der Fehlschnitt- oder Schnittversatzwinkel +/–17° von der m-Ebene entfernt in Richtung der c-Ebene oder alternativ bei ungefähr der {20-21}-Kristallorientierungsebene. Als weiteres Beispiel enthält das vorliegende Element einen in einer Projektion der c-Richtung orientierten Laserstreifen, der senkrecht zu der a-Richtung liegt (oder alternativ auf der m-Ebene, wo er in der c-Richtung konfiguriert ist). In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen wäre die gespaltene Facette die Gallium und Stickstoff enthaltende Fläche (z. B. GaN-Fläche), die sich +/–5° von einer Richtung senkrecht zu der Projektion der c-Richtung befindet (oder alternativ handelt es sich für den m-Ebenen-Laser um die c-Fläche). Selbstverständlich können andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen vorgesehen sein.
  • Gegenüber bereits bestehenden Techniken ergeben sich durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung Vorteile. Insbesondere ermöglicht die vorliegende Erfindung ein kosteneffektives optisches Element für Laseranwendungen. In einem speziellen Ausführungsbeispiel kann das vorliegende optische Element in relativ einfacher und kosteneffektiver Weise hergestellt werden. Abhängig von dem Ausführungsbeispiel können die vorliegende Vorrichtung und das Verfahren unter Verwendung herkömmlicher Materialien und/oder Verfahren von einem Fachmann hergestellt werden. In dem vorliegenden Laserelement wird ein nichtpolares Galliumnitridmaterial eingesetzt, das einen Laser mit einer Wellenlänge von unter anderem ungefähr 400 nm und 405 nm und größer ermöglicht. In weiteren Ausführungsbeispielen können durch das Element und das Verfahren Wellenlängen von ungefähr 500 nm und darüber inklusive 520 nm erzielt werden. Abhängig von dem Ausführungsbeispiel können einer oder mehrere dieser Vorteile erzielt werden. Diese und weitere Vorteile werden in der vorliegenden Spezifikation und im Einzelnen nachfolgend beschrieben.
  • Durch die vorliegende Erfindung werden diese Vorteile und weitere im Kontext bekannter Prozesstechnologie erzielt. Ein näheres Verständnis der Natur und Vorteile der vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Abschnitte der Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen erreicht werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines auf einem nichtpolaren Substrat hergestellten Laserelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt eine detaillierte Schnittansicht eines auf einem nichtpolaren Substrat hergestellten Laserelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 zeigt eine Fotografie einer Schnittansicht einer in c-Richtung gespaltenen Facette für ein Laserelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt ein Diagramm einer Draufsicht auf ein Laserelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 5 bis 12 zeigen ein vereinfachtes gestütztes Prozessverfahren eines Laserelements gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und
  • 13 zeigt ein vereinfachtes Diagramm mit einem Laserelement gemäß einem oder mehreren Beispielen der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Techniken bereitgestellt, die sich im Allgemeinen auf optische Elemente beziehen. Insbesondere wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt zum Abstrahlen elektromagnetischer Strahlung unter Verwendung von nichtpolarem oder semipolarem Gallium in Substraten wie beispielsweise GaN, MN, InN, InGaN, AlGaN und AlInGaN, und weitere. Lediglich beispielhaft kann die Erfindung eingesetzt werden in optischen Elementen, Lasern, Leuchtdioden, Solarzellen, fotoelektrochemischer Wasserspaltung und Sauerstofferzeugung, Fotodetektoren, integrierte Schaltungen und Transistoren, neben anderen Elementen.
  • 1 zeigt eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines auf einem nichtpolaren Substrat hergestellten Laserelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Diagramm handelt es sich lediglich um ein Beispiel, das nicht in unangemessener Weise den Umfang der vorliegenden Ansprüche einschränken soll. Dem Fachmann wären Variationen, Abwandlungen und Alternativen ersichtlich. Wie gezeigt, enthält das optische Element einen Galliumnitridsubstratbestandteil 101 mit einem nichtpolaren kristallinen Oberflächenbereich, der durch eine Orientierung von ungefähr –2° bis ungefähr 2° gegenüber (000-1) und weniger als ungefähr 0,5° gegenüber (11-20) gekennzeichnet ist. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Galliumnitridsubstratbestandteil um ein GaN-Massensubstrat Bulk-Substrat gekennzeichnet durch einen nichtpolaren kristallinen Oberflächenbereich, wobei es aber auch in anderer Weise ausgeführt sein kann. In einem speziellen Ausführungsbeispiel umfasst das Massennitrid-GaN-Substrat Stickstoff und weist eine Oberflächenversetzungsdichte unterhalb 105 cm–2 auf. Das Nitridkristall oder der Wafer kann AlxInyGa1-x-yN aufweisen, wobei 0 ≤ x, y, x + y ≤ 1. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel umfasst das Nitridkristall GaN. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen weist das GaN-Substrat Versetzungslinien (Threading Dislocations) mit einer Konzentration zwischen ungefähr 105 cm–2 und ungefähr 108 cm–2 in einer Richtung auf, die im Wesentlichen senkrecht oder schräg zur Oberfläche ist. Als Folge der senkrechten oder schrägen Orientierung der Versetzungen liegt die Oberflächenversetzungsdichte unterhalb von ungefähr 105 cm–2.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel weist das Element einen Laserstreifenbereich auf, der über einem Abschnitt des nichtpolaren kristallinen Orientierungsoberflächenbereichs gebildet ist. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist der Laserstreifenbereich gekennzeichnet durch eine Resonatororientierung, die im Wesentlichen parallel zur c-Richtung verläuft. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel weist der Laserstreifenbereich ein erstes Ende 107 und ein zweites Ende 109 auf.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Element eine am ersten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehene erste gespaltene c-Flächen-Facette und eine am zweiten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehene zweite gespaltene c-Flächen-Facette auf. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die erste gespaltene c-Facette im Wesentlichen parallel zur zweiten gespaltenen c-Facette. Auf jeder der gespaltenen Oberflächen sind Spiegeloberflächen gebildet. Die erste gespaltene c-Facette umfasst eine erste Spiegeloberfläche. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Spiegeloberfläche durch einen Ritz- und Brechvorgang gebildet. Der Ritzvorgang kann unter Verwendung beliebiger geeigneter Techniken, wie beispielsweise Diamantritzen oder Laserritzen oder eine Kombination dieser durchgeführt werden. In einem speziellen Ausführungsbeispiel umfasst die erste Spiegeloberfläche eine reflektierende Beschichtung. Die reflektierende Beschichtung ist gewählt aus Siliciumdioxid, Hafnia und Titandioxidtantalum Pentoxidzirkonia, inklusive Kombinationen und dgl. Abhängig vom Ausführungsbeispiel kann die erste Spiegeloberfläche auch eine Antireflexionsbeschichtung aufweisen. Selbstverständlich können andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen vorgesehen sein.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann auch die zweite gespaltene c-Facette eine zweite Spiegeloberfläche aufweisen. Die zweite Spiegeloberfläche kann durch einen Ritz- und Brechvorgang gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel bereitgestellt werden. Vorzugsweise kann das Ritzen durch Diamantritzen oder Laserritzen oder dgl. erfolgen. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Spiegeloberfläche eine reflektierende Beschichtung, wie beispielsweise Siliziumdioxid, Hafnia, Titan, Tantalum, Pentoxid, Zirkonoxid, Kombinationen und dgl. umfasst. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Spiegeloberfläche eine Antireflexionsbeschichtung. Selbstverständlich können andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen vorgesehen sein.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel weist der Laserstreifen eine Länge und eine Breite auf. Die Länge reicht von ungefähr 50 μm bis ungefähr 3.000 μm. Der Streifen weist auch eine Breite auf, die sich in einem Bereich von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 50 μm bewegt, wobei auch andere Dimensionen vorgesehen sein können. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist die Breite in ihrer Dimension im Wesentlichen konstant, obwohl geringfügige Variationen vorliegen können. Die Breite und Länge werden oft unter Verwendung eines Maskierungs- und Ätzprozesses gebildet, die in der Technik üblich sind. Weitere Einzelheiten des vorliegenden Elements können in der vorliegenden Beschreibung und insbesondere unten aufgefunden werden.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist das Element auch gekennzeichnet durch ein spontan emittiertes Licht, das im Wesentlichen senkrecht zur c-Richtung polarisiert ist. Das heißt, das Element verhält sich wie ein Laser oder dgl. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das spontan abgestrahlte Licht gekennzeichnet durch ein Polarisationsverhältnis von mehr als 0,1 bis ungefähr 1 senkrecht zur c-Richtung. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das spontan abgestrahlte Licht gekennzeichnet durch eine Wellenlänge im Bereich von ungefähr 405 nm, um eine blaue Emission, eine grüne Emission und weitere zu erzielen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das spontan emittierte Licht hoch polarisiert und durch ein Polarisationsverhältnis von mehr als 0,4 gekennzeichnet. Selbstverständlich können andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen vorgesehen sein. Weitere Einzelheiten des Laserelements können in der vorliegenden Beschreibung und insbesondere unten aufgefunden werden.
  • 2 zeigt eine detaillierte Schnittansicht eines auf einem nichtpolaren Substrat hergestellten Laserelements 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Diagramm ist lediglich ein Beispiel, durch das der Umfang der vorliegenden Ansprüche nicht unangemessen eingeschränkt werden soll. Ein Fachmann würde Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen. Wie gezeigt, enthält das Laserelement ein Galliumnitridsubstrat 203, das einen darunter liegenden n-Metallrückseitenkontaktbereich 201 aufweist. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist der Metallrückseitenkontaktbereich aus einem geeigneten Material wie beispielsweise die unten angegebenen Materialien und weiteren hergestellt. Weitere Einzelheiten des Kontaktbereichs können in der vorliegenden Beschreibung und insbesondere unten aufgefunden werden.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel weist das Element auch eine überdeckende n-Galliumnitridschicht 205, eine aktive Schicht 207 und eine überdeckende p-Galliumnitridschicht, die als Laserstreifenregion 209 ausgebildet ist, auf. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist jeder dieser Bereiche zumindest unter Verwendung einer Epitaxialabscheidetechnik der metallorganischen chemischen Dampfabscheidung (MOCVD), Molekularstrahlepitaxie (MBE), oder anderen für GaN-Wachstum geeigneten epitaxialen Wachstumstechniken gebildet. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Epitaxieschicht um eine Hochqualitätsepitaxieschicht, die über der n-Galliumnitridschicht angeordnet ist. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Hochqualitätsschicht dotiert, beispielsweise mit Si oder O, um ein n-Material herzustellen, mit einer Dotierkonzentration zwischen ungefähr 1016 cm–3 und 1020 cm–3.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird ein n-Typ-AluInvGa1-u-vN-Schicht auf dem Substrat abgeschieden, wobei 0 ≤ u, v, u + v ≤ 1. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel kann die Trägerkonzentration im Bereich zwischen ungefähr 1016 cm–3 und 1020 cm–3 liegen. Das Abscheiden kann unter Verwendung einer metallorganischen chemischen Dampfabscheidung (MOCVD) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE) durchgeführt werden. Selbstverständlich können Variationen, Abwandlungen und Alternativen vorgesehen sein.
