JP2013541209A5 - - Google Patents

Description

一般に、III族元素窒化物ベースレーザダイオード１は、活性領域、導波路層及びクラッド層が多層レーザダイオードを形成するように、基板１０上に形成することができる。そのような多層ダイオードにおいて、導波路層は活性領域において発生された誘導放出光子を導き、クラッド層は導波路層を通る放出光子の伝搬を促進する。基板１０はｎ型導電度またはｐ型導電度を有することができる。基板１０と同じ導電型を有するクラッド層が、基板１０とは逆の導電型を有するクラッド層よりも基板の近くに配される。本明細書に説明される実施形態においては、基板１０がｎ型半導体材料であり、ｎ側クラッド層２０がｎ側導波路層６０と基板１０の間に挟み込まれて、ｐ側クラッド層３０がｎ側クラッド層２０の上方に配置されることが好ましい。基板１０として適する材料の例には、ＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮ，ＡｌＧａＮ，ＧａＩｎＮまたはＡｌＩｎＧａＮのような自立III族元素窒化物材料があるが、これらには限定されない。好ましい実施形態において、基板は自立ＧａＮとすることができる。特に好ましい実施形態において、基板は、例えば、
から選ばれる方位のような、半極性方位を有する自立ＧａＮとすることができる。ｎ型基板が好ましいが、図示されない実施形態においては、ｐ側クラッド層３０がｐ側導波路層７０と基板１０の間に挟み込まれるであろうように、またｎ側クラッド層２０がｐ側クラッド層３０の上方に配置されるであろうように、ｐ型基板が用いられ得ることが、十分に考えられる。

添付される特許請求項の１つ以上が「〜を特徴とする(wherein)」を転換句として用いていることに注意されたい。本発明を定める目的のために、この用語は構造の一連の特徴の叙述を導入するために用いられる制約の無い転換句として特許請求項に導入されており、より普通に用いられる制約の無い前置句「含む(comprising)」と同様の態様で解されるべきであることに注意されたい。

Claims (5)

