Полупроводниковый лазер

 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при разработке и производстве полупроводниковых источников излучения, преимущественно инжекционных лазеров. Цель изобретения - уменьшение порогового тока накачки и повышение его воспроизводимости . Цель достигается выполнением поверхности подложки под углом к кристаллографической плоскости (001). При этом положение поверхности подложки относительно кристаллографических плоскостей определяется соотношением 0≅ (tgϕ₂/tgϕ₁) < 10³/rL, где ϕ₁- угол между направлением [001] и проекцией нормали к поверхности подложки на плоскость резонаторной грани (001); ϕ₂, - угол между направлением [001] и проекцией нормали к поверхности подложки на плоскость (110), перпендикулярную плоскости резонаторной грани; r - плотность террас роста на 1 мм длины подложки; L - расстояние между гранями резонатора.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при разработке и производстве полупроводниковых источников излучения, преимущественно инжекционных лазеров. Цель изобретения уменьшение порогового тока накачки полупроводниковых лазеров и повышение его воспроизводимости. Полупроводниковый лазер содержит подложку, на поверхности которой последовательно с помощью эпитаксиального выравнивания из жидкой фазы создана двойная гетероструктура. Сколотые боковые грани являются зеркалами резонатора Фабри-Перо. Полупроводниковые лазеры изготавливают на основе стандартных пятислойных двойных гетероcтруктур в системе полупроводников AlGa As-GaAs. Подложкой служит пластина GaAs n-типа марки АГНК-4 толщиной 100 мкм, поверхность которой полируется химико-механическим способом. Размер приборного кристалла 300·400 мкм, длина резонатора (расстояние между зеркальными гранями) 300 мкм. Эпитаксиальные слои выращивают из растворов расплавов в инжекционных барабанных кассетах на установке "Сплав-2" в температурном интервале 840-800^oC. Фазовый состав слоев, температура и скорость выращивания обеспечивают плотность террас роста r 50 на 1 мм длины подложки. Плотность измеряют на фазово-контрастном микроскопе типа NU-2E. С учетом длины кристалла 300 мкм величина 10³/rL составляла 0,06, где L расстояние между гранями резонатора. Разориентацию поверхности подложки относительно кристаллографической плоскости (001) осуществляют при помощи рентгеновского дифрактометра ДРОН-1,0 и вводят при резке слитка на пластины и их шлифовке. Угол ϕ₁ между кристаллографическим направлением [ 001] и проекцией нормали к поверхности подложки на плоскость (001) отсчитывается относительно направления [ 110] Угол ϕ₂ между кристаллографическим направлением [001] и проекцией нормали к поверхности подложки на плоскость (110) отсчитывают относительно направления [110] Точность задания углов 1 угл. мин. Для пяти подложек отношение tgϕ₂/tgϕ₁ равно соответственно 0; 0,03; 0,06; 0,1 и 0,15; шестая подложка, на основе которой изготовлен прибор-прототип, точно ориентирована в плоскости (001), т.е. ϕ₁ ϕ₂ 0. Выравнивание эпитаксиальных слоев на всех шести подложках осуществляется в одном процессе, аналогично изготавливают омические электроды. Величина порогового тока определяется на ватт-амперных характеристиках, которые получают в импульсном режиме. Сравнение светоизлучающих приборов, изготовленных из гетероструктур с различным взаимным положением поверхности подложки и плоскости (001), проводится по средней величине порогового тока и выборочной дисперсии, характеризующей разброс порогового тока отдельных приборов относительно средней величины порогового тока. Полупроводниковые лазеры, выполненные на разориентированной подложке, характеризуются меньшей (на 31%) средней величиной порогового тока и существенно большей воспроизводимостью порогового тока от прибора к прибору. Пороговый ток при выбранных в примере конструктивных параметрах r 50, L 300 мкм принимает минимальное значение в интервале tgϕ₂/tgϕ₁ (0-0,06), что соответствует условию 0≅ tgϕ₂/tgϕ₄<10/rL.

Формула изобретения

Полупроводниковый лазер, содержащий полупроводниковую подложку, выращенную на ней методом жидкофазной эпитаксии двойную гетероструктуру и резонатор, образованный сколотыми гранями, отличающийся тем, что, с целью уменьшения порогового тока накачки и повышения его воспроизводимости, угловое положение поверхности подложки относительно ее кристаллографических плоскостей определяется соотношением где ϕ₁ угол между кристаллографическим направлением [ОО1] и проекцией нормали к поверхности подложки на плоскость (110); ϕ₂ угол между кристаллографическим направлением [001] и проекцией нормали к поверхности подножки на плоскость ; r плотность террас роста на 1 мм длины подложки; L длина резонатора.