JP3025747B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は歪補償型多重量子井戸
構造からなる活性層を有する半導体レーザ装置、特に６
３０ｎｍ帯の半導体レーザ装置に関する。
構造からなる活性層を有する半導体レーザ装置、特に６
３０ｎｍ帯の半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスク等の記録、読み取り、レーザ
プリンタ等の光源として、可視光領域の波長で発振する
半導体レーザ装置への要求が高まっている。現在この種
の可視レーザとしてＧａＡｓ基板上に多重量子井戸構造
の活性層を有する半導体レーザ装置がある。
プリンタ等の光源として、可視光領域の波長で発振する
半導体レーザ装置への要求が高まっている。現在この種
の可視レーザとしてＧａＡｓ基板上に多重量子井戸構造
の活性層を有する半導体レーザ装置がある。
【０００３】上記のような可視レーザにおいて、更に、
その発振波長を短波長化することが求められており、６
３０ｎｍ帯で発振するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが
注目されている。この短波長化によって、光ディスク等
においては、記録密度を大幅に向上させることができ、
また発振波長λ＝６３０ｎｍのＨｅ−Ｎｅガスレーザと
の置換えが可能となってくる。
その発振波長を短波長化することが求められており、６
３０ｎｍ帯で発振するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが
注目されている。この短波長化によって、光ディスク等
においては、記録密度を大幅に向上させることができ、
また発振波長λ＝６３０ｎｍのＨｅ−Ｎｅガスレーザと
の置換えが可能となってくる。
【０００４】そこで、６３０ｎｍ帯のＡｌＧａＩｎＰ半
導体レーザにおいて、動作電流の低減、温度特性の改善
等、レーザ特性の改善を目的として、レーザ発振を行う
活性層に歪多重量子井戸構造（Ｓｔｒａｉｎ Ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅ ＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ：Ｓ−ＭＱＷ）を採
用することが提案されている。この構造は、多重量子井
戸層の井戸層の組成を変更し、井戸層の結晶の格子定数
を変えることにより、井戸層に圧縮歪あるいは引っ張り
歪を加えるものである。
導体レーザにおいて、動作電流の低減、温度特性の改善
等、レーザ特性の改善を目的として、レーザ発振を行う
活性層に歪多重量子井戸構造（Ｓｔｒａｉｎ Ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅ ＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ：Ｓ−ＭＱＷ）を採
用することが提案されている。この構造は、多重量子井
戸層の井戸層の組成を変更し、井戸層の結晶の格子定数
を変えることにより、井戸層に圧縮歪あるいは引っ張り
歪を加えるものである。
【０００５】このように、量子井戸構造の井戸層に歪を
入れることにより、量子井戸構造による特性改善に加え
て、しきい値電流及び動作電流の低減等、レーザ特性の
改善につながることが知られており、この歪量は大きい
ほどレーザ特性が改善される。しかし、あまり大きな歪
を加えすぎると、結晶欠陥が発生し、逆に特性が劣化す
る。この結晶欠陥は歪量が大きく、膜厚が厚い程発生し
易くなる。
入れることにより、量子井戸構造による特性改善に加え
て、しきい値電流及び動作電流の低減等、レーザ特性の
改善につながることが知られており、この歪量は大きい
ほどレーザ特性が改善される。しかし、あまり大きな歪
を加えすぎると、結晶欠陥が発生し、逆に特性が劣化す
る。この結晶欠陥は歪量が大きく、膜厚が厚い程発生し
易くなる。
【０００６】そこで、歪多重量子井戸半導体レーザの特
性の改善のため、井戸層と障壁層に逆方向の歪を加え、
井戸層に大きな歪をかけることができる歪補償型ＭＱＷ
が提案されている（例えば、特開平３−２１０９３号公
報 Ｈ０１Ｓ ３／１８）。
性の改善のため、井戸層と障壁層に逆方向の歪を加え、
井戸層に大きな歪をかけることができる歪補償型ＭＱＷ
が提案されている（例えば、特開平３−２１０９３号公
報 Ｈ０１Ｓ ３／１８）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の歪補償
