(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層列を有する半導体本体（２）を備えているオプトエレクトロニクスコンポーネント（１）であって、
−  前記半導体本体（２）の前記半導体層列が、ポンプ放射を発生させるように設けられているポンプ領域（３）と、発光放射を発生させるように設けられている発光領域（４）と、を備えており、
−  前記ポンプ領域（３）および前記発光領域（４）が、上下に積み重なって配置されており、
−  前記発光領域（４）および前記ポンプ領域（３）が２つのクラッド層（２０，２３）の間に配置されており、前記クラッド層（２０，２３）によって、前記ポンプ放射および前記発光放射が共通して横方向に導波され、
−  前記オプトエレクトロニクスコンポーネント（１）の動作時、前記ポンプ放射が前記発光領域（４）に光ポンピングを行い、
−  前記オプトエレクトロニクスコンポーネント（１）の動作時、前記発光放射が前記半導体本体（２）から横方向に現れ、
前記横方向とは、前記半導体層列の前記半導体層の主延在平面に進む方向であり、
前記発光放射および前記ポンプ放射が前記横方向に伝搬し、
前記オプトエレクトロニクスコンポーネントの動作時、前記ポンプ領域（３）が電気的ポンピングされ、一方の種類の電荷の電荷担体が前記発光領域（４）を通って前記ポンプ領域（３）に注入され、
前記発光放射および前記ポンプ放射は、共線的に進行し、
−  前記オプトエレクトロニクスコンポーネント（１）は、半導体レーザーダイオードであり、
−  前記発光放射は、緑色のスペクトル範囲内のコヒーレントなレーザー放射であり、
−  前記ポンプ領域（３）が第１のインジウム濃度を有する少なくとも１つの量子井戸層（３１）を備え、
−  前記発光領域（４）が、第２のインジウム濃度を有する少なくとも１つの量子井戸層（４１）を備え、
−  前記半導体層列が、前記量子井戸層に隣接するバリア層（３２）を備え、
−  前記第１のインジウム濃度は前記第２のインジウム濃度よりも低く、その結果、インジウム含有量子井戸層と、隣接する前記バリア層（３２）との間の界面に発生するピエゾバリアに関して、前記ポンプ領域（３）の前記少なくとも１つの量子井戸層（３１）への電荷担体の注入が前記発光領域（４）の前記少なくとも１つの量子井戸層（３１）への注入と比較して、容易に行われるようになっている、
オプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項２】
−  前記発光放射のピーク波長は、前記ポンプ放射のピーク波長よりも大きく、
−  前記発光放射の前記ピーク波長は、４９０ｎｍ〜５７０ｎｍの間の範囲（両端を含む）の緑色のスペクトル範囲内である、
請求項１に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項３】
−  電荷担体バリア（５０）が前記半導体本体（２）に形成されており、
−  前記電荷担体バリア（５０）が、前記発光領域（４）と前記ポンプ領域（３）との間に配置されており、
−  前記電荷担体バリア（５０）が、前記電荷担体バリア（５０）に隣接する半導体材料よりも大きいバンドギャップを有する半導体材料を含んでいる、
請求項１または請求項２に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項４】
−  前記電荷担体バリア（５０）が、前記隣接する半導体材料の価電子帯端よりも低いエネルギ準位にある価電子帯端を有し、その結果、前記ポンプ領域（３）の一方の側から前記発光領域（４）に達するホールの電流フローが回避され、
−  前記電荷担体バリア（５０）の領域における伝導帯端のプロファイルは一定レベルであり、その結果、電子は妨げられることなく前記電荷担体バリア（５０）を前記ポンプ領域（３）の方に通過する、
請求項１から請求項３のいずれかに記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項５】
−  前記電荷担体バリア（５０）がトンネルバリア（５１）として具体化されており、
−  前記電荷担体バリア（５０）の伝導帯端は、前記隣接する半導体材料よりも高いエネルギ準位にあり、
−  前記電荷担体バリア（５０）の価電子帯端は、前記隣接する半導体材料よりも低いエネルギ準位にある、
請求項３に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項６】
前記発光領域（４）と前記ポンプ領域（３）との間の距離が、前記ポンプ放射の所定の割合が前記発光領域（４）に光学的に結合するように、設定されている、
請求項１から請求項５のいずれかに記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項７】
前記発光領域（４）および前記ポンプ領域（３）が、それぞれ、同じ次数の光学モードにおいて動作するように、垂直方向に設けられている、
請求項１から請求項６のいずれかに記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項８】
前記発光領域（４）および前記ポンプ領域（３）が、互いに異なる次数を有する光学モードにおいて動作するように、垂直方向に設けられている、
請求項１から請求項６のいずれかに記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項９】
前記発光領域（４）もしくは前記ポンプ領域（３）、またはその両方が、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＳｂ、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＡｓ、またはＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＰである、ＩＩＩ−Ｖ属半導体材料を含んでおり、それぞれ０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１である、あるいは、最大で５％の窒素含有量を有するＩＩＩ−Ｖ属半導体材料を含んでいる、
請求項１から請求項８のいずれかに記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項１０】
前記発光領域（４）もしくは前記ポンプ領域（３）、またはその両方が、量子構造を備えており、前記発光領域（４）および前記ポンプ領域（３）が、それぞれ、量子井戸層（３１，４１）を備えており、前記発光領域（４）の前記量子井戸層（４１）に隣接する半導体層（５，２１）のバンドギャップが、前記ポンプ領域（３）の前記量子井戸層（３１）に隣接する半導体層（３２，２２，５）のバンドギャップに一致している、
請求項１から請求項９のいずれかに記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項１１】
前記半導体本体（２）が、前記ポンプ放射に対する反射率よりも低い、前記発光放射に対する反射率を有するように具体化されている放射通過領域（２６）、を有する、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項１２】
前記半導体本体（２）が、前記発光放射および前記ポンプ放射が共線的に通過する放射通過領域（２６）、を有する、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項１３】
