Brevet FR2551926A1 — publié le 19850315

La présente invention concerne un laser multimode comprenant un substrat, une couche intermédiaire épitaxique, une couche active épitaxique et une couche de recouvrement épitaxique, le type de conductibilité de la couche intermédiaire étant le même que celui du substrat et opposé à celui de la couche de recouvrement. Dans les systèmes de communication par fibre optique d'un débit binaire d'environ 200 Me b /s, on emploie de préférence des fibres à gradient d'indice Les sources de lumière généralement employées dans de tels systèmes sont des lasers multimodes parce que les lasers monomodes, à cause de leur grande longueur de cohérence, tendent à engendrer un bruit excessif par suite de la rétrodiffusion par la fibre De tels lasers multimodes, particulièrement pour les longueurs d'onde avoisinant 850 nm, ont été réalisés selon le principe de la "rainure en V" Ce principe a aussi été utilisé pour les longueurs d'onde de l'ordre de 1000 nm Il exige une diffusion contr 8 lée avec précision qui ne peut être réalisée qu'après une expérimentation colteuse. Des lasers classiques à bande d'oxyde ayant des bandes d'une largeur de 15 à 20 pm ne peuvent pas gtre employés parce qu'ils tendent à provoquer des variations dans le champ proche et, par suite, des variations d'intensité dans le courant d'impulsion Une solution a été proposée par 20 D Renner et G Henshall dans l'édition de Février 1981 du "IEEE Journal of Quantum Electronics", Vol QE-17, pages 199 à 202, consistant à réduire à quelques microns la largeur de la bande ouverte dans la couche d'oxyde isolant De cette façon, un comportement multimode stable est obtenu, mais au prix de problèmes thermiques Les zones de contact étant plus étroites la 25 densité de courant augmente localement Si les zones de contact sont larges de moins de 10 pm, le courant de seuil du laser augmente en raison inverse de la largeur des contacts Avec un courant de seuil plus élevé et une densité de courant plus élevée, la chaleur dégagée pendant le fonctionnement du laser est plus élevée et son évacuation est rendueplus difficile par 30 l'étroitesse de la fenêtre dans l'oxyde Comme les propriétés des lasers à semi-conducteur dépendent fortement de la température, l'augmentation de température résultant des inconvénients sus-énoncés est indésirable. L'invention a pour objet d'améliorer l'évacuation de la chaleur dans un laser multimode du type ci-dessus indiqué. L'invention est caractérisée en ce qu'une étroite bande de contact épitaxique est prévue et en ce que le type de conductibilité de la bande de contact est le même que celui de la couche de recouvrement, le dopage de cette bande de contact étant d'un niveau supérieur à celui de la couche de recouvrement, en ce que la largeur de bande interdite de la bande de recouvrement 255 1 92 est plus faible que celle de la couche de recouvrement, le niveau du dopage à la surface de la bande de contact étant supérieur à celui du reste de la bande, et en ce qu'une couche de contact à barrière de Schottky couvre la bande de contact et les parties de la couche de recouvrement noi recouvertes par la bande de contact, la couche de contact à barrière de Schottky étant connectée à un radiateur par une soudure. Le laser est avantageusement réalisé en matériaux du système semiconducteur In P/Ga In As P ou Ga As/Ga Al As La couche de contact à barrière de Schottky est, par exemple, en titane ou en or. Un laser multimode construit selon l'invention possède l'avantage additionnel que la fenêtre limitant le flux de courant sur le côté est plus proche de la couche active, de sorte que l'étalement du courant est réduit. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple 15 non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: la figure 1, une vue en coupe d'un laser multimode d'un type connu, le plan de coupe étant perpendiculaire à la direction de propagation et, la figure 2, une vue en coupe correspondante d'un laser multimode selon l'invention. On décrira d'abord en se référant à la figure 1, un laser multimode de type connu Sur un substrat 1 en In P de type N, une couche intermédiaire 2, en In P de type N est déposée par épitaxie et sa conductibilité est plus élevée que celle du substrat Elle est suivie par une couche active 3, en Ga In As P, une couche de recouvrement 4, en In P de type P, et une couche de contact 5 en Ga In As P de type P Les couches 3, 4, 5 sont également déposées par épitaxie. Elles sont suivies par une couche d'isolement 9, en oxyde de silicium, dans laquelle