JP2003060312A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 GaAs基板上へ形成した0.7-1.2μｍ半導体レ
ーザ素子において、素子抵抗を抑え、高出力特性を改善
する。 【解決手段】 n-GaAs基板１上に、n-Alz1Ga1-z1As下部
クラッド層３、n-AlwGa1-wAs層４、GaAsに格子整合する
nあるいはi-InxGa1-xAsyP1-y下部光導波層５、活性層
６、GaAsに格子整合するpあるいはi-InxGa1-xAsyP1-y上
部光導波層７、p-AlwGa1-wAs層８、p-Alz1Ga1-z1As上部
クラッド層９、p-GaAsコンタクト層11、ストライプ状の
電流注入開口を有するSiO2膜12を備え、コンタクト層11
上にｐ側電極13、基板１側にｎ側電極14を備えた半導体
レーザ素子とする。ここで、AlwGa1 -wAs層４、８は、Al
z1Ga1-z1Asからなるクラッド層３、９のバンドギャップ
ＥcとInxGa1-xAsyP1-yからなる光導波層５、７のバンド
ギャップＥwの間の大きさのバンドギャップＥ（Ｅw＜Ｅ
＜Ｅc）を有し、かつ光導波層５、７の屈折率Ｎwと略同
一の屈折率Ｎ（Ｎ＝Ｎw）を有するものとする。
ーザ素子において、素子抵抗を抑え、高出力特性を改善
する。 【解決手段】 n-GaAs基板１上に、n-Alz1Ga1-z1As下部
クラッド層３、n-AlwGa1-wAs層４、GaAsに格子整合する
nあるいはi-InxGa1-xAsyP1-y下部光導波層５、活性層
６、GaAsに格子整合するpあるいはi-InxGa1-xAsyP1-y上
部光導波層７、p-AlwGa1-wAs層８、p-Alz1Ga1-z1As上部
クラッド層９、p-GaAsコンタクト層11、ストライプ状の
電流注入開口を有するSiO2膜12を備え、コンタクト層11
上にｐ側電極13、基板１側にｎ側電極14を備えた半導体
レーザ素子とする。ここで、AlwGa1 -wAs層４、８は、Al
z1Ga1-z1Asからなるクラッド層３、９のバンドギャップ
ＥcとInxGa1-xAsyP1-yからなる光導波層５、７のバンド
ギャップＥwの間の大きさのバンドギャップＥ（Ｅw＜Ｅ
＜Ｅc）を有し、かつ光導波層５、７の屈折率Ｎwと略同
一の屈折率Ｎ（Ｎ＝Ｎw）を有するものとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子に
関し、特に詳細には、GaAs基板上に形成された0.7-1.2
μｍ帯の半導体レーザ素子に関するものである。
関し、特に詳細には、GaAs基板上に形成された0.7-1.2
μｍ帯の半導体レーザ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、SPIE Vol. 3628, pp.29-37記
載のHigh Reliability in 0.8-■m High Power InGaAsP
/InGaP/AlGaAs Laser Diodes with A Broad Waveguide
には、GaAs基板上に形成したInGaAsP量子井戸活性層を
備えた半導体レーザにおいて、活性層に隣接した領域に
InGaP からなる光導波層を設け、クラッド層をAlGaAsに
することにより、高信頼性が得られることが報告されて
いる。また、上記文献においては、光導波層厚を厚くす
ることにより、活性層でのピーク光強度が低減でき、信
頼性が向上することも報告されている。
載のHigh Reliability in 0.8-■m High Power InGaAsP
/InGaP/AlGaAs Laser Diodes with A Broad Waveguide
には、GaAs基板上に形成したInGaAsP量子井戸活性層を
備えた半導体レーザにおいて、活性層に隣接した領域に
InGaP からなる光導波層を設け、クラッド層をAlGaAsに
することにより、高信頼性が得られることが報告されて
いる。また、上記文献においては、光導波層厚を厚くす
ることにより、活性層でのピーク光強度が低減でき、信
頼性が向上することも報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献において報告されている構造ではInGaP/AlGaAsのヘテ
ロ界面でのバンドオフセットが大きいため、この界面に
おいて実質的にスパイク状の障壁層が存在することとな
り、素子抵抗が高いと言う問題がある。そのため、光導
波層厚0.22μｍ、50μｍストライプ幅、共振器長750？
μｍの上記構造の半導体レーザ素子では、１Ｗ近傍の光
出力で熱飽和が生じている。
献において報告されている構造ではInGaP/AlGaAsのヘテ
ロ界面でのバンドオフセットが大きいため、この界面に
おいて実質的にスパイク状の障壁層が存在することとな
り、素子抵抗が高いと言う問題がある。そのため、光導
波層厚0.22μｍ、50μｍストライプ幅、共振器長750？
μｍの上記構造の半導体レーザ素子では、１Ｗ近傍の光
出力で熱飽和が生じている。
【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、GaAs基板上へ形成した0.7-1.2μｍ半導体レー
ザにおいて、ヘテロ界面に形成されるスパイク状の障壁
層の存在による素子抵抗を抑え、高出力特性を改善した
半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
あって、GaAs基板上へ形成した0.7-1.2μｍ半導体レー
ザにおいて、ヘテロ界面に形成されるスパイク状の障壁
層の存在による素子抵抗を抑え、高出力特性を改善した
半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、GaAs基板上に、AlGaAs下部クラッド層、GaAsに格
子整合するInGaAsPまたはInGaPからなる下部光導波層、
活性層、GaAsに格子整合するInGaAsPまたはInGaPからな
る上部光導波層、AlGaAs上部クラッド層、およびGaAsコ
ンタクト層をこの順に備えてなる半導体レーザ素子にお
いて、前記下部および上部光導波層が、前記活性層のバ
ンドギャップより大きいバンドギャップを有するもので
あり、前記下部クラッド層と前記下部光導波層との間
に、両者のバンドギャップの間の大きさのバンドギャッ
プを有し、かつ両者の屈折率の間の大きさの屈折率もし
くは前記下部光導波層の屈折率と略同一の屈折率を有す
る第１のAlGaAs層を備え、前記上部クラッド層と前記上
部光導波層との間に、両者のバンドギャップの間の大き
さのバンドギャップを有し、かつ両者の屈折率の間の大
きさの屈折率もしくは前記上部光導波層の屈折率と略同
一の屈折率を有する第２のAlGaAs層を備えたことを特徴
とするものである。
子は、GaAs基板上に、AlGaAs下部クラッド層、GaAsに格
子整合するInGaAsPまたはInGaPからなる下部光導波層、
活性層、GaAsに格子整合するInGaAsPまたはInGaPからな
