DE69813286T2

DE69813286T2 - Ii-vi-laserdiode mit einer struktur zur reduktion der facettendegradation

Info

Publication number: DE69813286T2
Application number: DE69813286T
Authority: DE
Inventors: F. Baude; A. Haase
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2018-11-07
Also published as: JP2010010713A; CN1278961A; US5974070A; JP2002542603A; KR20010032142A; WO1999026325A1; AU1384399A; DE69813286D1; KR100549384B1; EP1034585A1; MY117928A; EP1034585B1

Description

Regierungsrechte

Die Regierung der, Vereinigten Staaten hat gemäß Vertragsnummer DAAH04-94-C-0049, zuerkannt durch die Advanced Research Projects Agency und das Department der Army/Army Research Office, bestimmte Rechte an dieser Erfindung.

Bereich der vorliegenden Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Halbleiterlaserdioden. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine II-VI-Halbleiterlaserdiode mit Strukturen zum Vermindern von Facettendegradation.

Hintergrund der Erfindung

Halbleiterlaserdioden sind allgemein bekannt und beispielsweise im Kapitel 12 von Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed., Seiten 681-742 (1981) beschrieben. Insbesondere ist eine II-VI-Halbleiterlaserdiode im US-Patent Nr. 5513199 von Haase et al. beschrieben.
Typischerweise weisen Halbleiterlaserdioden parallele Facetten auf, die entstehen, wenn durch Trennen oder Spalten eines Halbleiterlaserkristalls entlang den natürlichen Trenn- oder Bruchebenen des Kristalls mehrere Halbleiterlaserdioden gebildet werden. Die Facetten tragen dazu bei, Licht zu begrenzen, das durch einen in der Halbleiterlaserdiode angeordneten pn-Übergang emittiert wird. Die Facetten tragen dazu bei, das emittierte Licht zu begrenzen, indem ein Teil des Lichts, der ansonsten aus dem Halbleiterkörper austreten würde, in den Halbleiterkörper zurück reflektiert wird. Diese Reflexion des emittierten Lichts fördert einen Zustand, in dem das reflektierte Licht innerhalb des Halbleiterkörpers oszilliert. Dieser Oszillationszustand ist erforderlich, um den Halbleiter als Laser zu betreiben.
Eine II-VI-Halbleiterlaserstruktur mit Facettenbeschichtungen ist in der EP-A-0605051 beschrieben.
Facettendegradationsprozesse in III-V-Halbleiterlaserdioden sind bekannt und treten in Verbindung mit einer Oxidation der Facette auf. Oxidation ist ein Zustand, in dem sich eine Oxidschicht auf der Facette ausbildet, wenn die Facette der Umgebung ausgesetzt ist. Es wird vermutet, daß die Oxidation der Facette durch Laserlicht verstärkt wird, das durch die Facette reflektiert wird. Wenn die Facette oxidiert, werden Elemente des Halbleiters (z. B. Ga oder As) ungleichmäßig aus dem Halbleiterkörper entfernt und bilden die Oxidschicht. Dadurch verbleiben Defekte im Halbleiterkörper, die veranlassen, daß ein Teil des emittierten Lichts durch einen als nichtstrahlende Rekombination bezeichneten Prozeß absorbiert wird. Bei der nichtstrahlenden Rekombination wird die Energie des absorbierten Lichts teilweise in Wärmeenergie umgewandelt. Wenn die Laserdiode mit hohen Ausgangsleistungen betrieben wird, kann der durch die nichtstrahlende Rekombination erhaltene Temperaturanstieg an der Facette groß sein. Wenn die Temperatur an der Facette den Schmelzpunkt des zum Herstellen des Lasers verwendeten Halbleitermaterials überschreitet, tritt eine rasche Zerstörung der Facette auf, wodurch ein Betrieb des Lasers verhindert wird. Diese Zerstörung der Facette wird als Catastrophic Optical Damage (COD) bezeichnet. Wenn COD auftritt, treten auf dem Abschnitt der Facette Brüche oder Riße auf, und ein Schmelzbereich dringt von der Facette in den Halbleiterlaser ein. Die Ausgangsleistung, bei der COD auftritt, nimmt aufgrund der vermehrten Oxdation der Facette mit der Alterung des Lasers tendentiell ab.
