边缘发射的激光棒
阅读：430发布：2020-05-08
专利汇可以提供边缘发射的激光棒专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种边缘发射的激光棒(100)，所述激光棒包括基于AlInGaN的 半导体 层序列(1)，所述半导体层序列具有 接触 侧(10)和用于产生激光 辐射 的有源层(11)。此外，激光棒包括多个沿侧面的横向方向并排地并且彼此间隔开地设置的单个发射器(2)，所述单个发射器在符合规定的运行中分别发射激光辐射。多个接触元件(20)沿侧面的横向方向并排地并且彼此间隔开地设置在接触侧上。每个接触元件与一个单个发射器相关联。每个接触元件经由接触侧的连通的接触区域(12)导电地耦合到半导体层序列上。激光棒在两个相邻的单个发射器(2)之间的区域中具有 热解 耦结构(3)。解耦结构包括施加在接触侧上的冷却元件(30)，所述冷却元件完全 覆盖 接触侧的连通的冷却区域(13)。冷却元件沿着冷却区域与半导体层序列电绝缘并且沿着冷却区域热耦合到半导体层序列上。冷却区域具有沿着侧面的横向方向测量的宽度，所述宽度是相邻的接触区域的宽度的至少一半大。，下面是边缘发射的激光棒专利的具体信息内容。
1.一种边缘发射的激光棒(100)，所述激光棒(100)包括：
-基于AlInGaN的半导体层序列(1)，所述半导体层序列具有接触侧(10)和用于产生激光辐射的有源层(11)，
-多个沿侧面的横向方向并排地并且彼此间隔开地设置的单个发射器(2)，所述单个发射器在符合规定的运行中分别发射激光辐射，
-多个沿侧面的横向方向并排地并且彼此间隔开地设置在所述接触侧(10)上的接触元件(20)，用于电接触所述单个发射器(2)，其中每个接触元件(20)与单个反射器(2)相关联，其中
-每个接触元件(20)经由所述接触侧(10)的连通的接触区域(12)导电地耦合到所述半导体层序列(1)上，使得经由所述接触区域(12)能够实现在所述半导体层序列(1)与所述接触元件(20)之间的电通流，
-所述激光棒(100)在两个相邻的单个发射器(2)之间的区域中具有热解耦结构(3)，所述热解耦结构对抗在两个相邻的单个发射器(20之间的热交换，其中
-所述解耦结构(3)包括施加在所述接触侧(10)上的、导电的冷却元件(30)，所述冷却元件完全覆盖所述接触侧(10)的连通的冷却区域(13)，
-所述冷却元件(20)沿着所述冷却区域(13)与所述半导体层序列(1)电绝缘，并且沿着所述冷却区域(13)热耦合到所述半导体层序列(1)上，
-所述冷却区域(13)具有沿着侧面的横向方向测量的宽度，所述宽度至少是相邻的接触区域(12)的宽度的至少一半大。
2.根据权利要求1所述的激光棒(100)，
其中所述接触元件(20)彼此分离并且不是连通的。
3.根据权利要求1或2所述的激光棒(100)，
其中所述冷却元件(30)通过与所述解耦结构(3)相邻的单个反射器(2)的接触元件(20)形成。
4.根据上述权利要求中任一项所述的激光棒，其中
-在所述冷却区域(13)中，所述冷却元件(30)通过所述分隔层(31)与所述半导体层序列(1)的接触侧(10)间隔开，
-所述分隔层(31)具有至少50W/(m·K)的热导率。
5.根据权利要求4所述的激光棒，
其中所述分隔层(31)具有下述材料之一或由其构成：SiC、DLC、AlN。
6.根据权利要求3或在回引权利要求3的情况下根据权利要求4或5所述的激光棒，其中-在单个发射器(2)的两侧设有各自具有冷却元件(30)的解耦结构(3)，和-在两侧设置的两个解耦结构(3)的所述冷却元件(30)通过所述单个发射器(2)的所述接触元件(20)形成。
7.根据权利要求1、2、4和5所述的激光棒(100)，其中
-所述冷却元件(30)是与所述接触元件(20)分开的元件，所述元件在侧面的横向方向上与所述接触元件(20)间隔开，
-所述冷却元件(30)与所述半导体层序列(1)完全电绝缘。
8.根据权利要求7所述的激光棒(100)，其中
-所述冷却元件(30)具有与所述接触元件(20)相同的材料组分，
-在制造公差的范围内，所述冷却元件(30)具有与各个接触元件(20)相同的侧面尺寸。
9.根据上述权利要求中任一项所述的激光棒(100)，其中
-所述半导体层序列(1)在所述接触侧(11)上具有多个在侧面的横向方向上间隔开的、平行伸展的肋(15)，
-每个单个发射器(2)包括肋(15)，其中所述接触区域(12)分别在所述肋(15)的区域中构成，使得为了所述单个发射器(2)的运行，将载流子从所属的接触元件(20)经由所属的肋(15)注入到所述有源层(10)中。
10.根据上述权利要求中任一项所述的激光棒(100)，其中
-所述解耦结构(3)包括肋(15)，
-所述解耦结构(3)的所述冷却区域(13)在与所述解耦结构相关联的肋(15)的至少
80％之上延伸。
11.根据上述权利要求中任一项所述的激光棒(100)，
其中所述解耦结构(3)包括两个导电的冷却元件(30)，所述冷却元件在所述侧面的横向方向上彼此间隔开并且不连通。
12.根据上述权利要求中任一项所述的激光棒(100)，
其中所述单个发射器(2)是增益主导的激光二极管。
13.根据权利要求7或在其回引权利要求7的情况下根据权利要求8至12中任一项所述的激光棒(100)，其中
-所有接触元件(20)彼此等距地设置，
-在各两个单个发射器(2)之间的区域中设置有一个或多个冷却元件(30)，所述冷却元件分别是与所述接触元件(20)不同的元件，
-各一个接触元件(20)距在所述接触元件(20)的两侧设置的两个最接近的冷却元件(30)的间距是同样大的。