る上部光導波層、AlGaAs上部クラッド層、およびGaAsコ
ンタクト層をこの順に備えてなる半導体レーザ素子にお
いて、前記下部および上部光導波層が、前記活性層のバ
ンドギャップより大きいバンドギャップを有するもので
あり、前記下部クラッド層と前記下部光導波層との間
に、両者のバンドギャップの間の大きさのバンドギャッ
プを有し、かつ両者の屈折率の間の大きさの屈折率もし
くは前記下部光導波層の屈折率と略同一の屈折率を有す
る第１のAlGaAs層を備え、前記上部クラッド層と前記上
部光導波層との間に、両者のバンドギャップの間の大き
さのバンドギャップを有し、かつ両者の屈折率の間の大
きさの屈折率もしくは前記上部光導波層の屈折率と略同
一の屈折率を有する第２のAlGaAs層を備えたことを特徴
とするものである。
【０００６】上記半導体レーザ素子においては、前記第
１のAlGaAs層の、前記下部クラッド層側の少なくとも一
部が、バンドギャップが、該下部クラッド層のバンドギ
ャップから前記第１のAlGaAs層のバンドギャップまで連
続的または段階的に変化する第１のAlGaAs組成傾斜層に
置き換えられ、前記第２のAlGaAs層の、前記上部クラッ
ド層側の少なくとも一部が、バンドギャップが、該上部
クラッド層のバンドギャップから前記第２のAlGaAs層の
バンドギャップまで連続的または段階的に変化する第２
のAlGaAs組成傾斜層の置き換えられていてもよい。
１のAlGaAs層の、前記下部クラッド層側の少なくとも一
部が、バンドギャップが、該下部クラッド層のバンドギ
ャップから前記第１のAlGaAs層のバンドギャップまで連
続的または段階的に変化する第１のAlGaAs組成傾斜層に
置き換えられ、前記第２のAlGaAs層の、前記上部クラッ
ド層側の少なくとも一部が、バンドギャップが、該上部
クラッド層のバンドギャップから前記第２のAlGaAs層の
バンドギャップまで連続的または段階的に変化する第２
のAlGaAs組成傾斜層の置き換えられていてもよい。
【０００７】すなわち、本発明の半導体レーザ素子は、
前記下部クラッド層と下部光導波層、および前記上部ク
ラッド層と上部光導波層の間にそれぞれ第１および第２
のAlGaAs層を備えたもの、第１および第２のAlGaAs層の
代わりに第１および第２のAlGaAs組成傾斜層を備えたも
の、あるいは、第１および第２のAlGaAs層と第１および
第２のAlGaAs組成傾斜層を同時に備えたものいずれであ
ってもよい。
前記下部クラッド層と下部光導波層、および前記上部ク
ラッド層と上部光導波層の間にそれぞれ第１および第２
のAlGaAs層を備えたもの、第１および第２のAlGaAs層の
代わりに第１および第２のAlGaAs組成傾斜層を備えたも
の、あるいは、第１および第２のAlGaAs層と第１および
第２のAlGaAs組成傾斜層を同時に備えたものいずれであ
ってもよい。
【０００８】また、さらに、前記GaAs基板と前記下部ク
ラッド層との間に、該GaAs基板から該下部クラッド層に
向ってバンドギャップが連続的または段階的に変化する
第３のAlGaAs組成傾斜層を備え、前記上部クラッド層か
ら前記GaAsコンタクト層との間に、該上部クラッド層か
ら該GaAsコンタクト層に向ってバンドギャップが連続的
または段階的に変化する第４のAlGaAs組成傾斜層を備え
ることが望ましい。
ラッド層との間に、該GaAs基板から該下部クラッド層に
向ってバンドギャップが連続的または段階的に変化する
第３のAlGaAs組成傾斜層を備え、前記上部クラッド層か
ら前記GaAsコンタクト層との間に、該上部クラッド層か
ら該GaAsコンタクト層に向ってバンドギャップが連続的
または段階的に変化する第４のAlGaAs組成傾斜層を備え
ることが望ましい。
【０００９】上記半導体レーザ素子においては、前記活
性層を、０≦x1≦0.4,０≦y1≦0.6であるInx1Ga1−x1As
1−y1Py1を含む量子井戸活性層であることが望ましい。
性層を、０≦x1≦0.4,０≦y1≦0.6であるInx1Ga1−x1As
1−y1Py1を含む量子井戸活性層であることが望ましい。
【００１０】また、前記下部および上部光導波層がInGa
Pからなり、前記活性層の上下層として、該活性層より
バンドギャップの大きいInGaAsPからなる障壁層を備え
ることが望ましい。
Pからなり、前記活性層の上下層として、該活性層より
バンドギャップの大きいInGaAsPからなる障壁層を備え
ることが望ましい。
【００１１】前記活性層上に、一部が除去されて該活性
層への電流の通路となる溝が形成された電流阻止層が設
けられてなる屈折率導波機構を有する、すなわち内部電
流狭窄構造の半導体レーザ素子としてもよい。
層への電流の通路となる溝が形成された電流阻止層が設
けられてなる屈折率導波機構を有する、すなわち内部電
流狭窄構造の半導体レーザ素子としてもよい。
【００１２】前記活性層上に、該活性層への電流の通路
となる領域の両側において該通路両脇から端までの少な
くとも一部が溝状に除去されて、該除去された領域の間
にリッジ状の電流の通路が設けられてなる屈折率導波機
構を有する、すなわちリッジ構造の半導体レーザ素子と
していてもよい。
となる領域の両側において該通路両脇から端までの少な
くとも一部が溝状に除去されて、該除去された領域の間
にリッジ状の電流の通路が設けられてなる屈折率導波機
構を有する、すなわちリッジ構造の半導体レーザ素子と
していてもよい。
【００１３】前記電流の通路の幅が1.5μｍ以上４μｍ
未満である場合、等価屈折率段差は２×10-3〜７×10-3
以下であることが望ましい。
未満である場合、等価屈折率段差は２×10-3〜７×10-3
以下であることが望ましい。
【００１４】前記電流の通路の幅が４μｍ以上である場
合、等価屈折率段差は２×10-3以上であることが望まし
い。
合、等価屈折率段差は２×10-3以上であることが望まし
い。
【００１５】なお、等価屈折率段差とは、内部電流狭窄
構造の場合、電流狭窄層が存在する領域の積層方向の発
振波長での等価屈折率をｎaとし、電流の通路での積層
方向の発振波長での等価屈折率をｎbとすると、等価屈
折率差△ｎは、ｎb−ｎaで定義される。また、リッジ構
造の場合は、リッジ両脇の底辺部分での積層方向の発振
波長での等価屈折率をｎAとし、リッジ部での積層方向
の発振波長での等価屈折率をｎBとすると、等価屈折率
段差△Ｎは、ｎB−ｎAで定義される。
構造の場合、電流狭窄層が存在する領域の積層方向の発
振波長での等価屈折率をｎaとし、電流の通路での積層
方向の発振波長での等価屈折率をｎbとすると、等価屈
折率差△ｎは、ｎb−ｎaで定義される。また、リッジ構
造の場合は、リッジ両脇の底辺部分での積層方向の発振
波長での等価屈折率をｎAとし、リッジ部での積層方向
の発振波長での等価屈折率をｎBとすると、等価屈折率
段差△Ｎは、ｎB−ｎAで定義される。
【００１６】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子は、クラッド
層と光導波層との間、すなわち、大きな素子抵抗の原因
となっていたAlGaAs層とInGaAsP層またはInGaP層とのへ