In III-V-Halbleiterlaserdioden wird Facettendegradation typischerweise durch Beschichten der Facette mit einem dielektrischen Material minimiert, z. B. mit Al&sub2;O&sub3;, das die Oxidation der Facette effektiv unterdrückt. Dieses Verfahren ist in Reliability and Degradation of Semiconductor Lasers and LEDs, Seiten 134-136 (1991) von Fukuda allgemein beschrieben. Außerdem wird diesbezüglich auf die DE-A-3916194 verwiesen.
Bei herkömmlichen II-VI-Halbleiterlaserdioden tritt ebenfalls ein Typ einer Facettendegradation auf. Es ist eine graduelle Verdunkelung des Halbleiterlasers in der Nähe der Facette beobachtet worden. Nach mehreren Betriebsminuten bis zu einer Betriebsstunde eines II-VI-Halbleiterlasers bei hohen Ausgangsleistungen ist beobachtet worden, daß dieser verdunkelte Bereich sich bis zu 10 um von der Facette weg erstrecken kann. Schließlich wachsen typischerweise dunkle linienförmige Defekte aus dem verdunkelten Bereich heraus und führen zu einer funktionellen Zerstörung des Lasers.
Für II-VI-Halbleiterlaserdioden ist das Beschichten der Facette mit einem dielektrischen Material, wie dies bei III- V-Halbleitervorrichtungen der Fall ist, jedoch nicht in ausreichendem Maße wirksam, um Facettendegradation auf akzeptable Werte zu vermindern. Daher ist ein neuartiges Verfahren zum Vermindern von Facettendegradation in II-VI- Halbleiterlaserdioden erforderlich.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Durch die vorliegende Erfindung wird eine verbesserte II-VI-Halbleiterlaserdiode nach Patentanspruch 1 mit Strukturen bereitgestellt, durch die Facettendegradation vermindert wird. Durch die Erfindung wird die nichtstrahlende Rekombination in einem Bereich einer aktiven Schicht in der Nähe einer Facette reduziert, um Facettendegradation zu vermindern.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Laserdiode einen Halbleiterkörper mit mehreren Halbleiterschichten auf, die einen pn-Übergang bilden, eine Facette an einem Ende des Körpers und eine Bezugselektrode. Die Laserdiode weist ferner eine in der Nähe der Facette angeordnete Facettendegradationsreduktionselektrode auf. Die Facettendegradationsreduktionselektrode ist von einer Durchlaßspannungselektrode elektrisch isoliert. Die Facettendegradationsreduktionselektrode wird dazu verwendet, ein elektrisches Feld zu erzeugen, um Ladungsträger (Elektronen und Löcher) aus einem Bereich in der Nähe der Facette herauszutreiben und dadurch die nichtstrahlende Rekombination in der Nähe der Facette zu reduzieren. Gemäß einer Ausführungsform wird dieses elektrische Feld durch Anlegen einer Sperrspannung zwischen der Facettenelektrode und der Bezugselektrode erzeugt. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird dieses elektrische Feld durch elektrisches Verbinden der Facettenelektrode mit der Bezugselektrode erzeugt, z. B. durch Aufbringen einer leitfähigen Metallspiegelbeschichtung auf eine Facette derart, daß die Beschichtung sowohl mit der Facettenelektrode als auch mit der Bezugselektrode elektrisch kontaktiert ist.
Gemäß einer noch anderen Ausführungsform weist die Laserdiode einen Halbleiterkörper mit mehreren Halbleiterschichten, die einen pn-Übergang bilden, eine Facette an einem Ende des Körpers und eine Bezugselektrode auf. Die Laserdiode weist ferner eine Durchlaßspannungselektrode auf, die von einem Bereich einer aktiven Schicht in der Nähe der Facette elektrisch isoliert ist, wodurch die Anzahl injizierter Ladungsträger im Bereich reduziert wird. Ein in den Halbleiterkörper geätzter Spalt isoliert die Durchlaßspannungselektrode von diesem Bereich.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Facettendegradationsreduktionselektrode dazu verwendet werden kann, die Ausgangsleistung der Laserdiode zu überwachen. Der in einer Facettenelektroden-Vorspannungsschaltung erzeugte Photostrom ist der Ausgangsleistung der Laserdiode proportional und kann in einer Rückkopplungsschaltung zum Steuern der Laserdiode verwendet werden. Indem die Facettendegradationsreduktionselektrode auf diese Weise verwendet wird, wird das Erfordernis für eine typischerweise zum Überwachen der Ausgangsleistung herkömmlicher Laserdioden verwendete, separate Photodiode reduziert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine isometrische Querschnittansicht (nicht maßstabsgetreu) einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen II-VI-Halbleiterlaserdiode mit einer Facettenelektrode;