型ＭＱＷは、圧縮歪と引っ張り歪がほぼ等しく（平均歪
量〜０）になるように歪を設定している。この発明者等
は、井戸層と障壁層に加える歪量としきい値電流との関
係につき鋭意検討した。その結果、従来のように、圧縮
歪と引っ張り歪がほぼ等しくなるように歪量を設定する
だけでは、レーザ特性の改善に十分な効果が得られない
ことが分かった。
型ＭＱＷは、圧縮歪と引っ張り歪がほぼ等しく（平均歪
量〜０）になるように歪を設定している。この発明者等
は、井戸層と障壁層に加える歪量としきい値電流との関
係につき鋭意検討した。その結果、従来のように、圧縮
歪と引っ張り歪がほぼ等しくなるように歪量を設定する
だけでは、レーザ特性の改善に十分な効果が得られない
ことが分かった。
【０００８】本発明は、上述した従来の問題点を解決
し、井戸層と障壁層にそれぞれ、逆方向に加える歪量を
最適なものにし、井戸層に大きな歪をかけ、レーザ特性
の改善を行うことをその目的とする。
し、井戸層と障壁層にそれぞれ、逆方向に加える歪量を
最適なものにし、井戸層に大きな歪をかけ、レーザ特性
の改善を行うことをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、半導体基板
上に形成された井戸層と障壁層の積層構造からなる量子
井戸層で活性層が構成され、この活性層を挟むようにク
ラッド層が設けられた半導体レーザ装置において、上記
半導体基板の格子定数をａ、ｉ番目の上記井戸層の格子
定数をａ wi 、ｉ番目の上記井戸層の膜厚をｔwi、ｉ番目
の上記障壁層、ガイド層の格子定数ａbi、ｉ番目の上記
障壁層、ガイド層の膜厚をｔbiとして、ｉ番目の上記量
子井戸層の歪量Δａwiを、Δａwi＝（ａwi−ａ）／ａ
で定義し、かつｉ番目の上記障壁層、ガイド層の歪量Δ
ａbiを、Δａbi＝（ａbi−ａ）／ａ で定義し、上記活
性層部で累積される歪と膜厚の積をΔとし、
上に形成された井戸層と障壁層の積層構造からなる量子
井戸層で活性層が構成され、この活性層を挟むようにク
ラッド層が設けられた半導体レーザ装置において、上記
半導体基板の格子定数をａ、ｉ番目の上記井戸層の格子
定数をａ wi 、ｉ番目の上記井戸層の膜厚をｔwi、ｉ番目
の上記障壁層、ガイド層の格子定数ａbi、ｉ番目の上記
障壁層、ガイド層の膜厚をｔbiとして、ｉ番目の上記量
子井戸層の歪量Δａwiを、Δａwi＝（ａwi−ａ）／ａ
で定義し、かつｉ番目の上記障壁層、ガイド層の歪量Δ
ａbiを、Δａbi＝（ａbi−ａ）／ａ で定義し、上記活
性層部で累積される歪と膜厚の積をΔとし、
【数２】 ここで、ｎは上記井戸層の層数、ｍは上記障壁層、ガイ
ド層の層数、で算出される時、上記Δａ wi 、Δａ bi 及び
Δがそれぞれ ０％＜Δａ wi ≦２．０％、 −１．５％≦Δａ bi ＜０％、 ０＜Δ≦３．６×１０ -10 （ｍ） の関係を満足する ように構成する。
ド層の層数、で算出される時、上記Δａ wi 、Δａ bi 及び
Δがそれぞれ ０％＜Δａ wi ≦２．０％、 −１．５％≦Δａ bi ＜０％、 ０＜Δ≦３．６×１０ -10 （ｍ） の関係を満足する ように構成する。
【００１０】また、この発明は、半導体基板上に形成さ
れた井戸層と障壁層を交互に積層した構造からなる量子
井戸層で活性層が構成され、この活性層を挟むようにク
ラッド層が設けられた半導体レーザ装置において、上記
各井戸層の歪量を−０．８％ないし−１．５％、膜厚８
０Åないし１８０Åで構成し、上記各障壁層の歪量を＋
０．５％ないし＋１．０％、膜厚２０Åないし６０Åで
構成し、上記井戸層及び障壁層を２ないし４層に積層し
たことを特徴とする。
れた井戸層と障壁層を交互に積層した構造からなる量子
井戸層で活性層が構成され、この活性層を挟むようにク
ラッド層が設けられた半導体レーザ装置において、上記
各井戸層の歪量を−０．８％ないし−１．５％、膜厚８
０Åないし１８０Åで構成し、上記各障壁層の歪量を＋
０．５％ないし＋１．０％、膜厚２０Åないし６０Åで
構成し、上記井戸層及び障壁層を２ないし４層に積層し
たことを特徴とする。
【００１１】
【作用】上記のように歪量、膜厚を設定することによ
り、６３０ｎｍ帯半導体レーザ装置のしきい値電流が低
減し、効率の向上、温度特性の改善が行える。
り、６３０ｎｍ帯半導体レーザ装置のしきい値電流が低
減し、効率の向上、温度特性の改善が行える。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１は、この発明の一実施例に係る半導体レー
