Brevet FR2606223A1 — publié le 19880506

La présente invention concerne la structure d'un laser à semiconducteur. Dans le laser à semiconducteur à double hétéro- structure de type classique, on réduit le courant de fuite en formant une couche de blocage d'injection pour obtenir une oscillation avec un seuil faible et un rendement quan- tique externe élevé, et on utilise une structure à guidage par l'indice pour obtenir une oscillation stable dans le mode transverse. Divers procédés ont été proposés. Le document Electronics Letters Vol. 21 (1985), page 903, montre un exemple de la structure classique d'un laser à semiconducteur. La figure 16 montre une coupe de la structure classique du laser à semiconducteur, compre- nant un substrat en GaAs de type N, 1602, une couche tampon en GaAs de type N, 1603, une première couche de gaine en Al 0,6Ga 0,4As de type N, 1604, une couche active en GaAs non dopé, 1605, une seconde couche de gaine en Al,6Ga,4As de type p, 1606, et une couche de contact en GaAs de type p, 1609. En outre, une couche en GaAs de type N, 1607, enterre les faces latérales de la nervure qui résulte de l'enlèvement par attaque de la matière adjacente. La couche en GaAs de type N, 1607, a pour effet de bloquer un courant d'injection au moyen d'une jonction P/N polarisée en inverse, entre la couche en GaAs 1607 et la seconde couche de gaine 1606, et le guide d'ondes peut être réalisé par la partie imaginaire de l'indice de réfraction résultant de l'absorption de lumière par la couche en GaAs de type N. Une autre structure est indiquée dans le docu- ment IEEE Journal of Quantum Electronics vol. QE-19 (1983), page 1021. La figure 14 montre une coupe d'un laser à semi- conducteur classique. La couche active en Al 0,16Ga 0,84As de type N, 1403, est courbée de façon que le guidage par l'in- dice de réfraction réel soit obtenu par la différence entre l'indice de réfraction de la partie courbe et celui qui existe à l'extérieur de la partie courbe. En outre, la couche active en Al 0,16Ga 84As de type N, 1403, a pour effet de bloquer le courant d'injection, en association avec une couche semi-isolante en ZnSe en 1406. Dans ces structures de l'art antérieur, le spectre d'émission laser présente cependant un seul mode. Lorsqu'on utilise un laser à semiconducteur en tant que source lumineuse pour un appareil de traitement d'information optique, du bruit apparaît lorsqu'une par- tie de la lumière émise retourne vers la cavité (on appellera ci-après ceci le bruit induit par réaction), et quelquefois l'appareil est inutilisable en pratique. Dans le but de réduire ce bruit induit par réaction, les deman- des de brevet japonaises publiées n 140774/85 et 150682/85 indiquent qu'une structure à guidage par l'indice est établie au niveau de la face d'extrémité de la cavité, et que la structure à guidage par le gain est établie au centre de la cavité, de façon à obtenir une oscillation selon des modes longitudinaux multiples. L'une des struc- tures conforme à un mode de réalisation de l'art antérieur est représentée sur les figures 15(a)-15(c). Une couche de blocage d'injection de type N, 1501, se présentant sous la forme d'un ruban de GaAs avec un sillon en V est forméesur un substrat en GaAs de type P. Cependant, un sillon large est formé par gravure au centre de la cavité, de façon que leguide d'ondes forme seulement au centre une structure à guidage par le gain. Il en résulte qu'on obtient des modes longitudinaux multiples et qu'on peut réduire le bruit induit par réaction. Les structures de l'art antérieur décrites ci-dessus font apparaître les problèmes suivants. Si on bloque le courant d'injection en utilisant une jonction P-N polarisée en inverse entre la couche en GaAs de type N et la seconde couche de gaine, comme repré- senté en 1607 sur la figure 16, un plan de jonction est formé au voisinage de la couche active. En outre, si la concentration de porteurs est élevée, la tension de cla- quage est faible, ce qui entraîne l'apparition d'un cou- rant de fuite près de la couche active, une élévation du courant de seuil et le claquage de la surface de paroi du ruban dans des conditions de puissance de sortie élevée. La fiabilité du dispositif est ainsi réduite. En outre, l'onde est guidée par l'absorption de lumière, ce qui fait que l'onde guidée subit une atténuation et le courant de seuil est ainsi augmenté. De plus, l'absorption de lumière est effectuée sur la face latérale du guide d'ondes, le guide d'ondes présente un retard de phase, l'onde est courbée au niveau de la face d'extrémité du côté de sortie et un astigmatisme élevé est ainsi créé. Dans le cas du laser à semiconducteur ayant la structure représentée sur la figure 14, on ne peut pas limiter le courant de fuite des porteurs qui diffusent dans la seconde couche de gaine 1405, ce qui entraîne une augmen- tation du courant de seuil, une dégradation du rendement quantique externe et une augmentation supplémentaire du courant d'excitation et conduit à une dégradation de la fiabilité du dispositif. On utilise la structure représentée sur les figures 15(a)-15(c) pour réduire le bruit induit par réac- tion. Comme on fait croître la couche active sur des sil- lons de différentes largeurs, la largeur de la couche active dans la structure à guidage par indice est diffé- rente de la largeur dans la structure à guidage par le gain, à cause de la différence de vitesse de croissance, et l'atténuation du guide d'ondes dans les régions fron- tières augmente le courant de seuil et diminue le rende- ment quantique externe. En outre, on ne peut pas fixer à volonté la longueur du guide d'ondes à guidage par le gain, et du fait de cette valeur le mode longitudinal devient un mode unique, ce qui fait apparaître un bruit élevé en liaison avec la réaction optique. Pour éliminer les inconvénients précités, l'in- vention a donc pour but de procurer un laser à semiconduc- teur dans lequel on puisse supprimer complètement la fuite du courant induit vers l'extérieur de la-région d'oscilla- tion. Un autre but de l'invention est de procurer un laser à semiconducteur