  • Als ein Beispiel wird das GaN-Massensubstrat auf einem Suszeptor in einem MOCVD-Reaktor aufgebracht. Nach dem Schließen, Evakuieren und Rückfüllen des Reaktors (oder unter Verwendung einer Lastschließkonfiguration) auf atmosphärischen Druck, wird der Suszeptor in Anwesenheit eines stickstoffhaltigen Gases auf eine Temperatur zwischen ungefähr 1.000 und ungefähr 1.200°C erhitzt. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird der Suszeptor auf ungefähr 1.100°C unter strömendem Ammoniak erhitzt. Ein Strom eines Gallium enthaltenden metallorganischen Präkursors, wie beispielsweise Trimethylgallium (TMG) oder Triethylgallium (TEG) wird eingeleitet, in einem Trägergas, mit einer Gesamtrate zwischen ungefähr 1 und 50 Standardkubikzentimetern pro Minute (sccm). Das Trägergas kann Sauerstoff, Helium, Stickstoff oder Argon enthalten. Das Verhältnis zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des Gruppe-V-Präkursors (Ammoniak) und der des Gruppe-III-Präkursors (Trimethylgallium, Triethylgallium, Trimethylindium, Trimethylaluminium) beträgt während des Wachstums zwischen ungefähr 2.000 und ungefähr 12.000. Ein Strom von Disilan in einem Trägergas mit einer Gesamtströmungsgeschwindigkeit von zwischen ungefähr 0,1 und 10 sccm wird eingeleitet.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist der Laserstreifenbereich aus der p-Galliumnitridschicht 209 hergestellt. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist der Laserstreifen durch einen aus Trockenätzen oder Nassätzen ausgewählten Ätzvorgang bereitgestellt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Ätzvorgang um einen trockenen Vorgang, wobei aber auch ein anderer verwendet werden kann. Als Beispiel kann es sich bei dem Trockenätzvorgang um einen induktiv gekoppelten Vorgang unter Verwendung von chlorhaltigen Gattungen oder einen reaktiven Ionenätzvorgang unter Verwendung ähnlicher Chemikalien handeln. Wiederum als Beispiel können die chlorhaltigen Gattungen üblicherweise von einem Chlorgas oder dgl. abgeleitet sein. Das Element weist auch einen darüber liegenden dielektrischen Bereich auf, der den Kontaktbereich 213 freilegt. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem dielektrischen Bereich um ein Oxid wie beispielsweise Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid, wobei auch andere möglich sind. Der Kontaktbereich ist mit einer darüber liegenden Metallschicht 215 gekoppelt. Die darüber liegende Metallschicht ist eine mehrschichtige Struktur mit Gold und Platin (Pt/Au), wobei auch andere möglich sind. Selbstverständlich sind Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel weist das Laserelement einen aktiven Bereich 207 auf. Der aktive Bereich kann einen bis zwanzig Quantentopfbereiche gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen aufweisen. Als Beispiel wird die aktive Schicht abgeschieden, nachdem die n-Typ-AluInvGa1-u-vN-Schicht für eine vorbestimmte Zeitdauer abgeschieden wurde, um eine vorbestimmte Dicke zu erhalten. Die aktive Schicht kann einen einzelnen Quantentopf oder mehrere Quantentöpfe aufweisen, wobei es 1 bis 20 Quantentöpfe sein können. Die Quantentöpfe können InGaN-Töpfe und GaN-Barriereschichten umfassen. In anderen Ausführungsbeispielen umfassen die Topfschichten und Barriereschichten AlwInxGa1-w-xN bzw. AlyInzGa1-y-zN, wobei 0 ≤ w, x, y, z, w + x, y + z ≤ 1, wobei w < u, y und/oder x > v, z, so dass die Bandlücke der Topfschicht(en) geringer ist als die der Barriereschicht(en) und der n-Schicht. Die Topfschichten und Barriereschichten können jeweils eine Dicke zwischen ungefähr 1 nm und ungefähr 40 nm aufweisen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die aktive Schicht eine Doppelheterostruktur mit einer InGaN- oder AlwInxGa1-w-xN-Schicht von ungefähr 10 nm bis 100 nm Dicke umgeben von GaN- oder AlyInzGa1-y-zN-Schichten, wobei w < u, y und/oder x > v, z. Die Zusammensetzung und Struktur der aktiven Schicht sind so gewählt, dass eine Lichtemission mit einer vorgewählten Wellenlänge bereitgestellt wird. Die aktive Schicht kann undotiert bleiben (oder unabsichtlich dotiert) oder n- oder p-dotiert sein. Selbstverständlich sind Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel kann der aktive Bereich auch einen Elektronenblockierbereich und eine separate Beschränkungsheterostruktur (Confinement Heterostructure) enthalten. In einigen Ausführungsbeispielen wird vorzugsweise eine Elektronenblockierschicht abgeschieden. Die Elektronenblockierschicht kann AlsIntGa1-s-tN umfassen, wobei 0 ≤ s, t, s + t ≤ 1, mit einer höheren Bandlücke als die aktive Schicht, und kann p-dotiert sein. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel umfasst die Elektronenblockierschicht AlGaN. In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Elektronenblockierschicht eine AlGaN/GaN-Übergitterstruktur mit abwechselnden Schichten aus AlGaN und GaN, jeweils mit einer Dicke zwischen ungefähr 0,2 nm und ungefähr 5 nm. Selbstverständlich sind Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • Wie bereits erwähnt, wird die p-Galliumnitridstruktur, die eine p-dotierte AlqInrGa1-q-rN sein kann, wobei 0 ≤ q, r, q + r ≤ 1, über der aktiven Schicht abgeschieden. Die p-Schicht kann mit Mg dotiert sein, bis zu einem Grad zwischen ungefähr 1016 cm–3 und 1022 cm–3 und kann eine Dicke zwischen ungefähr 5 nm und ungefähr 1.000 nm aufweisen. Die äußeren 1 bis 50 nm der p-Schicht können stärker als der Rest der Schicht dotiert sein, so dass ein verbesserter elektrischer Kontakt ermöglicht wird. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird der Laserstreifen durch einen aus Trockenätzen oder Nassätzen gewählten Ätzvorgang bereitgestellt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen trockenere Ätzprozess, wobei aber auch anderes möglich ist. Das Element weist einen darüber liegenden dielektrischen Bereich auf, der einen Kontaktbereich 213 freigibt. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem dielektrischen Bereich um ein Oxid wie beispielsweise Siliziumdioxid, wobei aber auch anderes möglich ist. Selbstverständlich sind Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird der Metallkontakt aus einem geeigneten Material hergestellt. Der reflektierende elektrische Kontakt kann zumindest eines aus Silber, Gold, Aluminium, Nickel, Platin, Rhodium, Palladium, Chrom oder dgl. umfassen. Der elektrische Kontakt kann durch thermisches Verdampfen, Elektronenstrahlverdampfen, Galvanisieren, Sputtern oder eine andere geeignete Technik abgeschieden werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient der elektrische Kontakt als p-Elektrode für das optische Element. In einem anderen Ausführungsbeispiel dient der elektrische Kontakt als n-Elektrode für das optische Element. Selbstverständlich sind weitere Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich. Weitere Einzelheiten der gespaltenen Facetten können in der vorliegenden Beschreibung und insbesondere unten aufgefunden werden.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht einer Fotografie einer in c-Richtung gespaltenen Facette für ein Laserelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Diagramm dient lediglich als Beispiel, das den Umfang der vorliegenden Ansprüche nicht unangemessen einschränken soll. Ein Fachmann würde weitere Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen. Wie gezeigt, ist die gespaltene Facette in c-Richtung glatt und bietet eine geeignete Spiegeloberfläche. Einzelheiten der Draufsicht des Laserelements sind nachfolgend angegeben.
