Continuous-wave blue semipolar 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.
References
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
).© 2016 AIP Publishing LLC.
2016
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.