dans lequel on puisse commander seulement l'oscillation dans le mode transverse fondamen- tal par l'effet de confinement optique dont on dispose. Un autre but de l'invention est de procurer un laser à semiconducteur dans lequel le courant de seuil soit faible et dans lequel on puisse obtenir une oscilla- tion stable dans le seul mode transversal, dans un fonc- tionnement avec une puissance de sortie élevée. Un autre but encore de l'invention est de procu- rer un laser à semiconducteur dans lequel on puisse rédui- re considérablement le bruit induit par réaction. L'invention atteint ces buts grâce aux moyens suivants: (1) Le laser à semiconducteur construit confor- mément à l'invention est un laser à semiconducteur du type à double hétérostructure comprenant une couche active, une couche de gaine et une couche de contact, chacune d'elles étant formée par un semiconducteur composé du groupe III-V; et ce laser à semiconducteur du type à double hété- rostructure comporte des nervures en forme de rubans qu'on réalise par enlèvement de matière, par gravure, jusqu'à une profondeur correspondant au milieu de l'épaisseur de la couche de gaine, juste au-dessus de la couche active, et les deux faces latérales des nervures sont enterrées dans un semiconducteur composé du groupe II-VI. (2) Le semiconducteur composé du groupe II-VI précité est formé par une opération de dépôt chimique en phase vapeur organométallique (qu'on appellera ci-après MOCVD) utilisant en tant que source de zinc un composé organométallique à base de zinc qui est un additif consis- tant en dialkylzinc et en dialkylsélénium. (3) La largeur (qu'on désignera ci-après par w) de la nervure juste audessus de la couche active précitée est comprise entre 0,5 et 10,0 pm, et l'épaisseur (qu'on appellera ci-après t) de la couche de gaine, juste audessus de la couche active, qui est laissée entre la couche active et une couche de semiconducteur formée par le semiconducteur composé du groupe II-VI, est comprise entre zéro et 2,0 pm. (4) L'angle (qu'on désignera ci-après par O) entre la face latérale de la nervure précitée et le plan de jonction de la double hétérostructure précitée est com- pris entre 50 et 1200. (5) La largeur de la nervure précitée est sélec- tionnée de façon qu'un guide d'ondes qui résulte de la présence du semiconducteur composé du groupe II-VI soit une structure à guidage par l'indice au voisinage d'une face d'extrémité de la cavité, et elle est sélectionnée de façon à être suffisamment grande pour que ce guide d'ondes soit une structure à guidage par le gain au centre de la cavité. (6) L'électrode en forme de ruban qui commande le chemin de circulation du courant est formée dans la partie supérieure du guide d'ondes. (7) La longueur de la région correspondant à la structure à guidage par l'indice est comprise entre 10 et 500 im du c8té de sortie de la lumière, la longueur de la région à guidage par le gain est comprise entre 10 et 500 pm, la largeur de la région à guidage par l'indice est comprise entre 1 et 10 pm, la largeur de la structure à guidage par le gain est de 5 pm ou plus, et la largeur du ruban qui commande le chemin de circulation du courant est comprise entre 1 et 10 Vm. (8) La largeur (qu'on désignera ci-après par wI) de la nervure précitée dans la région précitée à guidage par l'indice est comprise entre 0,5 et 10 pm, et l'épais- seur (qu'on désignera ci-après par tI) de la couche de gaine juste audessus de la couche active, qui est lais- sée entre la couche active et la couche de semiconducteur formée par le semiconducteur composé du groupe II-VI, est comprise entre O et 2,0 pm. (9) L'angle entre la face latérale de la nervure dans la région à guidage par l'indice et le plan de jonc- tion de la double hétérostructure (qu'on désignera ci-après par OI) est compris entre 50 et 120 . (10) La relation entre la longueur de la région comportant la structure à guidage par l'indice (qu'on désignera ci-après par el1 et e3), et celle de la région comportant la structure à guidage par le gain (qu'on dési- gnera ci-après par e2) est représentée par les expressions suivantes: e1 e3, e9 e2 e2 0,3 e1 + e3 en semiconducteurs composés du groupe II-VI, placées con- tre la face latérale du guide d'ondes pour enterrer cette dernière, ont une bande d'énergie interdite très supérieure à celle du semiconducteur composé du groupe III-V. De plus, les matières obtenues par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD), telles que ZnSe, ont une résistivité élevée, supérieure à 107Qcm. Par consé- quent, le semiconducteur composé du groupe II-VI remplit effectivement la fonction qui consiste à bloquer le courant d'injection de manière presque parfaite, ce qui fait que le courant ne circule que dans la région d'oscillation de la couche active, et le courant d'injection peut être utilisé efficacement pour l'oscillation du laser à semiconducteur, ce qui permet de réduire le courant de seuil. En outre, les matières telles que ZnSe ont une constante de réseau voisine de celle du semiconducteur composé du groupe III-V tel que GaAs et AlGaAs. A titre d'exemple, la cons- tante de réseau de GaAlAs est de 0,5657 nm, et celle de ZnSe est de 0,5667 nm. Il n'apparaît donc pas de disloca- tion due à une désadaptation à l'interface entre GaAlAs et ZnSe, et il n'y a en outre pas de perte des porteurs injec- tés ni de perte de lumière, ce qui permet d'obtenir un cou- rant de seuil réduit. En outre, un grand nombre de semicon- ducteurs composés du groupe II-VI ont un indice de réfrac- tion inférieur à celui des semiconducteurs composés du groupe III-V. On peut donc augmenter la différence entre l'indice de réfraction réel de la région d'oscillation de la couche active, et celui de la région dans laquelle la nervure est enterrée, ce qui permet d'améliorer l'effet de confinement optique. Il en résulte qu'on peut obtenir un diagramme de rayonnement en champ proche stable, avec peu d'astigmatisme. On peut en outre faire croître l'hétérostructure enterrée à une température basse, de 300 C à 400 C, par le procédé MOCVD, dans leqoel l'additifobtenu