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 |