テロ界面に、両者のバンドギャップの間の大きさのバン
ドギャップを有し、かつ光導波層の屈折率と略同一の屈
折率を有する第１もしくは第２のAlGaAs層を備えたこと
により、ヘテロ界面に生じていたスパイク状の障壁高さ
を低減し、素子抵抗を低減することができるので、高出
力まで熱飽和が抑制され、信頼性が高い。
層と光導波層との間、すなわち、大きな素子抵抗の原因
となっていたAlGaAs層とInGaAsP層またはInGaP層とのへ
テロ界面に、両者のバンドギャップの間の大きさのバン
ドギャップを有し、かつ光導波層の屈折率と略同一の屈
折率を有する第１もしくは第２のAlGaAs層を備えたこと
により、ヘテロ界面に生じていたスパイク状の障壁高さ
を低減し、素子抵抗を低減することができるので、高出
力まで熱飽和が抑制され、信頼性が高い。
【００１７】上記ヘテロ界面に第１および第２のAlGaAs
傾斜層を設けた合、AlGaAs層はAl組成を変化させてバン
ドギャップを小さくすると屈折率は大きくなるが、その
組成変化を、バンドギャップが第１および第２のAlGaAs
層のバンドギャップとなる組成、すなわちこのAlGaAs層
が有する最大の屈折率がInGaAsPまたはInGaPからなる光
導波層の屈折率よりも大きくならないように該光導波層
の屈折率と略同一となる組成までとすることにより、光
閉じ込めに悪影響を与えることのない良好な半導体レー
ザ素子を得ることができる。
傾斜層を設けた合、AlGaAs層はAl組成を変化させてバン
ドギャップを小さくすると屈折率は大きくなるが、その
組成変化を、バンドギャップが第１および第２のAlGaAs
層のバンドギャップとなる組成、すなわちこのAlGaAs層
が有する最大の屈折率がInGaAsPまたはInGaPからなる光
導波層の屈折率よりも大きくならないように該光導波層
の屈折率と略同一となる組成までとすることにより、光
閉じ込めに悪影響を与えることのない良好な半導体レー
ザ素子を得ることができる。
【００１８】またさらに、GaAs基板と下部クラッド層と
の間、および、上部クラッド層とGaAsコンタクト層との
間にそれぞれバンドギャップが連続的に変化する第３の
AlGaAs組成傾斜層および第４のAlGaAs組成傾斜層を備え
れば、さらに素子抵抗が低減された半導体レーザ素子と
することができる。
の間、および、上部クラッド層とGaAsコンタクト層との
間にそれぞれバンドギャップが連続的に変化する第３の
AlGaAs組成傾斜層および第４のAlGaAs組成傾斜層を備え
れば、さらに素子抵抗が低減された半導体レーザ素子と
することができる。
【００１９】活性層を、０≦x1≦0.4,０≦y1≦0.6であ
るInx1Ga1−x1As1−y1Py1を含む量子井戸活性層とすれ
ば、700＜λ＜1200（ｎｍ）の範囲にピーク波長を有す
る信頼性の高い半導体レーザ素子を得ることができる。
るInx1Ga1−x1As1−y1Py1を含む量子井戸活性層とすれ
ば、700＜λ＜1200（ｎｍ）の範囲にピーク波長を有す
る信頼性の高い半導体レーザ素子を得ることができる。
【００２０】また、光導波層としてInGaPを用いた場合
に、活性層の上下層として、該活性層よりバンドギャッ
プの大きいInGaAsPからなる障壁層を備えることによ
り、ヘテロ接合界面を精密に制御し、高品質な結晶成長
を行うことができる。
に、活性層の上下層として、該活性層よりバンドギャッ
プの大きいInGaAsPからなる障壁層を備えることによ
り、ヘテロ接合界面を精密に制御し、高品質な結晶成長
を行うことができる。
【００２１】なお、屈折率導波機構を有する半導体レー
ザ素子の場合、電流の通路の幅を1.5μｍ以上４μｍ未
満とし、等価屈折率段差を２×10-3以上７×10-3以下と
することにより、高出力まで、基本横モード発振を得る
ことができる。
ザ素子の場合、電流の通路の幅を1.5μｍ以上４μｍ未
満とし、等価屈折率段差を２×10-3以上７×10-3以下と
することにより、高出力まで、基本横モード発振を得る
ことができる。
【００２２】また、電流の通路の幅を４μｍ以上とし、
等価屈折率段差を２×10-3以上とすることにより、マル
チモードであっても低雑音な信頼性の高いレーザ光を得
ることができる。
等価屈折率段差を２×10-3以上とすることにより、マル
チモードであっても低雑音な信頼性の高いレーザ光を得
ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態による半導体レーザの、導波方向に垂直な断面内
の形状（ａ）およびその積層方向におけるバンドギャッ
プエネルギープロファイル（ｂ）、屈折率プロファイル
（ｃ）を示すものである。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態による半導体レーザの、導波方向に垂直な断面内
の形状（ａ）およびその積層方向におけるバンドギャッ
プエネルギープロファイル（ｂ）、屈折率プロファイル
（ｃ）を示すものである。
【００２４】図１（ａ）に示すとおり、この半導体レー
ザ素子は、n-GaAs基板１上に、n-Al z1Ga1-z1As下部クラ
ッド層３、n-AlwGa1-wAs層４、GaAsに格子整合するnあ
るいはi-InxGa1-xAsyP1-y下部光導波層５、活性層６、G
aAsに格子整合するpあるいはi-InxGa1-xAsyP1-y上部光
導波層７、p-AlwGa1-wAs層８、p-Alz1Ga1-z1As上部クラ
ッド層９、p-GaAsコンタクト層11、ストライプ状の電流
注入開口を有するSiO2膜12を備え、コンタクト層11上に
ｐ側電極13、基板１側にｎ側電極14を備えてなるもので
ある。
ザ素子は、n-GaAs基板１上に、n-Al z1Ga1-z1As下部クラ
ッド層３、n-AlwGa1-wAs層４、GaAsに格子整合するnあ
るいはi-InxGa1-xAsyP1-y下部光導波層５、活性層６、G
aAsに格子整合するpあるいはi-InxGa1-xAsyP1-y上部光
導波層７、p-AlwGa1-wAs層８、p-Alz1Ga1-z1As上部クラ
ッド層９、p-GaAsコンタクト層11、ストライプ状の電流
注入開口を有するSiO2膜12を備え、コンタクト層11上に
ｐ側電極13、基板１側にｎ側電極14を備えてなるもので
ある。
【００２５】図１（ｂ）および同図（ｃ）に示すよう
に、AlwGa1-wAs層４、８は、Alz1Ga1- z1Asからなるクラ
ッド層３、９のバンドギャップＥcとInxGa1-xAsyP1-yか
らなる光導波層５、７のバンドギャップＥwの間の大き
さのバンドギャップＥ（Ｅw＜Ｅ＜Ｅc）を有し、かつ光
導波層５、７の屈折率Ｎwと略同一の屈折率Ｎ（Ｎ＝Ｎ
w）を有するものであり、このAlwGa1-wAs層４および８
を設けたことにより、Alz1Ga1-z1As層３、９とInxGa1-x
AsyP1-y層５、７とが直接接合した場合の障壁高さを抑
制して素子抵抗を低減することができる。なお、例えば
InxGa1-xAsyP1-y光導波層５、７としてx＝0.49,y＝０で