  • 4 zeigt eine Draufsicht eines Laserelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Diagramm dient lediglich als Beispiel, das den Umfang der vorliegenden Ansprüche nicht unangemessen einschränken soll. Ein Fachmann würde weitere Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen. Wie gezeigt, ist der Laserstreifen in der c-Richtung aufgebaut, wobei er eine Projektion senkrecht zur c-Richtung aufweist. Wie gezeigt, weist die Draufsicht auf das Galliumnitridsubstrat gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel eine geringfügige Fehlschnitt- oder Verschnittoberflächenbereichsorientierung auf.
  • Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Laserelements gemäß einem oder mehrerer Ausführungsbeispiele kann wie folgt umrissen werden, siehe auch 5:
    • 1. Start;
    • 2. Stelle ein bearbeitetes Substrat mit Laserelementen mit Rillen bereit;
    • 3. Verdünne das Substrat von der Rückseite;
    • 4. Bilde einen rückseitigen n-Kontakt;
    • 5. Ritze ein Muster für die Trennung der in Stangenstrukturen aufgebauten Laserelemente;
    • 6. Breche das eingeritzte Muster, um eine Vielzahl von Stangenstrukturen zu bilden;
    • 7. Stapele die Stangenstrukturen;
    • 8. Beschichte die Stangenstrukturen;
    • 9. Vereinzele die Stangenstrukturen in individuelle Chips mit einem Laserelement; und
    • 10. Führe weitere Schritte nach Wunsch durch.
  • Der vorgenannte Ablauf von Schritten wird zur Erzeugung individueller Laserelemente auf einem Chip aus einer Substratstruktur gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet. In einem oder mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen enthält das Verfahren gespaltene Facetten, die im Wesentlichen parallel zueinander und einander gegenüberliegend in einem auf einem nichtpolaren Galliumnitridsubstratmaterial aufgebauten Streifenlaser (Ridge Laser) vorhanden sind. Abhängig von dem Ausführungsbeispiel können einer oder mehrere dieser Schritte kombiniert, oder entfernt, oder andere Schritte können hinzugefügt werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Ansprüche abzuweichen. Ein Fachmann würde weitere Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen. Weitere Einzelheiten dieses Verfahrens sind in der vorliegenden Beschreibung und insbesondere unten angegeben.
  • 6 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Substratverdünnungsvorgangs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Diagramm handelt es sich lediglich um eine Veranschaulichung und es sollte den Umfang der vorliegenden Ansprüche nicht unangemessen einschränken. Ein Fachmann würde weitere Variationen, Modifikationen und Alternativen erkennen. In einem speziellen Ausführungsbeispiel beginnt das Verfahren mit einem Galliumnitridsubstratmaterial mit Laserelementen und vorzugsweise Streifenlaserelementen, wobei es aber auch andere sein können. Das Substrat wurde einer Vorderseitenbearbeitung gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel unterzogen. Nach der Fertigstellung der Vorderseitenbearbeitung werden ein oder mehrere GaN-Substrate auf einen Saphirträgerwafer oder ein anderes geeignetes Element aufgebracht. Als Beispiel kann in dem Verfahren Crystalbond 509 verwendet werden, bei dem es sich um einen herkömmlichen Auftragethermoplast handelt. Der Thermoplast kann in Aceton oder in einem anderen geeigneten Lösungsmittel gelöst sein. Selbstverständlich können andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen vorgesehen sein.
  • In einem speziellen Ausführungsbeispiel wird der Trägerwafer auf eine Läppspannvorrichtung aufgebracht. Ein Beispiel für eine solche Läppspannvorrichtung wird von der Firma Logitech Ltd. aus dem Vereinigten Königreich oder einem anderen Händler hergestellt. Die Läppspannvorrichtung hilft dabei, die Planität des Substrats während des Läppvorgangs gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel beizubehalten. Als Beispiel beträgt die Ausgangsdicke des Substrats ~325 μm +/– 20 μm, kann aber auch andere Werte annehmen. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel werden die Substrate durch das Verfahren bis hinab zu einer Dicke von 70 bis 80 μm geläppt oder verdünnt, wobei sie aber auch dünner oder geringfügig dicker sein können. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Läppspannvorrichtung mit einer Läppplatte aufgebaut, die oft aus einem geeigneten Material wie beispielsweise Gusseisen mit einer Planheit von weniger als 5 μm hergestellt ist, wobei auch anderes möglich ist. Vorzugsweise wird bei dem Verfahren eine Läppschlämme verwendet, die aus einem Teil Siliciumcarbid (SiC) und 10 Teilen Wasser besteht, wobei aber auch andere Variationen möglich sind. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel weist das SiC-Gitter eine Dimension von ungefähr 5 μm auf. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen beträgt die geeignete Läppplattengeschwindigkeit ungefähr 10 Umdrehungen pro Minute. Darüber hinaus kann in dem Verfahren der Abwärtsdruck der Läppspannvorrichtung eingestellt werden, um eine gewünschte Läpprate zu erzielen, wie beispielsweise 2 bis 3 μm/min oder mehr oder geringfügig weniger gemäß einem oder mehrerer Ausführungsbeispiele.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist in dem Verfahren ein Läppvorgang enthalten, der in dem GaN-Material eine oberflächennahe Beschädigung erzeugt, um die Bildung von Fangstellen mittleren Niveaus (Mid-Level Traps) oder dgl. anzuregen. Die Fangstellen mittleren Niveaus können zu Kontakten mit Schottky-Eigenschaften führen. Dementsprechend weist das vorliegende Verfahren einen oder mehrere Poliervorgänge auf, so dass gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel ~10 μm des Materials mit der Beschädigung entfernt werden. Als Beispiel kann in dem Verfahren ein PalitexTM-Polier-Pad von Rohm und Haas verwendet werden, aber auch andere, das auf eine rostfreie Stahlplatte geklebt ist. Eine Polierlösung stellt das von Eminess Technologies hergestellte Ultrasol300K dar, es sind aber auch andere möglich. Das Ultra-Sol300K ist eine hochreine kolloidale Quarzschlämme mit einer speziell aufgebauten alkalischen Dispersion. Es enthält 70 nm kolloidales Quarz und hat einen pH-Wert von 10,6. Der Festkörperanteil beträgt 30% (Gewichtsanteil). In einem spezifischen Ausführungsbeispiel beträgt die Läppplattengeschwindigkeit 70 Upm und es wird das gesamte Gewicht der Läppspannvorrichtung eingesetzt. In eifern bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das Verfahren eine Polierrate von –2 μm/h, wobei auch andere Werte möglich sind. Selbstverständlich sind andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • In anderen Ausführungsbeispielen stellt die Erfindung ein Verfahren bereit zum Erzielen qualitativ hochwertiger n-Kontakte für m-Ebenen-GaN-Substratmaterial. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel werden durch das Verfahren Kontakte bereitgestellt, die rau sind, um einen geeigneten ohmschen Kontakt zu erreichen. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel führt die Rauheit zur Freilegung von anderen Kristallebenen, was zu guten Kontakten führt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das vorliegende Verfahren eine geläppte Oberfläche, die eine raue Textur aufweist, um mehr als eine oder mehrere verschiedene Kristallebenen freizulegen. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Läppen von einem Ätzen gefolgt sein, wie beispielsweise Trockenätzen und/oder Nassätzen. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel werden durch das Ätzen oberflächennahe Beschädigungen entfernt, es ist aber nicht zur Herstellung einer Planarität der Oberfläche wie beim Polieren vorgesehen. Selbstverständlich sind andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • 7 zeigt ein vereinfachtes Diagramm zur Darstellung eines Rückseiten-n-Kontaktverfahrens gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Dieses Diagramm dient lediglich der Erläuterung und soll den Umfang der vorliegenden Ansprüche nicht unangemessen einschränken. Ein Fachmann würde weitere Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen. Nach der Fertigstellung des Verdünnungsvorgangs werden bei dem Verfahren gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen n-Kontakte auf der Rückseite des Substrats gebildet. Dabei sind die verdünnten Substrate noch immer auf dem Saphirwafer montiert und gehalten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die verdünnten Substrate aus Effizienz- und Handhabungsgründen im Batchbetrieb behandelt. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel hilft das Verfahren unter Verwendung des Batchbetriebs bei der Vermeidung einer mit der Handhabung von sehr dünnen (60 bis 80 μm) Substraten verbundenen Beschädigung.
