III族氮化物半导体激光元件制造技术

能够提供一种可减少为了得到所希望的光输出所需的工作电流的III族氮化物半导体激光元件。根据III族氮化物半导体激光元件(11)，将光谐振器的第一反射膜(43a)以具有小于60％的反射率的方式形成，并将光谐振器的第二反射膜(43b)以具有85％以上的反射率的方式形成。因而，能够避免阈值电流的增加引起的振荡特性的劣化，并且能够避免光谐振器内的光密度的空间的不均匀的发生。在两端面(26、28)的反射率过低时，由于镜面损耗的增加而阈值电流增加。在两端面(26、28)的反射率过高时，由于光谐振器内的光密度的空间的不均匀的生成而激光增益下降。由于该光密度不均匀(空间的烧孔效应)的发生，不仅是在I-L特性观察到扭曲的现象，而且也会使电力/光输出转换效率下降。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Μ I族氮化物半导体激光元件
本专利技术涉及III族氮化物半导体激光元件。
技术介绍
在专利文献1中记载有III族氮化物半导体激光元件。 在非专利文献1?非专利文献3中公开了在c面上制作的半导体激光的特性。在 非专利文献4及非专利文献5中公开了在半极性面上制作的半导体激光的特性。在非专利 文献6中公开了绝对温度161K?246K的范围内的激光振荡，并公开了 508nm?520nm的 波长范围的发光。非在专利文献7中，公开了波长520nm的发光，通过分裂而形成的前端面 及后端面的反射率为了得到激光振荡而分别为97%及99%。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2011-077393号公报 非专利文献 非专利文献 1 :S. Lutgen, D. Dini, I. Pietzonka, S. Tautz, A. Breidenassel，A. Lell, A. Avramescu, C. Eichler, T. Lermer, J. Muller, G. Bruederl, A. Gomez, U. Strauss, W. G. Scheibenzuber, U. T. Schwarz, B. Pasenow, and S. Koch ：Proc. SPIE 7953 (2011) 79530G 非专利文献 2 :T. Miyoshi，S. Masui，T. Okada，T. Yanamoto, T. Kozaki，S. Nagahama, and T. Mukai ：Appl. Phys. Express 2 (2009) 062201 非专利文献 3 :T. Miyoshi，S. Masui，T. Okada，T. Yanamoto, T. Kozaki，S. Nagahama, and T. Mukai ：Phys. Status Solidi A 207(2010) 1389 非专利文献 4 :J. W. Raring，M. C. Schmidt，C. Poblenz，Y. Chang，M. J. Mondry，B. Li, J. Iveland, B. Walters, M. R. Krames, R. Craig, P. Rudy, J. S. Speck, S. P. DenBaars, and S. Nakamura ：Appl. Phys. Express 3 (2010) 112101 非专利文献 5 :J. W. Raring :presented at ICNS9, 9th Int. Conf. Nitride Semiconductors,2011 非专利文献 6 :D. Sizov，R. Bhat，K. Song，D. Allen，B. Paddock，S. Coleman，L· C. Hughes, and C. Zah ：Appl. Phys. Express 4(2011) 102103 非专利文献 7 :You_Da Lin, Shuichiro Yamamoto, Chia-Yen Huang，Chia-Lin Hsiung, Feng Wu, Kenji Fujito, Hiroaki Ohta，James S. Speck, Steven P. DenBaars, and Shuji Nakamura ：Appl.Phys.Express 3(2010)082001
技术实现思路
专利技术要解决的课题 例如非专利文献4中，报告了使用III族氮化物半导体能够进行长波长的激光振 荡的情况。通过提高光谐振器的反射率，容易实现激光振荡。在较多的研究中，着眼于激光 振荡的有无、激光振荡的阈值电流的减少，进而着眼于光功率的增强等的特性。 在上述那样的状况下的研究/开发中，关于光谐振器的反射率，几乎未关注，推测 为使用了上述特性的改善用的值。 根据专利技术人的研究，在使用半极性面的III族氮化物半导体激光元件中，可认为 光谐振器的端面品质及反射率会影响半导体元件的可靠性及I-L特性曲线的线形性。在上 述那样的研究/开发的背景下，以使用半极性面的III族氮化物半导体激光元件的技术的 复杂度及困难度为起因，到目前为止在III族氮化物半导体激光元件中还无法充分掌握为 了提高特性而应改善的对象。 本专利技术目的在于提供一种能够减少为了得到所希望的光输出所需的工作电流的 III族氮化物半导体激光元件。 用于解决课题的方案 本专利技术的一个方面的III族氮化物半导体激光元件具备：(a)激光结构体，包含具 有由III族氮化物半导体构成的半极性主面的支承基体及在所述支承基体的所述半极性 主面上设置的半导体区域；(b)第一反射膜，设置在所述半导体区域的第一端面上，用于该 氮化物半导体激光元件的光谐振器；以及（C)第二反射膜，设置在所述半导体区域的第二 端面上，用于该氮化物半导体激光元件的光谐振器，所述激光结构体包含在所述支承基体 的所述半极性主面上延伸的激光波导，所述半导体区域包含活性层，所述活性层具备氮化 镓系半导体层，表示所述支承基体的所述ΠΙ族氮化物半导体的〈0001〉轴的方向的C+轴 向量相对于表示所述半极性主面的法线轴的方向的法线向量向所述III族氮化物半导体 的m轴的结晶轴的方向以63度以上且小于80度的范围的倾斜角倾斜，所述第一反射膜的 反射率在525?545nm的波长范围内小于60 %，所述第二反射膜的反射率在525?545nm 的波长范围内为85%以上。 