14.根据权利要求7或在其回引权利要求7的情况下根据权利要求8至12中任一项所述的激光棒(100)，其中，
-所有接触元件(20)彼此等距地设置，
-在各两个单个发射器(2)之间的区域中设置有一个或多个冷却元件(30)，所述冷却元件分别是与所述接触元件(20)不同的元件，
-各一个接触元件(20)和在所述接触元件(20)的两侧设置的两个最接近的冷却元件(30)的间距是不同大的。
15.一种光电子器件(1000)，所述光电子器件包括：
-根据上述权利要求中任一项所述的激光棒(100)，
-热沉(200)，其中
-所述接触元件(20)和所述冷却元件(30)分别经由焊料材料或粘胶与所述热沉(200)连接。
16.一种边缘发射的激光棒(100)，所述激光棒包括：
-基于AlInGaN的半导体层序列(1)，所述半导体层序列具有接触侧(10)和用于产生激光辐射的有源层(11)的，
-多个沿侧面的横向方向并排地并且彼此间隔开地设置的单个发射器(2)，所述单个发射器在符合规定的运行中分别发射激光辐射，
-多个沿侧面的横向方向并排地并且彼此间隔开地设置在所述接触侧(10)上的接触元件(20)，用于电接触所述单个发射器(2)，其中每个接触元件(20)与单个反射器(2)相关联，其中
-每个接触元件(20)经由所述接触侧(10)的连通的接触区域(12)导电地耦合到所述半导体层序列(1)上，使得经由所述接触区域(12)能够实现在所述半导体层序列(1)与所述接触元件(20)之间的电通流，
-所述激光棒(100)在两个相邻的单个发射器(2)之间的区域中具有热解耦结构(3)，所述热解耦结构对抗在两个相邻的单个发射器(20之间的热交换，其中
-所述解耦结构(3)包括沟槽(35)，所述沟槽沿垂直于所述有源层(11)的竖直方向至少部分地延伸穿过所述激光棒(100)。
17.根据权利要求16所述的激光棒(100)，
其中所述沟槽至少部分地延伸穿过所述半导体层序列(1)。
18.根据权利要求16或17所述的激光棒(100)，
其中所述接触元件(20)彼此分开并且不连通。
边缘发射的激光棒
技术领域
[0001] 提出一种边缘发射的激光棒。发明内容
[0004] 根据至少一个实施方式，所述激光棒包括基于AlInGaN的半导体层序列，所述半导体层序列具有接触侧和用于产生激光辐射的有源层。所述半导体层序列的半导体材料例如是AlnIn1-n-mGamN，其中0≤n≤1，0≤m≤1和m+n≤1。在此，所述半导体层序列能够具有掺杂材料以及附加的构成部分。然而由于简单性，仅给出半导体层序列的晶格的主要组成部分，即Al、Ga、In和N，即使所述主要组成部分能够部分地通过少量其它物质来代替和/或补充时也如此。
[0005] 半导体层序列的有源层例如能够在符合规定运行时产生在黄色、绿色、蓝色或UV范围内的电磁辐射。
[0006] 所述激光棒的半导体层序列的接触侧形成半导体层序列的顶面或外面并且由半导体层序列的材料构成。所述接触侧优选基本上平行于有源层伸展。
[0007] 在此和在下文中将激光棒理解为可单独操作和电接触的元件。激光棒尤其通过从晶片复合件中分割产生。激光棒优选包括在晶片复合件中生长的半导体层序列的刚好一个初始连通的区域。所述激光棒的半导体层序列优选连通地构成。所述激光棒的有源层能够连通地或分区段地构成。激光棒的平行于有源层的主延伸平面测量的侧面扩展例如比有源层的侧面扩展大至多1％或至多5％。
[0008] 所述激光棒的半导体层序列例如在GaN生长衬底上生长或者外延沉积。所述激光棒优选还包括生长衬底。所述生长衬底尤其设置在半导体层序列的与所述接触侧相对置的侧上。在已安装状态下，所述接触侧能够形成半导体层序列的配合接触侧或底侧。
[0009] 有源层例如能够具有常规的pn结，双异质结构，单量子阱结构(SQW结构)或多量子阱结构(MQW结构)，以产生光。除了有源层以外，半导体层序列还能够包含其它功能层和功能区域，例如p型或n型掺杂的载流子传输层，即电子传输层或空穴传输层，未掺杂的或p型或n型掺杂的限域层、包覆层或波导层、势垒层、平坦化层、缓冲层、保护层和/或电极以及其组合。此外，附加的层，例如缓冲层、势垒层和/或保护层也能够垂直于半导体层序列的生长方向，例如围绕半导体层序列设置，即例如在半导体层序列的侧面上设置。
[0010] 所述半导体层序列在有源层和生长衬底之间优选包括一个或多个n型掺杂的层。在有源层和接触侧之间，所述半导体层序列优选包括一个或多个p型掺杂的层。但是，替选地也能够在有源层和接触侧之间设置有一个或多个n型掺杂的层。
[0011] 根据至少一个实施方式，边缘发射的激光棒包括多个沿侧面的横向方向并排地并且彼此间隔开地设置的单个发射器，所述单个发射器在符合规定的运行中分别发射激光辐射。所述激光棒的单个发射器能够单独地并且彼此独立地运行。激光棒的单个发射器通常也称为激光二极管。所述单个发射器是激光棒的彼此间隔开的区域，在所述区域中产生激光辐射。为此，每个单个发射器包括半导体层序列的子区域。单个发射器的平行于侧面的横向方向测量的宽度例如通过有源层的如下区域来限定，在所述区域中在单个发射器的符合规定的运行中产生激光辐射。在激光棒的符合规定的运行中，例如同时且并行地操控单个发射器。于是，所述单个发射器优选全部同时产生激光辐射，所述激光辐射沿着侧面的纵向方向从激光棒中耦合输出。为此，所述激光棒优选包括在横向的纵向方向上彼此对置的两个刻面，所述刻面形成谐振器的镜。
[0012] 当前，侧面的横向方向是平行于有源层的主延伸平面的方向。侧面的纵向方向是平行于有源层的主延伸平面并且垂直于侧面的横向方向的方向。
