具有低远场散射角红光半导体雷射元件之制法

摘要

本发明为一新型的磷化镓铟/磷化铝镓铟(GaInP／ AlGaInP)可见光分开局限应变量子井(SCH-S-QW)雷射。其为传统之分开局限(SCH)结构垂直结合被动波导结构(passivewaveguide structure)。我们使用转移矩阵法理论设计其最佳结构条件。在此条件下，我们能明显地降低其远场垂直散射角(θ┴)，从传统结构的38°降至18°；而其临界电流仅稍微上升为传统结构的1.12倍。这种结构具有三大优点：(1) 提高雷射与其它光学元件之光耦合效率，使其实际操作功率增加。(2) 较小的椭圆比使光束更趋向于圆形，省掉在光学仪器上非等向性聚焦的麻烦，更可节省成本。(3) 在传统的磷化镓铟/磷化铝镓铟(GaInP /AlGaInP)上非等向性聚焦的麻烦，更可节省成本。(3) 在传统的磷化镓铟/磷化铝镓铟(GaInP/AlGaInP)可见光雷射上，破坏性光学缺陷(COD)是一最严重的问题。其降低雷射的寿命，并且限制其最高输出功率。本结构将光场在共振腔中扩展，因此可降低破坏性光学缺陷(COD)效应，如此可增加雷射的寿命，并且提高其最高输出功率。因此这种垂直结合被动波导结构之分开局限应变量子井(SCH-S-QW)可见光雷射有甚多的优点，为往后雷射发展的依据。

主权项

1.一种新型的磷化镓铟/磷化铝镓铟(GaInP/AlGaInP)结构,其系包括:(1)n型砷化镓(GaAs)基板;(2)0.5m,浓度为21018cm-3之n型砷化镓(GaAs)缓冲层;(3)0.5m,浓度为41017cm-3之n型Al0.5In0.5P披覆层;(4)2,000A,浓度为41017cm-3之n型(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P被动波导井;(5)7,000A,浓度为41017cm-3之n型Al0.5In0.5P被动波导能障层;(6)900A,不掺杂之(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P光局限层;(7)80A,不掺杂之Ga0.42In0.58P应变量子井;(8)900A,不掺杂之(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P光局限层;(9)7,000A,浓度为51017cm-3之P型Al0.5In0.5P被动波导能障层;(10)2,000A,浓度为51017cm-3之P型(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P被动波导井;(11)0.5m,浓度为51017cm-3之P型Al0.5In0.5P披覆层;(12)100A,浓度为11018cm-3之P型GaInP;(13)2,000A浓度为41019cm-3之P型砷化镓(GaAs)导电层。2.如申请专利范围第1项所述之结构,此种降低远场散射角之新型结构,即在传统磷化镓铟/磷化铝镓铟(GaInP/A1GaInP)半导盘雷射之披覆层中加入被动波导结构。3.一种使用于可见光半导体雷射之磷化镓铟/磷化铝镓铟(GaInP/A1GaInP)结构,其系包括:(1)n型砷化镓(GaAs)基板;(2)0.5m,浓度为21018cm-3之n型砷化镓(GaAs)缓冲层;(3)0.5m,浓度为41017cm-3之n型Al0.5In0.5P披覆层;(4)2,000A,浓度为41017cm-3之n型(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P被动波导井;(5)7,000A,浓度为41017cm-3之n型Al0.5In0.5P被动波导能障层;(6)900A,不掺杂之(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P光局限层;(7)80A,不掺杂之Ga0.42In0.58P应变量子井;(8)900A,不掺杂之(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P光局限层;(9)7,000A,浓度为51017cm-3之P型Al0.5In0.5P被动波导能障层;(10)2,000A,浓度为51017cm-3之P型(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P被动波导井;(11)0.5m,浓度为51017cm-3之P型Al0.5In0.5P披覆层;(12)100A,浓度为11018cm-3之P型GaInP;(13)2,000A浓度为41019cm-3之P型砷化镓(GaAs)导电层。图式简单说明:第一图主动波导结合被动波导之磷化镓铟/磷化铝镓铟(GaInP/A1GaInP)单一量子井雷射之导带结构图。第二图内部相(在主动波导中)强度及外部相(在被动波导中)强度之比値随被动波导之井宽(D)变化之情形。第三图随被动波导之井宽(C)及位障层宽度(D)变化之立体图。第四图最佳条件下,磷化镓铟/磷化铝镓铟(GaInP/AlGaInP)红光半导体雷射光其中实线及虚线分别表示具有被动波导结及不具有被动波导结构之雷射(最佳条件系如图3(a)及3(b)所示,C=0.7m,D=0.2m)第五图在最佳条件下之具有被动波导之磷化镓铟/磷化铝镓铟(GaInP/AlGaInP)分开局限应变量子井(SCH-S-QW)可见光半导体雷射架构。