JP2000216490A - 半導体レ―ザ - Google Patents
半導体レ―ザInfo
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- JP2000216490A JP2000216490A JP11012282A JP1228299A JP2000216490A JP 2000216490 A JP2000216490 A JP 2000216490A JP 11012282 A JP11012282 A JP 11012282A JP 1228299 A JP1228299 A JP 1228299A JP 2000216490 A JP2000216490 A JP 2000216490A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 導波路内に光を有効に閉じ込めることが可能
であり、レーザ発振光の横モード制御を良好に行うこと
が出来る半導体レーザを提供する。 【解決手段】 Ｓｉドープのｎ−ＩｎＧａＮからなる多
重量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザにおい
て、導波路の幅を制限する電流ブロック層１２が、Ｓｉ
ドープのＢＡｌＧａＮからなることを特徴とする。
であり、レーザ発振光の横モード制御を良好に行うこと
が出来る半導体レーザを提供する。 【解決手段】 Ｓｉドープのｎ−ＩｎＧａＮからなる多
重量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザにおい
て、導波路の幅を制限する電流ブロック層１２が、Ｓｉ
ドープのＢＡｌＧａＮからなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化物系の半導体レ
ーザに関する。
ーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高密度・大容量の光ディスクシス
テムに用いられる記録或いは再生用の光源として、窒化
物系半導体レーザの研究開発が行われている。
テムに用いられる記録或いは再生用の光源として、窒化
物系半導体レーザの研究開発が行われている。
【０００３】従来、この種の半導体レーザとしては、電
流の注入幅を制限する電流ブロック層がＩｎＧａＮ（Ｉ
ｎの組成比が活性層よりも大きい）よりなるロスガイド
型の窒化物系半導体レーザ、電流ブロック層がＡｌＧａ
Ｎ（Ａｌの組成比が活性層よりも大きい）よりなる実屈
折率導波型の窒化物系半導体レーザ、電流ブロック層が
ＧａＮよりなる反屈折率導波型の窒化物系半導体レーザ
がある。そして、これらの半導体レーザでは、電流ブロ
ック層により導波路の幅の制限も行っていた。
流の注入幅を制限する電流ブロック層がＩｎＧａＮ（Ｉ
ｎの組成比が活性層よりも大きい）よりなるロスガイド
型の窒化物系半導体レーザ、電流ブロック層がＡｌＧａ
Ｎ（Ａｌの組成比が活性層よりも大きい）よりなる実屈
折率導波型の窒化物系半導体レーザ、電流ブロック層が
ＧａＮよりなる反屈折率導波型の窒化物系半導体レーザ
がある。そして、これらの半導体レーザでは、電流ブロ
ック層により導波路の幅の制限も行っていた。
【０００４】しかしながら、ロスガイド型の窒化物系半
導体レーザでは、電流ブロック層の格子定数が下地のＡ
ｌＧａＮ層よりも大きいため厚く成長させることが出来
ず、光を十分に導波路内に閉じ込めることが出来ないた
め、横モード制御が困難であるという問題がある。ま
た、ロスガイド型の半導体レーザは、その構造自体によ
り、実屈折率型の半導体レーザと比べ、しきい値電流が
大きくなるという問題もある。
導体レーザでは、電流ブロック層の格子定数が下地のＡ
ｌＧａＮ層よりも大きいため厚く成長させることが出来
ず、光を十分に導波路内に閉じ込めることが出来ないた
め、横モード制御が困難であるという問題がある。ま
た、ロスガイド型の半導体レーザは、その構造自体によ
り、実屈折率型の半導体レーザと比べ、しきい値電流が
大きくなるという問題もある。
【０００５】また、反屈折率導波型の窒化物系半導体レ
ーザにおいても、反屈折率導波型という構成自身がもつ
特性により、しきい値電流が大きくなり、レーザ発振光
の横モード制御が困難であるという問題がある。
ーザにおいても、反屈折率導波型という構成自身がもつ
特性により、しきい値電流が大きくなり、レーザ発振光
の横モード制御が困難であるという問題がある。
【０００６】これに対し、実屈折率導波型の半導体レー
ザは、横モード制御という点では有利な構成である。し
かしながら、従来の実屈折率導波型の窒化物系半導体レ
ーザでは、導波路内へ光を閉じ込めるために、電流ブロ
ック層のＡｌの組成比を大きくすると、電流ブロック層
が脆くなり、クラックが発生し易くなるため、電流ブロ
ック層を十分に機能するだけ厚く形成することが出来な
いという問題がある。
ザは、横モード制御という点では有利な構成である。し
かしながら、従来の実屈折率導波型の窒化物系半導体レ
ーザでは、導波路内へ光を閉じ込めるために、電流ブロ
ック層のＡｌの組成比を大きくすると、電流ブロック層
が脆くなり、クラックが発生し易くなるため、電流ブロ
ック層を十分に機能するだけ厚く形成することが出来な
いという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
欠点に鑑み為されたものであり、導波路内に光を有効に
閉じ込めることが可能であり、レーザ発振光の横モード
制御を良好に行うことが出来る半導体レーザを提供する
ことを目的とするものである。
欠点に鑑み為されたものであり、導波路内に光を有効に
閉じ込めることが可能であり、レーザ発振光の横モード
制御を良好に行うことが出来る半導体レーザを提供する
ことを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、窒化物系の半
導体材料からなる活性層を有する半導体レーザであっ
て、前記活性層を有する導波路の幅を制限する層が、Ｂ
（ホウ素）を含有する半導体層からなることを特徴とす
る。
導体材料からなる活性層を有する半導体レーザであっ
て、前記活性層を有する導波路の幅を制限する層が、Ｂ
（ホウ素）を含有する半導体層からなることを特徴とす
る。
【０００９】このような構成の半導体レーザでは、活性
層を有する導波路の幅を制限する層はＢを含有するた
め、屈折率が小さくなり、導波路内に効率良く光が閉じ
込められる。しかも、導波路の幅を制限する層は、Ａｌ
を含まない、或いはＡｌの組成比が小さくて良く、クラ
ックが発生し難くなる。
層を有する導波路の幅を制限する層はＢを含有するた
め、屈折率が小さくなり、導波路内に効率良く光が閉じ
込められる。しかも、導波路の幅を制限する層は、Ａｌ
を含まない、或いはＡｌの組成比が小さくて良く、クラ
ックが発生し難くなる。
【００１０】更に、前記導波路の幅を制限する層として
は、窒化物系の半導体層が適している。
は、窒化物系の半導体層が適している。
【００１１】また、前記導波路の幅を制限する層として
は、電流の注入幅を制限する電流ブロック層が適してい
る。
は、電流の注入幅を制限する電流ブロック層が適してい
る。
【００１２】また、前記導波路の幅を制限する層として
は、Ｂを一定量含有する単層構造という簡単な構成でよ
い。
は、Ｂを一定量含有する単層構造という簡単な構成でよ
い。
【００１３】また、前記導波路の幅を制限する層が、Ｂ
の組成比が異なる複数の層の超格子構造であることを特
徴とする。
の組成比が異なる複数の層の超格子構造であることを特
徴とする。
【００１４】この場合、導波路の幅を制限する層内にお
けるＢの組成比或いはＡｌ等のその他の元素の組成比を
大きくしたり、又はその層の厚みを大きくすることが出
来る。
けるＢの組成比或いはＡｌ等のその他の元素の組成比を
大きくしたり、又はその層の厚みを大きくすることが出
来る。
【００１５】前記導波路の幅を制限する層が、Ｂを含有
する層とＢを含有しない層との超格子構造であることを
特徴とする。
する層とＢを含有しない層との超格子構造であることを
特徴とする。
【００１６】この場合においても、導波路の幅を制限す
る層内におけるＢの組成比或いはＡｌ等のその他の元素
の組成比を大きくしたり、又はその層の厚みを大きくす
ることが出来る。
る層内におけるＢの組成比或いはＡｌ等のその他の元素
の組成比を大きくしたり、又はその層の厚みを大きくす
ることが出来る。
【００１７】前記導波路の幅を制限する層が、前記活性
層から離れるに従い連続的若しくは段階的にＢの組成比
が大きくなるように構成されていることを特徴とする。
層から離れるに従い連続的若しくは段階的にＢの組成比
が大きくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１８】この場合、導波路の幅を制限する層が、活
性層から離れる程、連続的にＢの組成比が大きくなるよ
うに構成されているため、前記導波路の幅を制限する層
内の屈折率が活性層から離れるに従い徐々に小さくな
り、これにより導波路から前記導波路の幅を制限する層
への光のしみ出しを抑えることが出来る。
性層から離れる程、連続的にＢの組成比が大きくなるよ
うに構成されているため、前記導波路の幅を制限する層
内の屈折率が活性層から離れるに従い徐々に小さくな
り、これにより導波路から前記導波路の幅を制限する層
への光のしみ出しを抑えることが出来る。
【００１９】また、前記導波路の幅を制限する層が、Ａ
ｌを含有することを特徴とする。
ｌを含有することを特徴とする。
【００２０】この場合、Ａｌにより導波路の幅を制限す
る層の屈折率が小さくなり、導波路と、導波路の幅を制
限する層との屈折率差を大きくする。
る層の屈折率が小さくなり、導波路と、導波路の幅を制
限する層との屈折率差を大きくする。
【００２１】また、前記導波路の幅を制限する層として
は、ＢＡｌＧａＮが適している。
は、ＢＡｌＧａＮが適している。
【００２２】また、前記導波路の幅を制限する層が、前
記活性層から離れるに従い連続的若しくは段階的にＡｌ
の組成比が大きくなるように構成されていることを特徴
とする。
記活性層から離れるに従い連続的若しくは段階的にＡｌ
の組成比が大きくなるように構成されていることを特徴
とする。
【００２３】この場合、導波路の幅を制限する層は、Ａ
ｌの組成変化により、前記導波路の幅を制限する層内の