Fig. 2 zeigt eine isometrische Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen II-VI- Halbleiterlaserdiode mit einer Facettenelektrode, die mit einer Bezugselektrode elektrisch verbunden ist;
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer mit einer Rückkopplungsschaltung verbundenen erfindungsgemäßen II-VI- Halbleiterlaserdiode des in Fig. 1 dargestellten Typs mit einer Facettenelektrode;
Fig. 4 zeigt eine isometrische Querschnittansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen II-VI- Halbleiterlaserdiode mit einer versenkt angeordneten Durchlaßspannungselektrode;
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen II-VI-Halbleiterlaserdiode des in Fig. 1 dargestellten Typs mit einer zweiten Facettenelektrode;
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm eines elektronischen Systems mit einer erfindungsgemäßen II-VI-Halbleiterlaserdiode; und
Fig. 7-8 zeigen Fotos in Draufsicht zum Darstellen von Elektrolumineszenz von zwei Facetten einer einzelnen Prototyp-Laserdiode, wobei eine Facette (Fig. 7) keine Facettendegradationsreduktionsstruktur aufweist und eine zweite Facette (Fig. 8) eine Facettendegradationsreduktionselektrode des in Fig. 1 dargestellten Typs aufweist.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt eine isometrische Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen II-VI-Halbleiterlaserdiode 10 mit einer Facettenelektrode 50. Die Laserdiode 10 ist auf einem GaAs- Substrat 12 hergestellt und weist einen durch eine untere (erste) und eine obere (zweite) ZnSSe-Wellenleiterschicht 14 bzw. 16 gebildeten pn-Übergang auf. Eine aktive CdZnSe (oder optional CdZnSSe) Quantum-Well-Schicht 18 ist in der dargestellten Ausführungsform zwischen den Wellenleiterschichten 14 und 16 angeordnet. Die aktive Schicht 18 kann jedoch auch an anderen Stellen innerhalb der Schichten 14 und 16 und benachbart zum pn-Übergang angeordnet sein, und die aktive Schicht 18 kann mehrere Halbleiterschichten aufweisen. Die gegenüber der aktiven Schicht 18 angeordneten Oberflächen der Wellenleiterschichten 14 und 16 sind durch eine untere und eine obere MgZnSSe-Cladding-Schicht 20 bzw. 22 begrenzt. Die dargestellte Ausführungsform der Laserdiode 10 weist eine GaAs-Pufferschicht (Buffer-Layer) 28 auf, die das Substrat 12 von einer ZnSe-Pufferschicht 24 trennt, um eine hohe Kristallqualität der ZnSe-Pufferschicht 24 und der anschließend aufgebrachten Schichten zu gewährleisten. Eine Facette 34 ist an einem Ende der Laserdiode 10 angeordnet und senkrecht zu der Richtung ausgerichtet, in der ein kohärenter Laserlichtstrahl von der Diode 10 emittiert wird.
Ein elektrischer Kontakt mit der oberen Cladding- Schicht 22 wird durch die Durchlaßspannungselektrode 40 und eine Facettendegradationsreduktionselektrode 50 hergestellt. Die Durchlaßspannungselektrode 40 weist einen ersten Abschnitt 42 einer oberen digital abgestuften (digitally graded) ohmschen Kontaktschicht 26 aus ZnTe (oder alternativ BeTe) auf, der auf einer Oberfläche der oberen Cladding- Schicht 22 angeordnet ist. Die Durchlaßspannungselektrode 40 weist außerdem einen ersten Abschnitt 44 einer PdAu-Schicht 30 auf. Die Kontaktschicht und die PdAu-Schicht 26 und 30 sind dazu geeignet, die Laserdiode 10 auf herkömmliche Weise mit einem (in Fig. 1 nicht dargestellten) externen System zu verbinden.