parun mélange mlmre de dialkylzinc(R2Zn) et de dialkylsélénium (R2Se) est utilisé en tant que source de zinc pour former la couche de ZnSe. On obtient donc une double hétérostructure dans laquelle la couche active n'est pas influencée par la croissance de la couche dans laquelle la nervure est enterrée. On peut en outre faire croître une couche d'épaisseur uniforme sur une zone étendue. Ceci vient du fait qu'on peut diminuer la réactivité de l'additif consistant en R2Zn et R2Se vis-à- vis du composé hydrogéné du groupe VI, ce qui fait qu'il n'est pas nécessaire d'introduire séparément dans le réac- teur, près du substrat, la matière source du groupe II et celle du groupe VI. En outre, si le laser à semiconducteur est construit conformément à la revendication 5, on peut obte- nir une oscillation selon des modes longitudinaux multi- ples avec un faible bruit induit par réaction, du fait qu'une oscillation laser est guidée par la structure à gui- dage par le gain au centre de la cavité, et on peut d'autre part obtenir une oscillation stable sur le mode transverse fondamental avec un faible astigmatisme, du fait qu'une oscillation laser est guidée par la structure à guidage par l'indice au voisinage de la face d'extrémité du c8té de sortie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une coupe de la partie principa- le d'un mode de réalisation du laser à semiconducteur construit conformément à l'invention. La figure 2 est une coupe d'une partie principa- le d'un mode de réalisation du laser à semiconducteur construit conformément à l'invention. La figure 3 est une coupe d'une partie principale d'un mode de réalisation du laser à semiconducteur cons- truit conformément à l'invention, montrant les paramètres w, t et 0. La figure 4 montre un processus de fabrication d'un mode de réalisation du laser à semiconducteur cons- truit conformément à l'invention. La figure 5 montre la relation entre la puissan- ce de sortie optique et le courant d'injection pour une structure de l'art antérieur et pour un mode de réalisation du laser à semiconducteur construit conformément à l'inven- tion. La figure 6 montre un diagramme de rayonnement en champ lointain pour un mode de réalisation du laser à semi- conducteur construit conformément à l'invention. La figure 7 montre la relation entre le courant d'excitation et la durée d'excitation pour une structure de l'art antérieur et pour un mode de réalisation du laser à semiconducteur construit conformément à l'invention. La figure 8 montre un schéma de l'appareil de MOCVD destiné à mettre en oeuvre le procédé de croissance utilisé pour un mode de réalisation du laser à semiconduc- teur construit conformément à l'invention. La figure 9(a) est une vue en plan de dessus d'un mode de réalisation du laser à semiconducteur cons- truit conformément à l'invention. Les figures 9(b) et 9(c) sont des coupes de cha- cune des parties d'un mode de réalisation du laser à semi- conducteur construit conformément à l'invention. La figure 10 représente un processus de fabrica- tion d'un mode de réalisation du laser à semiconducteur construit conformément à l'invention. La figure 11 montre un spectre d'oscillation du laser à semiconducteur construit conformément à l'inven- tion. La figure 12 montre une relation entre un rapport de réaction optique et un niveau de bruit d'intensité rela- tive dans l'art antérieur et dans l'invention. La figure 13 montre une relation entre une dis- tance d'astigmatisme et la valeur représentée par l'expres- sion e2/(e1 + O3), pour le laser à semiconducteur cons- truit conformément à l'invention. La figure 14 est une coupe d'une partie principa- le d'un laser à semiconducteur de l'art antérieur. La figure 15(a) est une vue en plan de dessus du laser à semiconducteur de l'art antérieur. Les figures 15(b) et 15(c) sont des coupes de chacune des parties principales du laser à semiconducteur de l'art antérieur. La figure 16 est une coupe d'un autre laser à semiconducteur de l'art antérieur Le laser à semiconducteur qui est représenté sur la figure 1 comprend un substrat monocristallin en GaAs de type N, 102, une couche tampon en GaAs de type N, 103, une couche de gaine en AlGaAs de type N, 104, une couche acti- ve en GaAs ou AlGaAs, 105, une couche de gaine en AlGaAs de type P, 106, présentant une nervure ayant la forme d'une structure mésa inversée, et une couche de contact en GaAs de type P, 108. De plus, un semiconducteur composé du groupe II-VI tel que ZnSe est placé de façon à enterrer les deux côtés de la nervure. On enlève la couche de ZnSe 107 sur la région en forme de ruban, par gravure, jusqu'à ce qu'on atteigne la surface supérieure de la couche de con- tact 108, après quoi on forme sur cette dernière une élec- trode de type P pour la réalisation d'un contact ohmique. On forme une électrode de type N pour un contact ohmique, 101, et on produit une injection de porteurs dans la cou- che active 105 en faisant circuler un courant de sens direct entre les électrodes 109 et 101. Dans ces condi- tions, une recombinaison radiative est amplifiée entre les deux extrémités de la cavité, ce qui provoque l'émission de lumière laser. Dans ce cas, la couche en ZnSe a une résistivité de 107--.cm ou plus, et le courant d'injection ne sort pas de la nervure. L'oscillation laser ne se pro- duit donc que dans la couche active située immédiatement au-dessous de la nervure, ce qui fait qu'il n'apparaît pas de courant de fuite, et le courant de seuil peut donc être réduit. En outre, si on effectue sur la face latérale de la nervure une opération de croissance pour la formation d'une hétérostructure enterrée, en utilisant une couche de semiconducteur composé qui consiste en AlGaAs, le plan cristallographique parallèle à la jonction de la couche de gaine 106 est différent de celui de la face latérale de la nervure, ce qui fait que des états d'interface sont géné- rés près de la face latérale, et la dégradation est alors accélérée par le courant de fuite qui circule dans l'in- terface. Cependant, dans le cas d'une opération de crois- sance par le procédé MOCVD