[發明專利]激光二極管器件

無效

• 申請號: 201110391356.9
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102545036A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 大木智之;渡邊秀輝;幸田倫太郎;倉本大;橫山弘之
• 申請（專利權）人: 索尼公司;國立大學法人東北大學
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;H01S5/22
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳孟秋;梁韜

技術領域

本發明涉及一種激光二極管器件。

背景技術

期望將由GaN化合物半導體構成并且具有405nm波段的發光波長的高功率、超短脈沖激光二極管器件用作體積型光盤系統(期望作為取代藍光光盤系統的下一代光盤系統)的光源，或者用作醫學領域、生物成像領域等中所需的光源。對于在激光二極管器件中產生短脈沖光的方法，增益變換法和鎖模法是兩種公知的主要方法。將鎖模(mode-locking)進一步分類成有源鎖模和無源鎖模。為了基于有源鎖模產生光脈沖，使用反射鏡或透鏡構成外部共振器，并且還要為激光二極管器件增加射頻(RF)調制。同時，在無源鎖模中，能夠通過利用激光二極管器件的自脈動操作(self-pulsation?operation)、由簡單的直流驅動來產生光脈沖。

為了實現激光二極管器件的自脈動操作，激光二極管器件應當設置發光區和可飽和吸收區。根據發光區和可飽和吸收區的設置狀態，激光二極管器件可以分類為發光區和可飽和吸收區在垂直方向上排列的SAL(可飽和吸收體層)型和WI(弱指數波導(weakly?index?guide))型，以及發光區和可飽和吸收區在共振器方向并列設置的雙區(bi-section，二分)型。例如，日本待審專利申請公開No.2004-007002、2004-188678和2008-047692中披露了雙區型激光二極管器件。已知雙區型GaN激光二極管器件與SAL型激光二極管器件相比，具有較大的可飽和吸收效果并且能夠產生具有更窄寬度的光脈沖。

通常，雙區型GaN激光二極管器件包括：層壓結構，在所述層壓結構中，具有第一導電型并且由GaN化合物半導體構成的第一化合物半導體層、具有由GaN化合物半導體構成的發光區和可飽和吸收區的第三化合物半導體層、以及具有與所述第一導電型不同的第二導電型并且由GaN化合物半導體構成的第二化合物半導體層被順次層疊；形成在所述第二化合物半導體層上的條形第二電極；以及電連接至所述第一化合物半導體層的第一電極。所述第二電極被隔離槽被分隔為第一部分和第二部分，所述第一部分用于通過所述發光區將直流電流施加至所述第一電極而得到正向偏壓狀態(forward?bias?state)，所述第二部分用于從所述第一電極經由所述可飽和吸收區增加電場。

發明內容

為了在雙區型GaN激光二極管器件中實現脈沖操作，將載流子注入所述發光區同時向所述可飽和吸收區施加反向偏壓。因此，與在連續振蕩操作時的激光二極管器件相比，可飽和吸收區的負載大。作為本發明發明人的研究結果，發現所述第二電極的第二部分或所述可飽和吸收區容易損壞，導致長期可靠性差。在前述的日本待審專利申請公開中，沒有提及在所述第二電極的第二部分、或所述可飽和吸收區中損壞的產生。

鑒于以上問題，在本發明中，希望提供一種雙區型GaN激光二極管器件，所述雙區型GaN激光二極管器件具有在第二電極的第二部分、或可飽和吸收區中不太可能發生損壞的配置和結構。

根據本發明的第一實施方式到第五實施方式，提供了一種激光二極管器件，所述激光二極管器件包括：層壓結構，在所述層壓結構中，具有第一導電型并且由GaN化合物半導體構成的第一化合物半導體層(有源層)、具有由GaN化合物半導體構成的發光區和可飽和吸收區的第三化合物半導體層、以及具有與所述第一導電型不同的第二導電型并且由GaN化合物半導體構成的第二化合物半導體層被順次層疊；形成在所述第二化合物半導體層上的第二電極；以及電連接至所述第一化合物半導體層的第一電極。所述層壓結構具有脊條結構(ridge?stripe?structure)。所述第二電極通過隔離槽被分隔為通過所述發光區將直流電流施加至所述第一電極得到正向偏壓狀態的第一部分和將電場加至所述可飽和吸收區的第二部分。