Die Facettendegradationsreduktionselektrode 50 ist in der Nähe der Facette 34 angeordnet. Die Facettenelektrode 50 weist einen zweiten Abschnitt 52 der oberen Kontaktschicht. 26 und einen zweiten Abschnitt 54 der PdAu-Schicht 30 auf. Die Durchlaßspannungselektrode 40 und die Facettenelektrode 50 sind vorzugsweise durch eine Isolierungsätzung, durch die ein Spalt in der Kontaktschicht 26, in der PdAu-Schicht 30 und in der oberen Cladding-Schicht 22 erzeugt wird, elektrisch voneinander isoliert. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Facettenelektrode 50 eine Breite von etwa 2 um bis etwa 20 um, während die Durchlaßspannungselektrode 40 eine Oberfläche besitzt, die wesentlich größer ist als die Oberfläche der Facettenelektrode 50. Alternativ können andere herkömmliche Techniken, z. B. Ionenimplanation und selektives Bereichswachstum, verwendet werden, um die Durchlaßspannungselektrode 40 und die Facettenelektrode 50 elektrisch voneinander zu isolieren.
Der elektrische Kontakt zur Unterseite der Laserdiode 10 wird durch eine Bezugselektrode 32 auf der der ZnSe- Pufferschicht 24 gegenüberliegenden Fläche des Substrats 12 hergestellt. Die Bezugselektrode 32 weist In, Pd, Au, Ge oder eine Kombination davon auf.
Die Durchlaßspannungselektrode 40 und die Bezugselektrode 32 sind dazu geeignet, eine elektrische Durchlaßspannung VFB zu empfangen und zum pn-Übergang zu koppeln, um den kohärenten Lichtstrahl zu erzeugen. Die Facettenelektrode 50 und die Bezugselektrode 32 sind dazu geeignet, ein elektrisches Feld zu erzeugen, das ausreichend ist, um Ladungsträger aus einem Bereich 56 der aktiven Schicht 18 in der Nähe der Facette 34 herauszutreiben. Dieses elektrische. Feld kann durch Anlegen einer Sperrspannung VRB zwischen der Facettenelektrode 50 und der Bezugselektrode 32 erzeugt werden. Es wird vermutet, daß durch das Heraustreiben von Ladungsträgern aus diesem Bereich 56 die nichtstrahlende Rekombination in der Nähe der Facette 34 reduziert wird, wodurch die Facettendegradation vermindert wird. Experimente mit Prototyp- Laserdioden haben beispielsweise keine Facettendegradation bei einer Ausgangsleistung von 5 mW gezeigt, wenn eine Sperrspannung VRB von etwa -3 V angelegt ist. Diese Experimente haben außerdem gezeigt, daß bei einer größeren Sperrspannung VRB die Absorption des Laserlichts aufgrund der zunehmenden Elektroabsorption zunimmt und der Schwellenstrom des Lasers zunimmt. Dieser Effekt ist vernachlässigbar, wenn die Facettenelektrodenspannung VRB ausreichend klein ist.
Experimente haben gezeigt, daß auch bei einer Null- Vorspannung Ladungsträger vom Bereich 56 entfernt werden. Daher kann, wie in Fig. 2 dargestellt, ein geeignetes elektrisches Feld (zum Heraustreiben der Ladungsträger) durch elektrisches Kurzschließen oder Verbinden der Facettenelektrode 50 mit der Bezugselektrode 32 erzeugt werden. In der dargestellten Ausführungsform wird diese Verbindung durch Aufbringen einer Metallspiegelbeschichtung 80 auf die Facette 34 bereitgestellt, die sowohl mit der Facettendegradationsreduktionselektrode 50 als auch mit der Bezugselektrode 32 elektrisch kontaktiert ist.
Experimente haben außerdem gezeigt, daß die gewünschten Ergebnisse auch dann erhalten werden, wenn die Facettenelektrode 32 auf einen Spannungswert vorgespannt ist, der ausreichend kleiner ist als die Diodeneinschaltspannung (die etwa der Quantum-Well-Bandlückenspannung entspricht). Ladungsträger werden vom Bereich 56 der aktiven Schicht 18 in der Nähe der Facette 34 leicht entfernt, weil in der Nähe der Facettenelektrode 50 keine spontane Emission auftritt und ein Photostrom erzeugt wird, der in einer Richtung durch den Bereich 56 fließt, die der Richtung des durch durch die Durchlaßspannungselektrode 40 fließenden Durchlaßstrom entgegengesetzt ist.
Fig. 3 zeigt eine isometrische Querschnittansicht einer mit einer Rückkopplungsschaltung 90 verbundenen Laserdiode 10 des in Fig. 1 dargestellten Typs. Die Rückkopplungsschaltung 90 weist eine Facettenelektroden-Vorspannungsschaltung 92 und eine Durchlaßspannungselektroden-Vorspannungsschaltung 94 auf. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Facettendegradationsreduktionselektrode 50 zum Überwachen der Ausgangsleistung der Laserdiode 10 verwendbar ist. Der in der Facettenelektroden- Vorspannungsschaltung 92 erzeugte Photostrom ist der Ausgangsleistung der Laserdiode 10 proportional und kann in einer Rückkopplungsschaltung 90 zum Steuern der Laserdiode 10 verwendet werden. Wenn die Facettenelektrode 50 auf diese Weise verwendet wird, ist keine separate Photodiode (nicht dargestellt) erforderlich, die typischerweise zum Überwachen der Ausgangsleistung einer herkömmlichen Laserdiode verwendet wird. Rückkopplungsschaltungen sind auf dem Fachgebiet bekannt. Die Rückkopplungsschaltung 90 könnte beispielsweise so konstruiert sein, daß die durch die Schaltung 94 an den pn-Übergang angelegte Durchlaßspannung VFB basierend auf dem Photostrom in der Facettenelektroden-Vorspannungsschaltung 92 geregelt wird.
Im allgemeinen wurden Prototypen der Laserdioden 10 unter Verwendung der in den US-Patenten Nr. 5513199 und 5396103 und in der mitanhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/571607 mit dem Titel BLUE-GREEN LASER DIODE, GRADED COMPOSITION OHMIC CONTACT FOR P-TYPE II-VI SEMICON- DUCTORS, bzw. III-V/II-VI SEMICONDUCTOR INTERFACE FABRICATI- ON METHOD beschriebenen Verfahren hergestellt. Die Isolierungsätzung 36 wird unter Verwendung eines herkömmlichen Lithografieverfahrens und durch auf dem Fachgebiet bekannte Ätztechniken hergestellt.
Es wurde eine alternative Prototyp-Laserdiode 10 hergestellt, die Cladding-Schichten 20 und 22 aus BeMgZnSe, Wellenleiterschichten 14 und 16 aus BeZnSe und eine aktive Quantum-Well-Schicht 18 aus CdZnSe aufweist.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserdiode 110. Die II-VI-Halbleiterlaserdiode 110 ist der Laserdiode 10 ähnlich und kann aus den gleichen II-VI-Halbleiterschichten und durch die gleichen Fertigungsverfahren hergestellt werden. Abschnitte der Laserdiode 110, die denjenigen der Laserdiode 10 entsprechen, sind durch Bezugszeichen bezeichnet, die bezüglich denjenigen der Laserdiode 10 um 100 inkrementiert sind (z. B. entspricht die Facette 134 der Laserdiode 110 der Facette 34 der Laserdiode 10). Die Laserdiode 110 unterscheidet sich von der Laserdiode 10 darin, daß die Laserdiode 110 keine Facettenelektrode aufweist und daher keine Sperrspannung VRB angelegt wird. Die Laserdiode 110 weist eine Isolierungsätzung 136 auf, die sich von einem Rand einer Durchlaßspannungselektrode 140 zu einem Rand in der Nähe einer Facette 134 erstreckt. Die Isolierungsätzung 136 isoliert einen Bereich 156 einer aktiven Schicht 118 in der Nähe der Facette 134 elektrisch von der Durchlaßspannungselektrode 140. Es wird vermutet, daß durch elektrisches Isolieren dieses Bereichs 156 die Anzahl der in den Bereich injizierten Ladungsträger reduziert wird, was zu einer Verminderung der nichtstrahlenden Rekombination im Bereich 156 führt. Es wird ferner vermutet, daß die Verminderung der nichtstrahlenden Rekombination im Bereich 156 zu einer verminderten Facettendegradation führt.
Obwohl die Laserdiode 10 in den Fig. 1-3 lediglich mit einer Facette 34 dargestellt ist, würde die Laserdiode 10, wie in Fig. 5 dargestellt, typischerweise eine zweite Facette 36 mit einer zweiten Facettendegradationsreduktionselektrode 60 aufweisen, die von der Durchlaßspannungselektrode 40 elektrisch isoliert ist. In einer in Fig. 