utilisant un semiconducteur composé du groupe II-VI tel que ZnSe, la sélectivité vis- à-vis du plan cristallographique est faible, ce qui fait qu'il n'y a pas de formation d'une interface après la croissance relative à l'hétérostructre enterrée de la face latérale de la nervure. En outre, la matière AlGaAs a presque la même constante de réseau que ZnSe, ce qui évite l'apparition d'une dislocation due à une désadaptation à l'interface entre GaAlAs et ZnSe, et il n'y a pas de perte des por- teurs injectés ni de perte de la lumière guidée, ce qui permet d'obtenir une réduction du courant de seuil et une amélioration du rendement quantique externe. En outre, l'indice de réfraction de ZnSe est égal à 2,89 et il est inférieur à celui de GaAs, qui est de 3,4, ce qui donne lieu à une différence d'indice de réfraction réel entre la région d'oscillation et une cer- taine région de la couche ZnSe formant une structure enterrée, ce qui fait que l'onde guidée peut être confinée efficacement dans la région d'oscillation, grâce à quoi on peut obtenir une réduction du courant de seuil et une amé- lioration du rendement quantique externe. De plus, du fait de la structure à guidage par l'indice, il ne se produit pas d'absorption de lumière sur la face latérale du ruban en forme de nervure, si bien qu'un front d'onde de l'onde laser de sortie n'est pas courbé au niveau de la face d'extrémité de sortie. On peut donc obtenir une oscilla- tion avec un faible astigmatisme. La figure 2 montre également une coupe d'une par- tie principale d'un laser à semiconducteur conforme à un mode de réalisation de l'invention. Ce laser à semiconducteur comprend un substrat monocristallin GaAs de type N, 202, une couche tampon en GaAs de type N, 203, une couche de gaine en AlGaAs de type N, 204, une couche active en GaAs ou AlGaAs, 205, une cou- che de gaine en AlGaAs de type P, 206, du type à nervure en forme de mésa, et une couche de contact GaAs de type P, 208. Le semiconducteur composé du groupe II-VI 207 est placé de fagon à enterrer les deux c8tés de la nervure. On attaque la couche en ZnSe sur la région en ruban, pour atteindre la surface supérieure de la couche de contact 208, et on forme sur celle-ci une électrode de type P pour un contact ohmique 209. Pour les mêmes raisons que dans le cas de la figure 1, ce mode de réalisation permet d'obte- nir un laser à semiconducteur ayant un seuil faible et une fiabilité élevée. La figure 4 illustre un procédé de fabrication d'un laser à semiconducteur conforme à un mode de réalisa- tion. On fait croître successivement par le procédé MOCVD (partie (b) de la figure 4) sur un substrat mono- cristallin en GaAs de type N, 401, un substrat en GaAs de type N, 406, une couche de gaine en AlGaAs de type N, 405, une couche active en GaAs ou AlGaAs, 404, une couche de gaine en AlGaAs de type P, 403 et une couche de contact en GaAs de type P, 402. On forme ensuite une nervure en forme de ruban, par des procédures de photogravure classiques (partie (c) de la figure 4). On fait ensuite croître une couche de ZnSe, 407, par le procédé MOCVD (partie (d) de la figure 4). Ensuite, on attaque la couche de ZnSe se trouvant sur la nervure, en procédant à nouveau par photo- gravure (partie (e) de la figure 4). Enfin, on forme une électrode de type P pour un contact ohmique, 410, et une électrode de type N pour un contact ohmique 409 (partie (f) de la figure 4). La figure 5 montre la relation entre la puissance de sortie optique et le courant d'injection du laser à semiconducteur du mode de réalisation de la figure 1. La courbe 501 montre une propriété du laser à semiconducteur conforme à ce mode de réalisation de l'invention, et la courbe 502 montre une propriété du laser à semiconducteur dans lequel on utilise la couche de semiconducteur composé du groupe III-V de l'art antérieur pour enterrer la couche active. Du fait que la résistivité du semiconducteur com- posé du groupe II-VI est suffisamment élevée, il y a peu de courant de fuite hors de la région d'oscillation, ce qui permet de réduire le courant de seuil et d'améliorer le rendement quantique, en utilisant efficacement la structure à guidage par l'indice. La figure 6 montre des diagrammes de rayonnement en champ lointain du laser à semiconducteur conforme au mode de réalisation de la figure 1. On peut obtenir une oscillation en mode transverse fondamental à une puissance de sortie de 20 mW, et les deux courbes représentent l'in- tensité optique relative dans la direction parallèle au plan de jonction (courbe 601) et dans la direction perpen- diculaire au plan de jonction (courbe 602). En outre, dans le laser à semiconducteur du mode de réalisation représenté sur la figure 1, le mode longitu- dinal est unique et l'astigmatisme est faible, de l'ordre de 3 pm ou moins. La figure 7 montre les caractéristiques de durée de vie du laser à semiconducteur du mode de réalisation représenté sur la figure 1, dans le cas o la puissance de sortie optique et la température de l'environnement sont respectivement fixées à 5 mW et 500 C. La courbe 701 montre la variation du courant d'excitation nécessaire pour obte- nir une puissance de sortie de 5 mW pour le laser à semi- conducteur de ce mode de réalisation, et on voit que ce courant reste constant pendant 3000 heures. La courbe 702 montre la variation du courant d'excitation nécessaire pour obtenir une puissance de sortie de 5 mW avec le laser à semiconducteur classique, dans lequel la couche active est enterrée dans le semiconducteur composé du groupe III-V de l'art antérieur, tel que GaAs. Dans ce cas, le courant d'excitation augmente au cours du temps et la vitesse de dégradation est élevée. La figure 8 montre les principaux éléments de l'appareil utilisé pour mettre en oeuvre le procédé MOCVD pour faire croître la couche de ZnSe. On utilise cette couche pour enterrer la couche en AlGaAs, comme le montre la partie (d) de la figure 4. On place dans un suscepteur 816 en graphite un substrat 815 qui comporte une nervure, comme représenté dans la partie (c) de la figure 4, et on place le suscepteur dans un réacteur 814, après quoi on le chauffe par induction à l'aide d'un oscillateur à haute fréquence 817. Après avoir fait le vide à l'intérieur du *réacteur 814 au moyen d'une pompe turbomoléculaire 819 et d'une pompe rotative 820, on introduit un gaz et on main- tient la pression à une valeur fixe au moyen d'une pompe rotative 818, et d'un système de traitement du gaz évacué, 821. L'additif constitué par une source de zinc est encap- sulé dans un barboteur 807. Un gaz porteur et du séléniure d'hydrogène (H2Se) sont introduits dans des cylindres res- pectifs 801 et 802. Des régulateurs de débit-masse 805 et 806 commandent les débits du gaz porteur et du séléniure d'hydrogène. L'additif encapsulé dans le barboteur 807 est maintenu à une température prédéterminée par un bain à température constante. On introduit une quantité désirée d'additif dans le réacteur en faisant passer une quantité appropriée de gaz porteur dans le barboteur et en le fai- sant barboter. Avant l'introduction dans le réacteur, on fait circuler H2Se en compagnie de l'additif. On fait croître la couche mince sur un substrat en utilisant ce mélange de gaz, comme représenté dans la partie (d) de la *figure 4. La température du substrat est fixée entre 300 et 400 C, le débit normalisé de gaz traversant le barbo- teur à une température de -15 C, est compris entre 10 et cm3/mn, le débit normalisé de H Se est compris entre 4 3 2 et 20 cm /mn, le débit normalisé total, avec le gaz por- teur, est de 4 à 6 1/mn, et la pression du gaz qui réagit est de 4000 à 20000 Pa. L'épaisseur de la couche de ZnSe qui enterre la couche active, sur lesubstrat ayant une longueur de 20 mm et une largeur de 30 mm, varie dans une plage de 10% par rapport à la valeur moyenne. On fixe cependant la largeur w de la couche acti- ve et l'épaisseur t de la couche de gaine qui est formée directement audessous de la couche de ZnSe du laser à semiconducteur représenté sur la figure 3, de façon à obtenir une oscillation dans le mode transverse fondamen- tal. Le Tableau 1 indique des courants de seuil et des caractéristiques du mode transverse qu'on obtient pour diverses combinaisons de w et t. Tableau 1 w(m) ((pm) courant de mode transverse seuil (mA) 12 1 45 mode d'ordre supérieur 1 42 mode fondamental 0,7 42 mode fondamental 10 0,5 42 mode fondamental 2,1 31 mode d'ordre supérieur 1,0 30 mode fondamental 0,5 30 mode fondamental 0,2 30 mode fondamental 3 1,5 26 mode fondamental 3 1,0 26 mode fondamental 3 0,5 25 mode fondamental 3 0,2 27 mode fondamental 2 2,2 22 mode d'ordre supérieur 2 1,5 24 mode fondamental 2 0,5 22 mode fondamental 1 1,5 20 mode fondamental 1 1,0 21 mode fondamental 1 0,5 21 mode fondamental 0,5 1,0 20 mode fondamental 0,4 fabrication impossible Comme le montre le Tableau 1, w est compris entre 0,5 et 10,0 pm, et on ne peut obtenir une oscillation dans le mode transverse fondamental que dans le cas dans lequel t est compris entre 0 et 2,0 pm. Lorsque w est supérieur à ,0 pm et t est supérieur à 2,0 pm, il apparaît une oscil- lation sur un mode d'ordre supérieur et une onde d'oscilla- tion est émise par des points multiples. En outre, si w est inférieur à 0,5 pm, la fabrication est très difficile. Pour obtenir seulement une oscillation dans un mode transverse fondamental avec un courant de seuil faible et une puissance de sortie élevée, avec un faible astigma- tisme, il est nécessaire de restreindre l'angle 9 entre la face latérale de la nervure et le plan de jonction. L'angle Q est indiqué sur la figure 3 qui montre une coupe de la partie principale du laser à semiconducteur du mode de réa- lisation considéré. Le Tableau 2 indique les caractéristi- ques du mode transverse et les valeurs du courant de seuil, de l'astigmatisme et de la puissance de sortie maxi- male pour diverses valeurs de 9. Tableau 2 0( ) mode transverse courant distance puissance de de seuil d'astig- sortie maxi- (mA) matisme male (mW) (Pm) mode fondamental 80 5 3 mode fondamental 50 5 5 mode fondamental 38 5 15 mode fondamental 30 5 30 70 mode fondamental 25 4 40 mode fondamental 25 3 40 mode fondamental 25 3 37 mode fondamental 30 5 40 mode fondamental 40 6 40 120 mode fondamental 40 10 45 mode d'ordre 70 17 45 supérieur mode d'ordre 90 20 45 supérieur Comme le montre le Tableau 2, lorsque est inférieur à 500, le seuil d'oscillation est augmenté et la puissance de sortie maximale est diminuée. En outre, lorsque O est supérieur à 120 , il apparaît une oscilla- tion sur un mode d'ordre supérieur et l'onde d'oscillation est émise par plusieurs points. La plage de valeurs de O comprise entre 50 et 120 ne soulève donc aucune difficul- té pour l'utilisation pratique. En outre, la plage comprise entre 60 et 100 est plus souhaitable. Un autre mode de réalisation du laser à semicon- ducteur construit conformément à l'invention est représen- té sur les figures 9(a), 9(b) et 10. La figure 9(a) est une coupe d'une région proche de la face d'extrémité de la cavité, et la figure 9(b) est une coupe de la région cen- trale de la cavité. La figure 10 montre un processus pour la fabrication de la structure de l'invention. On forme successivement sur un substat en GaAs de type N 1001 (voir la partie (a) de la figure 10) une double hétérostructure comprenant une couche tampon en GaAs de type N, 1002, une première couche de gaine 1003 en AlxGA xAs de type N, une couche de gaine AlyGa yAs 1004 (x > y), une seconde couche de gaine 1005 en AlzGal zAs de type P (z > y), et une couche de contact en GaAs de type P. On peut adapter le procédé d'épitaxie en phase liquide (LEP), le procédé MOCVD ou le procédé d'épitaxie par jets moléculaires (MBE) pour former chacune des couches ci-dessus. On forme ensuite un masque de résine photosen- sible 1007 pour la gravure de la couche de AlGaAs (partie (b) de la figure 10). On forme dans le masque de résine photosensible 1007 un motif ayant la forme indiquée par les hachures sur la partie (c) de la figure 10. On enlève ensuite par gravure une partie de la couche de contact en GaAs de type P, 1006, et de la seconde couche de gaine 1005 en AlzGa zAs de type P, en utilisant le masque de résine photosensible 1007 en tant que masque de gravure, après quoi on enlève le masque de résine photosensible 1007 (partie (d) de la figure 10). On forme ensuite par le pro- cédé MOCVD (partie (e) de la figure 10) la couche de compo- sé semiconducteur du groupe II-VI, consistant en ZnSe, qui enterre la couche active. On peut utiliser un semiconduc- teur composé du groupe II-VI autre que ZnSe. Ensuite, on forme un motif dans la couche de ZnSe 1009 qui enterre la couche active, en employant des opérations de gravure et de photolithographie. La partie (g) de la figure 10 montre une surface supérieure du dispositif après gravure. La par- tie indiquée par les hachures est une couche de semiconduc- teur composé du groupe II-VI et elle a pour effet de blo- quer un courant d'injection. Le-ruban qui se trouve dans la partie centrale indique la partie à nu de la couche de con- tact en GaAs de type P, 1006, et qui est une électrode res- treignant le chemin de passage du courant. Ensuite, on for- me une électrode du côté P, 1010, et on soumet la surface arrière du substrat à un traitement de polissage, pour obtenir le laser à semiconducteur de l'invention. Dans le guide d'ondes construit conformément à l'invention, un guide d'ondes à indice de réfraction réel est formé par la différence d'indice de réfraction basée sur la partie réelle d'un indice de réfraction complexe dans la direction parallèle de la couche de jonction, du fait de l'absence d'absorption de lumière dans la couche de ZnSe. En outre, lorsque l'épaisseur de la seconde cou- che de gaine après gravure, qui est un paramètre important pour fixer la différence d'indice de réfraction dans la direction parallèle de la jonction, est supérieure à celle correspondant au cas dans lequel on enterre la couche acti- ve avec une couche en AlGaAs, on peut obtenir une différen- ce d'indice de réfraction capable de donner lieu à une oscillation dans un seul mode transverse, du fait que l'in- dice de réfraction de la couche de ZnSe est faible. Dans la structure à guidage par l'indice, la lar- geur du guide d'ondes à guidage par l'indice mentionné pré- cédemment est aussi grande que la largeur de la région du courant d'injection au voisinage de la face d'extrémité de la cavité, ce qui fait qu'on peut obtenir un laser capable d'osciller de façon stable dans un seul mode transverse, avec une distance d'astigmatisme réduite au minimum. La largeur du guide d'ondes à guidage par l'indi- ce est au contraire supérieure à celle de la région du cou- rant d'injection au centre de la cavité, pour former une structure à guidage par le gain, avec oscillation selon des axes longitudinaux multiples, ce qui permet de réduire au maximum le bruit induit par réaction. La figure 11 montre un spectre longitudinal du laser à semiconducteur construit conformément à l'inven- tion. L'oscillation est une oscillation à modes multiples. La figure 12 montre la relation entre le niveau de bruit correspondant à l'intensité relative et le rapport de réaction optique. La courbe 1201 se rapporte à un laser à semiconducteur oscillant selon des modes multiples con- formément à l'invention, et le niveau de cette courbe est très inférieur à celui de la courbe 1202 qui concerne le laser à semiconducteur de l'art antérieur qui oscille selon un mode unique. D'autre part, la largeur du guide d'ondes à guidage par l'indice est aussi grande que celle de la région du courant d'injection au voisinage de la face d'extrémité de la cavité, ce qui forme une structure à gui- dage par l'indice. Par conséquent, un mode transverse parallèle à la jonction est stable, et on peut obtenir un diagramme de rayonnement en champ lointain semblable à celui de la figure 6. En outre, la distance d'astigmatisme est aussi faible que celle du laser à semiconducteur du type à gidagepar l'indice, c'est-à-dire que sa valeur est de 3 im ou moins. On ne peut cependant pas obtenir l'oscillation selon des modes longitudinaux multiples, l'oscillation selon le mode transverse fondamental et un courant de seuil faible, si on ne sélectionne pas de fagon appropriée les longueurs des régions à guidage de l'onde par l'indice, e et e3 la longueur de la région à guidage par le gain, 1] 3' e2, la largeur de la région à guidage par le gain, g, la largeur de la région à guidage par l'indice, i, et la lar- geur de la région du courant d'injection, s (voir la figu- re 9(a)). Le Tableau 3 montre le courant de seuil, le mode transverse et le mode longitudinal qu'on obtient pour diverses valeurs de el, 2, e39 g' i, et s. Tableau 3 N dOhan courant de seuil mode mode déhtillone1 e2 e3 g i s transverse longitudinal tillon e1 e2e (pm) (pm) (pm) (m)(pm)(pm) (mA) 1 100 120 100 20 5 4 55 fondamental multiple 2 40 100 300 20 3 2 50 fondamental multiple 3 180 300 100 20 5 4 45 fondamental multiple 4 300 100 20 30 7 5 50 fondamental multiple 100 50 120 30 5 4 55 fondamental multiple 6 450 100 120 20 2 2 48 fondamental multiple 7 100 200 80 20 15 5 90 fondamental multiple 8 80 120 200 4 4 4 60 fondamental unique 9 100 150 150 15 5 4 65 fondamental multiple 200 120 100 15 5 15 120 fondamental multiple 11 5 200 80 20 5 4 55 ordre supé- multiple rieur 12 550 50 10 20 5 4 200 fondamental unique 13 200 5 70 20 5 4 45 fondamental unique 14 30 550 10 20 5 4 180 fondamental multiple Commele montre le Tableau 3, si e1 ou e3 est infé- rieur à 10 pm, le mode transverse devient un mode d'odre supérieur, ce qui conduit à une oscillation en plusieurs points. En outre, si e1 ou e3 est supérieur à 500 pm, le mode longitudinal devient un mode unique et on ne peut pas réduire le bruit induit par réaction. En outre, si e2 est inférieur ou égal à 10 pm, le mode longitudinal devient un mode unique et on ne peut pas réduire le bruit induit par réaction. Lorsque e2 est supérieur à 500 um, le courant de seuil est supérieur ou égal à 100 mA. De plus, lorsque i est supérieur à 10 pm, le mode transverse devient un mode supérieur, et il est impossible de former une nervure ayant une largeur i inférieure ou égale à lpm. Le mode longitudinal est un mode unique lorsque g est inférieur à um, et le courant de seuil est supérieur ou égal à mA lorsque s est supérieur ou égal à 10 pm. En outre, s ne doit pas être inférieur ou égal à 1 pm, pour permettre la fabrication. Les résultats montrent qu'il est nécessaire de satisfaire les relations suivantes pour réaliser un laser à semiconducteur avec un mode longitudinal multiple, un mode transverse fondamental et un faible courant de seuil. Pm Il est plus préférable que les relations suivan- tes soient satisfaites. 20 pm On ne peut cependant pas minimiser l'astigmatis- me si on ne sélectionne pas correctement les paramètres wI et tI qui sont indiqués sur la figure 9(b). Tableau 4 N wI t courant mode astig- mode d'échan- de seuil transverse matisme longitudinal tillon ( mA) (F2m) 1 3 0,4 30 fondamental 2 multiple 2 5 0,5 35 fondamental 3 multiple 3 5 0,2 28 fondamental 2 multiple 4 2 1 30 fondamental 2 multiple 7 0,3 38 fondamentel 4 multiple 6 1 0,5 24 fondamental 3 multiple 7 12 1 45 ordre supé- 20 multiple rieur 8 5 2,5 40 ordre supé- 18 multiple rieur 9 12 2,5 48 ordre supé- 20 multiple rieur 10 0,4 fabrication impossible Le Tableau 4 montre comment évoluent le courant de seuil, l'astigmatisme et le mode longitudinal lorsqu'on fait varier wIet tI dans le laser à semiconducteur de l'invention. Lorsque wI et tI sont respectivement supé- rieur à 10 pm et 2 pm, il apparaît une distance d'astigma- tisme élevée.En outre, wI ne doit pas être inférieur ou égal à 0,5 pm, pour permettre la fabrication. En outre, avec la structure ci-dessus, on ne peut pas obtenir une puissance de sortie élevée si on ne sélectionne pas correctement l'angle 0I qui est indiqué sur la figure 9(b). Le Tableau 5 montre l'évolution du courant de seuil, des caractéristiques du mode transverse, de la distance d'astigmatisme et de la puissance de sortie maxi- male lorsqu'on fait varier 1 dans le laser à semiconduc- teur de l'invention. La puissance de sortie maximale s'élève jusqu'à 10 mW lorsque I est inférieur à 500, et une oscillation sur un mode d'ordre supérieur apparaît lorsque GIest supérieur ou égal à 1200. Tableau 5 No QI(') mode transverse courant distance puissance de d'échan- de seuil d'astig- sortie maximale tillon (MA) Bti me (mW) 1 30 fondamental 80 4 8 2 40 fondamental 50 4 10 3 50 fondamental 40 3 15 4 60 fondamental 30 3 20 70 fondamental 25 3 35 6 80 fondamental 28 2 40 7 90 fondamental 25 3 35 8 100 fondamental 30 5 40 9 110 fondamental 35 7 40 120 fondamental 40 10 45 11 130 ordre supé- 60 12 45 rieur 12 140 ordre supé- 70 15 45 rieur On ne peut cependant pas obtenir l'absence de bruit et une faible distance d'astigmatisme si une certai- ne relation entre les longueurs el, e2 et e3 indiquées sur la figure 9(a) n'est pas satisfaite. Le tableau 6 montre une partie des conditions correspondant au mode de réalisation du laser à semicon- ducteur conforme à l'invention. Tableau 6 N0 e2 N g2 d'échan- e e e3 e +e mode distance tillon l 2 3 l(M3 longitudinal d'astigmatisme (bm) (Ulm t)(Um) 1 100 100 100 0,50 unique 2, 5 2 100 110 100 0,55 multiple 2,5 3 100 100 150 0,40 unique 2,5 4 80 150 120 0,75 multiple 3 150 50 120 0,19 unique 2 6 170 100 130 0,33 multiple 2 7 10 290 20 9,7 multiple 7 8 8 300 20 10,7 multiple 10 9 8 320 10 17,8 multiple 17 Comme le montre le Tableau 6, lorsque la relation qu'indiquent les expressions suivantes n'est pas satisfaite, le mode longitudinal devient un mode unique, et il apparait un niveau élevé de bruit induit par réaction. $ # e2 et e2 $ e3 let e2 0,3 l+e3 L'expression e1: e2 indique en outre une rela- tion plus préférable. Dans ce cas, on peut obtenir une oscillation stable sur des modes multiples ayant la repro- ductibilité désirée, et on peut réduire le bruit induit par réaction. En outre, lorsque les relations suivantes sont satisfaites, une oscillation apparaissant dans la structu- re de cavité interne est renforcée, et on peut obtenir une oscillation stable sur des modes multiples avec une repro- ductibilité favorable, et le bruit induit par réaction peut en outre être réduit: e1 + e2 $ e3 ou e1+ e3 # e1 De plus, lorsque la relation suivante n'est pas satisfaite, la distance d'astigmatisme est supérieure ou égale à 8 Hpm: e2 el+e3 distance d'astigmatisme, il est nécessaire que les rela- tions suivantes soients satisfaites: e1 # e2 et e2 # e3 0,3 avantages suivants. (1) L'absence de courant de fuite vers l'exté- rieur de la région d'oscillation procure des conditions d'oscillation souhaitables, avec un faible courant de seuil, à cause de la résistivité extrêmement élevée du semiconducteur composé du groupe II-VI dans lequel est enterrée la couche de semiconducteur du groupe III-V. On peut donc réduire la génération de chaleur par le laser à semiconducteur de l'invention, et ceci affecte la facilité de fabrication du dispositif, en particulier le montage sur un radiateur. Simultanément, l'invention est adaptable à une structure fondamentale d'un laser intégré ou de cir- cuits optoélectroniques intégrés. (2) Le semiconducteur composé du groupe II-VI dans lequel la nervure est enterrée a un indice de réfrac- tion inférieur à celui du semiconducteur du groupe III-V se trouvant dans la région d'oscillation, ce qui permet d'obtenir une structure de guidage à cause de la partie réelle de l'indice de réfraction complexe. En outre, un choix approprié de w et t permet d'obtenir une oscillation stable dans le mode transverse fondamental. De plus, un choix approprié de O permet d'obtenir un faible astigma- tisme et une puissance de sortie maximale élevée. (3) Le semiconducteur composé du groupe II-VI dans lequel la nervure est enterrée ne forme pas d'inter- faces des deux côtés de la nervure, et il n'y a pas de recroissance dans le chemin de circulation du courant, ce qui fait qu'il n'y a pas d'états d'interface induits par recroissance. Il n'y a donc pas de dégradation même après une longue durée de fonctionnement, et on peut donc fabri- quer un laser à semiconducteur ayant une fiabilité élevée. (4) Le semiconducteur composé du groupe II-VI dans lequel la nervure est enterrée est formé par le