  • Als Beispiel enthält der Rückseitenkontakt ungefähr 300 Å Al/3000 Å Au oder andere geeignete Materialien. In einem speziellen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Kontakt um einen Stapel von Metallen, die durch e-Strahl-Verdampfung oder andere geeignete Techniken abgeschieden werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und vor der Metallstapelabscheidung enthält das Verfahren die Verwendung einer Nassätzung wie beispielsweise Fluorwasserstoffsäurenassätzung zur Entfernung von Oxiden auf der Oberfläche. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird der Metallstapel nach seiner Bildung nicht eingebrannt oder einer Hochtemperaturverarbeitung unterzogen. Selbstverständlich sind andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • 8 zeigt ein vereinfachtes Diagramm zur Darstellung eines Ritz- und Brechvorgangs gemäß einem oder mehrerer Ausführungsbeispiele. Dieses Diagramm dient lediglich zur Erläuterung und sollte den Umfang der vorliegenden Ansprüche nicht unangemessen einschränken. Ein Fachmann würde andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen. Nachdem der n-Kontakt gebildet ist, werden die Substrate von dem Saphirträgerwafer entfernt und gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel in Aceton und Isopropylalkohol gereinigt. Die Substrate werden dann abhängig vom Ausführungsbeispiel für den Ritz- und Brechvorgang auf ein Vinylband aufgebracht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel belässt das Band keine Rückstände auf den Laserstangen, die häufig polymerischer Natur oder Verbrennungsrückstände sind.
  • Als Nächstes enthält das Verfahren einen oder mehrere Ritzvorgänge. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel enthält das Verfahren eine Substratlaserbehandlung zur Mustererzeugung. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Muster zur Bildung eines Facettenpaars für einen oder mehrere Streifenlaser aufgebaut. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegen die Facettenpaare einander gegenüber und sind parallel zueinander ausgerichtet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in dem Verfahren ein UV-Laser (355 nm) zum Ritzen der Laserstangen verwendet. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist der Laser auf einem System aufgebaut, das genaue Ritzlinien, die in einem oder mehreren verschiedenen Mustern und Profilen aufgebaut sind, ermöglicht. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann das Ritzen, abhängig von der Anwendung, auf der Rückseite, Vorderseite oder beiden durchgeführt werden. Selbstverständlich sind andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird in dem Verfahren ein Rückseitenritzen oder dgl. verwendet. Bei dem Rückseitenritzen bildet das Verfahren vorzugsweise eine kontinuierliche Linienritze, die senkrecht zu den Laserstangen auf der Rückseite des GaN-Substrats verläuft. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel weist die Ritze im Allgemeinen eine Tiefe von 15 bis 20 μm oder eine andere geeignete Tiefe auf. Vorzugsweise kann das Rückseitenritzen vorteilhaft sein. Das heißt, der Ritzvorgang ist unabhängig vom Abstand der Laserstangen oder anderen ähnlichen Mustern. Dementsprechend kann das Rückseitenritzen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zu einer höheren Dichte der Laserstangen auf jedem Substrat führen. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel kann das Rückseitenritzen jedoch zu Rückständen von dem Band auf einer oder mehreren der Facetten führen. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel erfordert das Rückseitenritzen häufig, dass das Substrat umgekehrt auf dem Band angeordnet ist. Beim Vorderseitenritzen befindet sich die Rückseite des Substrats in Kontakt mit dem Band. Selbstverständlich sind andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in dem vorliegenden Verfahren Vorderseitenritzen verwendet, wodurch die Bildung sauberer Facetten vereinfacht ist. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird der Vorderseitenritzvorgang vorzugsweise eingesetzt. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel enthält das Verfahren ein Ritzmuster zum Erzeugen von geraden Spalten mit minimaler Facettenrauheit oder anderen Unreinheiten. Weitere Einzelheiten des Ritzens sind nachstehend aufgeführt.
  • Ritzmuster: Der Abstand der Lasermaske beträgt ungefähr 200 μm, kann aber auch andere Werte einnehmen. Das Verfahren verwendet ein 170 μm–Ritzen mit einem 30 μm Strich für den 200 μm Abstand. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Ritzlänge maximiert oder vergrößert, während die wärmebeeinflusste Zone des Lasers von dem wärmeempfindlichen Laserstreifen ferngehalten wird.
  • Ritzprofil: Ein Sägezahnprofil führt im Allgemeinen zu minimaler Facettenrauheit. Es wird angenommen, dass die Sägezahnprofilform eine hohe Spannungskonzentration in dem Material erzeugt, wodurch die Ausbreitung des Spalts viel leichter und/oder effizienter erfolgt.