あるIn0.49Ga0.51Pを用いた場合、この屈折率と略同一
の屈折率のAlwGa1-wAsの組成範囲は0.5≦ｗ≦0.54であ
る。なお、このAlwGa1-wAs層４、８の屈折率は必ずしも
光導波層の屈折率と略同一である必要はなく、クラッド
層３、９の屈折率Ｎcよりも大きく、光導波層の屈折率
Ｎw以下、すなわちＮc＜Ｎ≦Ｎwであればよい。
に、AlwGa1-wAs層４、８は、Alz1Ga1- z1Asからなるクラ
ッド層３、９のバンドギャップＥcとInxGa1-xAsyP1-yか
らなる光導波層５、７のバンドギャップＥwの間の大き
さのバンドギャップＥ（Ｅw＜Ｅ＜Ｅc）を有し、かつ光
導波層５、７の屈折率Ｎwと略同一の屈折率Ｎ（Ｎ＝Ｎ
w）を有するものであり、このAlwGa1-wAs層４および８
を設けたことにより、Alz1Ga1-z1As層３、９とInxGa1-x
AsyP1-y層５、７とが直接接合した場合の障壁高さを抑
制して素子抵抗を低減することができる。なお、例えば
InxGa1-xAsyP1-y光導波層５、７としてx＝0.49,y＝０で
あるIn0.49Ga0.51Pを用いた場合、この屈折率と略同一
の屈折率のAlwGa1-wAsの組成範囲は0.5≦ｗ≦0.54であ
る。なお、このAlwGa1-wAs層４、８の屈折率は必ずしも
光導波層の屈折率と略同一である必要はなく、クラッド
層３、９の屈折率Ｎcよりも大きく、光導波層の屈折率
Ｎw以下、すなわちＮc＜Ｎ≦Ｎwであればよい。
【００２６】なお、AlwGa1-wAs層４のかわりに、そのバ
ンドギャップがAlGaAs下部クラッド層３のバンドギャッ
プからInGaAsP下部光導波層５のバンドギャップに向け
て、該下部光導波層５の屈折率Ｎwと略同一の屈折率と
なる組成まで連続的に減少するように組成変化させたAl
w2Ga1-w2As組成傾斜層を備え、AlwGa1-wAs層８のかわり
に、そのバンドギャップがAlGaAs上部クラッド層９から
InGaAsP上部光導波層７に向けて、該上部光導波層７の
屈折率Ｎwと略同一の屈折率となる組成まで連続的に減
少するように組成変化させたAlw3Ga1-w3As組成傾斜層を
備えた、図２（ａ）に示すバンドギャッププロファイル
を有する半導体レーザ素子としてもよい。
ンドギャップがAlGaAs下部クラッド層３のバンドギャッ
プからInGaAsP下部光導波層５のバンドギャップに向け
て、該下部光導波層５の屈折率Ｎwと略同一の屈折率と
なる組成まで連続的に減少するように組成変化させたAl
w2Ga1-w2As組成傾斜層を備え、AlwGa1-wAs層８のかわり
に、そのバンドギャップがAlGaAs上部クラッド層９から
InGaAsP上部光導波層７に向けて、該上部光導波層７の
屈折率Ｎwと略同一の屈折率となる組成まで連続的に減
少するように組成変化させたAlw3Ga1-w3As組成傾斜層を
備えた、図２（ａ）に示すバンドギャッププロファイル
を有する半導体レーザ素子としてもよい。
【００２７】また、図２（ｂ）にバンドギャッププロフ
ァイルを示すように、第１のAlGaAs層および第２のAlGa
As層の一部をAlw2Ga1-w2As組成傾斜層およびAlw3Ga1-w3
As組成傾斜層に置き換えた半導体レーザ素子としてもよ
い。さらに、バンドギャップが連続的でなく図２（ｃ）
に示すように段階的に変化するAlGaAs組成傾斜層を備え
るものであってもよい。
ァイルを示すように、第１のAlGaAs層および第２のAlGa
As層の一部をAlw2Ga1-w2As組成傾斜層およびAlw3Ga1-w3
As組成傾斜層に置き換えた半導体レーザ素子としてもよ
い。さらに、バンドギャップが連続的でなく図２（ｃ）
に示すように段階的に変化するAlGaAs組成傾斜層を備え
るものであってもよい。
【００２８】なお、活性層６として、Inx1Ga1−x1As
1−y1Py1（0≦x1≦0.4，0≦y1≦0.6）を用い、その組成
比を制御することにより、700＜λ＜1200（ｎｍ）の範
囲にピーク発振波長を有する半導体レーザ素子とするこ
とができる。また、活性層６は格子整合系、圧縮歪を有
するもの、引張り歪を有するものいずれで構成してもよ
い。
1−y1Py1（0≦x1≦0.4，0≦y1≦0.6）を用い、その組成
比を制御することにより、700＜λ＜1200（ｎｍ）の範
囲にピーク発振波長を有する半導体レーザ素子とするこ
とができる。また、活性層６は格子整合系、圧縮歪を有
するもの、引張り歪を有するものいずれで構成してもよ
い。
【００２９】さらに、図３に示すように、活性層６の上
下層として該活性層６よりバンドギャップの大きいInGa
AsPからなる障壁層16、17を備えた半導体レーザ素子と
してもよい。このとき障壁層は格子整合するもの、圧縮
歪を有するもの、引張り歪を有するものいずれであって
もよい。
下層として該活性層６よりバンドギャップの大きいInGa
AsPからなる障壁層16、17を備えた半導体レーザ素子と
してもよい。このとき障壁層は格子整合するもの、圧縮
歪を有するもの、引張り歪を有するものいずれであって
もよい。
【００３０】図４に第二の実施の形態の半導体レーザ素
子の断面図（ａ）および積層方向のエネルギーギャップ
プロファイル（ｂ）を示す。図４に示すように、本半導
体レーザ素子は、図１に示した半導体レーザ素子におい
て、n-GaAs基板１とn-Alz1Ga 1-z1As下部クラッド層３と
の間に、そのバンドギャップがGaAs基板１のバンドギャ
ップから下部クラッド層３のバンドギャップまで連続的
に変化するn-Alw1Ga1- w1As組成傾斜層２を備え、p-Alz1
Ga1-z1As上部クラッド層９とp-GaAsコンタクト層11との
間に、そのバンドギャップがGaAsコンタクト層11のバン
ドギャップから上部クラッド層９のバンドギャップまで
連続的に変化するn-Alw4Ga1-w4As組成傾斜層10を備えた
ものである。このように、AlGaAsからなる層３、９とGa
Asからなる層１、11との間に組成傾斜層を設けることに
よりさらに素子抵抗の低減を図ることができ、素子の信
頼性を向上させることができる。
子の断面図（ａ）および積層方向のエネルギーギャップ
プロファイル（ｂ）を示す。図４に示すように、本半導
体レーザ素子は、図１に示した半導体レーザ素子におい
て、n-GaAs基板１とn-Alz1Ga 1-z1As下部クラッド層３と
の間に、そのバンドギャップがGaAs基板１のバンドギャ
ップから下部クラッド層３のバンドギャップまで連続的
に変化するn-Alw1Ga1- w1As組成傾斜層２を備え、p-Alz1
Ga1-z1As上部クラッド層９とp-GaAsコンタクト層11との
間に、そのバンドギャップがGaAsコンタクト層11のバン
ドギャップから上部クラッド層９のバンドギャップまで
連続的に変化するn-Alw4Ga1-w4As組成傾斜層10を備えた
ものである。このように、AlGaAsからなる層３、９とGa
Asからなる層１、11との間に組成傾斜層を設けることに
よりさらに素子抵抗の低減を図ることができ、素子の信
頼性を向上させることができる。
【００３１】次に、図３（ａ）に示した本発明の第二の