放射受信器（２００）を備えており、前記放射受信器（２００）がさらなる半導体層列（２１０）を備えており、前記半導体層列（２１０）の層構造が、前記ポンプ領域（３）および前記発光領域（４）を有する前記半導体層列の層構造に少なくとも部分的に一致している、
請求項１から請求項１２のいずれかに記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【請求項１４】
−  前記半導体層列と前記さらなる半導体層列（２１０）とが、共通の半導体層列からエピタキシャル成長させて形成され、
−  前記発光放射もしくは前記ポンプ放射、またはその両方の強度を、放射受信器によって監視することができる、
請求項１３に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、オプトエレクトロニクスコンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化化合物半導体をベースとする半導体レーザーダイオードの場合、放射の発生効率は、通常では波長が長くなるにつれて減少する。これにより、緑色のスペクトル範囲の放射を発生させることが、より難しくなる。したがって、これまで、緑色のレーザー放射は、非線形光学結晶によって周波数が２倍にされる赤外スペクトル範囲におけるレーザー放射によって、しばしば発生させてきた。この方法においては、アラインメントおよび組立てに関して比較的高いコストがかかる。さらには、このような結晶のコストがかかり、変換効率が比較的低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
１つの目的は、発光放射が、従来の半導体レーザーダイオードによって直接的にカバーすることのできないスペクトル範囲内であるオプトエレクトロニクスコンポーネントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、特許請求項１の主題によって達成される。従属特許請求項は、有利な形状構造および発展形態に関する。
【０００５】
一実施形態によると、本オプトエレクトロニクスコンポーネントは、半導体層列を有する半導体本体を備えており、半導体層列が、ポンプ放射（pump radiation）を発生させるように設けられているポンプ領域と、発光放射（emission radiation）を発生させるように設けられている発光領域と、を備えている。ポンプ領域および発光領域は、互いに積み重なって配置されている。ポンプ放射は、オプトエレクトロニクスコンポーネントの動作時に発光領域に光ポンピングを行う。オプトエレクトロニクスコンポーネントの動作時、発光放射は半導体本体から横方向に現れる。ピーク波長が従来の半導体レーザーダイオードにおいて達成することが難しいスペクトル範囲内にある放射を、ポンプ放射によって、発光領域において単純な方法において発生させることができる。発光領域において発生する放射は、コヒーレントであることが好ましい。
【０００６】
ポンプ領域は、オプトエレクトロニクスコンポーネントの動作時、電気的ポンピングされることが好ましい。したがって、電力の少なくとも一部が、ポンプ放射の形として光出力に変換され、次いで、発光放射に変換される。
【０００７】
発光放射およびポンプ放射は、横方向に伝搬することが好ましい。したがって、ポンプ放射は、発光放射と同じように、半導体本体において横方向に進行することができる。この場合、横方向とは、半導体層列の半導体層の主延在平面（main extension plane）に進む方向を意味するものと理解される。さらに、発光領域およびポンプ領域は、共通の導波管内に配置することができる。
【０００８】
１つの好ましい発展形態においては、発光領域およびポンプ領域は、２つのクラッド層の間に配置されている。これらのクラッド層は、ポンプ領域および発光領域に面しているクラッド層の側にそれぞれ配置されている半導体層の屈折率よりも低い屈折率を、それぞれが有することが、さらに好ましい。したがって、クラッド層によって、ポンプ放射および発光放射を横方向に同時に導波することができる。
【０００９】
１つの好ましい形状構造においては、オプトエレクトロニクスコンポーネントの動作時、一方の種類の電荷（すなわち電子またはホール）の電荷担体が、発光領域を通ってポンプ領域に注入される。好ましくは、電荷担体を注入するための第１のコンタクト層および第２のコンタクト層が設けられており、これらコンタクト層の間に発光領域およびポンプ領域が配置されている。第１のコンタクト層と第２のコンタクト層との間に発光領域を配置することによって、オプトエレクトロニクスコンポーネントを特にコンパクトに具体化することができる。さらには、発光領域とポンプ放射との光学的結合が単純化される。
【００１０】
発光放射のピーク波長は、ポンプ放射のピーク波長よりも大きいことが有利である。したがって、発光領域におけるポンプ放射の効果的な吸収が確保される。
【００１１】
１つの変形構造においては、発光放射のピーク波長もしくはポンプ放射のピーク波長、またはその両方は、紫外線または可視のスペクトル範囲内にある。一例として、ポンプ放射のピーク波長が青色または紫外線のスペクトル範囲内であり、発光放射のピーク波長が緑色のスペクトル範囲内であるようにすることができる。緑色のスペクトル範囲は、具体的には、４９０ｎｍ〜５７０ｎｍの間の範囲（両端を含む）を意味するものと理解される。紫外スペクトル範囲は、およそ１ｎｍから３８０ｎｍまでの波長範囲を含んでいる。
【００１２】
さらに、発光放射のピーク波長は、４８０ｎｍ〜６００ｎｍの間（両端を含む）とすることができる。
【００１３】
発光領域もしくはポンプ領域、またはその両方は、ＩＩＩ−Ｖ属半導体材料を含んでいることが好ましい。具体的には、発光領域もしくはポンプ領域、またはその両方は、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）を含んでいることができる。この半導体材料は、紫外線および可視、特に、青色および緑色のスペクトル範囲の放射を発生させるうえで特に適している。
【００１４】
代替の変形構造においては、発光放射のピーク波長もしくはポンプ放射のピーク波長、またはその両方は、赤外線あるいは赤色のスペクトル範囲内にある。特に、赤色および赤外線のスペクトル範囲の放射を発生させるためには、発光領域もしくはポンプ領域、またはその両方は、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＳｂ、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＡｓ、またはＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＰ（各場合において０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）を含んでいることができる。
【００１５】
これに代えて、またはこれに加えて、発光領域もしくはポンプ領域、またはその両方は、最大で５％の窒素含有量を有するＩＩＩ−Ｖ属半導体材料（例えばＩｎＧａＡｓＮ）を含んでいることができる。このタイプの半導体材料は、「希薄窒化物」とも称する。
【００１６】
１つの好ましい形状構造においては、発光領域もしくはポンプ領域、またはその両方は、量子構造を備えている。本出願のコンテキストにおいて、量子構造という表現は、具体的には、閉じ込めの結果として電荷担体においてエネルギ状態の量子化が起こりうる任意の構造を包含する。具体的には、量子構造という表現には、量子化の次元数に関する指定は何ら含まれない。したがって、量子構造は、特に、量子井戸、量子細線、量子ドットおよびこれらの構造の任意の組合せを包含する。