  • In einem spezifischen Ausführungsbeispiel stellt das vorliegende Verfahren ein zur Herstellung der vorliegenden Laserelemente geeignetes Ritzen bereit. Als Beispiel zeigt 9 Schnittansichten von Substratmaterialien, die (1) einem rückseitigem Ritzvorgang und (2) einem vorderseitigem Ritzvorgang unterzogen wurden. Selbstverständlich sind andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • Es wird nun auf 10 Bezug genommen, wobei das Verfahren einen Brechvorgang zur Bildung einer Vielzahl von Stangenstrukturen enthält. Dieses Diagramm dient lediglich der Erläuterung und soll den Umfang der vorliegenden Ansprüche nicht unangemessen einschränken. Ein Fachmann würde andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen. Nachdem die GaN-Substrate geritzt sind, wird bei dem Verfahren ein Brechelement zum Spalten der Substrate in Stangen verwendet. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel weist das Brechelement einen Metallträger mit einem Lückenabstand von 900 μm auf. Das Substrat wird über dem Träger positioniert, sodass die Brechlinie zentriert ist. Eine geeignete scharfe Keramikklinge übt dann Druck direkt auf die Ritzlinie aus, wodurch das Substrat entlang der Ritzlinie gespalten wird.
  • 11 zeigt ein vereinfachtes Diagramm zur Darstellung eines Stapel- und Beschichtungsvorgangs gemäß einem oder mehrerer Ausführungsbeispiele. Dieses Diagramm dient wiederum lediglich der Erläuterung und soll den Umfang der vorliegenden Ansprüche nicht unangemessen einschränken. Ein Fachmann würde andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen. Nach dem Spalten werden die Stangen in einer Spannvorrichtung gestapelt, die ein Beschichten der parallel zueinander ausgerichteten und einander gegenüberliegenden Vorderfacetten und Rückfacetten ermöglicht. Die Vorderfacettenbeschichtungsfilme können aus einer geeigneten Gestaltung mit geringer Reflexion (AR-Design) ausgewählt werden. Das AR-Design enthält gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel eine Viertelwellenbeschichtung aus Al2O3 überzogen mit einer dünnen Schicht aus HfO2. Bei der Al2O3-Beschichtung handelt es sich um ein robustes Dialektrikum, und HfO2 ist dicht, was beim umweltgemäßen Passivieren und Abstimmen der Reflexion auf der Vorderfacette hilft. Diese Beschichtungsfilme werden vorzugsweise durch eine e-Strahl-Verdampfung abgeschieden. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird die Rückfacette mit einem hochreflektierenden HR-Design beschichtet. Das HR-Design enthält mehrere Viertelwellenpaare aus SiO2/HfO2. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel können ungefähr 6 bis 7 Paare verwendet werden, um eine Reflexion von über 99% zu erreichen. Selbstverständlich sind andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in dem Verfahren ein geeignetes Abscheidesystem verwendet, das zum Abscheiden auf jeder der Facetten ohne Verletzung des Vakuums konfiguriert ist. Das Abscheidesystem enthält eine Domstruktur mit ausreichender Höhe und räumlichem Volumen. Das System ermöglicht ein Umdrehen der in einer Spannvorrichtung konfigurierten Vielzahl von Stangen von einer Seite auf eine andere Seite und ein Exponieren der Rückfacette und der Frontfacette gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ermöglicht das Verfahren ein erstes Abscheiden auf der Rückfacette, ein Rekonfigurieren der Stangenspannvorrichtung zum Exponieren der Vorderfacette und ein zweites Abscheiden auf der Vorderfacette ohne das Vakuum zu verletzen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ermöglicht das Verfahren ein Abscheiden von einer oder mehreren Schichten auf der Vorderseite und der Rückseite ohne Verletzen des Vakuums, um dadurch Zeit zu sparen und die Effizienz zu verbessern. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Vakuum verletzt werden. Selbstverständlich sind andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • 12 zeigt ein auf das Vereinzeln von Stangen in eine Vielzahl von Chips gerichtetes Verfahren gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel. Dieses Diagramm dient lediglich der Erläuterung und soll den Umfang der vorliegenden Ansprüche nicht unangemessen einschränken. Ein Fachmann würde andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen. Nachdem die Facetten der Stangen beschichtet wurden, enthält das Verfahren ein Testen der Laserelemente in Stangenform vor der Chipvereinzelung. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel werden in dem Verfahren die Stangen mittels eines Ritz- und Brechvorgangs (ähnlich der Facettenspaltung) vereinzelt. Vorzugsweise wird bei dem Verfahren gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel eine flache kontinuierliche Linie auf der Oberseite der Laserstange geritzt. Die Breite eines jeden Chips beträgt ungefähr 200 μm, wodurch die Unterstützungslücke auf 300 μm oder dergleichen verringert werden kann. Nachdem die Stangen in individuelle Chips gespalten wurden, wird das Band gedehnt und jeder Chip wird von dem Band abgenommen. Als Nächstes wird bei dem Verfahren gemäß einem oder mehrere Ausführungsbeispiele ein Packvorgang für jeden der Chips durchgeführt.
  • Beispiel:
  • 13 zeigt ein vereinfachtes Diagramm zum Darstellen eines Laserelements gemäß einem oder mehreren Beispiele der vorliegenden Erfindung. Dieses Diagramm dient lediglich der Erläuterung und sollte den Umfang der vorliegenden Ansprüche nicht unangemessen einschränken. Ein Fachmann würde andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen. In diesem Beispiel enthält das optische Element ein Galliumnitridsubstratelement mit einem nichtpolaren kristallinen Oberflächenbereich, der gekennzeichnet ist durch eine Orientierung von ungefähr 1° gegenüber (000-1) und weniger als ungefähr 0,3° gegenüber (11-20). Das Massennitrit-GaN-Substrat umfasst Stickstoff und weist eine Oberflächenversetzungsdichte unterhalb 1E-6 cm–2 und eine Oberflächenrauheit von weniger als 0,2 nm auf.