[0013] 根据至少一个实施方式，所述激光棒包括多个沿侧面的横向方向并排地并且彼此间隔开地设置在接触侧上的接触元件。所述接触元件用于对单个发射器进行电接触。所述接触元件优选不连通，而是在接触侧上的彼此分开的导电结构。通过对接触元件通电能够操控所述单个发射器。为此，优选每个单个发射器与一个接触元件相关联，尤其是一一对应地相关联。在激光棒的未安装状态下，所述接触元件优选露出或可自由触及。
[0014] 所述接触元件尤其能够分别具有金属、金属合金或金属混合物或透明导电氧化物，例如氧化铟锡(ITO)，或者由其构成。例如，所述接触元件具有不同接触材料的多个层。第一层例如能够具有选自下述材料的一种或多种材料或由其构成：Pd、Pt、ITO、Ni和Rh。第二层例如能够具有选自下述材料的一种或多种材料或由其构成：Pd、Pt、ITO、Ni、Rh、Ti、Pt、Au、Cr、(Ti)WN、Ag、Al、Zn、Sn以及它们的合金。第三层或接合层例如能够具有选自下述材料中的一种或多种材料或由其构成：Ti、Pt、Au、Cr、(Ti)WN、Ag、Al和ITO，其中所述接合层根据材料选择也能够形成第二层。例如，所述接合层也能够具有层堆，所述层堆具有带有不同材料的多个层，例如具有带有Ti、Pt和Au的层的层堆。每个接触元件例如具有这样的第一层和这样的第二层和这样的接合层，它们以所述顺序上下堆叠。所述接触元件的第一层能够直接邻接于接触侧。
[0015] 所述接触元件优选长形地或小棒形地或条状地构成。每个接触元件的沿着其纵轴线测量的长度例如是其垂直于纵轴线测量的宽度的至少两倍或至少5倍或至少10倍。所述接触元件的宽度例如位于1μm至200μm之间的范围内，其中包括边界值。长形的接触元件尤其彼此平行地设置在接触侧上。也就是说，所述接触元件的纵轴线基本上彼此平行地伸展。所述接触元件的纵轴线优选沿着侧面的纵向方向定向。
[0016] 每两个接触元件在侧面的横向方向上例如彼此间隔开至少20μm或至少50μm或至少100μm或至少200μm。替选地或附加地，在每两个相邻的接触元件之间的间距例如为至多1mm或至多600μm或至多400μm。
[0017] 根据至少一个实施方式，每个接触元件经由接触侧的连通的接触区域导电地耦合到半导体层序列上，使得经由接触区域能够实现在半导体层序列与接触元件之间的电通流。所述接触侧的每个接触区域在此是接触侧的连通的、优选单连通的区域，进而由半导体层序列的半导体材料形成。每个单个发射器优选包括刚好一个接触区域。但是也可行的是，每个单个发射器具有两个例如平行地伸展的接触区域，所述接触区域例如彼此间隔开至多30μm。
[0018] 例如，每个接触元件完全覆盖相关联的接触区域。所述接触区域能够与接触元件一一对应地相关联。所述接触元件能够在接触区域中与半导体层序列直接机械接触和电接触。
[0019] 接触侧的接触区域优选长形或条状地构成。接触区域的平行于侧面的纵向方向测量的长度例如是其平行于侧面的横向方向测量的宽度的至少两倍或至少5倍或至少10倍大。所述接触区域的宽度例如在0.5μm至200μm之间，优选地在2μm至100μm之间，其中包括边界值。
[0020] 根据至少一个实施方式，所述激光棒在两个相邻的单个发射器之间的区域中具有热解耦结构，所述热解耦结构抵抗在两个相邻的单个发射器之间的热交换。“在两个相邻的单个发射器之间的区域中”尤其表示：解耦结构设置在穿过相邻的单个发射器并且垂直于有源层伸展的两个平面之间。所述热解耦结构尤其在侧面的横向方向上设置在两个相邻的单个发射器之间。在两个相邻的单个发射器之间没有设置另外的单个发射器。
[0021] 所述热解耦结构优选设立为，使得其在两个相邻的单个发射器之间的区域中沿着侧面的横向方向减小所述激光棒的热导率。替选地或附加地，所述热解耦结构设立为用于，在两个相邻的单个发射器之间的区域中引出热量。
[0022] 根据至少一个实施方式，所述热解耦结构包括施加在所述接触侧上的、导电的冷却元件，所述冷却元件完全覆盖所述接触侧的连通的、优选单连通的冷却区域。所述冷却区域是接触侧的区域进而由半导体层序列的半导体材料形成。所述冷却区域尤其构成在两个相邻的单个发射器的两个接触区域之间。
[0023] 所述冷却元件优选金属地构成。例如，所述冷却元件包括下述材料中的一种或多种材料或者由其构成：Au、Pd、Pt、ITO、Ni、Rh、Ti、Pt、Au、Cr、(Ti)WN、Ag、Al、Zn、Sn、In、W、Ta、Cu、AlN、SiC、DLC。尤其，所述冷却元件由与接触元件相同的材料构成。所述冷却元件优选在激光棒的未安装的状态下露出，因此于是能够被自由触及。
[0024] 根据至少一个实施方式，所述冷却元件沿着冷却区域与半导体层序列电绝缘。在符合规定的运行中，经由冷却区域尤其既不将电流注入到半导体层序列中，也不将电流从半导体层序列中耦合输出。因此，“电绝缘”尤其表示：在所述冷却区域中，在所述冷却元件和所述半导体层序列之间的接触电阻大到，使得在符合规定的运行中施加电压时，没有或者没有显著的电流流过冷却区域。例如，在通常施加的电压下，流过所述冷却区域的电流比流过所述接触区域的电流至少小10倍或100倍或1000倍。
[0025] 优选的是，所述冷却元件沿着所述冷却区域热耦合到半导体层序列上。例如，为此，在冷却元件与冷却区域之间的空间用下述材料填充，所述材料的热导率至少为1W/(m·K)。