【００１７】
１つの好ましい発展形態においては、量子井戸層に隣接する半導体層（例えば、２つの隣接する量子井戸層の間のバリア層）のバンドギャップは、ポンプ領域の量子井戸層に隣接する半導体層に一致する。したがって、発光領域およびポンプ領域における量子井戸層には、各場合において、同一に、特に、材料組成に関して同一に具体化されている半導体材料を隣接させることができる。したがって、高い結晶品質での発光領域およびポンプ領域の形成が単純化される。
【００１８】
１つの好ましい形状構造においては、電荷担体バリアが半導体本体の中に形成されている。この電荷担体バリアは、一方の種類の電荷の透過率が他方の種類の電荷の透過率よりも高いことが好ましい。したがって、電荷担体バリアは、ホールバリアとして、または電子バリアとして具体化することができる。したがって、ポンプ領域の電気的ポンピング時、電子−ホール対の発光再結合が主としてポンプ領域において起こる状況を、改良された方法において達成することが可能である。
【００１９】
ｎ型導電性にドープされた半導体本体領域に配置されている電荷担体バリア、または、ｎ型導電性にドープされた半導体本体領域に隣接して配置されている電荷担体バリアは、ホールバリアとして具体化されていることが好ましい。
【００２０】
同様に、ｐ型導電性にドープされた半導体本体領域に配置されている電荷担体バリア、または、ｐ型導電性にドープされた半導体本体領域に隣接して配置されている電荷担体バリアは、電子バリアとして具体化されていることが好ましい。
【００２１】
ホールバリアは、例えば、隣接する半導体層の価電子帯端よりも自身の価電子帯端が下に位置する半導体層によって、形成することができる。同様に、電子バリアは、隣接する半導体層の伝導帯端よりも自身の伝導帯端が上に位置する半導体層によって、形成することができる。
【００２２】
これに代えて、またはこれに加えて、電荷担体バリアをトンネルバリアとして具体化することができる。トンネルバリアは、隣接する半導体材料のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有することが好ましい。
【００２３】
トンネルバリアは、好ましくは最大で１０ｎｍの厚さ、特に好ましくは最大で５ｎｍ（例えば２ｎｍ）を有する。電荷担体は、量子力学のトンネル効果によってこのトンネルバリアを通過することができる。この場合、トンネリング確率は、異なる伝導型の電荷担体において通常では異なる。したがって、透過率は、一方の種類の電荷（通常では電子）の方が他方の種類の電荷よりも高い。
【００２４】
１つの好ましい発展形態においては、電荷担体バリアから遠い方のポンプ領域の側に、さらなる電荷担体バリアが配置されている。この場合、電荷担体バリアがホールバリアとして具体化されており、さらなる電荷担体バリアが電子バリアとして具体化されている、またはこの逆であることが有利である。したがって、電子−ホール対の再結合を、特に効果的にポンプ領域に制限することができる。したがって、電力からポンプ放射への変換効率を、さらに相当に高めることができる。
【００２５】
電荷担体バリアは、ポンプ領域と発光領域との間に形成することができる。したがって、注入される電荷担体の再結合を、単純な方法においてポンプ領域に制限することができる。代替形態として、電荷担体バリアを、発光領域から遠い方のポンプ領域の側に配置することもできる。
【００２６】
１つの好ましい形状構造においては、半導体層列の半導体層の層厚は、ポンプ放射の所定の割合が発光領域に光学的に結合するように、具体化されている。具体的には、オプトエレクトロニクスコンポーネントの動作時に発生するポンプ放射の光学モードに関連して、発光領域を垂直方向において適切に配置することによって、ポンプ放射と発光領域との結合の程度を設定することができる。
【００２７】
１つの変形構造においては、発光領域およびポンプ領域は、各場合において、同じ次数の光学モードにおいて動作するように、垂直に、すなわち横方向（transverse direction）に設けられている。具体的には、発光領域およびポンプ領域は、各場合において、光学基本モードにおいて動作するように、垂直方向に設けることができる。
【００２８】
発光領域とポンプ領域との間の距離は、ポンプ放射の所定の割合が発光領域に光学的に結合するように、設定されていることがさらに好ましい。発光領域とポンプ領域の間の距離と、光学モードにおけるポンプ放射の最大強度、具体的には、光学基本モードの場合におけるポンプ放射の最大単独強度（sole intensity maximum）が小さいほど、発光領域とポンプ放射との光学的結合性が強い。
【００２９】
発光領域およびポンプ領域は、互いに異なる次数を有する横光学モード（transverse optical modes）において動作するように、垂直方向に設けることもできる。具体的には、発光領域を基本モードにおいて動作するように設けることができ、ポンプ領域を一次モードにおいて動作するように設けることができる。
【００３０】
ｎ次の光学モードは、ｎ個の節点（node）を有する永続的な放射界（standing radiation field）によって区別される。ポンプ領域もしくは発光領域、またはその両方の光学モードの節点は、吸収層の領域に形成することができる。したがって、ポンプ放射もしくは発光放射、またはその両方の、吸収層における望ましくない吸収を、低減することができる。
【００３１】
半導体本体は、放射通過領域を有することが好ましい。発光放射、および該当する場合にポンプ放射は、放射通過領域を、特に共線的に（collinearly）通過することができる。
【００３２】
１つの好ましい形状構造においては、放射通過領域の上に光取り出し層（coupling-out layer）が形成されている。この光取り出し層は、多層構造として形成することもできる。具体的には、光取り出し層をブラッグミラーとして具体化することができる。ブラッグミラーによって、発光放射に対する反射率とポンプ放射に対する反射率とを、互いに個別に幅広い範囲内で設定することができる。
【００３３】
特に、光取り出し層による放射通過領域は、ポンプ放射に対する反射率よりも低い、発光放射に対する反射率を有するように具体化されていることが好ましい。具体的には、放射通過領域は、発光放射に対する最大で７０％、好ましくは最大で５０％の反射率と、ポンプ放射に対する少なくとも７０％の反射率を有することができる。特に、オプトエレクトロニクスコンポーネントの光取り出しを目的としてポンプ放射が設けられていない場合、ポンプ放射に対する反射率を、８０％以上、好ましくは９０％以上とすることができる。
【００３４】
１つの好ましい発展形態においては、放射通過領域の反対側に位置する、半導体本体の領域は、発光放射およびポンプ放射に対する反射率として少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、特に好ましくは少なくとも９０％を有するように、例えば反射層によって具体化されている。
【００３５】
１つの好ましい発展形態においては、発光放射もしくはポンプ放射、またはその両方のための共振器が、外部ミラーによって形成されている。この場合、発光放射は、発光領域と外部ミラーとの間の自由伝搬領域を通過する。
【００３６】
ポンプ放射および発光放射は、互いに異なる共振器の中をさらに伝搬することができる。具体的には、共振器は、共振器のタイプもしくは共振器の長さ、またはその両方に関して異なる様式に具体化することができる。一例として、ポンプ放射が線形共振器を伝搬する一方で、発光放射がリング共振器を伝搬する、またはこの逆とすることができる。