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist ein Metallstreifen auf dem Halbleiterkörper ausgebildet, um die beiden Facettenelektroden 50 und 60 elektrisch miteinander zu verbinden. Die Facette 34 ist mit einer Metallspiegelbeschichtung 80 beschichtet, um die Facettenelektroden 50 und 60 elektrisch mit der Bezugselektrode 32 zu verbinden. Alternativ kann, anstatt den Metallstreifen 70 zum Verbinden der zweiten Facettenelektrode 60 mit der Bezugselektrode 32 zu verwenden, eine der in Fig. 2 dargestellten Metallspiegelbeschichtung 80 ähnliche Spiegelbeschichtung auf die zweite Facette 36 so aufgebracht werden, daß die zweite Facettenelektrode 60 elektrisch mit der Bezugselektrode 32 verbunden ist. In einer (nicht dargestellten) Ausführungsform mit zwei beschichteten Facetten ist eine Facette mit einem hochgradig reflektiven, leitfähigen Material beschichtet (z. B. mit Ag), und die andere Facette ist mit einer dünnen Metallschicht beschichtet (z. B. mit Zr aufgrund seines geringen Absorptionskoeffizienten bei grünen Wellenlängen), um den Laserwirkungsgrad nicht zu reduzieren.
Ähnlicherweise kann die in Fig. 4 dargestellte Laserdiode 110 eine der Facette 134 ähnliche zweite Facette aufweisen. Eine der in Fig. 4 dargestellten Isolierungsätzung ähnliche Isolierungsätzung kann verwendet werden, um einen Bereich der aktiven Schicht 128 in der Nähe der zweiten Facette von der Durchlaßspannungselektrode 140 elektrisch zu isolieren und dadurch die Degradation der zweiten Facette zu vermindern.
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm eines elektronischen Systems 200 mit einer Laserdiode 10 (oder 110). Das elektronische System 200 weist typischerweise einen Controller 220 mit einer herkömmlichen Konstruktion auf, der dazu geeignet ist, die Laserdiode 10 zu steuern. Das elektronische System 200 kann optional außerdem einen Photodetektor 210 mit einer herkömmlichen Konstruktion aufweisen, der dazu geeignet ist, den durch die Laserdiode 10 emittierten Laserstrahl zu empfangen und zu detektieren. Der Photodetektor 210 ist mit dem Controller 220 elektrisch verbunden und überträgt ein Signal an den Controller 220, das anzeigt, ob der Photodetektor 210 den emittierten Laserstrahl empfangen hat oder nicht. Das elektronische System 200 kann ein beliebiger Typ eines elektronischen System sein, das eine erfindungsgemäße Laserdiode aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen des elektronischen Systems 200 sind beispielsweise optische Datenspeichersysteme, optische Kommunikationssysteme, elektronische Displaysysteme und Laserpointersysteme.
Die Fig. 7-8 zeigen Fotos in Draufsicht zum Darstellen der Elektromlumineszenz von zwei Facetten einer einzigen Prototyp-Laserdiode, wobei eine Facette (Fig. 7) keine Facettendegradationsreduktionsstruktur aufweist und eine zweite Facette (Fig. 8) eine Facettendegradationsreduktionselektrode des in Fig. 1 dargestellten Typs aufweist. Die Prototyp-Laserdiode hat eine Gesamtlänge von etwa 100 um und einen aktiven Streifen mit einer Breite von etwa 20 um. Die Diode wurde für etwa 10 Minuten mit einem relativ hohen Strom betrieben, wobei die Facettenelektrode in Sperrrichtung vorgespannt war. Die Fotos der Fig. 7-8 wurden aufgenommen, während die Laserdiode in einem Displaymodus betrieben wurde, wobei die Facettenelektrode in Durchlaßrichtung vorgespannt war. Bonding Pads verdecken teilweise einen unteren Abschnitt des in Fig. 7 dargestellten aktiven Streifens und einen oberen Abschnitt des in Fig. 8 dargestellten aktiven Streifens. Fig. 7 zeigt einen verdunkelten Bereich des aktiven Streifens in der Nähe der Facette, wodurch angezeigt wird, daß die Diode an der Facette ohne Facettendegradationsreduktionsstruktur begonnen hat zu versagen. Fig. 8 zeigt keine Verdunkelung des aktiven Streifens in der Nähe der Facette mit Facettenelektode, wodurch gezeigt wird, daß die Facettenelektrode die Facettendegradation an der Facette effektiv vermindert hat.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist für Fachleute ersichtlich, daß innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung Änderungen vorgenommen werden können.