実施の形態の半導体レーザ素子の作製方法を説明する。
実施の形態の半導体レーザ素子の作製方法を説明する。
【００３２】まず、有機金属気相成長法によりn-GaAs基
板１上に、n-Alw1Ga1-w1As組成傾斜層２、n-Alz1Ga1-z1
As下部クラッド層３(0.57≦z1≦0.8)、n-Alw2Ga1-w2As
組成傾斜層４、nあるいはi-In0.49Ga0.51P下部光導波層
５、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子井活性層６（０≦x1≦0.
4,０≦y1≦0.6，厚み：3〜20ｎｍ程度）、pあるいはi-I
n0.49Ga0.51P上部光導波層７、p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜
層８、p-Alz1Ga1-z1As上部クラッド層９、p-Alw4Ga1-w4
As組成傾斜層10、p-GaAsコンタクト層11を積層する。引
き続き、SiO2膜12を形成し、通常のリソグラフィーによ
り、＜０１１＞方向に50μｍ程度の幅のストライプ領域
のSiO2膜12を除去し、ｐ側電極13を形成し、その後基板
１の研磨を行い、その研磨面にｎ側電極14を形成する。
その後、試料をへき開して形成した共振器面の一方に高
反射率コート、他方に低反射率コートを行い、チップ化
して半導体レーザ素子を形成する。
板１上に、n-Alw1Ga1-w1As組成傾斜層２、n-Alz1Ga1-z1
As下部クラッド層３(0.57≦z1≦0.8)、n-Alw2Ga1-w2As
組成傾斜層４、nあるいはi-In0.49Ga0.51P下部光導波層
５、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子井活性層６（０≦x1≦0.
4,０≦y1≦0.6，厚み：3〜20ｎｍ程度）、pあるいはi-I
n0.49Ga0.51P上部光導波層７、p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜
層８、p-Alz1Ga1-z1As上部クラッド層９、p-Alw4Ga1-w4
As組成傾斜層10、p-GaAsコンタクト層11を積層する。引
き続き、SiO2膜12を形成し、通常のリソグラフィーによ
り、＜０１１＞方向に50μｍ程度の幅のストライプ領域
のSiO2膜12を除去し、ｐ側電極13を形成し、その後基板
１の研磨を行い、その研磨面にｎ側電極14を形成する。
その後、試料をへき開して形成した共振器面の一方に高
反射率コート、他方に低反射率コートを行い、チップ化
して半導体レーザ素子を形成する。
【００３３】図３（ｂ）に示すように、p-Alw4Ga1-w4As
組成傾斜層10およびn-Alw1Ga1-w1As組成傾斜層２はバン
ドギャップが連続的にクラッド層からGaAs層のバンドバ
ンドギャップの大きさになるような構成とし、その厚み
は0.3μｍ以内とする。また、Alw2Ga1-w2As組成傾斜層
４およびAlw3Ga1-w3As組成傾斜層８のかわりに、In0. 49
Ga0.51Pとからなる光導波層と屈折率が略一致するAlz2G
a1-z2As光導波層(0.5≦z2≦0.54)を代わりに設けてもよ
い。この場合にも素子抵抗の低減効果を有する。
組成傾斜層10およびn-Alw1Ga1-w1As組成傾斜層２はバン
ドギャップが連続的にクラッド層からGaAs層のバンドバ
ンドギャップの大きさになるような構成とし、その厚み
は0.3μｍ以内とする。また、Alw2Ga1-w2As組成傾斜層
４およびAlw3Ga1-w3As組成傾斜層８のかわりに、In0. 49
Ga0.51Pとからなる光導波層と屈折率が略一致するAlz2G
a1-z2As光導波層(0.5≦z2≦0.54)を代わりに設けてもよ
い。この場合にも素子抵抗の低減効果を有する。
【００３４】上記構成のストライプ幅50μｍ、共振器長7
50μｍの素子と、同様の構成であって組成傾斜層のない
素子とを比較した。組成傾斜層のない素子の素子抵抗が
0.６Ωであったのに対して、組成傾斜層のある本実施形
態の素子の素子抵抗は0.4Ωであり、組成傾斜層を備え
たことにより明らかに素子抵抗が低減していることが明
らかとなった。
50μｍの素子と、同様の構成であって組成傾斜層のない
素子とを比較した。組成傾斜層のない素子の素子抵抗が
0.６Ωであったのに対して、組成傾斜層のある本実施形
態の素子の素子抵抗は0.4Ωであり、組成傾斜層を備え
たことにより明らかに素子抵抗が低減していることが明
らかとなった。
【００３５】なお、上記実施形態において、Inx1Ga1-x1
As1-y1Py1量子井活性層６に隣接して上下に、活性層よ
りもバンドギャップの大きいInx3Ga1-x3As1-y3Py3障壁
層（20ｎｍ以下程度）を設けて良い。この障壁層は格子
整合、圧縮歪、引っ張り歪であってもよい。InGaP系の
光導波層からInGaAsP系の障壁層を介してInGaAsP系の量
子井戸を形成することによりヘテロ接合界面での原料ガ
スの切換え時間を短縮でき、かつ、原料ガスの高精度な
制御ができるため、高品質な結晶成長を行うことができ
る。
As1-y1Py1量子井活性層６に隣接して上下に、活性層よ
りもバンドギャップの大きいInx3Ga1-x3As1-y3Py3障壁
層（20ｎｍ以下程度）を設けて良い。この障壁層は格子
整合、圧縮歪、引っ張り歪であってもよい。InGaP系の
光導波層からInGaAsP系の障壁層を介してInGaAsP系の量
子井戸を形成することによりヘテロ接合界面での原料ガ
スの切換え時間を短縮でき、かつ、原料ガスの高精度な
制御ができるため、高品質な結晶成長を行うことができ
る。
【００３６】上記の実施形態では、酸化膜ストライプ構
造を備えた構成を示したが、内部電流狭窄構造やリッジ
構造などの屈折率導波機構を有する半導体レーザ素子と
してもよい。以下に本発明の別の実施形態として屈折率
導波型半導体レーザ素子について述べる。
造を備えた構成を示したが、内部電流狭窄構造やリッジ
構造などの屈折率導波機構を有する半導体レーザ素子と
してもよい。以下に本発明の別の実施形態として屈折率
導波型半導体レーザ素子について述べる。
【００３７】図５は、本発明の別の実施形態の半導体レ
ーザ素子の導波方向に垂直な断面内の形状を示すもので
ある。本半導体レーザ素子は、内部電流狭窄構造を備え
た屈折率導波型のものであり、以下に本素子の具体的な
作製方法を説明する。
ーザ素子の導波方向に垂直な断面内の形状を示すもので
ある。本半導体レーザ素子は、内部電流狭窄構造を備え
た屈折率導波型のものであり、以下に本素子の具体的な
作製方法を説明する。
【００３８】ｎ-GaAs基板21上に、n-Alw1Ga1-w1As組成
傾斜層22、n-Alz1Ga1-z1As下部クラッド層23(0.57≦z1
≦0.8)、n-Alw2Ga1-w2As組成傾斜層24、nあるいはi-In
0.49Ga 0.51P下部光導波層25、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子