[0026] 根据至少一个实施方式，所述冷却区域具有沿着侧面的横向方向测量的宽度，所述宽度是每个或至少一个相邻的接触区域的宽度的至少一半大或至少一样大或至少1.5倍大或至少两倍大或至少3倍大或至少4倍大。尤其，所述冷却区域的面积是每个或至少一个相邻的接触区域的面积的至少一半大或至少一样大或至少1.5倍大或至少两倍大或至少3倍大或至少4倍大。在制造公差的范围中，所述接触区域全部具有相同的宽度和/或面积。相邻的接触区域是最接近冷却区域的接触区域。
[0027] 所述冷却区域同样能够长形地构成，其中长度是宽度的至少两倍或至少5倍或至少10倍大。所述冷却区域的长度能够位于接触区域的各个长度的80％至120％之间，其中包括边界值。
[0028] 根据至少一个实施方式，所述解耦结构包括沟槽，所述沟槽沿垂直于有源层或垂直于侧面的横向方向和垂直于侧面的纵向方向的竖直方向至少部分地延伸穿过所述激光棒。所述沟槽的平行于侧面的横向方向测量的宽度例如为至少5μm或至少10μm或至少50μm。替选地或附加地，所述沟槽的宽度例如为至多300μm或至多200μm或至多150μm或至多100μm或至多50μm或至多10μm。所述沟槽的平行于侧面的横向方向测量的长度例如是沟槽的宽度的至少两倍或至少5倍或至少10倍大。所述沟槽的深度例如是至少100nm或至少500nm或至少1μm或至少5μm或至少10μm或至少50μm或至少100μm。
[0029] 热解耦结构也能够具有带有相关联的冷却区域的冷却元件和沟槽。
[0030] 至今为止仅给出关于一个热解耦结构的实施方案。然而，所述激光棒能够具有多个热解耦结构，例如在每对或每隔一对相邻的单个发射器之间。每个解耦结构也能够具有两个或更多个冷却元件，所述冷却元件分别完全覆盖与该冷却元件相关联的冷却区域。每个解耦结构也能够具有沟槽。因此，在此及在下文中给出的关于解耦结构或冷却元件或冷却区域或沟槽的所有说明能够相应地适用于所述激光棒的所有解耦结构和所有冷却元件和所有冷却区域和所有沟槽。
[0031] 在一个实施方式中，边缘发射的激光棒包括基于AlInGaN的半导体层序列，所述半导体层序列具有接触侧和用于产生激光辐射的有源层。此外，所述激光棒包括多个在侧面的横向方向上并排地并且彼此间隔开地设置的单个发射器，所述单个发射器在符合规定的运行中分别发射激光辐射。多个接触元件在侧面的横向方向上并排地并且彼此间隔开地设置在接触侧上。所述接触元件用于对单个发射器进行电接触，其中每个接触元件与单个发射器相关联。每个接触元件经由接触侧的连通的接触区域导电地耦合到半导体层序列上，使得经由所述接触区域能够实现在所述半导体层序列与接触元件之间的电通流。在两个相邻的单个发射器之间的区域中，所述激光棒包括热解耦结构，所述热解耦结构对抗在两个相邻的单个发射器之间的热交换。所述解耦结构包括施加在接触侧上的冷却元件，所述冷却元件完全覆盖接触侧的连通的冷却区域。所述冷却元件沿着所述冷却区域与所述半导体层序列电绝缘并且沿着所述冷却区域热耦合到半导体层序列上。所述冷却区域具有沿着侧面的横向方向测量的宽度，该宽度是相邻的接触区域的宽度的至少一半大。
[0032] 在另一个实施方式中，边缘发射的激光棒包括基于AlInGaN的半导体层序列，所述半导体层序列具有接触侧和用于产生激光辐射的有源层。此外，所述激光棒包括多个在侧面的横向方向上并排地并且彼此间隔开地设置的单个发射器，所述单个发射器在符合规定的运行中分别发射激光辐射。多个接触元件在侧面的横向方向上并排地并且彼此间隔开地设置在接触侧上。所述接触元件用于对单个发射器进行电接触，其中每个接触元件与单个发射器相关联。每个接触元件经由接触侧的连通的接触区域导电地耦合到半导体层序列上，使得经由所述接触区域能够实现在所述半导体层序列与接触元件之间的电通流。在两个相邻的单个发射器之间的区域中，所述激光棒包括热解耦结构，所述热解耦结构对抗在两个相邻的单个发射器之间的热交换。所述解耦结构包括沟槽，所述沟槽在垂直于有源层的竖直方向上至少部分地延伸通过所述激光棒。
[0033] 本发明此外基于以下知识：
[0034] 对于基于AlInGaN的激光器的高的光输出功率，能够使用多个单独的激光二极管。在此的缺点是，一方面，在分割、测试和最终安装各个激光二极管时高的加工耗费。此外能够是，如果将多个激光二极管焊接到共同的基板上，那么在焊接各个激光二极管时，会出现相邻的激光二极管的高的热负荷。在使用多个单独的激光二极管时的另一个缺点是，在安装各个激光二极管时的不可避免的调整公差。这引起：相邻的激光二极管的间距波动，这在使用聚焦光学元件时需要高的调整耗费并且引起成像损失。
[0035] 与此相反，对于研发状况明显更成熟的基于GaAs的材料体系，存在技术上有利的激光棒，所述激光棒具有多个单个发射器或单独的激光二极管，以增加光功率。在激光棒中，多个等距的指数主导的(例如，脊形激光器)或增益主导(gewinngeführt)的(例如，氧化条激光器)的单个发射器同时地且并行地通电，并且以这种方式贡献于提高总功率。此外，由于还不足的收益，该解决方法当前几乎不能应用于AlInGaN材料体系。
[0036] 更为重要的是下述事实，所述事实并不是归因于技术的成熟程度，而是示出材料体系的直接影响：虽然经过多年的努力，在AlInGaN材料体系中在世界范围中仍未找到平坦的受体晶格缺陷。因此，在室温下仅激活约1％的受体。通过更高的温度能够经由增强的激活来实现显著降低基于AlInGanN的激光二极管的阈值电压。
[0037] 这引起的结果是，基于AlInGaN的激光棒的单个发射器与基于GaAs的激光棒的单个发射器完全不同地表现。在基于GaAs的激光棒中，有缺陷的或输出少量光的单个发射器会引起变热，所述变热在相邻的单个发射器中会引起提高的阈值电流以及减小的互导，而电压仅轻微变化。因此，相邻的单个发射器也损失了效率，这相应地延续到激光棒上。总体上，基于GaAs的激光棒的总功率会相应地降低。
[0038] 在基于AlInGaN的激光棒中，有缺陷的或输出少量光的单个发射器会引起变热，所述变热在相邻的单个发射器中首先会引起工作电压降低。这又再引起：在激光棒的并联连接中，所述相邻的单个发射器加载有提高的电流强度，进而输出提高的光功率。因为所述激光棒通常直至接近单个发射器的功率极限运行，因此上述电流提高由于刻面损坏(Catastrophic Optical Damage，灾难性光学损坏，简称COD)引起相邻的单个发射器的失效。如上所述，由此又能够经由相邻的单个发射器的变热出现损坏扩展到整个激光棒上。
[0039] 基于所述知识，发明人发现了用于基于AlInGaN的激光棒的新的解决方式，该解决方式能够防止激光棒烧坏。尤其，该解决方式提出，在两个单个发射器之间设置热解耦结构，所述热解耦结构抵抗在相邻的单个发射器之间的热交换。
[0040] 根据至少一个实施方式，所述冷却元件通过与解耦结构相邻的单个发射器的接触元件形成。也就是说，所述接触元件之一覆盖相关联的接触区域和与其相邻地设置的冷却区域。因此，在所述接触区域中，所述接触元件以导电的方式连接到所述半导体层序列上，在所述冷却区域中，所述接触元件与半导体层序列电绝缘。
[0041] 根据至少一个实施方式，在所述冷却区域中，所述冷却元件通过分隔层与半导体层序列的接触侧间隔开。所述分隔层例如能够直接邻接于冷却元件和/或半导体层序列。所述分隔层能够覆盖整个冷却区域。
[0042] 所述分隔层优选设立为，使得其对于符合规定的运行引起在冷却元件和半导体层序列之间的电绝缘。为此，所述分隔层能够由电绝缘材料制成。但是，所述分隔层例如也能够是金属的。在这种情况下，尤其将所述分隔层选择为，使得与所述半导体层序列和/或冷却元件的接触电阻大到，使得在符合规定的运行中出现的电压下，没有电流在冷却元件和半导体层序列之间流过所述分隔层。
[0043] 根据至少一个实施方式，所述分隔层具有至少50W/(m·K)或至少75W/(m·K)或至少100W/(m·K)或至少150W/(m·K)或至少200W/(m·K)或至少500W/(m·K)的热导率。从接触元件朝向接触侧的方向测量，所述分隔层的厚度例如为至少5nm或至少10nm或至少50nm或至少100nm。替选地或附加地，所述分隔层的厚度为至多1μm或至多500nm。
[0045] 根据至少一个实施方式，在单个发射器的两侧设有各自具有冷却元件的解耦结构。“在两侧”尤其表示，沿着侧面的横向方向观察在两侧，即在单个发射器的左侧和右侧分别设置有解耦结构。尤其，在单个发射器的两侧设置有另外的单个发射器。在单个发射器和相邻的单个发射器之间于是分别设有解耦结构。
[0046] 根据至少一个实施方式，设置在单个发射器的两侧的两个解耦结构的冷却元件通过单个发射器的接触元件形成。换言之，所述单个发射器的接触元件在两侧越过接触区域延伸直至相邻的冷却区域并且覆盖所述冷却区域。
[0047] 根据至少一个实施方式，所述冷却元件是与接触元件分开的元件，其在侧面的横向方向上与接触元件间隔开。在这种情况下，所述冷却元件不与接触元件连通。
[0048] 根据至少一个实施方式，所述冷却元件与半导体层序列完全电绝缘。因此尤其地，在符合规定的运行中不将载流体从半导体层序列注入到冷却元件中，或者反之亦然。
[0049] 根据至少一个实施方式，所述冷却元件具有与接触元件相同的材料组成。
[0050] 根据至少一个实施方式，在制造公差的范围内，所述冷却元件具有与各个接触元件相同的侧面尺寸。优选地，在制造公差的范围内，所述冷却元件的厚度也与接触元件的厚度相同。尤其，能够将冷却元件和接触元件在共同的方法步骤中施加到所述半导体层序列上。在接触侧的俯视图中，所述冷却元件例如不能与所述接触元件区分开。
[0051] 根据至少一个实施方式，所述半导体层序列在接触侧上具有多个在侧面的横向方向上间隔开的、平行伸展的肋，也称为脊。所述肋由半导体层序列的材料形成。每个肋例如具有沿着侧面的纵向方向的纵向扩展，所述纵向扩展是肋的沿着侧面的横向方向测量的宽度的至少两倍或至少5倍或至少10倍大。所述肋的宽度例如在1μm至200μm之间，其中包括边界值。肋的垂直于侧面的纵向方向和垂直于侧面的横向方向测量的高度例如在100nm至2000nm之间，优选在200nm至1000nm之间，其中包括边界值。
[0052] 根据至少一个实施方式，每个单个发射器包括肋。在此，所述接触区域分别在肋的区域中构成，使得为了单个发射器的运行，将载流子从所属的接触元件经由所属的肋注入到有源层中。肋例如与每个单个发射器一一对应地相关联。所述单个发射器的接触元件能够部分地、例如至少80％地覆盖和包围相应的肋。尤其，所述单个发射器构成为所谓的指数主导的激光二极管或脊形激光二极管。
[0053] 根据至少一个实施方式，所述冷却元件或所述冷却区域构成在两个相邻的肋之间。例如，在所述冷却区域中，所述半导体层序列的接触侧在制造公差的范围内是平坦的。在这种情况下，例如，每个肋由接触元件覆盖。
[0054] 根据至少一个实施方式，所述解耦结构包括肋。尤其，在符合规定的运行中，没有电流经由热解耦结构的肋流入到半导体层序列中或从半导体层序列中流出。
[0055] 根据至少一个实施方式，所述解耦结构的冷却区域在与解耦结构相关联的肋的至少80％或至少90％上延伸。冷却元件例如包围所述肋。
[0056] 根据至少一个实施方式，所述解耦结构包括两个导电的冷却元件，所述导电的冷却元件在侧面的横向方向上彼此间隔开并且不连通。也就是说，在两个相邻的单个发射器之间设置有两个冷却元件。所述冷却元件中的每个能够是与最接近的接触元件不同的元件。但是替选地，所述冷却元件中的每个也能够通过与解耦结构相邻的单个发射器的接触元件形成。
[0057] 根据一个实施方式，所述激光棒的单个发射器是增益主导的激光二极管。
[0058] 根据至少一个实施方式，所述激光棒的所有接触元件彼此等距地设置。也就是说，在侧面的横向方向上测量，所述接触元件的间距在制造公差的范围内始终是同样大的。但是，所述接触元件也能够成对地设置，其中这些对彼此间具有比在各一对内的两个接触元件更大的间距。
[0059] 根据至少一个实施方式，在各两个单个发射器之间的区域中设置有一个或多个冷却元件。所述冷却元件在此例如分别是与接触元件不同的元件，也就是说，所述冷却元件与接触元件不连通。
[0060] 根据至少一个实施方式，各一个接触元件距设置在接触元件的两侧的两个最接近的冷却元件的间距是同样大的。也就是说，每个接触元件距设置在左手侧的、最接近的冷却元件的间距在制造公差的范围内对应于距设置在右手侧的、最接近的冷却元件的间距。
[0061] 根据至少一个实施方式，各一个接触元件距设置在接触元件两侧的两个最接近的冷却元件的间距是不同大的。例如，两个间距中的较大者分别是两个间距中的较小者的至少1.5倍或至少两倍或至少3倍大。
[0062] 根据至少一个实施方式，所述热解耦结构的沟槽至少部分地延伸穿过所述半导体层序列。所述沟槽例如能够从接触侧开始延伸进入到所述半导体层序列中。然后，所述沟槽能够终止于有源层之前或穿透所述有源层。例如，所述沟槽从接触侧穿过所述半导体层序列的p型传导区域并且穿过有源层直至延伸进入到所述半导体层序列的n型传导区域中。所述沟槽能够终止于所述半导体层序列的n型传导区域中。但是替选地也可行的是，所述沟槽进一步穿过半导体层序列的n型传导区域直至延伸进入到生长衬底中并且终止于所述生长衬底中。但是也可行的是，所述沟槽从生长衬底的与接触侧相对置的侧开始延伸进入到所述生长衬底中并且例如终止于所述生长衬底中。
[0064] 根据至少一个实施方式，所述光电子器件包括热沉。所述激光棒安装在所述热沉上并且优选经由所述热沉电连接。所述热沉例如形成稳定所述激光棒的部件。所述热沉能够是自承的。尤其，所述热沉能够具有下述材料或由其构成：SiC、BN、AlN、CuW、金刚石。
[0065] 根据所述光电子器件的至少一个实施方式，所述接触元件和所述冷却元件分别经由焊料材料或粘胶与热沉连接。也就是说，所述激光棒焊接在所述热沉上。在此，与所述热沉的焊接连接或粘接连接经由接触元件和经由冷却元件建立。在符合规定的运行中，热量能够经由所述接触元件和经由所述冷却元件引出到所述热沉上。附图说明
[0066] 下面参考附图根据实施例详细阐述在此描述的激光棒以及在此描述的光电子器件。在此，相同的附图标记说明在各个附图中的相同的元件。然而在此不示出符合比例的关系，更确切地说为了更好的理解能够夸大地示出个别元件。
[0067] 附图示出：
[0068] 图1A和1B示出激光棒100的一个实施例的横截面视图和俯视图；
[0069] 图2至18示出激光棒的实施例的横截面视图；
[0070] 图19示出光电子器件的一个实施例的横截面视图。
具体实施方式
[0071] 在图1A中示出激光棒100的一个实施例的横截面视图。所述激光棒100包括在生长衬底14上生长的半导体层序列1。所述半导体层序列1基于AlInGaN。所述生长衬底14例如是GaN衬底。所述半导体层序列1包括有源层11，所述有源层例如具有pn结或量子阱结构，并且其中在符合规定的运行中通过载流子的复合来产生激光辐射。
[0072] 所述半导体层序列1包括接触侧10，所述接触侧通过半导体层序列1形成。生长衬底14的与所述接触侧10相对置的侧形成配合接触侧16。接触元件20施加在所述接触侧10上。所述接触元件20在侧面的横向方向X上并排地并且彼此间隔开地设置，所述侧面的横向方向平行于所述有源层11的主延伸平面伸展。
[0073] 每个接触元件20在接触区域12中电耦合到所述半导体层序列1上，使得经由所述接触区域12能够实现在半导体层序列1和接触元件20之间的电通流。配合接触元件26设置在配合接触侧16上。
[0074] 通过经由接触元件20和配合接触元件26注入载流子，在激光棒100的符合规定的运行中，将载流子注入到所述半导体层序列1中，尤其是注入到有源层11中，然后所述载流子在该处复合。根据经由哪个接触元件20注入载流子，有源层11的设置在接触元件20上方的区域产生激光辐射。以这种方式，限定多个单个发射器2或激光二极管2(参见虚线的椭圆)。所述单个发射器2在侧面的横向方向X上彼此间隔开并且并排地设置，并且分别在运行中产生和发射激光辐射。每个单个发射器2的沿着侧面的横向方向X测量的宽度例如通过有源层11的如下区域的宽度确定，该区域在单个发射器2运行时产生激光辐射。
[0075] 在图1A的实施例中，每个单个发射器2构成为指数主导的激光二极管。为此，每个单个发射器2在接触侧10上具有肋15，所述接触侧由半导体层序列1形成。在肋15的背离有源层11的侧上分别构成有接触区域12。肋15的垂直于有源层11延伸的侧壁由电绝缘层21包覆。所述接触元件20包围肋15并且在接触区域12的区域中导电地与半导体层序列1连接。在肋15的侧壁的区域中，所述接触元件20通过电绝缘层21与半导体层序列1电绝缘。所述电绝缘层21例如包括下述材料或者由其构成：SiO2、SiO3N4、Al2O3、Ta2O5、TiO2、ZrO2。
[0076] 在两个相邻的单个发射器2之间的区域中设有解耦结构3(虚线)，所述解耦结构在激光棒100运行期间对抗在两个相邻的单个发射器2之间的热交换。
[0077] 在图1A的实施例中，所述解耦结构3包括冷却元件30，所述冷却元件完全覆盖接触侧10的冷却区域13。沿着所述冷却区域13，所述冷却元件30与半导体层序列1电绝缘并且热耦合到所述半导体层序列1上。为此，当前，所述冷却元件30通过分隔层31与冷却区域13间隔开并且电绝缘。在图1A的实施例中，所述分隔层31通过电绝缘层21形成，所述电绝缘层21被拉到冷却区域13之上。
[0078] 所述冷却区域13的沿着侧面的横向方向X测量的宽度大于接触区域12的同样沿着侧面的横向方向X测量的宽度。
[0079] 在图1A中，所述解耦结构3同样包括肋15，冷却元件30施加到所述肋15上，并且所述肋包围所述冷却元件30。
[0080] 此外，在图1A中还可见，每个接触元件20与在侧面的横向方向X上设置在左手侧的冷却元件30和与在侧面的横向方向X上设置在右手侧的冷却元件30具有相同的间距。所述接触元件20和所述冷却元件30相互间分别等距地设置。
[0081] 图1A的激光棒100能够焊接到所述热沉上。在此，所述接触元件20和所述冷却元件30都能够经由焊接材料或粘胶焊接或粘接到所述热沉上。然后，在激光棒100运行期间，在两个相邻的单个发射器2之间的区域中的热量然后能够经由冷却元件30从半导体层序列1有效地引出到热沉上。
[0082] 在图1B中，以接触侧10的俯视图示出图1A的激光棒100。可见的是，接触元件20和冷却元件30均长形地或条状地构成。所述接触元件20和所述冷却元件30沿着其纵轴线的长度分别比其宽度大数倍。接触元件20和冷却元件30在侧面的横向方向X上彼此间隔开地设置，其中所述冷却元件20和接触元件20的纵轴线分别彼此平行地伸展。此外，所述接触元件20和所述冷却元件30以其纵轴线沿着激光棒100的侧面的纵向方向Y延伸。在侧面的纵向方向Y上，由每个单个发射器2产生的激光辐射从激光棒100耦合输出(参见图1B中的箭头)。为此，所述激光棒100的在侧面的纵向方向Y上相对置的侧形成刻面17。
[0083] 在图2中示出激光棒100的一个实施例的横截面视图，其中与在图1A中不同，设置在两个相邻的单个发射器2之间的解耦结构3并非具有仅一个冷却元件，而是具有两个冷却元件30，所述冷却元件分别完全覆盖接触侧10的冷却区域13。由此进一步加强由解耦结构3引起的热解耦。
[0084] 在图3中示出激光棒100的一个实施例的横截面视图，所述激光棒与图1A的激光棒100类似地构造。但是与在图1A中不同，所述冷却元件30现在不是单独的、与接触元件20不同的元件。更确切地说，每个接触元件20也同时形成冷却元件30。因此，所述接触区域12和与其相邻的冷却区域13被共同的、连通的且一件式构成的接触元件20覆盖，所述接触元件同时形成冷却元件30。这样的实施方案还对解耦结构3的散热特性具有正面影响。
[0085] 在图4的激光棒100的实施例中，与图1A的实施例不同，分别设置在接触元件20的左手侧和右手侧的冷却元件30不同程度地远离接触元件20。设置在接触元件20的右侧的冷却元件30比设置在接触元件20的左侧的冷却元件30更靠近所述接触元件20。通过这种非对称的布置方式，能够在激光棒100的制造工艺中实现张力降低。此外能够由此改进刻面质量。
[0086] 此外，在图4的激光棒100中，各一个接触层23设置在接触区域12的区域中，所述接触层确保在接触元件20与半导体层序列之间的电接触。所述接触层23是半导体层序列1的一部分。在所述解耦结构3的区域中不存在所述接触层23。例如，在制造方法期间，在该处将所述接触层23蚀刻掉。由于缺少接触层23，所述冷却元件30与所述冷却区域13电绝缘。所述接触层23例如由GaN或InGaN构成并且例如是高度掺杂的。因为为了电绝缘在冷却元件30和接触区域13之间不使用绝缘层，所以进一步改进经由冷却元件30的散热。
[0087] 在图5的激光棒100的实施例中，与在之前的实施例中不同，在解耦结构3的区域中没有设置肋15。更确切地说，仅单个发射器2包括肋15。在各两个相邻的肋15之间的区域中，各一个冷却元件30施加到半导体层序列1的接触侧10上。由于在解耦结构3的区域中缺少肋15，因此降低在解耦结构3的区域中的不期望的泄漏电流的风险。
[0088] 图6的激光棒100的实施例类似于图5的实施例。与在图5中不同，在图6中，每个解耦结构3的冷却元件30通过相邻的单个发射器2的接触元件20形成。因此，各一个冷却元件30与各一个接触元件20连通地并且一件式地构成。此外，与在前述实施例中不同，在冷却元件30与冷却区域13之间的分隔层31不通过绝缘层21形成，而是通过具有至少50W/(m·K)的热导率的高导热材料形成。所述分隔层31例如由SiC或AlN或DLC构成。通过这种高导热的分隔层31，能够进一步提高两个相邻的单个发射器2的热解耦。
[0089] 在图7的激光棒100的实施例中，与在图6中的实施例不同，单个发射器2的每个接触元件20并非仅形成相邻的解耦结构3的冷却元件30，而是形成两个解耦结构3的冷却元件30，所述解耦结构在两侧，意即在侧面的横向方向上观察在单个发射器2的左侧和右侧设置。这引起经由所述接触元件20/冷却元件30的有效的散热。
[0090] 图8的激光棒100的实施例基本上对应于图1A的实施例。然而，在图8的实施例中，在两侧与接触元件20相邻的冷却元件30与该接触元件20不同程度地间隔开。如之前已经提到的，由此得出的优点是，在制造方法期间的张力的减小和改进的刻面质量。
[0091] 在图9中示出激光棒100的实施例，其与图1至图8的激光棒100的区别在于，不同的单个发射器2现在不再是指数主导的激光二极管，而是增益主导的激光二极管。尤其，在制造公差的范围内，在接触侧10上的半导体层序列1在其整个侧面扩展上平坦地构成并且不具有肋。与在图4的实施例中类似地，在接触区域12的区域中分别设置有接触层23，以在各一个接触元件20和半导体层序列1之间进行电接触。这样的接触层23也分别设置在冷却区域13中。但是在该处，所述接触层23通过分隔层31与冷却元件30电绝缘。
[0092] 图10的激光棒100的实施例与图9的实施例的不同之处在于，在冷却元件30和相关联的冷却区域13之间没有设置分隔层31。更确切地说，在解耦结构3中，所述接触层23被蚀刻掉，使得所述冷却元件30与所述半导体层序列1电绝缘。
[0093] 图11的激光棒100的实施例基本上对应于图9的实施例。但是，在图11的实施例中使用高导热材料，例如上述材料之一作为在接触元件20和半导体层序列1之间的电绝缘层21以及作为在冷却元件30和接触区域13之间的分隔层31。由此提高经由接触元件20和冷却元件30进行的散热。
[0094] 在图12中示出激光棒100的一个实施例，所述激光棒基本上对应于图3的实施例。附加地，在图12中，所述热解耦结构3但是仍分别具有沟槽35，所述沟槽从接触侧10起完全穿过半导体层序列1，即也穿过有源层11，直至延伸进入到生长衬底14中。所述沟槽35穿透所述生长衬底14多于50％。通过沟槽35减少在相邻的单个发射器2之间的热交换。
[0095] 在图13的激光棒100的实施例中，沟槽35的深度选择为小于在图12的实施例中。尤其，所述沟槽35穿透所述生长衬底14小于50％。因此，虽然与图12的实施例相比，所述热解耦轻微减少，但是为此在制造方法期间对刻面断裂质量的损害较小。
[0096] 在图14的激光棒100的实施例中，所述沟槽35从接触侧10起不再完全穿透所述半导体层序列，而是终止于半导体层序列1的设置在有源层11和生长衬底14之间的n型传导区域中。
[0097] 在图15的激光棒100的实施例中，沟槽35的深度构成为还小于在图14中，并且从接触侧10起部分地穿透所述半导体层序列1的p型传导区域并且终止在有源层1之前。所述有源层11因此不会被沟槽35穿透，并且单连通地构成。
[0098] 在图16的激光棒100的实施例中，所述沟槽35不从接触侧10延伸到半导体层序列1中，而是从生长衬底14的与接触侧10相对置的侧延伸到生长衬底14中。因此能够进一步减小在制造方法中沟槽对刻面断裂质量的影响。
[0099] 在图17中示出激光棒100的一个实施例，该实施例基本上对应于图12的实施例。但是在图17中，所述沟槽35附加地用导热材料填充。所述导热材料能够是AlN、SiC、DLC或金属，例如Au、Pt、Pd、Rh、Ti、Cr、Sn、Ni、Al、Cu、Ag、In、Zn、W、Ta或由这些材料构成的组合。
[0100] 在图17中，填充到沟槽35中的导热材料通过绝缘层21与冷却元件30/接触元件20的材料电绝缘。
[0101] 在图18的激光棒100的实施例中，省去在沟槽35中的导热材料与冷却元件30/接触元件20之间的这种绝缘。因此，在沟槽35中的导热材料尤其与冷却元件30/接触元件20导电地连接。因此，经由沟槽35的导热材料朝向接触侧10的方向传输的热量在接触侧10上也能够大面积地分布到所述接触元件20/冷却元件30上，这进一步提高冷却效率。
[0102] 在图12至18的实施例中，所述沟槽35具有沿着侧面的横向方向X测量的宽度，所述宽度例如在10μm至200μm之间。所述沟槽35的沿着侧面的纵向方向Y测量的长度优选比宽度大数倍。
[0103] 此外，在图12至图18的实施例中始终示出解耦结构3，所述解耦结构包括冷却元件30和沟槽35。但是也可行的是，所述解耦结构3仅包括所示出的沟槽35，而不具有冷却元件
30。
30。
[0104] 在图19中示出光电子器件1000的一个实施例。所述光电子器件1000包括如结合图3描述的激光棒100。所述激光棒100焊接到热沉200上。当前，所述热沉200也用作为电连接载体，以接触所述接触元件20。所述热沉200同样包括垂直于有源层延伸的沟槽。所述沟槽在热沉200中减少沿着侧面的横向方向X的热传输。
[0106] 本发明不由根据实施例的描述而限制于所述实施例。更确切地说，本发明包括任意新特征以及特征的任意组合，这尤其包含权利要求中的特征的任意组合，即使所述特征或所述组合本身没有在权利要求或实施例中明确给出时也如此。
[0107] 附图标记列表：
[0108] 1 半导体层序列
[0109] 2 单个发射器
[0110] 3 热解耦结构
[0111] 10 半导体层序列1的接触侧
[0112] 11 有源层
[0113] 12 接触侧10的接触区域
[0114] 13 接触侧10的冷却区域
[0115] 14 生长衬底
[0116] 15 肋
[0117] 16 配合接触侧
[0118] 17 刻面
[0119] 20 接触元件
[0120] 21 电绝缘层
[0121] 23 接触层
[0122] 26 配合接触元件
[0123] 30 冷却元件
[0124] 31 分隔层
[0125] 35 沟槽
[0126] 100 激光棒
[0127] 200 热沉
[0128] 1000 光电子器件
[0129] X 侧面的横向方向
[0130] Y 侧面的纵向方向
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