1. 半極性方位を有するＧａＮ基板、ｎドープ(Ａｌ,Ｉｎ)ＧａＮで形成されたｎ側クラッド層、ｎドープ(Ａｌ)ＩｎＧａＮで形成されたｎ側導波路層、活性領域、ｐドープ(Ａｌ)ＩｎＧａＮで形成されたｐ側導波路層及びｐドープ(Ａｌ,Ｉｎ)ＧａＮで形成されたｐ側クラッド層を有するIII族元素窒化物ベースレーザダイオードにおいて、
   前記活性領域が前記ｎ側クラッド層と前記ｐ側クラッド層の間に挟み込まれ、前記ｎ側クラッド層と前記ｐ側クラッド層に実質的に平行に拡がる、
   前記活性領域が、光子の電気ポンピング誘導放出を生じ、５１０ｎｍから５８０ｎｍのレーザ発振波長において光利得を有する、１つ以上のＩｎＧａＮ量子井戸を有する、
   前記ｎ側導波路層が前記活性領域と前記ｎ側クラッド層の間に挟み込まれる、
   前記ｎ側導波路層が１ｎｍから３００ｎｍのｎ側導波路層厚を有する、
   前記ｐ側導波路層が前記活性領域と前記ｐ側クラッド層の間に挟み込まれる、
   前記ｐ側導波路層が３×１０^１７ｃｍ^−３未満のｐ側導波路層アクセプタ濃度及び１００ｎｍ未満のｐ側導波路層厚を有する、
   前記ｐ側導波路層厚が前記ｎ側導波路層厚より小さい、
   前記ｐ側クラッド層が第１厚さ領域及び第２厚さ領域を有し、前記第１厚さ領域は前記第２厚さ領域と前記ｐ側導波路層の間に挟み込まれる、
   前記ｐ側クラッド層の前記第１厚さ領域が２０ｎｍから２００ｎｍの第１領域厚及び３×１０^１７ｃｍ^−３未満の第１領域アクセプタ濃度を有する、及び
   前記ｐ側クラッド層の前記第２厚さ領域が３×１０^１７ｃｍ^−３より高い第２領域アクセプタ濃度を有する、
   ことを特徴とするIII族元素窒化物ベースレーザダイオード。
2. 前記ｐ側導波路層厚が１ｎｍから５０ｎｍであり、前記ｐ側導波路層厚と前記ｎ側導波路層厚が１５０ｎｍから２００ｎｍの総導波路厚を定めることを特徴とする請求項１に記載のIII族元素窒化物ベースレーザダイオード。
3. 前記ｐ側導波路層または前記ｎ側導波路層が、あるいはいずれもが、それぞれが分布インジウム濃度を有する組成分布(Ａｌ)ＩｎＧａＮ層である、
   それぞれの前記分布インジウム組成が前記それぞれの導波路層において前記活性領域に隣接する富インジウム領域を定める、
   それぞれの前記富インジウム領域が前記それぞれの導波路層厚の０.１％から７５％の厚さを有する、
   前記富インジウム領域が５％から５０％の平均インジウム濃度を有する、
   前記それぞれの導波路層の前記富インジウム領域の外側の残余領域が０％から１０％の平均インジウム濃度を有する、及び、
   前記それぞれの導波路層の前記富インジウム領域の前記インジウム濃度と前記残余領域の前記インジウム濃度の差が少なくとも３％であるように、
   前記それぞれの導波路層の前記富インジウム領域の前記平均インジウム濃度が前記残余領域の平均インジウム濃度より高い、
   ことを特徴とする請求項１に記載のIII族元素窒化物ベースレーザダイオード。
4. 前記ｐ側クラッド層がアルミニウムの組成分布を有する、
   ０％から５％の第１のアルミニウム濃度が前記ｐ側クラッド層の第１の領域を定める、
   ２０％までの第２のアルミニウム濃度が前記ｐ側クラッド層の第２の領域を定める、
   前記第１の領域が、前記ｐ側クラッド層の前記ｐ側導波路層との界面から延び、約２０ｎｍから約２００ｎｍの厚さを有する、及び
   前記第２の領域が前記第１の領域の直上に配される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のIII族元素窒化物ベースレーザダイオード。
5. 半極性方位を有するＧａＮ基板、ｎドープ(Ａｌ,Ｉｎ)ＧａＮで形成されたｎ側クラッド層、ｎドープ(Ａｌ)ＩｎＧａＮで形成されたｎ側導波路層、活性領域、ｐドープ(Ａｌ)ＩｎＧａＮで形成されたｐ側導波路層及びｐドープ(Ａｌ,Ｉｎ)ＧａＮで形成されたｐ側クラッド層を有するIII族元素窒化物ベースレーザダイオードにおいて、
   前記活性領域が前記ｎ側クラッド層と前記ｐ側クラッド層の間に挟み込まれ、前記ｎ側クラッド層と前記ｐ側クラッド層に実質的に平行に拡がる、
   前記活性領域が、光子の電気ポンピング誘導放出を生じ、５１０ｎｍから５８０ｎｍのレーザ発振波長において光利得を有する、１つ以上のＩｎＧａＮ量子井戸を有する、
   前記ｎ側導波路層が前記活性領域と前記ｎ側クラッド層の間に挟み込まれる、
   前記ｎ側導波路層が約３％から約１１％のｎ側導波路層インジウム濃度を有する、
   前記ｐ側導波路層が前記活性領域と前記ｐ側クラッド層の間に挟み込まれる、
   前記ｐ側導波路層が３×１０^１７ｃｍ^−３未満のｐ側導波路層アクセプタ濃度及び約０％から約９％のｐ側導波路層インジウム濃度を有する、
   前記ｐ側導波路層インジウム濃度が前記ｎ側導波路層インジウム濃度より低い、
   前記ｐ側クラッド層が第１厚さ領域及び第２厚さ領域を有し、前記第１厚さ領域は前記第２厚さ領域と前記ｐ側導波路層の間に挟み込まれる、
   前記ｐ側クラッド層の前記第１厚さ領域が、２０ｎｍから２００ｎｍの第１領域厚及び３×１０^１７ｃｍ^−３未満の第１領域アクセプタ濃度を有する、及び
   前記ｐ側クラッド層の前記第２厚さ領域が３×１０^１７ｃｍ^−３より高い第２領域アクセプタ濃度を有する、
   ことを特徴とするIII族元素窒化物ベースレーザダイオード。