屈折率が活性層から離れるに従い徐々に小さくなり、こ
れにより導波路から前記導波路の幅を制限する層への光
のしみ出しを抑えることが出来る。
ｌの組成変化により、前記導波路の幅を制限する層内の
屈折率が活性層から離れるに従い徐々に小さくなり、こ
れにより導波路から前記導波路の幅を制限する層への光
のしみ出しを抑えることが出来る。
【００２４】特に、本発明は、前記導波路の屈折率より
も前記導波路の幅を制限する層の屈折率の方が小さい実
屈折率型の半導体レーザである場合に、有効である。
も前記導波路の幅を制限する層の屈折率の方が小さい実
屈折率型の半導体レーザである場合に、有効である。
【００２５】また、具体的な構成としては、活性層は、
一対のクラッド層の間に形成された活性層よりなり、前
記前記導波路の幅を制限する層が、前記一対のクラッド
層のうち少なくとも一方のクラッド層中若しくはクラッ
ド層に接した部分に形成されているものがある。
一対のクラッド層の間に形成された活性層よりなり、前
記前記導波路の幅を制限する層が、前記一対のクラッド
層のうち少なくとも一方のクラッド層中若しくはクラッ
ド層に接した部分に形成されているものがある。
【００２６】例えば、前記導波路の幅を制限する層が、
前記一対のクラッド層のうち前記活性層よりも上側のク
ラッド層のリッジ部の幅を規定する層である場合、リッ
ジ導波型の半導体レーザにおいて、横モード制御が容易
となる。
前記一対のクラッド層のうち前記活性層よりも上側のク
ラッド層のリッジ部の幅を規定する層である場合、リッ
ジ導波型の半導体レーザにおいて、横モード制御が容易
となる。
【００２７】また、前記導波路の幅を制限する層が、前
記一対のクラッド層のうち前記活性層よりも上側のクラ
ッド層の窓部の幅を規定する層である場合、セルフアラ
イン構造の半導体レーザにおいて、横モード制御が容易
となる。
記一対のクラッド層のうち前記活性層よりも上側のクラ
ッド層の窓部の幅を規定する層である場合、セルフアラ
イン構造の半導体レーザにおいて、横モード制御が容易
となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。
実施の形態について詳細に説明する。
【００２９】図１は本発明の実施の形態である第１実施
例の半導体レーザの構成を示す断面図である。
例の半導体レーザの構成を示す断面図である。
【００３０】この第１実施例の半導体レーザは、リッジ
導波型の半導体レーザであり、サファイア基板１のｃ面
上に、ＭＯＣＶＤ法により、アンドープのｉ−Ａｌ0.5
Ｇａ0 .5Ｎからなる厚さ３００Åのバッファ層２、アン
ドープのｉ−ＧａＮからなる厚さ２μｍのｉ−ＧａＮ層
３、Ｓｉドープのｎ−ＧａＮからなる厚さ３μｍのｎ−
ＧａＮ層４、アンドープのｉ−Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからな
る厚さ０．１μｍのｎ−クラック防止層５、Ｓｉドープ
のｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる厚さ１μｍのｎ−クラ
ッド層６、Ｓｉドープのｎ−ＩｎＧａＮからなる多重量
子井戸構造の活性層７、Ｍｇドープのｐ−Ａｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎからなる厚さ１μｍのｐ−クラッド層８、Ｍｇド
ープのｐ−ＧａＮからなる厚さ０．２μｍのｐ−キャッ
プ層９が順に積層された半導体ウエハにより構成されて
いる。
導波型の半導体レーザであり、サファイア基板１のｃ面
上に、ＭＯＣＶＤ法により、アンドープのｉ−Ａｌ0.5
Ｇａ0 .5Ｎからなる厚さ３００Åのバッファ層２、アン
ドープのｉ−ＧａＮからなる厚さ２μｍのｉ−ＧａＮ層
３、Ｓｉドープのｎ−ＧａＮからなる厚さ３μｍのｎ−
ＧａＮ層４、アンドープのｉ−Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからな
る厚さ０．１μｍのｎ−クラック防止層５、Ｓｉドープ
のｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる厚さ１μｍのｎ−クラ
ッド層６、Ｓｉドープのｎ−ＩｎＧａＮからなる多重量
子井戸構造の活性層７、Ｍｇドープのｐ−Ａｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎからなる厚さ１μｍのｐ−クラッド層８、Ｍｇド
ープのｐ−ＧａＮからなる厚さ０．２μｍのｐ−キャッ
プ層９が順に積層された半導体ウエハにより構成されて
いる。
【００３１】尚、活性層７は、ＧａＮからなる厚さ０．
１μｍの一対の光ガイド層の間に、Ｉｎ0.03Ｇａ0.97Ｎ
からなる厚さ６０Åの障壁層とＩｎ0.13Ｇａ0.87Ｎから
なる厚さ３０Åの井戸層とが交互に形成された多重量子
井戸構造である。
１μｍの一対の光ガイド層の間に、Ｉｎ0.03Ｇａ0.97Ｎ
からなる厚さ６０Åの障壁層とＩｎ0.13Ｇａ0.87Ｎから
なる厚さ３０Åの井戸層とが交互に形成された多重量子
井戸構造である。
【００３２】上記半導体ウエハには、反応性イオンエッ
チング又は反応性イオンビームエッチングによりｐ−ク