【００３７】
さらなる好ましい形状構造においては、オプトエレクトロニクスコンポーネントは、非線形光学素子を備えている。非線形光学素子は、発光放射の周波数混合、特に、周波数逓倍（例えば、周波数２逓倍）を目的として設けることができる。さらに、この非線形光学素子は、発光放射のための外部共振器の中に配置することができる。したがって、発光領域によって放出される放射の変換（例えば、緑色のスペクトル範囲から紫外スペクトル範囲への変換）を、特に効果的に行うことができる。
【００３８】
さらなる好ましい形状構造においては、オプトエレクトロニクスコンポーネントは、放射受信器（radiation receiver）を備えている。この放射受信器は、さらなる半導体層列を備えていることが好ましい。このさらなる半導体層列の層構造は、半導体層列の層構造に少なくとも部分的に一致していることができる。具体的には、発光領域およびポンプ領域を備えている半導体層列と、放射受信器のさらなる半導体層列とを、共通の堆積ステップにおいて、例えばエピタキシャル成長によって形成することができ、さらに、共通の半導体層列から成長させることが好ましい。これによって、製造が単純化される。さらには、発光領域およびポンプ領域を備えている半導体層列と、さらなる半導体層列とを、これらの半導体層列のための共通の成長基板上に配置することができる。
【００３９】
一例として、発光放射もしくはポンプ放射、またはその両方の強度を、放射受信器によって監視することができる。この目的のための追加のオプトエレクトロニクスコンポーネントを省くことができる。
【００４０】
１つの好ましい形状構造においては、発光領域およびポンプ領域を備えている半導体本体の上または内部に、ラテラル構造が形成されている。このタイプのラテラル構造によって、例えば、横（すなわち長手）方向においてシングルモード動作を達成することができる。このラテラル構造は、一例として、ＤＦＢ（分布帰還）構造、またはＤＢＲ（分布ブラッグ反射器）構造とすることができる。
【００４１】
さらなる特徴、有利な形状構造、および利点は、例示的な実施形態の以下の説明を図面を参照しながら読み進めることによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】オプトエレクトロニクスコンポーネントの第１の例示的な実施形態を概略的な断面図として示している。
【図２】オプトエレクトロニクスコンポーネントの第２の例示的な実施形態による、半導体本体の一部分における伝導帯端および価電子帯端のプロファイルを示している。
【図３Ａ】オプトエレクトロニクスコンポーネントの第３の例示的な実施形態による、半導体本体の一部分における伝導帯端および価電子帯端のプロファイルを示している。
【図３Ｂ】オプトエレクトロニクスコンポーネントの第４の例示的な実施形態による、半導体本体の一部分における伝導帯端および価電子帯端のプロファイルを示している。
【図４】オプトエレクトロニクスコンポーネントの第４の例示的な実施形態による、半導体本体の一部分における伝導帯端および価電子帯端の垂直方向プロファイルと、発光再結合率ＲＳの垂直方向プロファイルのシミュレーションの結果を示している。
【図５Ａ】それぞれ、異なる熱抵抗を有するオプトエレクトロニクスコンポーネントの例示的な実施形態における、注入電流Ｉの関数としての放出される放射出力Ｐのシミュレーションの結果を示している。
【図５Ｂ】それぞれ、異なる熱抵抗を有するオプトエレクトロニクスコンポーネントの例示的な実施形態における、注入電流Ｉの関数としての放出される放射出力Ｐのシミュレーションの結果を示している。
【図６Ａ】それぞれ、オプトエレクトロニクスコンポーネントの３つの例示的な実施形態における、屈折率、ポンプ放射の光学モード、および発光放射の光学モードの、定性的な垂直方向プロファイルを示している。
【図６Ｂ】それぞれ、オプトエレクトロニクスコンポーネントの３つの例示的な実施形態における、屈折率、ポンプ放射の光学モード、および発光放射の光学モードの、定性的な垂直方向プロファイルを示している。
【図６Ｃ】それぞれ、オプトエレクトロニクスコンポーネントの３つの例示的な実施形態における、屈折率、ポンプ放射の光学モード、および発光放射の光学モードの、定性的な垂直方向プロファイルを示している。
【図７】オプトエレクトロニクスコンポーネントの第４の例示的な実施形態における、垂直方向における伝導帯端プロファイル、フェルミ準位、および電子密度のシミュレーションの結果を示している。
【図８】オプトエレクトロニクスコンポーネントの第４の例示的な実施形態（図７のベースとなっている実施形態）における、電圧Ｕの関数としての電流密度ｊのシミュレーションの結果を示している。
【図９】光取り出し層の２つの例示的な実施形態における、波長λの関数としての光取り出し層の反射率Ｒのシミュレーションの結果を示している。
【図１０】オプトエレクトロニクスコンポーネントの第５の例示的な実施形態を概略的な側面図として示している。
【図１１】オプトエレクトロニクスコンポーネントの第６の例示的な実施形態を概略的な側面図として示している。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図面において、同一要素、同一タイプの要素、および同一機能の要素には、同じ参照記号を付してある。
【００４４】
図面は、各場合において概略的に示してあり、したがって、必ずしも正しい縮尺ではない。比較的小さい要素、特に層の厚さは、明瞭さを目的として誇張して描いてある。
【００４５】
図１は、オプトエレクトロニクスコンポーネント１の第１の例示的な実施形態を概略的な断面図として示している。オプトエレクトロニクスコンポーネント１は、半導体層列を備えている半導体本体２を備えている。半導体層列は、半導体本体を形成しており、エピタキシャル成長によって、例えばＭＯＶＰＥまたはＭＢＥによって、形成されることが好ましい。半導体本体の半導体層列は、ポンプ放射を発生させるように設けられているポンプ領域３と、発光放射を発生させるように設けられている発光領域４と、を備えている。ポンプ領域および発光領域は、互いに積み重なって配置されている。
【００４６】
ポンプ放射は、オプトエレクトロニクスコンポーネントの動作時に発光領域４に光ポンピングを行う。したがって、発光放射は半導体本体から横方向に現れる。発光放射およびポンプ放射は、横方向に伝搬する。
【００４７】
半導体層列を備えている半導体本体２は、キャリア２９の上に配置されている。このキャリアは、一例として、半導体本体２の半導体層列のための成長基板とすることができる。代替形態として、キャリア２９は、成長基板以外とすることもできる。この場合、キャリアは、特に、結晶の純度に関して成長基板に課される厳しい要求条件を満たしている必要はなく、他の特性（例えば、熱伝導率、電気伝導率、機械的安定性のうちの１つ以上）に基づいて選択することができる。
【００４８】
オプトエレクトロニクスコンポーネント１は、第１のコンタクト層６１および第２のコンタクト層６２をさらに備えている。第１のコンタクト層および第２のコンタクト層は、オプトエレクトロニクスコンポーネントの動作時、電荷担体を異なる側からこれらのコンタクト層を介してポンプ領域３の中に注入してポンプ領域３において電子−ホール対の再結合によって放射を発生させることができるように、配置されている。コンタクト層のそれぞれは、金属（例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、またはＮｉ）あるいはこれらの金属の少なくとも１つを備えている金属合金を含んでいることが好ましい。