井活性層26（０≦x1≦0.4,０≦y1≦0.6,厚み：3〜20ｎ
ｍ程度）、pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導波層27、
p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層28、p-Alz1Ga1-z1As上部第一
クラッド層29、p-GaAs第一エッチング阻止層30、p-In
0.49Ga0.51P第二エッチング阻止層31（厚み：5〜20ｎｍ
程度）、n-Alz3Ga1-z3As電流狭窄層32（z1＜z3≦0.8：
１μｍ）、n−GaAsキャップ層33（10ｎｍ）を順次積層
する。
傾斜層22、n-Alz1Ga1-z1As下部クラッド層23(0.57≦z1
≦0.8)、n-Alw2Ga1-w2As組成傾斜層24、nあるいはi-In
0.49Ga 0.51P下部光導波層25、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子
井活性層26（０≦x1≦0.4,０≦y1≦0.6,厚み：3〜20ｎ
ｍ程度）、pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導波層27、
p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層28、p-Alz1Ga1-z1As上部第一
クラッド層29、p-GaAs第一エッチング阻止層30、p-In
0.49Ga0.51P第二エッチング阻止層31（厚み：5〜20ｎｍ
程度）、n-Alz3Ga1-z3As電流狭窄層32（z1＜z3≦0.8：
１μｍ）、n−GaAsキャップ層33（10ｎｍ）を順次積層
する。
【００３９】この上に図示しないSiO2膜を形成し、＜０
１１＞方向に通常のリソグラフィーにより1.5から４μ
ｍ程度の幅のストライプ状のSiO2膜を除去する。次に、
このSiO2膜をマスクとして、硫酸系エッチャントでn-Ga
Asキャップ層33、n-Alz3Ga1-z 3As電流狭窄層32をエッチ
ングし、引き続き塩酸系エッチャントでp-In0.49Ga0.5 1
P第二エッチング阻止層31をエッチングすることによりp
-GaAs第一エッチング阻止層30を露出させる。その後、S
iO2膜をフッ酸系のエッチャントで除去し、p-Al z1Ga
1-z1As上部第二クラッド層35、p-Alw4Ga1-w4As組成傾斜
層36、p-GaAsコンタクト層37を形成する。
１１＞方向に通常のリソグラフィーにより1.5から４μ
ｍ程度の幅のストライプ状のSiO2膜を除去する。次に、
このSiO2膜をマスクとして、硫酸系エッチャントでn-Ga
Asキャップ層33、n-Alz3Ga1-z 3As電流狭窄層32をエッチ
ングし、引き続き塩酸系エッチャントでp-In0.49Ga0.5 1
P第二エッチング阻止層31をエッチングすることによりp
-GaAs第一エッチング阻止層30を露出させる。その後、S
iO2膜をフッ酸系のエッチャントで除去し、p-Al z1Ga
1-z1As上部第二クラッド層35、p-Alw4Ga1-w4As組成傾斜
層36、p-GaAsコンタクト層37を形成する。
【００４０】ｐ側電極38を形成し、基板21の研磨を行い
研磨面にｎ側電極39を形成する。その後、試料をへき開
して形成した共振器面の一方に高反射率コート、他方に
低反射率コートを行い、その後、チップ化して半導体レ
ーザ素子を形成する。
研磨面にｎ側電極39を形成する。その後、試料をへき開
して形成した共振器面の一方に高反射率コート、他方に
低反射率コートを行い、その後、チップ化して半導体レ
ーザ素子を形成する。
【００４１】pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導波層2
7、p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層28、p-Alz1Ga1-z1As上部
第一クラッド層29の合計の厚みは基本横モード発振が高
出力まで維持できる厚みとする。すなわち、発光部のス
トライプに垂直で、活性層に平行方向の等価屈折率段差
ΔＮが２×10-3〜７×10-3の範囲となるようにする。
7、p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層28、p-Alz1Ga1-z1As上部
第一クラッド層29の合計の厚みは基本横モード発振が高
出力まで維持できる厚みとする。すなわち、発光部のス
トライプに垂直で、活性層に平行方向の等価屈折率段差
ΔＮが２×10-3〜７×10-3の範囲となるようにする。
【００４２】このような内部電流狭窄構造を有する半導
体レーザ素子においては、内部に電流の通路を形成して
いるために、電極とのコンタクト抵抗の低減が図れると
ともに、ストライプ幅の制御と屈折率導波機構を高い精
度で作り込むことができる。したがって、再現性良く高
出力まで基本横モード発振ができ信頼性の高い半導体レ
ーザ素子を形成することができる。
体レーザ素子においては、内部に電流の通路を形成して
いるために、電極とのコンタクト抵抗の低減が図れると
ともに、ストライプ幅の制御と屈折率導波機構を高い精
度で作り込むことができる。したがって、再現性良く高
出力まで基本横モード発振ができ信頼性の高い半導体レ
ーザ素子を形成することができる。
【００４３】図６は、本発明のさらに別の実施形態の半
導体レーザ素子の導波方向に垂直な断面内の形状を示す
ものである。本半導体レーザ素子は、リッジ構造を備え
た屈折率導波型のものであり、以下この素子の具体的な
作製方法を説明する。
導体レーザ素子の導波方向に垂直な断面内の形状を示す
ものである。本半導体レーザ素子は、リッジ構造を備え
た屈折率導波型のものであり、以下この素子の具体的な
作製方法を説明する。
【００４４】n-GaAs基板41上に、n-Alw1Ga1-w1As組成傾
斜層42、n-Alz1Ga1-z1As下部クラッド層43(0.57≦z1≦
0.8)、n-Alw2Ga1-w2As組成傾斜層44、nあるいはi-In
0.49Ga0. 51P下部光導波層45、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子
井活性層46（０≦x1≦0.4,０≦y1≦0.6,厚み：3〜20ｎ
ｍ程度）、pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導波層47、
p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層48、p-Alz1Ga1-z1As上部第一
クラッド層49、p-In0.49Ga0 .51Pエッチング阻止層50
（厚み：5〜20ｎｍ程度）、p-Alz1Ga1-z1As上部第二ク
ラッド層51、p-Alw4Ga1-w4As組成傾斜層52、p-GaAsコン
タクト層53を形成する。
斜層42、n-Alz1Ga1-z1As下部クラッド層43(0.57≦z1≦
0.8)、n-Alw2Ga1-w2As組成傾斜層44、nあるいはi-In