pro- cédé MOCVD en utilisant un additif en tant que matière source, ce qui permet de former à une température basse une couche ayant une bonne qualité cristalline pour la structure enterrée. On peut ainsi former sans difficulté une couche de blocage d'injection à résistivité élevée, sur des hétérostructures doubles telles qu'une région d'oscillation. On peut en outre former une couche d'épais- seur uniforme sur une zone étendue, par le procédé MOCVD utilisant un additif, et on peut fabriquer avec un rende- ment de fabrication élevé un laser à semiconducteur ayant des caractéristiques uniformes. (5) On peut fabriquer par le procédé MOCVD tou- tes les couches de semiconducteur formant un laser à semi- conducteur sans employer des traitements à productivité faible, comme un traitement de diffusion de zinc ou un traitement d'implantation ionique. On peut donc former une couche de semiconducteur ayant des caractérsitiques uni- formes sur une zone étendue, ce qui autorise une fabrica- tion en grande quantité et un faible coût. (6) Du fait que la structure guidée est formée par une structure à guidage par le gain au centre de la cavité, l'invention permet d'obtenir une oscillation selon des modes longitudinaux multiples. On peut donc fabriquer un laser à semiconducteur ayant un niveau extrêmement fai- ble de bruit induit par réaction. (7) Les longueurs el, e2, e3, g i et s sont limi- tées de façon à pouvoir obtenir un laser à semiconducteur capable d'osciller de façon stable selon des modes longi- tudinaux multiples et d'osciller de façon stable selon un mode transverse fondamental, avec un niveau faible de bruit induit par réaction et un faible courant de seuil. (8) On peut fabriquer un laser à semiconducteur sans bruit avec un faible astigmatisme et capable d'oscil- ler selon le mode transverse fondamental, en limitant les longueurs wI et tI. (9) On peut obtenir un laser à semiconducteur sans bruit avec un faible astigmatisme et une puissance de sortie maximale élevée, capable d'osciller selon le mode transverse fondamental, en limitant la valeur de l'angle GI' (10) Du fait de la proportionnalité des lon- gueurs el, e2 et e3' on peut fabriquer de façon stable et avec une bonne reproductibilité un laser à semiconducteur sans bruit ayant un faible astigmatisme. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1. Laser à semiconducteur du type à double hétérostructure comprenant une couche active, une couche de gaine et une couche de contact, chacune d'elles étant formée par un semiconducteur composé du groupe III-V, caractérisé en ce qu'il comporte des nervures en forme de rubans, formées par enlèvement de matière, par gravure, jusqu'à une profondeur correspondant au milieu de l'épais- seur de la couche de gaine, et situées juste au-dessus de la couche active, et les deux faces latérales des nervures sont enterrées dans un semiconducteur composé du groupe II-VI. 2. Procédé de fabrication du laser à semiconduc- teur de la revendication 1, caractérisé en ce que le semi- conducteur composé du groupe II-VI est formé par une opé- ration de dép8t chimique en phase vapeur organométallique utilisant en tant que source de zinc un composé organo- métallique à base de zinc qui est un additif consistant en dialkylzinc et en dialkylsélénium. 3. Laser à semiconducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de la nervure juste au-dessus de la couche active est comprise entre 0,5 et ,0 pm, et l'épaisseur de la couche de gaine juste au-dessus de la couche active, qui est laissée entre la couche active et une couche de semiconducteur formé par le semiconducteur composé du groupe II-VI, est comprise entre O et 2,0 pm. 4. Laser à semiconducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle entre la face latérale de la nervure et le plan de jonction de la double hétéro- structure est compris entre 50 et 120 . 5. Laser à semiconducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de la nervure est sélectionnée de façon qu'un guide d'ondes qui est créé par la présence du semiconducteur composé du groupe II-VI soit une structure à guidage par l'indice près d'une face d'extrémité d'une cavité, et cette largeur est sélection- née de fagon à être suffisamment grande pour que le guide d'ondes soit une structure à guidage par le gain au centre de la cavité. 6. Laser à semiconducteur selon la revendication , caractérisé en ce qu'il comprend en outre une électrode en forme de ruban qui commande le chemin de circulation du courant, dans la partie supérieure du guide d'ondes. 7. Laser à semiconducteur selon la revendication , caractérisé en ce que la longueur de la région ayant une structure à guidage par l'indice est comprise entre 10 et 500 pm du côté de sortie de la lumière, la longueur de la région à guidage par le gain est comprise entre 10 et 500 pm, la largeur de la région à guidage par l'indice est comprise entre 1 et 10 pm, la largeur de la structure à guidage par le gain est supérieure ou égale à 5 pm, et la largeur du ruban qui commande le chemin de circulation du courant est comprise entre 1 et 10 pm. - 8. Laser à semiconducteur selon la revendication , caractérisé en ce que la largeur de la nervure dans la région à guidage par l'indice est comprise entre 0,5 et pm, et l'épaisseur de la couche de gaine juste audessus de la couche active, qui est laissée entre la couche active et la couche de semiconducteur formée par le semiconducteur composé du groupe II-VI, est comprise entre 0 et 2,0 pm. 9. Laser à semiconducteur selon la revendication , caractérisé en ce que l'angle entre la face latérale de la nervure dans la région à guidage par l'indice et le plan de jonction de la double hétérostructure est compris entre 500 et 120 . 10. Laser à semiconducteur selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que la relation entre la lon- gueur de la région ayant la structure à guidage par l'in- dice (qu'on désigne ci-après par e1 et e3), et celle de la région ayant la structure à guidage par le gain (qu'on désigne ci-après par e2) est représentée par les expres- sions suivantes: el $ e3, e1 ' e2 | e2 0,3