  • Das Element weist einen Laserstreifenbereich auf, der über einem Abschnitt des nichtpolaren kristallinen Orientierungsoberflächenbereichs gebildet ist. Der Laserstreifenbereich ist gekennzeichnet durch eine Resonatororientierung, die im Wesentlichen parallel zur c-Richtung verläuft und ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist. Das Element weist eine erste gespaltene c-Flächen-Facette auf, die an dem ersten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist, und eine zweite gespaltene c-Flächen-Facetten, die an dem zweiten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist. Die erste gespaltene c-Facette ist im Wesentlichen parallel zur zweiten gespaltenen c-Facette. Spiegeloberflächen sind auf jeder der gespaltenen Oberflächen gebildet. Die erste gespaltene c-Facette umfasst eine erste Spiegeloberfläche. Die erste Spiegeloberfläche ist durch einen Ritz- und Brechvorgang gebildet, wie oben beschrieben wurde. Die erste Spiegeloberfläche umfasst eine reflektierende Beschichtung, die aus Aluminiumoxid und Hafnia besteht. Die zweite gespaltene c-Facette umfasst eine zweite Spiegeloberfläche. Die zweite Spiegeloberfläche wird durch einen Ritz- und Brechvorgang bereitgestellt, wie der hier bereits Beschriebene. Die zweite Spiegeloberfläche umfasst eine reflektierende Beschichtung, wie beispielsweise Siliziumdioxid und Hafnia. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel weist der Laserstreifen eine Länge und Breite auf. Die Länge beträgt 400 bis 1000 μm und die Breite beträgt 1,4 bis 4 μm. Die Breite ist in ihren Abmessungen im Wesentlichen konstant.
  • Wie gezeigt, ist das Element dadurch gekennzeichnet, dass ein spontan imitiertes Licht im Wesentlichen senkrecht zur c-Richtung polarisiert ist. Das heißt, das Element wirkt wie ein Laser. Das spontan emittierte Licht ist gekennzeichnet durch ein Polarisationsverhältnis senkrecht zur c-Richtung. Wie ebenfalls gezeigt wurde, ist das spontan imitierte Licht gekennzeichnet durch eine Wellenlänge von ungefähr 405 nm, um eine blau-violette Emission zu erreichen. Weitere enthaltene Parameter:
    LeistungCW > 350 mW;
    Ith < 35 mA;
    SE > 1,0 W/A; und
    Gepackt auf einen TO-56-Kopf.
  • Wie gezeigt, ist in der Graphik ein Leistungs- und Stromverhältnis für das betreffende Laserelement bei ungefähr 25° Celsius dargestellt. Darüberhinaus ist die Wellenlänge für das betreffende Laserelement mit ungefähr 405 nm angegeben. Wiederum handelt es sich bei dem vorliegenden Element lediglich um eine Erläuterung und der Umfang der vorliegenden Ansprüche sollte nicht unangemessen eingeschränkt werden. Ein Fachmann würde andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen erkennen.
  • In anderen Ausführungsbeispielen umfasst die vorliegende Erfindung ein Element und ein Verfahren, die auf anderen, Gallium und Stickstoff enthaltenen Substratorientierungen aufgebaut sind. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist das Gallium und Stickstoff enthaltende Substrat auf einer Ebenenfamilie mit einer {20-21}-Kristallorientierung aufgebaut. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist {20-21} um 14,9° von der m-Ebene in Richtung der c-Ebene (0001) versetzt. Als Beispiel beträgt der Fehlschnitt oder Verschnitt +/–17° von der m-Ebene in Richtung der c-Ebene oder alternativ ungefähr an der {20-21}-Kristallorientierungsebene. Als weiteres Beispiel enthält das vorliegende Element einen in einer Projektion der c-Richtung orientierten Laserstreifen, der senkrecht zu der a-Richtung verläuft (oder alternativ auf der m-Ebene, wo er in der c-Richtung konfiguriert ist). In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen wäre die gespaltene Facette die Gallium und Stickstoff enthaltende Fläche (z. B. GaN-Fläche), das heißt, +/–5° von einer Richtung senkrecht zur Projektion der c-Richtung (oder alternativ, für den m-Ebenen-Laser, handelt es sich um die c-Fläche). Selbstverständlich sind andere Variationen, Abwandlungen und Alternativen möglich.
  • Während oben eine vollständige Beschreibung der spezifischen Ausführungsbeispiele angegeben wurde, können verschiedene Abwandlungen, alternative Konstruktionen und Äquivalente verwendet werden. Daher sollten die vorstehende Beschreibung und Erläuterungen nicht als Einschränkung des in den beigefügten Ansprüchen definierten Umfangs der vorliegenden Erfindung betrachtet werden.

Claims (34)

  1. Optisches Element mit: einem Galliumnitridsubstratbestandteil mit einem nichtpolarem kristallinen Oberflächenbereich in der m-Ebene, gekennzeichnet durch eine Verschnittorientierung von ungefähr –2° bis ungefähr 2° gegenüber (000-1) und weniger als ungefähr 0,5° gegenüber (11-20); einem Laserstreifenbereich, der über einem Abschnitt des nichtpolaren kristallinen Orientierungsoberflächenbereichs der m-Ebene gebildet ist, wobei der Laserstreifenbereich gekennzeichnet ist durch eine Resonatororientierung, die im Wesentlichen parallel zu der c-Richtung verläuft, wobei der Laserstreifenbereich ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; eine an dem ersten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehene gespaltene c-Flächen-Facette; und eine an dem zweiten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehene zweite gespaltene c-Flächen-Facette.
  2. Element nach Anspruch 1, wobei die erste gespaltene c-Facette im Wesentlichen parallel zu der zweiten gespaltenen c-Facette verläuft.
  3. Element nach Anspruch 1, wobei die erste gespaltene c-Facette eine erste Spiegeloberfläche aufweist, die durch einen lasergeritzten Bereich gekennzeichnet ist.
  4. Element nach Anspruch 1, wobei die erste Spiegeloberfläche bereitgestellt ist durch einen Ritz- und Brechvorgang entweder von einer Vorderseite oder einer Rückseite des Galliumnitridsubstratbestandteils.
  5. Element nach Anspruch 4, wobei die erste Spiegeloberfläche eine reflektierende Beschichtung aufweist.
  6. Element nach Anspruch 5, wobei die reflektierende Beschichtung aus Siliziumdioxid, Hafnia und Titandioxid gewählt ist.
  7. Element nach Anspruch 4, wobei die erste Spiegeloberfläche eine Antireflexionsbeschichtung aufweist.
  8. Element nach Anspruch 1, wobei die zweite gespaltene m-Facette eine zweite Spiegeloberfläche aufweist und durch einen Laserritzbereich gekennzeichnet ist.
  9. Element nach Anspruch 8, wobei die zweite Spiegeloberfläche durch einen Ritz- und Brechvorgang bereitgestellt ist.
  10. Element nach Anspruch 8, wobei die zweite Spiegeloberfläche eine reflektierende Beschichtung aufweist.
  11. Element nach Anspruch 10, wobei die reflektierende Beschichtung gewählt ist aus Siliziumdioxid, Hafnia und Titandioxid.