ラッド層８の所定の深さまで除去されてストライプ状の
リッジ部１０が形成され、同様のエッチングによりｎ−
ＧａＮ層４の所定の深さまで除去されて電極形成面１１
が形成されている。尚、ｐ−クラッド層８のリッジ部１
０以外の平坦部の厚みは横モード制御を行うために、
０．０５〜０．４μｍであるのが好ましい。
チング又は反応性イオンビームエッチングによりｐ−ク
ラッド層８の所定の深さまで除去されてストライプ状の
リッジ部１０が形成され、同様のエッチングによりｎ−
ＧａＮ層４の所定の深さまで除去されて電極形成面１１
が形成されている。尚、ｐ−クラッド層８のリッジ部１
０以外の平坦部の厚みは横モード制御を行うために、
０．０５〜０．４μｍであるのが好ましい。
【００３３】また、ｐ−クラッド層８上のエッチング除
去部には、ＳｉドープのＢ0.02Ａｌ 0.15Ｇａ0.83Ｎから
なる厚さ０．５μｍの電流ブロック層１２が形成されて
おり、ｐ−キャップ層９上及び電流ブロック層１２上に
は、Ｍｇドープのｐ−ＧａＮからなる厚さ０．２μｍの
ｐ−コンタクト層１３が形成されている。また、ｐ−コ
ンタクト層１３の上面にはｐ−電極１４が形成され、ｎ
−クラッド層４の電極形成面１１にはｎ−電極１５が形
成されている。
去部には、ＳｉドープのＢ0.02Ａｌ 0.15Ｇａ0.83Ｎから
なる厚さ０．５μｍの電流ブロック層１２が形成されて
おり、ｐ−キャップ層９上及び電流ブロック層１２上に
は、Ｍｇドープのｐ−ＧａＮからなる厚さ０．２μｍの
ｐ−コンタクト層１３が形成されている。また、ｐ−コ
ンタクト層１３の上面にはｐ−電極１４が形成され、ｎ
−クラッド層４の電極形成面１１にはｎ−電極１５が形
成されている。
【００３４】このような第１実施例の半導体レーザで
は、電流ブロック層１２がＢを含有しているため、Ａｌ
の組成比を大きくすることなく、電流ブロック層１２の
屈折率を小さくし、導波路と導波路の外側との実効屈折
率差を大きくすることが出来る。このため、電流ブロッ
ク層１２にクラックを発生するのを抑え、しかも横モー
ド制御を容易に行えるようになる。
は、電流ブロック層１２がＢを含有しているため、Ａｌ
の組成比を大きくすることなく、電流ブロック層１２の
屈折率を小さくし、導波路と導波路の外側との実効屈折
率差を大きくすることが出来る。このため、電流ブロッ
ク層１２にクラックを発生するのを抑え、しかも横モー
ド制御を容易に行えるようになる。
【００３５】また、本発明の第２実施例として、電流ブ
ロック層１２を、Ｓｉドープのｎ−Ｂ0.02Ｇａ0.98Ｎか
らなる厚さ５０Åのｎ−ＢＧａＮ層と、Ｓｉドープのｎ
−Ｂ 0.02Ａｌ0.30Ｇａ0.68Ｎからなる厚さ５０Åのｎ−
ＢＡｌＧａＮ層とが交互に７０層づつ形成された厚さ
０．７μｍの超格子構造により形成してもよい。
ロック層１２を、Ｓｉドープのｎ−Ｂ0.02Ｇａ0.98Ｎか
らなる厚さ５０Åのｎ−ＢＧａＮ層と、Ｓｉドープのｎ
−Ｂ 0.02Ａｌ0.30Ｇａ0.68Ｎからなる厚さ５０Åのｎ−
ＢＡｌＧａＮ層とが交互に７０層づつ形成された厚さ
０．７μｍの超格子構造により形成してもよい。
【００３６】この第２実施例では、Ｂの組成比が等し
く、Ａｌを含有しない層と、Ａｌを含有する層とにより
超格子構造が形成されており、第１実施例と比べ、電流
ブロック層１２の厚みを大きくすることが出来、より一
層横モード制御の安定が図れる。
く、Ａｌを含有しない層と、Ａｌを含有する層とにより
超格子構造が形成されており、第１実施例と比べ、電流
ブロック層１２の厚みを大きくすることが出来、より一
層横モード制御の安定が図れる。
【００３７】また、本発明の第２実施例の他の例とし
て、電流ブロック層１２を、Ｓｉドープのｎ−Ｂ0.02Ｇ
ａ0.98Ｎからなる厚さ５０Åのｎ−ＢＧａＮ層と、Ｓｉ
ドープのｎ−Ｂ0.02Ａｌ0.40Ｇａ0.58Ｎからなる厚さ５
０Åのｎ−ＧａＮ層とが交互に５０層づつ形成された厚
さ０．５μｍの超格子構造により形成してもよく、この
場合、電流ブロック層１２全体におけるＡｌの平均的な
組成比が大きくなり、電流ブロック層１２の屈折率を更
に小さくすることが出来る。
て、電流ブロック層１２を、Ｓｉドープのｎ−Ｂ0.02Ｇ
ａ0.98Ｎからなる厚さ５０Åのｎ−ＢＧａＮ層と、Ｓｉ
ドープのｎ−Ｂ0.02Ａｌ0.40Ｇａ0.58Ｎからなる厚さ５
０Åのｎ−ＧａＮ層とが交互に５０層づつ形成された厚
さ０．５μｍの超格子構造により形成してもよく、この
場合、電流ブロック層１２全体におけるＡｌの平均的な
組成比が大きくなり、電流ブロック層１２の屈折率を更
に小さくすることが出来る。
【００３８】また、本発明の第３実施例として、電流ブ
ロック層１２を、Ｓｉドープのｎ−Ｂ0.05Ｇａ0.95Ｎか
らなる厚さ５０Åのｎ−ＢＧａＮ層と、Ｓｉドープのｎ
−ＧａＮからなる厚さ５０Åのｎ−ＧａＮ層とが交互に
５０層づつ形成された厚さ０．５μｍの超格子構造によ
り形成してもよい。
ロック層１２を、Ｓｉドープのｎ−Ｂ0.05Ｇａ0.95Ｎか
らなる厚さ５０Åのｎ−ＢＧａＮ層と、Ｓｉドープのｎ
−ＧａＮからなる厚さ５０Åのｎ−ＧａＮ層とが交互に
５０層づつ形成された厚さ０．５μｍの超格子構造によ
り形成してもよい。
【００３９】この第３実施例では、電流ブロック層１２