根据III族氮化物半导体激光元件，将光谐振器的第一反射膜以具有小于60%的 反射率的方式形成，并将光谐振器的第二反射膜以具有85%以上的反射率的方式形成。因 而，能够避免阈值电流的增加引起的振荡特性的劣化，并且能够避免光谐振器内的光密度 的空间的不均匀的发生。在一方的端面反射率过低时，由于镜面损耗的增加而阈值电流显 著增加。在两端面反射率过高时，由于光谐振器内的光密度的空间的不均匀的生成而激光 增益下降。由于该光密度不均匀（空间的烧孔效应）的发生，不仅有在I-L特性观察到扭 曲这样的现象，而且使电力/光输出转换效率下降。 在本专利技术的一个方面的III族氮化物半导体激光元件中，优选的是，所述III族氮 化物半导体激光元件具有脊形结构。 根据该III族氮化物半导体激光元件，脊形结构能够控制向活性层供给的电流的 分布宽度，并且能够控制纵向及横向的光的束缚，能够调整在沿着半极性面延伸的激光波 导上传播的光与载流子的相互作用的程度。 在本专利技术的一个方面的III族氮化物半导体激光元件中，优选的是，所述半导体 区域包含由III族氮化物构成的接触层和由III族氮化物构成的光引导层，所述光引导层 设置在所述活性层与所述接触层之间，所述脊形结构具有被设置成包含所述接触层和所述 光引导层的一部分的高度。 根据该III族氮化物半导体激光元件，脊形结构的高度对向活性层供给的电流进 行引导而容易调整活性层内的电流分布宽度。 在本专利技术的一个方面的III族氮化物半导体激光元件中，优选的是，所述第一反 射膜的反射率在525?本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种III族氮化物半导体激光元件，具备：激光结构体，包含具有由III族氮化物半导体构成的半极性主面的支承基体及在所述支承基体的所述半极性主面上设置的半导体区域；第一反射膜，设置在所述半导体区域的第一端面上，用于该氮化物半导体激光元件的光谐振器；以及第二反射膜，设置在所述半导体区域的第二端面上，用于该氮化物半导体激光元件的光谐振器，所述激光结构体包含在所述支承基体的所述半极性主面上延伸的激光波导，所述半导体区域包含活性层，所述活性层具备氮化镓系半导体层，表示所述支承基体的所述III族氮化物半导体的<0001>轴的方向的c+轴向量相对于表示所述半极性主面的法线轴的方向的法线向量向所述III族氮化物半导体的m轴的结晶轴的方向以63度以上且小于80度的范围的倾斜角倾斜，所述第一反射膜的反射率在525～545nm的波长范围内小于60％，所述第二反射膜的反射率在525～545nm的波长范围内为85％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.18 JP 2012-1147781. 一种III族氮化物半导体激光元件， 具备：激光结构体，包含具有由III族氮化物半导体构成的半极性主面的支承基体及 在所述支承基体的所述半极性主面上设置的半导体区域； 第一反射膜，设置在所述半导体区域的第一端面上，用于该氮化物半导体激光元件的 光谐振器；以及 第二反射膜，设置在所述半导体区域的第二端面上，用于该氮化物半导体激光元件的 光谐振器， 所述激光结构体包含在所述支承基体的所述半极性主面上延伸的激光波导， 所述半导体区域包含活性层， 所述活性层具备氮化镓系半导体层， 表示所述支承基体的所述ΠΙ族氮化物半导体的〈0001〉轴的方向的C+轴向量相对于 表示所述半极性主面的法线轴的方向的法线向量向所述III族氮化物半导体的m轴的结晶 轴的方向以63度以上且小于80度的范围的倾斜角倾斜， 所述第一反射膜的反射率在525?545nm的波长范围内小于60%， 所述第二反射膜的反射率在525?545nm的波长范围内为85%以上。2. 根据权利要求1所述的III族氮化物半导体激光元件，其中，所述III族氮化物半导 体激光元件具有脊形结构。3. 根据权利要求2所述的III族氮化物半导体激光元件，其中， 所述半导体区域包含由III族氮化物构成的接触层和由III族氮化物构成的光引导 层， 所述光引导层设置在所述活性层与所述接触层之间， 所述脊形结构具有被设置成包含所述接触层和所述光引导层的一部分的高度。4. 根据权利要求1?3中任一项所述的III族氮化物半导体激光元件，其中，所述第一 反射膜的反射率在525?545nm的波长范围内为30%以上。5. 根据权利要求1?4中任一项所述的III族氮化物半导体激光元件，其中，所述第二 反射膜的反射率在525?545nm的波长范围内为99. 9%以下。6. 根据权利要求1?5中任一项所述的III族氮化物半导体激光元件，其中，所述第一 反射膜的反射率在525?545nm的波长范围内为35%以上。7. 根据权利要求1?6中任一项所述的III族氮化物半导体激光元件，其中，所述第一 反射膜的反射率在525?545nm的波长范围内处于55%以下的范围。8. 根据权利要求1?7中任一项所述的III族氮化物半导体激光元件，其中，所述第一 反射膜的反射率在525?545nm的波长范围内为50%以下。9. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：上野昌纪，片山浩二，池上隆俊，中村孝夫，梁岛克典，中岛博，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP