Continuous-wave blue semipolar (202¯1¯) III-nitride laser diodes were fabricated with highly vertical, smooth, and uniform mirror facets produced by chemically assisted ion beam etching. Uniform mirror facets are a requirement for accurate experimental determination of internal laser parameters, including internal loss and injection efficiency, which were determined to be 9 cm−1 and 73%, respectively, using the cavity length dependent method. The cavity length of the uncoated devices was varied from 900 μm to 1800 μm, with threshold current densities ranging from 3 kA/cm2 to 9 kA/cm2 and threshold voltages ranging from 5.5 V to 7 V. The experimentally determined internal loss was found to be in good agreement with a calculated value of 9.5 cm−1 using a 1D mode solver. The loss in each layer was calculated and in light of the analysis several modifications to the laser design are proposed.

1.
S.
Nakamura
,
M.
Senoh
,
S.
Nagahama
,
N.
Iwasa
,
T.
Yamada
,
T.
Matsushita
,
H.
Kiyoku
, and
Y.
Sugimoto
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
35
,
L74
(
1996
).
2.
C.
Lee
,
C.
Zhang
,
M.
Cantore
,
R. M.
Farrell
,
S. H.
Oh
,
T.
Margalith
,
J. S.
Speck
,
S.
Nakamura
,
J. E.
Bowers
, and
S. P.
DenBaars
,
Opt. Express
23
,
16232
(
2015
).
3.
J. J.
Wierer
,
J. Y.
Tsao
, and
D. S.
Sizov
,
Laser Photonics Rev.
7
,
963
(
2013
).
4.
A.
Pourhashemi
,
R. M.
Farrell
,
M. T.
Hardy
,
P. S.
Hsu
,
K. M.
Kelchner
,
J. S.
Speck
,
S. P.
Denbaars
, and
S.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
151112
(
2013
).
5.
W. W.
Chow
and
M. H.
Crawford
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
141107
(
2015
).
6.
L. Y.
Kuritzky
and
J. S.
Speck
,
MRS Commun.
5
,
463
(
2015
).
7.
S.
Masui
,
T.
Miyoshi
,
T.
Yanamoto
, and
S.
Nagahama
, in
2013 Conference on Lasers Electro-Optics Pacific Rim
(
2013
), pp.
SA1
SA3
.
8.
D. F.
Feezell
,
J. S.
Speck
,
S. P.
Denbaars
, and
S.
Nakamura
,
J. Disp. Technol.
9
,
190
(
2013
).
9.
W.
Scheibenzuber
,
U.
Schwarz
,
R.
Veprek
,
B.
Witzigmann
, and
A.
Hangleiter
,
Phys. Rev. B
80
,
115320
(
2009
).
10.
T.
Melo
,
Y.-L.
Hu
,
C.
Weisbuch
,
M. C.
Schmidt
,
A.
David
,
B.
Ellis
,
C.
Poblenz
,
Y.-D.
Lin
,
M. R.
Krames
, and
J. W.
Raring
,
Semicond. Sci. Technol.
27
,
024015
(
2012
).
11.
C.-C.
Pan
,
S.
Tanaka
,
F.
Wu
,
Y.
Zhao
,
J. S.
Speck
,
S.
Nakamura
,
S. P.
DenBaars
, and
D.
Feezell
,
Appl. Phys. Express
5
,
062103
(
2012
).
12.
D. L.
Becerra
,
Y.
Zhao
,
S. H.
Oh
,
C. D.
Pynn
,
K.
Fujito
,
S. P.
DenBaars
, and
S.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
171106
(
2014
).
13.
A.
Pourhashemi
,
R. M.
Farrell
,
D. A.
Cohen
,
J. S.
Speck
,
S. P.
DenBaars
, and
S.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
111105
(
2015
).
14.
L.
Megalini
,
D. L.
Becerra
,
R. M.
Farrell
,
A.
Pourhashemi
,
J. S.
Speck
,
S.
Nakamura
,
S. P.
Denbaars
, and
D. A.
Cohen
,
Appl. Phys. Express
8
,
042701
(
2015
).
15.
L. A.
Coldren
,
S. W.
Corzine
, and
M. L.
Mašanović
,
Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits
(
John Wiley & Sons, Inc.
,
Hoboken, NJ, USA,
2012
).
16.
R. M.
Farrell
,
D. A.
Haeger
,
P. S.
Hsu
,
K.
Fujito
,
D. F.
Feezell
,
S. P.
DenBaars
,
J. S.
Speck
, and
S.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
171115
(
2011
).
17.
H. Y.
Ryu
,
K. H.
Ha
,
J. K.
Son
,
S. N.
Lee
,
H. S.
Paek
,
T.
Jang
,
Y. J.
Sung
,
K. S.
Kim
,
H. K.
Kim
,
Y.
Park
, and
O. H.
Nam
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
011105
(
2008
).
18.
S.
Uchida
,
M.
Takeya
,
S.
Ikeda
,
T.
Mizuno
,
T.
Fujimoto
,
O.
Matsumoto
,
T.
Tojyo
, and
M.
Ikeda
,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
9
,
1252
(
2003
).
19.
U. T.
Schwarz
,
H.
Braun
,
K.
Kojima
,
M.
Funato
,
Y.
Kawakami
,
S.
Nagahama
, and
T.
Mukai
,
Proc. SPIE
6485
,
648506
(
2007
).
20.
K.
Kojima
,
U. T.
Schwarz
,
M.
Funato
,
Y.
Kawakami
,
S.
Nagahama
, and
T.
Mukai
,
Opt. Express
15
,
7730
(
2007
).
21.
S.
Nakamura
,
M.
Senoh
,
S.
Nagahama
,
N.
Iwasa
,
T.
Yamada
,
T.
Matsushita
,
Y.
Sugimoto
, and
H.
Kiyoku
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
1477
(
1996
).
22.
J.
Rass
,
T.
Wernicke
,
R.
Kremzow
,
W.
John
,
S.
Einfeldt
,
P.
Vogt
,
M.
Weyers
, and
M.
Kneissl
,
Phys. Status Solidi A
207
,
1361
(
2010
).
23.
P.
Shan Hsu
,
F.
Wu
,
E. C.
Young
,
A. E.
Romanov
,
K.
Fujito
,
S. P.
DenBaars
,
J. S.
Speck
, and
S.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
161117
(
2013
).
24.
I.
Adesida
,
A. T.
Ping
,
C.
Youtsey
,
M. A.
Khan
,
D. T.
Olson
, and
J. N.
Kuznia
,
Appl. Phys. Lett.
65
,
889
(
1994
).
25.
M.
Kneissl
,
D. P.
Bour
,
N. M.
Johnson
,
L. T.
Romano
,
B. S.
Krusor
,
R.
Donaldson
,
J.
Walker
, and
C.
Dunnrowicz
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
1539
(
1998
).
26.
M.
Kneissl
,
D.
Hofstetter
,
D. P.
Bour
,
R.
Donaldson
,
J.
Walker
, and
N. M.
Johnson
,
J. Cryst. Growth
189–190
,
846
(
1998
).
27.
M.
Scherer
,
V.
Schwegler
,
M.
Seyboth
,
F.
Eberhard
,
C.
Kirchner
,
M.
Kamp
,
G.
Ulu
,
M. S.
Ünlü
,
R.
Gruhler
, and
O.
Hollricher
,
J. Cryst. Growth
230
,
554
(
2001
).
28.
L. Y.
Kuritzky
,
D. L.
Becerra
,
A. S.
Abbas
,
J.
Nedy
,
D. A.
Cohen
,
S. P.
DenBaars
,
S.
Nakamura
, and
J. S.
Speck
, “
Dry etching of laser facets on nonpolar and semipolar orientations of GaN by chemically assisted ion beam etching
” (unpublished).
29.
R. M.
Farrell
,
P. S.
Hsu
,
D. A.
Haeger
,
K.
Fujito
,
S. P.
DenBaars
,
J. S.
Speck
, and
S.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
231113
(
2010
).
30.
H. Y.
Ryu
,
K. H.
Ha
,
S. N.
Lee
,
T.
Jang
,
H. K.
Kim
,
J. H.
Chae
,
K. S.
Kim
,
K. K.
Choi
,
J. K.
Son
,
H. S.
Paek
,
Y. J.
Sung
,
T.
Sakong
,
O. H.
Nam
, and
Y. J.
Park
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
031122
(
2006
).
31.
V.
Savona
, in
Confined Photon Systems Lecture Notes in Physics
, edited by
H.
Benisty
,
C.
Weisbuch
,
J. M.
Gerard
,
R.
Houdre
, and
J.
Rarity
(
Springer
,
Berlin, Heidelberg
,
1999
), pp.
173
182
.
32.
E.
Sakalauskas
,
Ö.
Tuna
,
A.
Kraus
,
H.
Bremers
,
U.
Rossow
,
C.
Giesen
,
M.
Heuken
,
A.
Hangleiter
,
G.
Gobsch
, and
R.
Goldhahn
,
Phys. Status Solidi
249
,
485
(
2012
).
33.
N. A.
Sanford
,
L. H.
Robins
,
A. V.
Davydov
,
A.
Shapiro
,
D. V.
Tsvetkov
,
A. V.
Dmitriev
,
S.
Keller
,
U. K.
Mishra
, and
S. P.
DenBaars
,
J. Appl. Phys.
94
,
2980
(
2003
).
34.
M. J.
Bergmann
and
H. C.
Casey
,
J. Appl. Phys.
84
,
1196
(
1998
).
35.
E.
Kioupakis
,
P.
Rinke
, and
C. G.
Van de Walle
,
Appl. Phys. Express
3
,
082101
(
2010
).
36.
Y.
Kawaguchi
,
C.
Huang
,
Y.
Wu
,
Q.
Yan
,
C.
Pan
,
Y.
Zhao
,
S.
Tanaka
,
K.
Fujito
,
D.
Feezell
,
C. G.
Van De Walle
,
S. P.
Denbaars
, and
S.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
231110
(
2012
).
You do not currently have access to this content.