Claims

1. II-VI-Halbleiterlaserdiode (10) mit:

einem Halbleiterkörper mit:

einem Substrat (12); und

einem pn-Übergang mit einer aktiven Schicht (18) aus einem II-VI-Halbleitermaterial auf dem Substrat (12), wobei eine erste Oberfläche dem Substrat (12) zugewandt und eine zweite Oberfläche der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist;

einer ersten Facette (34) an einem ersten Ende des Halbleiterkörpers;

einer mit der ersten Oberfläche der aktiven Schicht (18) in elektrischem Kontakt stehende Bezugselektrode (32) auf dem Halbleiterkörper;

einer mit der zweiten Oberfläche der aktiven Schicht (18) in elektrischem Kontakt stehende Durchlaßspannungselektrode (40) auf dem Halbleiterkörper, wobei die Durchlaßspannungselektrode und die Bezugselektrode (40, 32) dazu geeignet sind, eine erste elektrische Energie zu empfangen und in ausreichendem Maße zur aktiven Schicht (18) zu koppeln, um einen ersten Strom bereitzustellen und Licht zu erzeugen;

dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper ferner aufweist:

eine in der Nähe der ersten Facette (34) angeordnete erste Facettenelektrode (50) auf dem Halbleiterkörper, wobei die erste Facettenelektrode (50) mit der zweiten Oberfläche der aktiven Schicht (18) in elektrischem Kontakt steht und von der Durchlaßspannungselektrode (40) elektrisch isoliert ist, wobei die erste Facettenelektrode (50) und die Bezugselektrode (32) dazu geeignet sind, eine zweite elektrische Energie zu empfangen und in der Nähe der ersten Facette (34) in ausreichendem Maße zur aktiven Schicht (18) zu koppeln, um einen zweiten elektrischen Strom bereitzsutellen, der bezüglich des ersten elektrischen Stroms entgegengerichtet fließt, um eine Facettendegradation der ersten Facette (34) zu vermindern.

2. Laserdiode nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterkörper ferner aufweist:

eine zwischen dem Substrat (12) und der aktiven Schicht (18) ausgebildete erste Cladding-Schicht (20) aus II-VI-Halbleitermaterial; und

eine bezüglich der ersten Cladding-Schicht (20) gegenüberliegend der ersten Schicht (18) angeordnete zweite Cladding-Schicht (22) aus II-VI-Halbleitermaterial.

3. Laserdiode nach Anspruch 2, wobei der Halbleiterkörper eine erste Isolierungsätzung (36) in der zweiten Cladding-Schicht (22) zwischen der Durchlaßspannungselektrode und der ersten Facettenelektrode (40, 50) aufweist.

4. Laserdiode nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterkörper einen ersten Ionenimplantationsisolationsbereich im Halbleiterkörper zwischen der Durchlaßspannungselektrode und der ersten Facettenelektrode (40, 50) aufweist.

5. Laserdiode nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterkörper einen ersten selektiven Bereichwachstumsisolationsbereich im Halbleiterkörper zwischen der Durchlaßspannungselektrode und der ersten Facettenelektrode (40, 50) aufweist.

6. Laserdiode nach Anspruch 3, ferner mit:

einer gegenüberliegend der ersten Facette (34) angeordneten zweiten Facette (36) an einem zweiten Ende des Halbleiterkörpers; und

einer auf dem Halbleiterkörper in der Nähe der zweiten Facette (36) angeordneten zweiten Facettenelektrode (60), wobei die zweite Facettenelektrode (60) mit der zweiten Oberfläche der aktiven Schicht (18) in elektrischem Kontakt steht und von der Durchlaßspannungselektrode (40) elektrisch isoliert ist, wobei die zweite Facettenelektrode (60) und die Bezugselektrode (32) dazu geeignet sind, die zweite elektrische Energie zu empfangen und in der Nähe der zweiten Facette (60) zur aktiven Schicht (18) zu koppeln, um eine Facettendegradation der zweiten Facette (60) zu vermindern.