は、Ｂを含有する層とＢを含有しない層とにより超格子
構造が形成されており、第１実施例と比べ、高いＢの組
成比で電流ブロック層１２を成長させることが出来るた
め、導波路と導波路の外側との実効屈折率差を十分に大
きくすることが出来、より十分な横モード制御が可能と
なる。
は、Ｂを含有する層とＢを含有しない層とにより超格子
構造が形成されており、第１実施例と比べ、高いＢの組
成比で電流ブロック層１２を成長させることが出来るた
め、導波路と導波路の外側との実効屈折率差を十分に大
きくすることが出来、より十分な横モード制御が可能と
なる。
【００４０】尚、この第３実施例の他のパターンとして
は、Ｂの組成比が異なる２層により電流ブロック層１２
を形成してもよい。
は、Ｂの組成比が異なる２層により電流ブロック層１２
を形成してもよい。
【００４１】また、第４実施例として、電流ブロック層
を、活性層側である最下層ではｎ−Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ
からなり、上層に行くに従いＢの組成比が徐々に増加
し、Ｇａの組成比が徐々に減少し、最上層ではｎ−Ｂ
0.05Ａｌ0.12Ｇａ0.83Ｎからなるように構成してもよ
い。
を、活性層側である最下層ではｎ−Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ
からなり、上層に行くに従いＢの組成比が徐々に増加
し、Ｇａの組成比が徐々に減少し、最上層ではｎ−Ｂ
0.05Ａｌ0.12Ｇａ0.83Ｎからなるように構成してもよ
い。
【００４２】この第４実施例では、電流ブロック層が、
活性層から離れる程、連続的にＢの組成比が大きくなる
ように構成されているため、電流ブロック層１２内の屈
折率が活性層７から離れるに従い徐々に小さくなり、こ
れにより導波路から電流ブロック層への光電界のしみ出
しを一層抑えることが出来、より一層十分な横モード制
御が可能となる。また、電流ブロック層１２の平均的な
Ｂの組成比も大きくなり、導波路と、導波路の外側との
実屈折率差も大きくなる。
活性層から離れる程、連続的にＢの組成比が大きくなる
ように構成されているため、電流ブロック層１２内の屈
折率が活性層７から離れるに従い徐々に小さくなり、こ
れにより導波路から電流ブロック層への光電界のしみ出
しを一層抑えることが出来、より一層十分な横モード制
御が可能となる。また、電流ブロック層１２の平均的な
Ｂの組成比も大きくなり、導波路と、導波路の外側との
実屈折率差も大きくなる。
【００４３】更に、この第４実施例の構成では、電流ブ
ロック層１２の最下層にはＢが含有していないので、そ
の部分での格子定数及び熱膨張係数は、電流ブロック層
１２の下地であるｐ−クラッド層８の格子定数及び熱膨
張係数に近く、電流ブロック層１２での格子欠陥の発生
が抑えられる。
ロック層１２の最下層にはＢが含有していないので、そ
の部分での格子定数及び熱膨張係数は、電流ブロック層
１２の下地であるｐ−クラッド層８の格子定数及び熱膨
張係数に近く、電流ブロック層１２での格子欠陥の発生
が抑えられる。
【００４４】尚、上述の第４実施例において、電流ブロ
ック層１２の最下層に少量のＢを含有させてもよい。
ック層１２の最下層に少量のＢを含有させてもよい。
【００４５】また、上記実施例では、Ｂの組成比を直線
的に変化させているが、例えば、活性層から離れるほど
Ｂの組成比が急激に増加するように曲線的に変化させて
もよい。
的に変化させているが、例えば、活性層から離れるほど
Ｂの組成比が急激に増加するように曲線的に変化させて
もよい。
【００４６】また、第５実施例として、電流ブロック層
１２を、活性層側である下層側から順に、ｎ−Ｂ0.01Ａ
ｌ0.12Ｇａ0.87Ｎ層、ｎ−Ｂ0.02Ａｌ0.12Ｇａ0.86Ｎ
層、ｎ−Ｂ0.03Ａｌ0.12Ｇａ0.85Ｎ層、ｎ−Ｂ0.04Ａｌ
0.12Ｇａ0.84Ｎ層、ｎ−Ｂ0.05Ａｌ0.12Ｇａ0.83Ｎ層を
厚さ０．１μｍづつ形成してもよい。
１２を、活性層側である下層側から順に、ｎ−Ｂ0.01Ａ
ｌ0.12Ｇａ0.87Ｎ層、ｎ−Ｂ0.02Ａｌ0.12Ｇａ0.86Ｎ
層、ｎ−Ｂ0.03Ａｌ0.12Ｇａ0.85Ｎ層、ｎ−Ｂ0.04Ａｌ
0.12Ｇａ0.84Ｎ層、ｎ−Ｂ0.05Ａｌ0.12Ｇａ0.83Ｎ層を
厚さ０．１μｍづつ形成してもよい。
【００４７】この第５実施例では、電流ブロック層１２
が、活性層から離れる程、段階的にＢの組成比が大きく
なるように構成されているので、電流ブロック層１２内
の屈折率が活性層７から離れるに従い徐々に小さくな
り、これにより導波路から電流ブロック層への光のしみ
出しを一層抑えることが出来、より一層十分な横モード
制御が可能となる。また、電流ブロック層１２の平均的
なＢの組成比も大きくなり、導波路と、導波路の外側と
の実屈折率差も大きくなる。
が、活性層から離れる程、段階的にＢの組成比が大きく
なるように構成されているので、電流ブロック層１２内
の屈折率が活性層７から離れるに従い徐々に小さくな
り、これにより導波路から電流ブロック層への光のしみ
出しを一層抑えることが出来、より一層十分な横モード
制御が可能となる。また、電流ブロック層１２の平均的