【００４９】
したがって、ポンプ領域３は、垂直方向に電気的ポンピングされ、発光領域４に光ポンピングを行うポンプ放射は横方向に伝搬する。
【００５０】
ポンプ領域３は、一例として、３つの量子井戸層３１を備えており、これら量子井戸層３１の間に各バリア層３２が配置されている。ポンプ領域には、３つ以外の数の量子井戸層、例えば、１つの量子井戸層、２つの量子井戸層、もしくは４つまたはそれ以上の量子井戸層を形成することもできる。
【００５１】
さらに、発光領域４は、１つの量子井戸層４１を備えている。発光領域は、１つ以外の数として、２つまたはそれ以上の量子井戸層を備えていることもできる。発光領域４の１つまたは複数の量子井戸層のそれぞれは、発光領域のこれら量子井戸層における電子−ホール対の遷移エネルギが、ポンプ領域３の量子井戸層３１における遷移エネルギよりも小さいように、具体化されていることが都合がよい。したがって、ポンプ領域において発生するポンプ放射を、発光領域において効果的に吸収することができる。
【００５２】
オプトエレクトロニクスコンポーネントの動作時、一方の種類の電荷の電荷担体が発光領域４を通ってポンプ領域３に注入される。図示した例示的な実施形態においては、発光領域は、第２のコンタクト層６２からポンプ領域３までの電荷担体の注入経路上に配置されている。
【００５３】
半導体層は、ポンプ領域の一方の側において少なくとも部分的にｎ型導電性にドープされており、ポンプ領域の他方の側において少なくとも部分的にｐ型導電性にドープされていることが有利である。したがって、ポンプ領域の２つの異なる側からポンプ領域内への電荷担体の注入が単純化される。
【００５４】
一例として、ｎ型導電性の半導体層２１およびｎ型導電性のクラッド層２０を、ポンプ領域４とキャリア２９との間に配置することができる。同様に、ｐ型ドープされた半導体層２２、２４およびｐ型導電性のクラッド層２３を、キャリアから遠い方のポンプ領域４の側に配置することができる。クラッド層は、クラッド層の間に配置されている半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有することが有利である。これらクラッド層の間には、発光領域およびポンプ領域が配置されている。したがって、クラッド層の間におけるポンプ放射および発光放射の共通の横方向導波が単純化される。
【００５５】
発光領域４およびポンプ領域３は、同じ導電型にドープされた半導体本体領域に少なくとも一部が配置されていることが好ましい。具体的には、ｎ型導電性にドープされた領域に、発光領域の全体と、ポンプ領域の全体または少なくとも一部とを配置することが可能である。
【００５６】
発光領域４およびポンプ領域３の半導体層は、その材料組成に関して幅広い制限内で変えることができる。
【００５７】
発光領域４もしくはポンプ領域３、またはその両方は、ＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体材料を含んでいることが好ましい。具体的には、緑色の発光放射を発生させるためには、好ましくは材料組成ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）をベースとする窒化化合物半導体材料が適している。表１は、緑色のスペクトル範囲（例えば５３２ｎｍにおける）放射を発生させるために発光領域が設けられている、図１に示した層構造の例示的な材料組成を示している。
【００５８】
【表１】
0005646326.tif 000002
【００５９】
この場合、発光放射のピーク波長を、発光領域４の量子井戸層４１の厚さとそのＩｎ含有量との適切な組合せによって設定することができ、この場合、Ｉｎ含有量を増大させる、もしくは層厚を大きくする、またはその両方によって、ピーク波長を大きくすることができる。一例として、１０％のインジウム含有量ｙおよび厚さ２ｎｍを有するＩｎＧａＮ量子井戸層４１は、約５３２ｎｍの波長を有する発光放射を発生させるうえで適している。この量子井戸層４１に隣接する半導体層２１および半導体層５は、それぞれＧａＮをベースとしており、したがって、量子井戸層４１のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する。発光領域は、２つ以上の量子井戸層を備えていることもでき、これらの量子井戸層は同じ導電型に具体化されていることが好ましい。
【００６０】
この場合、厚さ４ｎｍおよび約５．１％のインジウム含有量ｙを有するＩｎＧａＮ量子井戸層は、ポンプ領域３の量子井戸層３１に適している。バリア層３２はＧａＮをベースとしており、すなわち、発光領域４の量子井戸層４１に隣接している半導体層２１および半導体層５と同じ組成を有する。ポンプ領域は３つの量子井戸層３１を備えている。しかしながら、この変更形態として、１つのみ、２つ、または４つ以上の量子井戸層を備えている量子構造を設けることもできる。
【００６１】
したがって、ポンプ領域３の量子井戸層３１は、発光領域４の量子井戸層４１よりも低いインジウム濃度を有する。したがって、ポンプ領域３の量子井戸層への電荷担体の注入が、特に、発光領域４の量子井戸層への注入と比較して、単純化されている。
【００６２】
インジウム含有量が増すにつれて量子井戸層への電荷担体の注入が難しくなる理由は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの界面に形成されるピエゾ電界である。Ｉｎ含有量が高いほど、このピエゾ電界が強い。
【００６３】
したがって、電気的ポンピングされるポンプ領域３と、ポンプ領域３によって光学的にポンピングされる発光領域４とによって、ある波長範囲（例えば、緑色の波長範囲）内の放射を、外部電圧を印加することによる単純な方法において発生させることができる。したがって、緑色のスペクトル範囲内のコヒーレントな放射（例えば、レーザー放射）を発生させることが可能であり、非線形光学結晶における変換を省くことができる。したがって、電気的ポンピングされる半導体本体２において、緑色のコヒーレントな放射が発生する。
【００６４】
中間層５は、ポンプ領域３と発光領域４との間に配置されている。ポンプ放射と発光領域４との間の光学的結合性（optical coupling）を、この中間層によって設定することができる。中間層の厚さは、好ましくは１ｎｍ〜２μｍの間（両端を含む）、特に好ましくは５ｎｍ〜１μｍの間（両端を含む）である。この光学的結合性については、図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら詳しく説明する。
【００６５】
層の厚さもしくは材料の組成、またはその両方を設定することによって、別の発光波長を発生させることもできる。発光放射のピーク波長は、４８０ｎｍ〜６００ｎｍの間（両端を含む）にあることが好ましい。ポンプ放射のピーク波長は、青色または紫外線のスペクトル範囲内にあることが好ましい。
【００６６】
ポンプ領域３および発光領域４は、２つのクラッド層２０，２３の間に配置されており、これらのクラッド層はそれぞれＡｌ０．０６Ｇａ０．９４Ｎを含んでおり、したがって、クラッド層２０，２３の間に配置されているＧａＮ半導体層（例えば、ポンプ領域３のバリア層３２、それぞれ発光領域およびポンプ領域の側のクラッド層２０およびクラッド層２３に隣接する半導体層２１，２２）よりも、低い屈折率を有する。
【００６７】