0.49Ga0. 51P下部光導波層45、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子
井活性層46（０≦x1≦0.4,０≦y1≦0.6,厚み：3〜20ｎ
ｍ程度）、pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導波層47、
p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層48、p-Alz1Ga1-z1As上部第一
クラッド層49、p-In0.49Ga0 .51Pエッチング阻止層50
（厚み：5〜20ｎｍ程度）、p-Alz1Ga1-z1As上部第二ク
ラッド層51、p-Alw4Ga1-w4As組成傾斜層52、p-GaAsコン
タクト層53を形成する。
【００４５】引き続き、レジストを塗布し通常のリソグ
ラフィーと硫酸系のエッチング液を用いたエッチングに
より、1.5〜４μｍの領域をリッジ状に残すようにコン
タクト層53、組成傾斜層52、上部第二クラッド層51を除
去する。このときエッチングは、自動的にエッチング阻
止層50上面で停止する。引き続き、積層面上にリッジ部
を覆うようにして絶縁膜54を形成し、通常のリソグラフ
ィー技術で、リッジ上面の絶縁膜54を除去しコンタクト
層53を露出させ、該コンタクト層53を覆うようにしてｐ
側電極55を形成し、基板41の研磨を行いその研磨面にｎ
側電極56を形成する。その後、試料をへき開して形成し
た共振器面の一方に高反射率コート、他方に低反射率コ
ートを行い、その後、チップ化して半導体レーザ素子を
形成する。
ラフィーと硫酸系のエッチング液を用いたエッチングに
より、1.5〜４μｍの領域をリッジ状に残すようにコン
タクト層53、組成傾斜層52、上部第二クラッド層51を除
去する。このときエッチングは、自動的にエッチング阻
止層50上面で停止する。引き続き、積層面上にリッジ部
を覆うようにして絶縁膜54を形成し、通常のリソグラフ
ィー技術で、リッジ上面の絶縁膜54を除去しコンタクト
層53を露出させ、該コンタクト層53を覆うようにしてｐ
側電極55を形成し、基板41の研磨を行いその研磨面にｎ
側電極56を形成する。その後、試料をへき開して形成し
た共振器面の一方に高反射率コート、他方に低反射率コ
ートを行い、その後、チップ化して半導体レーザ素子を
形成する。
【００４６】なお、pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導
波層47、p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層48、p-Alz1Ga1-z1As
上部第一クラッド層49の合計の厚みは基本横モード発振
が高出力まで維持できる厚みとする。すなわち、発光部
のストライプに垂直で、活性層に平行方向の等価屈折率
段差ΔＮが２×10-3〜７×10-3の範囲となるようにす
る。
波層47、p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層48、p-Alz1Ga1-z1As
上部第一クラッド層49の合計の厚みは基本横モード発振
が高出力まで維持できる厚みとする。すなわち、発光部
のストライプに垂直で、活性層に平行方向の等価屈折率
段差ΔＮが２×10-3〜７×10-3の範囲となるようにす
る。
【００４７】なお、上記においては、内部電流狭窄構造
もしくはリッジ構造を有するの屈折導波型半導体レーザ
素子として、基本横モード発振する半導体レーザ素子の
作製方法について述べたが、４μｍ以上のストライプ幅
を有する多モード発振する屈折率導波型半導体レーザ素
子としてもよい。４μｍ以上のストライプ幅を有する半
導体レーザ素子においては、その等価屈折率段差ΔＮを
２×10-3以上とする。このような構成の幅広ストライプ
を有する半導体レーザ素子は、低雑音特性を有してお
り、固体レーザ励起などには必要とされる高出力な半導
体レーザ素子として用いることができる。
もしくはリッジ構造を有するの屈折導波型半導体レーザ
素子として、基本横モード発振する半導体レーザ素子の
作製方法について述べたが、４μｍ以上のストライプ幅
を有する多モード発振する屈折率導波型半導体レーザ素
子としてもよい。４μｍ以上のストライプ幅を有する半
導体レーザ素子においては、その等価屈折率段差ΔＮを
２×10-3以上とする。このような構成の幅広ストライプ
を有する半導体レーザ素子は、低雑音特性を有してお
り、固体レーザ励起などには必要とされる高出力な半導
体レーザ素子として用いることができる。
【００４８】なお、本発明の半導体レーザ素子構造は、
屈折率導波機構付き半導体レーザ素子のみならず、回折
格子付きの半導体レーザや光集積回路の作製に用いるこ
とも可能である。
屈折率導波機構付き半導体レーザ素子のみならず、回折
格子付きの半導体レーザや光集積回路の作製に用いるこ
とも可能である。
【００４９】上記各実施の形態においては、GaAs基板は
ｎ型の導電性のもので記述しているが、ｐ型の導電性の
基板を用いてもよく、この場合上記すべての導電性を反
対にすればよい。
ｎ型の導電性のもので記述しているが、ｐ型の導電性の
基板を用いてもよく、この場合上記すべての導電性を反
対にすればよい。
【００５０】なお、各半導体レーザ素子の作製において
は、各半導体層の成長法として、固体あるいはガスを原
料とする分子線エピタキシャル成長法を用いてもよい。
は、各半導体層の成長法として、固体あるいはガスを原
料とする分子線エピタキシャル成長法を用いてもよい。
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる半導体レーザ
素子の断面図、バンドギャッププロファイルおよび屈折
率プロファイル
素子の断面図、バンドギャッププロファイルおよび屈折
率プロファイル
【図２】本発明の第１の実施形態の半導体レーザの変更
例を説明するための図
例を説明するための図
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる半導体レーザ
素子の変更例の断面図
素子の変更例の断面図
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる半導体レーザ
素子の断面図およびバンドギャッププロファイル
素子の断面図およびバンドギャッププロファイル
【図５】本発明の実施形態にかかる内部電流狭窄構造を
有する半導体レーザ素子の断面図
有する半導体レーザ素子の断面図
【図６】本発明の実施形態にかかるリッジ構造を有する
半導体レーザ素子の断面図
半導体レーザ素子の断面図
１ n-GaAs基板
２ n-Alw1Ga1-w1As組成傾斜層
３ n-Alz1Ga1-z1As下部クラッド層
４ n-Alw2Ga1-w2As組成傾斜層
５ nあるいはi-In0.49Ga0.51P下部光導波層
６ Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子井活性層
７ pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導波層
８ p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層
９ p-Alz1Ga1-z1As上部クラッド層
10 p-Alw4Ga1-w4As組成傾斜層
11 p-GaAsコンタクト層
12 SiO2膜
13 ｐ側電極
14 ｎ側電極
Claims (9)
- 【請求項１】 GaAs基板上に、AlGaAs下部クラッド層、
GaAsに格子整合するInGaAsPまたはInGaPからなる下部光
導波層、活性層、GaAsに格子整合するInGaAsPまたはInG
aPからなる上部光導波層、AlGaAs上部クラッド層、およ
びGaAsコンタクト層をこの順に備えてなる半導体レーザ
素子において、 前記下部および上部光導波層が、前記活性層のバンドギ
ャップより大きいバンドギャップを有するものであり、 前記下部クラッド層と前記下部光導波層との間に、両者
のバンドギャップの間の大きさのバンドギャップを有
し、かつ両者の屈折率の間の大きさの屈折率もしくは前
記下部光導波層の屈折率と略同一の屈折率を有する第１
のAlGaAs層を備え、 前記上部クラッド層と前記上部光導波層との間に、両者
のバンドギャップの間の大きさのバンドギャップを有
し、かつ両者の屈折率の間の大きさの屈折率もしくは前
記上部光導波層の屈折率と略同一の屈折率を有する第２
のAlGaAs層を備えたことを特徴とする半導体レーザ素
子。 - 【請求項２】 前記第１のAlGaAs層の、前記下部クラッ
ド層側の少なくとも一部が、バンドギャップが、該下部
クラッド層のバンドギャップから前記第１のAlGaAs層の
バンドギャップまで連続的または段階的に変化する第１
のAlGaAs組成傾斜層に置き換えられ、 前記第２のAlGaAs層の、前記上部クラッド層側の少なく
とも一部が、バンドギャップが、該上部クラッド層のバ
ンドギャップから前記第２のAlGaAs層のバンドギャップ
まで連続的または段階的に変化する第２のAlGaAs組成傾
斜層に置き換えられていることを特徴とする請求項１記
載の半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記GaAs基板と前記下部クラッド層との
間に、該GaAs基板から該下部クラッド層に向ってバンド
ギャップが連続的または段階的に変化する第３のAlGaAs
組成傾斜層を備え、 前記上部クラッド層から前記GaAsコンタクト層との間
に、該上部クラッド層から該GaAsコンタクト層に向って
バンドギャップが連続的または段階的に変化する第４の
AlGaAs組成傾斜層を備えたことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 前記活性層が、０≦x1≦0.4,０≦y1≦0.
6であるInx1Ga1−x1As1−y1Py1を含む量子井戸活性層で
あることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載
の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 前記下部および上部光導波層がInGaPか
らなり、 前記活性層の上下層として、該活性層よりバンドギャッ
プの大きいInGaAsPからなる障壁層を備えたことを特徴
とする請求項１から４いずれか１項記載の半導体レーザ
素子。 - 【請求項６】 前記活性層上に、一部が除去されて該活
性層への電流の通路となる溝が形成された電流阻止層が
設けられてなる屈折率導波機構を有することを特徴とす
る請求項１から５いずれか１項記載の半導体レーザ素
子。 - 【請求項７】 前記活性層上に、該活性層への電流の通
路となる領域の両側において該通路両脇から端までの少
なくとも一部が溝状に除去されて、該除去された領域の
間にリッジ状の電流の通路が設けられてなる屈折率導波
機構を有することを特徴とする請求項１から５いずれか
１項記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項８】 前記電流の通路の幅が1.5μｍ以上４μ
ｍ未満であり、等価屈折率段差が２×10-3〜７×10-3で
あることを特徴とする請求項６または７記載の半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項９】 前記電流の通路の幅が４μｍ以上であ
り、等価屈折率段差が２×10-3以上であることを特徴と
する請求項６または７記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001246391A JP2003060312A (ja) | 2001-08-15 | 2001-08-15 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001246391A JP2003060312A (ja) | 2001-08-15 | 2001-08-15 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003060312A true JP2003060312A (ja) | 2003-02-28 |
Family
ID=19075946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001246391A Withdrawn JP2003060312A (ja) | 2001-08-15 | 2001-08-15 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003060312A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004349600A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Sharp Corp | 酸化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2009076640A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Fujifilm Corp | 半導体発光素子 |
-
2001
- 2001-08-15 JP JP2001246391A patent/JP2003060312A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004349600A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Sharp Corp | 酸化物半導体発光素子およびその製造方法 |
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Legal Events
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