une fenêtre en forme de bande 11 a été ouverte Une couche de contact à barrière de Schottky 6, déposée sur la couche d'isolement 9, est en contact avec la couche de contact 5 dans la fenêtre 11, mais est séparée du reste de 30 la couche de contact 5 par la couche d'isolement 9 La couche de contact à barrière de Schottky 6 est en contact électrique et thermique avec un radiateur 8 par l'intermédiaire d'une soudure 7 Une autre couche de contact 10, par exemple en Au Sn, est déposée sur la face du substrat 1 opposée à celle qui porte la couche intermédiaire 2. La fenêtre 11 dans la couche d'isolement 9 est dimensionnée en fonction de la densité de courant électrique Mais la chaleur produite, elle aussi, ne peut être évacuée que par cette fenêtre Il serait souhaitable que cette chaleur puisse s'écouler par une surface plus grande. 2 5519266 Cela est le cas dans un laser multimode selon l'invention tel que celui qui est représenté par la figure 2 La structure de ce laser couche de contact 10, substrat 1, couche intermédiaire 2, couche active 3 et couche de recouvrement 4, est dans l'ensemble la même que celle du laser connu. La couche de contact 5 en Ga In As P de type P, déposée par épitaxie a cependant été enlevéeà l'exception d'une bande étroite La couche de contact 6 à barrière de Schottky est ainsi connectée à la couche de contact 5 par une zone en forme de bande, mais pour le reste st'étend directement sur la couche de recouvrement 4 La résistance de contact entre la couche de contact 5 et 10 la couche de contact Schottky 6 est largement réduite par une diffusion peu profonde de zinc dans la couche de contact 5 Cela crée par conséquent une fenêtre en forme de bande 11 pour le courant électrique, car la conductibilité électrique entre la couche de recouvrement 4 et la couche de contact Schottky 6, via la couche de contact 5, est considérablement meilleure que directement 15 entre les couches 4 et 6 Cependant, la résistance de contact thermique est la même dans la zone de la fenêtre 11 que dans le reste de la couche La chaleur engendrée peut ainsi être transférée à travers toute la largeur de la couche de recouvrement 4 vers la couche de contact Schottky 6 et,ensuite, par la soudure 7,jusqu'au radiateur 8. La fenêtre 11 qui détermine la distribution du courant électrique, est maintenant plus proche de la couche active 3 et peut, de ce fait, être plus large que dans les dispositifs connus Ainsi, pour un courant donné, la densité de courant et, par suite, la puissance dissipée diminuent, de sorte que les propriétés thermiques du laser multimode de l'invention sont 25 encore améliorées. Puisque la couche de recouvrement 4 est dopée à un niveau faible et possède une baide interdite plus large que la couche de contact 5, et en raison de la diffusion additionnelle de zinc dans la couche de contact 5, le contact électrique entre la couche de recouvrement 4 et la couche de contact Schottky 6 dans la zone de la couche de contact 5 est considérablement meilleure que dans le reste de la surface Les mêmes propriétés peuvent etre également obtenues dans des lasers multimod esfabriqués à partir d'autres matériaux, tels que ceux du système semi-conducteur Ga As/Ga Al As. Il est bien évident que les descriptions qui précèdent ont été 35 données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Laser multimode comprenant un substrat, une couche intermédiaire épitaxique, une couche active épitaxique et une couche de recouvrement épitaxique, le type de conductibilité de la couche intermédiaire étant le même que celui du substrat et opposé à celui de la couche de recouvrement, caractérisé en ce qu'une bande de contact épitaxique étroite ( 5) est prévue, dont le type de conductibilité est le même que celui de la couche de recouvrement ( 4), cette bande de contact ( 5) étant dopée à un niveau plus élevé que la couche de recouvrement ( 4) et la largeur de bande interdite dans la bande de contact ( 5) étant plus petite que dans la couche de recouvrement 10 ( 4), le niveau de dopage à la surface de la bande de contact ( 5) étant plus élevé que dans le reste de la bande de contact ( 5), et en ce qu'une couche de contact à barrière de Schottky ( 6) couvre la bande de contact ( 5) et les parties de la couche de recouvrement ( 4) non recouvertes par la bande de contact ( 5), cette couche de contact Schottky ( 6) étant connectée à un 15 radiateur ( 8) par une-soudure ( 7). 2 Laser multimode tel que défini en 1, caractérisé en ce que le laser consiste en matériaux du système semi-conducteur In P/Ga In As P.