なＢの組成比も大きくなり、導波路と、導波路の外側と
の実屈折率差も大きくなる。
【００４８】更に、この第５実施例の構成では、電流ブ
ロック層１２の最下層はＢの組成比が少ないので、その
部分での格子定数及び熱膨張係数は、電流ブロック層１
２の下地であるｐ−クラッド層８の格子定数及び熱膨張
係数に近く、電流ブロック層１２での格子欠陥の発生が
抑えられる。
ロック層１２の最下層はＢの組成比が少ないので、その
部分での格子定数及び熱膨張係数は、電流ブロック層１
２の下地であるｐ−クラッド層８の格子定数及び熱膨張
係数に近く、電流ブロック層１２での格子欠陥の発生が
抑えられる。
【００４９】また、電流ブロック層１２を最下層ではｎ
−Ｂ0.02Ａｌ0.10Ｇａ0.88Ｎからなり、上層に行くに従
いＡｌの組成比が連続的に増加し、Ｇａの組成比が連続
的に減少し、最上層ではｎ−Ｂ0.02Ａｌ0.20Ｇａ0.78Ｎ
からなるように構成してもよい。
−Ｂ0.02Ａｌ0.10Ｇａ0.88Ｎからなり、上層に行くに従
いＡｌの組成比が連続的に増加し、Ｇａの組成比が連続
的に減少し、最上層ではｎ−Ｂ0.02Ａｌ0.20Ｇａ0.78Ｎ
からなるように構成してもよい。
【００５０】この場合、電流ブロック層１２は、Ｂが含
有されているため、ブロック層全体における屈折率は小
さくなっている。しかも、電流ブロック層１２は、活性
層７から離れるに従い、Ａｌの組成比が連続的に大きく
なるため、屈折率分布は活性層７から離れるに従い、連
続的に小さくなる。このため、導波路から電流ブロック
層１２への光電界のしみ出しを一層抑えることが出来、
より一層十分な横モード制御が可能となる。また、電流
ブロック層１２の平均的なＢの組成比も大きくなり、導
波路と、導波路の外側との実屈折率差も大きくなる。
有されているため、ブロック層全体における屈折率は小
さくなっている。しかも、電流ブロック層１２は、活性
層７から離れるに従い、Ａｌの組成比が連続的に大きく
なるため、屈折率分布は活性層７から離れるに従い、連
続的に小さくなる。このため、導波路から電流ブロック
層１２への光電界のしみ出しを一層抑えることが出来、
より一層十分な横モード制御が可能となる。また、電流
ブロック層１２の平均的なＢの組成比も大きくなり、導
波路と、導波路の外側との実屈折率差も大きくなる。
【００５１】また、上述の第１〜第５実施例では、本発
明をリッジ導波型の半導体レーザに用いた場合について
説明したが、本発明はそれ以外の構造、例えば、図１２
に示すようなセルフアライン構造の半導体レーザにおい
ても、電流ブロック層を上述の実施例と同様に構成して
もよい。
明をリッジ導波型の半導体レーザに用いた場合について
説明したが、本発明はそれ以外の構造、例えば、図１２
に示すようなセルフアライン構造の半導体レーザにおい
ても、電流ブロック層を上述の実施例と同様に構成して
もよい。
【００５２】図２において、２１はサファイア基板であ
り、サファイア基板２１のｃ面上には、ＭＯＣＶＤ法に
より、アンドープのｉ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎからなる厚さ
３００Åのバッファ層２２、厚さ２μｍのアンドープの
ｉ−ＧａＮ層２３、厚さ３μｍのＳｉドープのｎ−Ｇａ
Ｎ層２４、アンドープのｉ−Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる
厚さ０．１μｍのクラック防止層２５、Ｓｉドープのｎ
−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる厚さ１．０μｍのｎ−クラ
ッド層２６、Ｓｉドープのｎ−ＩｎＧａＮからなる多重
量子井戸構造の活性層２７、Ｍｇドープのｐ−Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎからなる厚さ０．２μｍの第１ｐ−クラッド
層２８、ＳｉドープのＢを含有する厚さ０．５μｍのｎ
−電流ブロック層２９、Ｍｇドープのｐ−Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎからなる厚さ０．８μｍの第２ｐ−クラッド層３
０、Ｍｇドープのｐ−ＧａＮからなる厚さ０．２μｍの
ｐ−コンタクト層３１が順に積層された半導体ウエハが
構成されている。尚、電流ブロック層２９は電流通路と
なる窓部３５がエッチングにより除去されている。ま
た、この半導体ウエハには、反応性イオンエッチング又
は反応性イオンビームエッチングによりｎ−ＧａＮ層２
４の所定の深さまで除去されて電極形成面３２が形成さ
れている。ｐ−コンタクト層３１の上面にはｐ−電極３
３が形成され、ｎ−クラッド層２４の電極形成面３２に
はｎ−電極３４が形成されている。
り、サファイア基板２１のｃ面上には、ＭＯＣＶＤ法に
より、アンドープのｉ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｎからなる厚さ
３００Åのバッファ層２２、厚さ２μｍのアンドープの
ｉ−ＧａＮ層２３、厚さ３μｍのＳｉドープのｎ−Ｇａ
Ｎ層２４、アンドープのｉ−Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる
厚さ０．１μｍのクラック防止層２５、Ｓｉドープのｎ
−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる厚さ１．０μｍのｎ−クラ
ッド層２６、Ｓｉドープのｎ−ＩｎＧａＮからなる多重
量子井戸構造の活性層２７、Ｍｇドープのｐ−Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎからなる厚さ０．２μｍの第１ｐ−クラッド
層２８、ＳｉドープのＢを含有する厚さ０．５μｍのｎ
−電流ブロック層２９、Ｍｇドープのｐ−Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎからなる厚さ０．８μｍの第２ｐ−クラッド層３
０、Ｍｇドープのｐ−ＧａＮからなる厚さ０．２μｍの
ｐ−コンタクト層３１が順に積層された半導体ウエハが
構成されている。尚、電流ブロック層２９は電流通路と
なる窓部３５がエッチングにより除去されている。ま
た、この半導体ウエハには、反応性イオンエッチング又
は反応性イオンビームエッチングによりｎ−ＧａＮ層２
４の所定の深さまで除去されて電極形成面３２が形成さ
れている。ｐ−コンタクト層３１の上面にはｐ−電極３
３が形成され、ｎ−クラッド層２４の電極形成面３２に
はｎ−電極３４が形成されている。
【００５３】また、上述の実施例では、電流ブロック層
は、Ｓｉをドープすることによりｎ型に形成されている
が、Ｓｉに代えてＧｅ、Ｃをドープすることによりｎ型
に形成してもよい。
は、Ｓｉをドープすることによりｎ型に形成されている
が、Ｓｉに代えてＧｅ、Ｃをドープすることによりｎ型
に形成してもよい。
【００５４】また、電流ブロック層にＺｎをドープする
ことにより、Ｓｉドープの場合と同様に、電流狭窄の効
果が優れている高抵抗ブロック層とすることが出来る。
ことにより、Ｓｉドープの場合と同様に、電流狭窄の効
果が優れている高抵抗ブロック層とすることが出来る。
【００５５】また、電流ブロック層の下地であるバッフ
ァ層、ｉ−ＧａＮ層、ｎ−ＧａＮ層、ｎ−クラッド層、
活性層、ｐ−クラッド層等に少量のＢを含有させてもよ
い。この場合、電流ブロック層に含有させるＢの組成比
は、下地の層のＢよりも大きくすればよい。
ァ層、ｉ−ＧａＮ層、ｎ−ＧａＮ層、ｎ−クラッド層、
活性層、ｐ−クラッド層等に少量のＢを含有させてもよ
い。この場合、電流ブロック層に含有させるＢの組成比
は、下地の層のＢよりも大きくすればよい。
【００５６】尚、上述の実施例では、基板としてサファ
イア基板を用いたが、ＳｉＣやスピネル等の他の材料で
構成してもよい。
イア基板を用いたが、ＳｉＣやスピネル等の他の材料で
構成してもよい。
【００５７】尚、基板がサファイア基板の場合は、その
上に成長する層にＢを入れ過ぎると結晶性が低下するの
で、電流ブロック層のＢの組成比は２〜３％以下が良
い。また、ＳｉＣ基板の場合は、電流ブロック層のＢの
組成比は１５％程度まで含有させることが出来る。
上に成長する層にＢを入れ過ぎると結晶性が低下するの
で、電流ブロック層のＢの組成比は２〜３％以下が良
い。また、ＳｉＣ基板の場合は、電流ブロック層のＢの
組成比は１５％程度まで含有させることが出来る。
【００５８】
【発明の効果】本発明に依れば、導波路内に光を有効に
閉じ込めることが可能であり、レーザ発振光の横モード
制御を良好に行うことが出来る半導体レーザを提供し得
る。
閉じ込めることが可能であり、レーザ発振光の横モード
制御を良好に行うことが出来る半導体レーザを提供し得
る。
【図１】本発明を用いたリッジ導波型の半導体レーザ装
置の全体構成を示す断面図である。
置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明を用いたセルフアライン構造の半導体レ
ーザ装置の全体構成を示す断面図である。
ーザ装置の全体構成を示す断面図である。
６ ｎ−クラッド層 ７ 活性層（発光層） ８ ｐ−クラッド層 １２ 電流ブロック層 ２６ ｎ−クラッド層 ２７ 活性層（発光層） ２８ 第１ｐ−クラッド層 ２９ 電流ブロック層 ３０ 第２ｐ−クラッド層
Claims (14)
- 【請求項１】 窒化物系の半導体材料からなる活性層を
有する半導体レーザであって、前記活性層を有する導波
路の幅を制限する層が、Ｂを含有する半導層であること
を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記導波路の幅を制限する層が、窒化物
系の半導体層であることを特徴とする請求項１記載の半
導体レーザ。 - 【請求項３】 前記導波路の幅を制限する層が、電流ブ
ロック層であることを特徴とする請求項１又は２記載の
半導体レーザ。 - 【請求項４】 前記導波路の幅を制限する層が、Ｂを一
定量含有する単層構造であることを特徴とする請求項
１、２又は３記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 前記導波路の幅を制限する層が、Ｂの組
成比が異なる複数の層の超格子構造であることを特徴と
する請求項１、２又は３記載の半導体レーザ。 - 【請求項６】 前記導波路の幅を制限する層が、Ｂを含