説明した層列の材料組成の変更として、発光領域もしくはポンプ領域、またはその両方は、別の半導体材料、具体的にはＩＩＩ−Ｖ属半導体材料を含んでいることができる。一例として、発光領域もしくはポンプ領域、またはその両方は、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＳｂ、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＡｓ、またはＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＰ（それぞれの場合において、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）を含んでいることができる。最大で５％の窒素含有量ｚを有するＩＩＩ−Ｖ属半導体材料（例えばＩｎｙＧａ１−ｙＡｓ１−ｚＮｚ）を採用することもできる。したがって、半導体材料および半導体層の厚さを適切に選択することによって、紫外線から可視範囲、さらには近赤外または中間赤外範囲までの広範囲において発光放射を設定することが可能である。一例として、中間赤外域における放射を放出するように設けられている発光領域を、近赤外域において放出するポンプ領域によって光ポンピングを行うことができる。
【００６８】
半導体層列を備えている半導体本体２は、放射通過領域２６を有する。放射通過領域は、半導体本体２の半導体層列の半導体層の主延在方向に対して斜めに、または垂直に延びており、したがって、半導体本体の横方向の端部を形成している。
【００６９】
放射通過領域２６は、例えば、劈開（cleavage）または開裂（breaking）によって、またはエッチング（例えば湿式化学エッチングまたは乾式化学エッチング）によって、形成することができる。
【００７０】
光取り出し層７は、放射通過領域２６の上に形成されており、この光取り出し層によって、発光放射もしくはポンプ放射、またはその両方の反射率が、所定の値、または反射率の所定のスペクトルプロファイルに適合化される。適切な場合、光取り出し層を省くこともできる。図示した例示的な実施形態の変更形態として、光取り出し層７が、コンタクト層６１，６２もしくはキャリア２９、またはその両方を覆わない、または一部のみを覆うことが可能である。
【００７１】
光取り出し層７は、ポンプ放射に対するよりも発光放射に対して低い反射率を有することができる。一例として、光取り出し層７は、発光放射に対して最大で７０％、好ましくは最大で５０％の反射率、ポンプ放射に対して少なくとも７０％、好ましくは少なくとも８０％、特に好ましくは少なくとも９０％の反射率を有することができる。特に、半導体本体２から光を取り出すためではなく、発光領域４に光ポンピングを行うことのみを目的としてポンプ放射が提供される場合、光取り出し層は、ポンプ放射に対して少なくとも８０％、好ましくは少なくとも９０％、特に好ましくは少なくとも９５％の反射率を有することもできる。
【００７２】
放射通過領域２６とは反対の半導体本体２の側には、反射層２８が形成されている。反射層は、ポンプ放射および発光放射に対する高い反射率を有することが好ましい。反射率は、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、特に好ましくは少なくとも８０％、最も好ましくは少なくとも９０％とすることができる。
【００７３】
ポンプ放射の少なくとも一部を、半導体本体２から光を取り出す目的に提供することもできる。この場合、ポンプ放射に対する光取り出し層７の反射率が、より低いことも有利である。
【００７４】
したがって、オプトエレクトロニクスコンポーネントは、発光放射およびポンプ放射、すなわち、相互に異なるピーク波長を有する２つの放射成分（例えば、青色および緑色のスペクトル範囲の放射）を、同時に提供することができる。発光放射およびポンプ放射は、特に、放射通過領域を共線的に通過することができる。異なるピーク波長を有する放射成分の複雑な重ね合わせを省くことができる。
【００７５】
さらに、光取り出し層７は、多層構造として具体化することもできる。具体的には、ブラッグミラーを複数の層によって形成することができる。ブラッグミラーは、誘電性として形成されている層によって形成されていることが好ましい。これらの層は、少なくとも一部が、発光放射またはポンプ放射に対する光学的層厚（すなわち、層厚に屈折率を乗じたもの）として、発光放射のピーク波長の約１／４、またはポンプ放射のピーク波長の約１／４を有することができる。
【００７６】
誘電体層は、好ましくはあらかじめ作製された半導体本体２の上に堆積させることができる。このステップは、例えば、スパッタリングあるいは蒸着によって行うことができる。光取り出し層７は、例えば、酸化物（例：ＴｉＯ２またはＳｉＯ２）、窒化物（例：Ｓｉ３Ｎ４）、または酸窒化物（例：酸窒化ケイ素）を含んでいることができる。具体的には、ＳｉＯ２層およびＳｉ３Ｎ４層を備えている一対の層は、光取り出し層に適している。
【００７７】
光取り出し層について説明した特徴は、反射層２８にもあてはまる。
【００７８】
説明した垂直構造を有する半導体本体２の上または内部に、ラテラル構造を形成することができる。一例として、ラテラル構造は、ＤＦＢ半導体レーザーまたはＤＢＲ半導体レーザーの構造に従って具体化することができる。
【００７９】
図２は、オプトエレクトロニクスコンポーネントの第２の例示的な実施形態における、ポンプ領域３および発光領域４を備えている半導体本体２の部分領域における伝導帯端ＥＣおよび価電子帯端ＥＶの概略的なプロファイルを示している。この第２の例示的な実施形態は、図１に関連して説明した第１の例示的な実施形態に実質的に対応している。
【００８０】
この場合、プロット上のｚ方向は、半導体本体２の半導体層列の半導体層の主延在方向に垂直である。したがって、ｚ方向は、この半導体層の堆積方向に沿っている。
【００８１】
図１に関連して説明したように、ポンプ領域３および発光領域４のそれぞれは量子構造を備えており、一例として、ポンプ領域３が３つの量子井戸層３１を備えており、発光領域４が１つの量子井戸層４１を備えている。伝導帯端と価電子帯端との間のエネルギ差は、ポンプ領域３の量子井戸層３１よりも発光領域４の量子井戸層４１の方が小さい。したがって、ポンプ領域３の量子井戸層３１において電子−ホール対の発光再結合によって発生する放射を、発光領域４、具体的には量子井戸層４１において吸収させることができる。したがって、ポンプ放射のピーク波長よりも大きいピーク波長を有するコヒーレントな放射を、発光領域４において電子−ホール対の再結合によって発生させることができる。伝導帯端および価電子帯端の図示したプロファイルは、個々の半導体層の伝導帯端および価電子帯端の基本的なプロファイル（nominal profile）を概略的に示しているにすぎない。この極めて単純化した図においては、界面効果に起因するこれらのプロファイルの変化は考慮していない。
【００８２】
図１に関連して説明した例示的な実施形態とは異なり、半導体本体２に電荷担体バリア５０が形成されている。この電荷担体バリアは、発光領域４とポンプ領域３との間に配置されている。
【００８３】
電荷担体バリア５０は中間層５に形成されており、電荷担体バリアは、隣接する半導体材料よりも大きいバンドギャップを有する半導体材料を含んでいる。一例として、電荷担体バリアを、１０％〜３０％の間（両端を含む）、好ましくは１５％〜２５％の間（両端を含む）のアルミニウム含有量を有するＡｌＧａＮ電荷担体バリアとして、ＧａＮ中間層に具体化することができる。電荷担体バリアの厚さは、例えば、１０ｎｍ〜５０ｎｍの間（両端を含む）（例：２０ｎｍ）とすることができる。
【００８４】