  12. Element nach Anspruch 8, wobei die zweite Spiegeloberfläche eine Antireflexionsbeschichtung umfasst.
  13. Element nach Anspruch 1, wobei die Länge im Bereich von ungefähr 100 μm bis ungefähr 2000 μm liegt.
  14. Element nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Breite, die sich im Bereich von ungefähr 1 μm bis ungefähr 15 μm bewegt.
  15. Element nach Anspruch 1, wobei ein spontan emittiertes Licht senkrecht zur c-Richtung polarisiert ist.
  16. Element nach Anspruch 1, wobei ein spontan emittiertes Licht gekennzeichnet ist durch eine Wellenlänge im Bereich von ungefähr 385 bis ungefähr 420 nm.
  17. Element nach Anspruch 1, wobei ein spontan emittiertes Licht gekennzeichnet ist durch eine Wellenlänge im Bereich von ungefähr 420 bis ungefähr 460 nm.
  18. Element nach Anspruch 1, wobei ein spontan emittiertes Licht gekennzeichnet ist durch eine Wellenlänge im Bereich von ungefähr 460 bis ungefähr 500 nm.
  19. Element nach Anspruch 1, wobei ein spontan emittiertes Licht gekennzeichnet ist durch eine Wellenlänge im Bereich von ungefähr 500 bis ungefähr 550 nm.
  20. Element nach Anspruch 1, wobei der Laserstreifen durch einen aus Druckenätzen oder Nassätzen gewählten Ätzvorgang bereitgestellt ist.
  21. Element nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen n-Metallbereich, der eine Rückseite des Galliumnitridsubstratbestandteils überzieht und einen überdeckenden p-Metallbereich, der einen oberen Abschnitt des Laserstreifens überdeckt.
  22. Element nach Anspruch 1, wobei der Laserstreifen eine darüber liegende dielektrische Schicht aufweist, die einen oberen Abschnitt des Laserstreifens freilegt.
  23. Element nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen n-Galliumnitridbereich, der den Oberflächenbereich bedeckt, einen aktiven Bereich, der den n-Galliumnitridbereich bedeckt, und den Laserstreifenbereich, der den aktiven Bereich bedeckt.
  24. Element nach Anspruch 23, wobei der aktive Bereich einen bis zwanzig Quantentopfbereiche umfasst, die gekennzeichnet sind durch eine Dicke von 10 Å bis ungefähr 40 Å.
  25. Element nach Anspruch 23, wobei der aktive Bereich einen bis zwanzig Quantentopfbereiche umfasst, die gekennzeichnet sind durch eine Dicke von 40 Å bis ungefähr 80 Å.
  26. Element nach Anspruch 23, wobei der aktive Bereich einen Elektronenblockierbereich aufweist.
  27. Element nach Anspruch 23, wobei der aktive Bereich gekennzeichnet ist durch eine separate Beschränkungsheterostruktur.
  28. Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements, mit: Bereitstellen eines Galliumnitridsubstratbestandteils mit einem nichtpolarem kristallinen m-Ebenen-Oberflächenbereich, gekennzeichnet durch eine Orientierung von ungefähr –2° bis ungefähr 2° gegenüber (000-1) und weniger als ungefähr 0,5° gegenüber (11-20); Bilden eines Laserstreifenbereichs, der einen Abschnitt des nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Orientierungsoberflächenbereichs bedeckt, wobei der Laserstreifenbereich gekennzeichnet ist durch eine Resonatororientierung, die im Wesentlichen parallel zu der c-Richtung verläuft, wobei der Laserstreifenbereich ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; und Bilden eines Paars von gespaltenen Facetten mit einer ersten gespaltenen c-Flächen-Facette, die auf dem ersten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist, und einer zweiten gespaltenen c-Flächen-Facette, die auf dem zweiten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Bilden des Paars ein separates Bilden der ersten gespaltenen c-Flächen-Facette und Bilden der zweiten gespaltenen c-Flächen-Facette umfasst.
  30. Verfahren nach Anspruch 28, des Weiteren umfassend Beschichten der ersten gespaltenen c-Flächen-Facette und Beschichten der zweiten c-Flächen-Facette.
  31. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Paar der gespaltenen Flächenfacetten vor einem Vereinzelungsvorgang gebildet wird.
  32. Optisches Element mit: einem Galliumnitridsubstratbestandteil mit einem im Wesentlichen nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Oberflächenbereich, gekennzeichnet durch eine Verschnittorientierung von ungefähr –2° bis ungefähr 2° gegenüber (000-1) und weniger als ungefähr 0,5° gegenüber (11-20), wobei die Verschnittorientierung nicht 0° gegenüber (000-1) und 0° gegenüber (11-200) enthält, wobei der nichtpolare kristalline m-Ebenen-Oberflächenbereich dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verschnittorientierung eine erste Kristallqualität aufweist und einen nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Oberflächenbereich, der gekennzeichnet ist durch eine Nichtverschnittorientierung mit einer zweiten Kristallqualität, wobei die erste Kristallqualität höher ist als die zweite Kristallqualität; einem Laserstreifenbereich, der über einem Abschnitt des im Wesentlichen nichtpolaren kristallinen m-Ebenen-Orientierungsoberflächenbereichs gebildet ist, wobei der Laserstreifenbereich gekennzeichnet ist durch eine Resonatororientierung, die im Wesentlichen parallel zu der c-Richtung verläuft, wobei der Laserstreifenbereich ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; einer ersten gespaltenen c-Flächen-Facette, die auf dem ersten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist; und einer zweiten gespaltenen c-Flächen-Facette, die auf dem zweiten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist.
  33. Optisches Element mit: einem Galliumnitridsubstratbestandteil mit einem kristallinen m-Ebenen-Oberflächenbereich, der gekennzeichnet ist durch eine Verschnittorientierung von ungefähr –17° bis ungefähr 17° gegenüber einer c-Ebene; einem Laserstreifenbereich, der über einem Abschnitt des kristallinen m-Ebenen-Orientierungsoberflächenbereichs gebildet ist, wobei der Laserstreifenbereich ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; einer ersten gespaltenen Facette, die auf dem einen Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist; und einer zweiten gespaltenen Facette, die auf dem zweiten Ende des Laserstreifenbereichs vorgesehen ist.
  34. Element nach Anspruch 33, wobei der kristalline m-Ebenen-Orientierungsoberflächenbereich so konfiguriert ist, dass der Verschnitt eine {20-21}-Ebene bildet.
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