有する層とＢを含有しない層との超格子構造であること
を特徴とする請求項１、２又は３記載の半導体レーザ。 - 【請求項７】 前記導波路の幅を制限する層が、前記活
性層から離れるに従い連続的若しくは段階的にＢの組成
比が大きくなるように構成されていることを特徴とする
請求項１、２又は３記載の半導体レーザ。 - 【請求項８】 前記導波路の幅を制限する層が、Ａｌを
含有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
６又は７記載の半導体レーザ。 - 【請求項９】 前記導波路の幅を制限する層が、ＢＡｌ
ＧａＮよりなることを特徴とする請求項８記載の半導体
レーザ。 - 【請求項１０】 前記導波路の幅を制限する層が、前記
活性層から離れるに従い連続的若しくは段階的にＡｌの
組成比が大きくなるように構成されていることを特徴と
する請求項９又は１０記載の半導体レーザ。 - 【請求項１１】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
８，９又は１０記載の半導体レーザが、前記導波路の屈
折率よりも前記導波路の幅を制限する層の屈折率の方が
小さい実屈折率型であることを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項１２】 前記活性層は一対のクラッド層の間に
形成された活性層よりなり、前記導波路の幅を制限する
層が、前記一対のクラッド層のうち少なくとも一方のク
ラッド層中若しくはクラッド層に接した部分に形成され
ていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
６、７、８、９、１０又は１１記載の半導体レーザ。 - 【請求項１３】 前記導波路の幅を制限する層が、前記
一対のクラッド層のうち前記活性層よりも上側のクラッ
ド層のリッジ部の幅を規定する層であることを特徴とす
る請求項１２記載の半導体レーザ。 - 【請求項１４】 前記導波路の幅を制限する層が、前記
一対のクラッド層のうち前記活性層よりも上側のクラッ
ド層の窓部の幅を規定する層であることを特徴とする請
求項１２記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11012282A JP2000216490A (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 半導体レ―ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11012282A JP2000216490A (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 半導体レ―ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000216490A true JP2000216490A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11801018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11012282A Pending JP2000216490A (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 半導体レ―ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000216490A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111293198A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-06-16 | 江西新正耀光学研究院有限公司 | 氮化铝系发光二极管结构及其制作方法 |
-
1999
- 1999-01-20 JP JP11012282A patent/JP2000216490A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111293198A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-06-16 | 江西新正耀光学研究院有限公司 | 氮化铝系发光二极管结构及其制作方法 |
| CN111293198B (zh) * | 2020-04-10 | 2021-06-18 | 江西新正耀光学研究院有限公司 | 氮化铝系发光二极管结构及其制作方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040723 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040914 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041109 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050111 |