電荷担体バリア５０は、隣接する半導体材料の価電子帯端よりも低いエネルギ準位にある価電子帯端を有する。したがって、ポンプ領域３の一方の側からポンプ領域を通って発光領域４に達するホールの電流フローを回避することができる。このようにして、ポンプ領域３の中での電荷担体の発光再結合が促進される。その一方で、電荷担体バリア５０の領域における伝導帯端のプロファイルは一定レベルであり、したがって、電子は妨げられることなく電荷担体バリアをポンプ領域の方に通過することができる。
【００８５】
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、オプトエレクトロニクスコンポーネントの第３および第４の例示的な実施形態における、ポンプ領域３および発光領域４を備えている半導体本体２の部分領域における伝導帯端ＥＣおよび価電子帯端ＥＶの概略的なプロファイルを示している。これらのプロファイルは、図２と同様に、個々の半導体層の伝導帯および価電子帯の基本的なプロファイルを概略的に示しているにすぎず、界面効果は考慮していない。
【００８６】
図３Ａに示した第３の例示的な実施形態は、図２に関連して説明した第２の例示的な実施形態に実質的に対応している。
【００８７】
第２の例示的な実施形態の変更形態として、発光領域４は、一例として３つの量子井戸層４１を備えている。
【００８８】
さらに、第２の例示的な実施形態とは異なり、トンネルバリア５１として具体化されている電荷担体バリア５０が、ポンプ領域３と発光領域４との間に形成されている。
【００８９】
トンネルバリア５１の場合には、伝導帯端ＥＣは、隣接する半導体材料よりも高いエネルギ準位にある。同時に、価電子帯端ＥＶは、隣接する半導体材料よりも低いエネルギ準位にある。トンネルバリアは、好ましくは最大で１０ｎｍ、特に好ましくは最大で５ｎｍ（例えば２ｎｍ）の厚さを有する。隣接する半導体材料がＧａＮである場合、トンネルバリアとして、例えば３０％〜７０％の間（両端を含む）のアルミニウム含有量を有するＡｌＧａＮ層が適している。
【００９０】
このようにして具体化されているトンネルバリアの場合においては、ホールの透過確率が電子の透過確率よりも低い。したがって、ホールの通過が妨げられるうるのに対して、電子は実質的に妨げられることなくトンネルバリアを通過することができる。したがって、トンネルバリア５１はホールバリアを構成している。
【００９１】
発光領域４から遠い方のポンプ領域３の側には、電子バリアとして具体化されているさらなる電荷担体バリア５５が配置されている。この場合、この電子バリアは、隣接する半導体層の伝導帯端よりも高いエネルギ準位にある伝導帯端を有する。その一方で、価電子帯端のプロファイルは、隣接する半導体材料と実質的に同じエネルギ準位にあり、したがって、ホールは実質的に妨げられることなく電子バリアをポンプ領域３の方に通過することができる。
【００９２】
一例として、ＧａＮ半導体材料に隣接する電子バリアとしては、１０％〜３０％の間（両端を含む）、好ましくは１５％〜２５％の間（両端を含む）のアルミニウム含有量を有するＡｌＧａＮ半導体層が適している。電子バリアの厚さは、例えば、１０ｎｍ〜５０ｎｍの間（両端を含む）（例：２０ｎｍ）とすることができる。
【００９３】
したがって、半導体本体２は、２つの異なる種類の電荷に対してそれぞれの各電荷担体バリアを備えている。このようにして、半導体本体に注入される電荷担体の発光再結合を、特に効果的にポンプ領域に限定することができる。
【００９４】
示した例示的な実施形態の変更形態として、ホールバリアとして具体化されている電荷担体バリア５０を省くこともできる。したがって、この場合には、オプトエレクトロニクスコンポーネントは電子バリアのみを備えている。
【００９５】
オプトエレクトロニクスコンポーネントの第４の例示的な実施形態（図３Ｂのベースとなっている）は、図３Ａに関連して説明した第３の例示的な実施形態に実質的に対応している。第３の例示的な実施形態とは異なり、ホールバリアとして機能する電荷担体バリア５０は、トンネルバリアとして具体化されていない。この場合、ホールバリアは、図２に関連して説明したように具体化することができる。
【００９６】
図４は、図３Ｂに関連して説明したオプトエレクトロニクスコンポーネントの第４の例示的な実施形態における、伝導帯端のプロファイル４０１および価電子帯端のプロファイル４０２のシミュレーションの結果を示している。さらに、この図は、垂直方向ｚに沿った位置の関数としての発光再結合ＲＳのプロファイル４０３を示している。
【００９７】
電荷担体バリア５０およびさらなる電荷担体バリア５５（それぞれ、各場合において、ホールバリアおよび電子バリアを形成している）によって、半導体本体２の電気的ポンピング時の発光再結合ＲＳを、特に効果的にポンプ領域に制限することができる。ポンプ領域３の量子井戸層の領域のみにおいて０でない値を有する、発光再結合ＲＳのプロファイル４０３が、このことを示している。
【００９８】
ここに示した伝導帯端および価電子帯端のシミュレートされたプロファイルにおいては、図２、図３Ａ、および図３Ｂにおけるプロファイルとは異なり、ピエゾ電界などの界面効果も考慮されている。このことは、例えば、発光領域４のインジウム含有量子井戸層と、隣接する半導体層との間の界面において、伝導帯端が突然に上昇し、その直後に降下していることから明らかである。
【００９９】
図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、図中に記載したさまざまな熱抵抗の場合における、注入電流Ｉの関数としての出力Ｐのシミュレーションの結果を示している。この場合、発光領域は、図５Ａに示した曲線においては２０μｍの幅、図５Ｂに示した曲線においては１０μｍの幅を有する。この場合、この幅は、半導体本体の半導体層の主延在平面において発光方向に垂直に延びる発光領域の広がりに関連する。
【０１００】
これらのシミュレーションは、図１に関連して説明したように具体化されている構造に基づいている。ポンプ放射は紫外スペクトル範囲内にあり、発光放射は緑色のスペクトル範囲内にある。放射通過領域の部分については、紫外スペクトル範囲に対して９０％の反射率、緑色のスペクトル範囲に対して１０％の反射率であるものと想定した。光取り出し領域とは反対側に位置しており、同様に共振器領域を形成している、半導体本体の領域の反射率は、各場合において、紫外スペクトル範囲および緑色のスペクトル範囲に対して９０％の反射率である。これらのシミュレーションによると、熱抵抗が３Ｋ／Ｗであるとき、発光放射は０．２５Ｗを超える出力を有することができる。
【０１０１】
図６Ａ〜図６Ｃは、それぞれ、垂直方向ｚにおける、ポンプ放射の電磁界６０３，６１３，６２３と、発光放射の電磁界６０４，６１４，６２４のシミュレーションの結果を示している。
【０１０２】
電磁界の分布は、各場合において正規化して示してある。さらに、曲線６０１，６１１，６２１は、それぞれ、屈折率の定性的プロファイルを示している。
【０１０３】
図６Ａ〜図６Ｃは、それぞれ、ポンプ領域３が一次光学モードにおいて動作するように設けられている場合を示している。発光領域４は、光学基本モードにおいて動作するように設けられている。
【０１０４】
図示したシミュレーション曲線が取得された半導体層列は、発光領域４とポンプ領域３との間の距離が変わっていることにおいて互いに異なる。図６Ａは、発光領域４がポンプ放射の光学モードの節点付近に配置されている場合を示している。したがって、ポンプ放射と発光領域との間の光学的結合性は、比較的小さい。図６Ｂおよび図６Ｃに示したように、ポンプ領域と発光領域との間の距離を変化させることによって（図示した場合には距離を大きくすることによって）、ポンプ放射と発光領域との間の光学的結合性を増大させることが可能である。したがって、半導体層列の半導体層の層厚を適切に選択することによって、具体的には、ポンプ領域と発光領域との間の距離によって、この光学的結合性の強さを設定することが可能である。光学的結合性が高いほど、発光領域において吸収することのできるポンプ放射の割合が大きい。結果として、発光放射の出力も増大させることができる。