7. Laserdiode nach Anspruch 6, wobei der Halbleiterkörper eine zweite Isolierungsätzung in der zweiten Cladding- Schicht (22) zwischen der Durchlaßspannungselektrode (40) und der zweiten Facettenelektrode (60) aufweist.

8. Laserdiode nach Anspruch 7, wobei die erste (36) und die zweite Isolierungsätzung etwa 10 gm breit sind.

9. Laserdiode nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 6 bis 8, wobei der Halbleiterkörper ferner eine oder mehr Wellenleiterschichten (14, 16) aus II-VI-Halbleitermaterial in der Nähe der aktiven Schicht (18) und zwischen den Cladding-Schichten (20, 22) aufweist.

10. Laserdiode nach Anspruch 9, wobei:

die erste und die zweite Cladding-Schicht (20, 22) eine MgZnSSe-Schicht aufweisen;

die Wellenleiterschichten (14, 16) eine ZnSSe- Schicht aufweisen; und

die aktive Schicht (18) eine CdZnSSe-Schicht aufweist.

11. Laserdiode nach Anspruch 9, wobei:

die erste und die zweite Cladding-Schicht (20, 22) eine BeMgZnSe-Schicht aufweisen;

die Wellenleiterschichten (14, 16) eine BeZnSe- Schicht aufweisen; und

die aktive Schicht (18) eine CdZnSe-Schicht aufweist.

12. Laserdiode nach Anspruch 9, wobei die aktive Schicht (18) eine aktive Multiple-Quantum-Well-Schicht aufweist.

13. Laserdiode nach Anspruch 9, wobei der Halbleiterkörper ferner eine ohmsche Kontaktschicht (26) zwischen der zweiten Cladding-Schicht (22) und der Durchlaßspannunselektrode (40) aufweist.

14. Laserdiode nach Anspruch 13, wobei die Kontaktschicht (26) eine digital abgestufte ZnTe-Schicht oder eine digital abgestufte BeTe-Schicht aufweist.

15. Laserdiode nach Anspruch 6, wobei die erste und die zweite Facettenelektrode (50, 60) eine Breite von etwa 2 um bis etwa 20 um aufweisen.

16. Laserdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner mit einem Leiter (80) zum elektrischen Verbinden der ersten Facettenelektrode (50) mit der Bezugselektrode (32).

17. Laserdiode nach Anspruch 16, wobei der Leiter (80) eine Metallspiegelbeschichtung aufweist, die einen Teil der ersten Facette (34) bedeckt und einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten Facettenelektrode (50) und der Bezugselektrode (32) bereitstellt.

18. Laserdiode nach Anspruch 17, wobei die Metallspiegelbeschichtung (80) Zirkon oder Silber aufweist.

19. Laserdiode nach Anspruch 6, ferner mit einem Facettenverbindungsstreifen (70), der auf dem Halbleiterkörper ausgebildet ist und die erste und die zweite Facettenelektrode (50, 60) elektrisch verbindet.

20. Laserdiode nach Anspruch 19, ferner mit einem Leiter (70) zum elektrischen Verbinden der ersten Facettenelektrode mit der Bezugselektrode.

21. Laserdiode nach einem der Ansprüche 1-20, ferner mit einer Rückkopplungsschaltung, die mit der ersten Facettenelektrode (50) elektrisch verbunden ist und dazu geeignet ist, die Ausgangsleistung der Laserdiode (10) zu überwachen.

22. Elektronisches System (200) mit einer Laserdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 21 als Lichtquelle, wobei das elektronische System optional eine Spannungsversorgung aufweist, die dazu geeignet ist, der ersten Facettenelektrode (50) die zweite elektrische Energie zuzuführen, und optional ein optisches Datenspeichersystem, ein optisches Kommunikationssystem, ein elektronisches Displaysystem oder ein Laserpointersystem aufweist.