【０１０５】
図７は、垂直方向における伝導帯端のプロファイル７０１およびフェルミ準位のプロファイル７０２のシミュレーションの結果を示している。さらに、図７は、電子密度分布７０３を示している。これらのシミュレーションは、各場合において、オプトエレクトロニクスコンポーネントの（図３Ｂに関連して説明した）第４の例示的な実施形態（この実施形態は図４のベースにもなっている）に基づいている。
【０１０６】
図８は、これに対応する電流密度ｊを、電圧降下Ｕの関数として示している。このシミュレーションは、一例として、３つの量子井戸層を備えている発光領域４の影響を示しており、これらの量子井戸層は、各場合において１０％のインジウム含有量を有する。インジウム含有量子井戸層と、隣接するＧａＮ層との間の界面に発生するピエゾバリアに起因して、さらなる電圧降下が起こり、これによって、オプトエレクトロニクスコンポーネントの動作電圧が上昇する。
【０１０７】
しかしながら、図８に示したように、このさらなる電圧降下は、８０ｋＡ／ｃｍ２の電流密度においてわずかに１Ｖである。したがって、高いインジウム含有量にもかかわらず、発光領域４の量子井戸層によって動作電圧が少し上昇するのみであり、したがって、オプトエレクトロニクスコンポーネントのオプトエレクトロニクス特性が大きく低下することはない。
【０１０８】
図９は、光取り出し層の２つの異なる例示的な実施形態における、波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションの結果を示している。光取り出し層は、各場合において多層構造に形成されており、ブラッグミラーの形として具体化されている。図示した曲線１２０および曲線１２１は、各場合において４０５ｎｍ〜４７０ｎｍの波長範囲において少なくとも９０％の極めて高い反射率を有する。５２０ｎｍの波長においては、曲線１２０の場合に反射率はほぼ０％であるのに対し、曲線１２１の場合には反射率が約５０％である。図示したシミュレーションは、光取り出し層のブラッグミラーの層厚を変化させることによって、放射通過領域が青色または紫外スペクトル範囲においてポンプ放射に対する極めて高い反射率を有するように、放射通過領域を具体化できることを示している。同時に、発光放射に対する反射率を、オプトエレクトロニクスコンポーネントの要求条件に適合するように、広範囲にわたり設定することができる。
【０１０９】
図１０は、オプトエレクトロニクスコンポーネントの第５の例示的な実施形態を概略的に示している。この場合、半導体層列を有する半導体本体２は、具体的には、図１、図２、図３Ａ、または図３Ｂに関連して説明したように具体化することができる。図示したオプトエレクトロニクスコンポーネント１は、共振器８５の端部ミラーとしての役割を果たす外部ミラーを備えている。したがって、共振器８５は外部共振器として具体化されている。
【０１１０】
半導体本体２および外部ミラー８は、取り付け支持体９５の上に配置されており、好ましくは機械的に安定的に取り付け支持体９５に結合されている。
【０１１１】
外部ミラー８は半導体本体２から隔置されている。したがって、発光放射は、半導体本体２から外部ミラー８まで自由伝搬領域を通る。この自由伝搬領域には、非線形光学素子９（例えば、非線形光学結晶）を配置することができる。この非線形光学素子によって、発光放射もしくはポンプ放射、またはその両方を、非線形光学周波数混合、具体的には周波数逓倍（例えば、周波数２逓倍）によって、別の波長の放射に変換することができる。一例として、５３２ｎｍの波長を有する緑色の放射を、周波数２逓倍によって、２６６ｎｍの波長を有する紫外線放射にすることができる。
【０１１２】
図示した例示的な実施形態においては、半導体本体の放射通過領域２６は、ポンプ放射に対して高い反射率を有し、かつ発光放射に対して極めて低い反射率（例えば２０％以下、好ましくは１０％以下）を有するように、具体化することができる。このようにして、放射通過領域２６は、ポンプ放射に対する共振器の端部領域を構成することができ、その一方で、外部ミラー８が、発光放射に対する共振器の端部領域を形成する。したがって、発光放射およびポンプ放射が、異なる長さを有する共振器において発振することができる。図示した例示的な実施形態の変更形態として、異なるタイプの共振器（例えば、リング共振器）において発光放射を発振させることもできる。この場合、放射通過領域２６とは反対側に位置する半導体本体の側面領域が、発光放射に対する比較的低い反射率（例えば、２０％以下、好ましくは１０％以下）を有することができる。
【０１１３】
図１１は、オプトエレクトロニクスコンポーネントの第６の例示的な実施形態を側面図として概略的に示している。発光領域４およびポンプ領域３を備えている半導体本体２に加えて、このオプトエレクトロニクスコンポーネントは、放射受信器２００を備えている。
【０１１４】
この放射受信器２００は、さらなる半導体層列２１０を備えている。このさらなる半導体層列の層構造（特に、その放射感受領域）は、発光領域４およびポンプ領域３を備えている半導体層列の層構造に、少なくとも部分的に一致している。したがって、放射受信器２００の半導体層列と、ポンプ領域３および発光領域４を備えている半導体層列とを、共通の堆積ステップにおいて、例えばＭＯＣＶＤまたはＭＢＥによって形成することができる。
【０１１５】
放射受信器２００と、発光領域およびポンプ領域を備えている半導体本体２は、共通のキャリア２９の上に配置することができ、共通のキャリア２９は、半導体層列の成長基板によって形成することができる。したがって、このタイプのオプトエレクトロニクスコンポーネントにおいては、発光領域４と、ポンプ領域３と、放射受信器２００の放射感受領域とを、モノリシックに集積化することができる。
【０１１６】
放射受信器は、キャリア２９から遠い方の側にコンタクト層６３を備えている。放射受信器のコンタクト層は、コンタクト層６１と一緒に堆積させることができる。
【０１１７】
オプトエレクトロニクスコンポーネント１の動作時、コンタクト層６３と第２のコンタクト層６２との間で検出信号を取り出すことができる。
【０１１８】
一例として、発光放射もしくはポンプ放射、またはその両方の強度を、放射受信器２００によって監視することができる。この目的のための追加のオプトエレクトロニクスコンポーネントを省くことができる。
【０１１９】
本特許出願は、独国特許出願第１０２００７０４５４６３．７号および独国特許出願第１０２００７０５８９５２．４号の優先権を主張するものであり、これらの文書の開示内容全体は、参照によって本出願に組み込まれるものとする。
【０１２０】
本発明は、例示的な実施形態に基づいての説明によって制約されることはない。本発明は、任意の新規の特徴と、特徴の任意の組合せ（特に、特許請求項における特徴の任意の組合せを含む）を備えており、このことは、これらの特徴あるいは組合せ自体が請求項または例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合であっても、該当するものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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