ザ装置の断面図、図２は活性層付近のバンド構造を示す
模式図である。
明する。図１は、この発明の一実施例に係る半導体レー
ザ装置の断面図、図２は活性層付近のバンド構造を示す
模式図である。
【００１３】この実施例の素子構造は、埋め込みリッジ
構造であり、結晶面の面方位が（１００）面から〔０１
１〕方向に９゜オフしたｎ型ＧａＡｓ基板１上に膜厚
０．３μｍのｎ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなるバッファ
層２、膜厚０．８μｍのｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5
Ｉｎ0.5 Ｐからなるクラッド層３を順次ＭＯＣＶＤ法等
により成長後、この発明の特徴とする歪補償型ＭＱＷか
らなる活性層４がＭＯＣＶＤ法等により形成される。こ
の活性層４上に膜厚２００ÅのＰ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなるクラッド層５と温度特性
改善のために多重量子障壁６と更にその上に膜厚０．８
μｍのＰ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5Ｐからな
るクラッド層７が形成される。
構造であり、結晶面の面方位が（１００）面から〔０１
１〕方向に９゜オフしたｎ型ＧａＡｓ基板１上に膜厚
０．３μｍのｎ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなるバッファ
層２、膜厚０．８μｍのｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5
Ｉｎ0.5 Ｐからなるクラッド層３を順次ＭＯＣＶＤ法等
により成長後、この発明の特徴とする歪補償型ＭＱＷか
らなる活性層４がＭＯＣＶＤ法等により形成される。こ
の活性層４上に膜厚２００ÅのＰ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなるクラッド層５と温度特性
改善のために多重量子障壁６と更にその上に膜厚０．８
μｍのＰ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5Ｐからな
るクラッド層７が形成される。
【００１４】このクラッド層７はメサエッチング等によ
り幅５μｍの凸部が形成され、凸部の上面部をのぞいて
クラッド層７上に膜厚０．８μｍのｎ型ＧａＡｓからな
るブロック層８が形成される。また、その凸部には膜厚
０．１μｍのＰ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなるコンタク
ト層９が形成され、その全面に膜厚３μｍのＰ型ＧａＡ
ｓからなるキャップ層１０が形成され、このキャップ層
１０上にＰ型電極１２、ｎ基板１の下面にｎ電極１１が
形成されている。
り幅５μｍの凸部が形成され、凸部の上面部をのぞいて
クラッド層７上に膜厚０．８μｍのｎ型ＧａＡｓからな
るブロック層８が形成される。また、その凸部には膜厚
０．１μｍのＰ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなるコンタク
ト層９が形成され、その全面に膜厚３μｍのＰ型ＧａＡ
ｓからなるキャップ層１０が形成され、このキャップ層
１０上にＰ型電極１２、ｎ基板１の下面にｎ電極１１が
形成されている。
【００１５】さて、この発明の特徴とする活性層４を図
２に従い説明する。この発明の活性層４は、ガイド層４
１、井戸層４２及び障壁層４３で構成されている。
２に従い説明する。この発明の活性層４は、ガイド層４
１、井戸層４２及び障壁層４３で構成されている。
【００１６】図２に示すように、ｎ型クラッド層３から
膜厚１５０Åのガイド層４１、４１間に、ＭＢＥ法、Ｍ
ＯＣＶＤ法等を用いて、（Ａｌx Ｇａ1-X ）ＩｎＰ組成
の井戸層４２と障壁層４３をペアとする歪多重量子井戸
層によって構成される活性層５が設けられている。
膜厚１５０Åのガイド層４１、４１間に、ＭＢＥ法、Ｍ
ＯＣＶＤ法等を用いて、（Ａｌx Ｇａ1-X ）ＩｎＰ組成
の井戸層４２と障壁層４３をペアとする歪多重量子井戸
層によって構成される活性層５が設けられている。
【００１７】この実施例では、井戸層４２に引っ張り歪
（歪量が負）、ガイド層、障壁層４３に圧縮歪（歪量が
正）を加えるように（ＡｌX Ｇａ1-X ）y Ｉｎy-1 Ｐの
組成のｙの組成比を調整している。即ち、ｙが０．５１
の時、格子整合が採られ歪はなく、ｙが０．５１より小
さい場合に圧縮歪が加えられ、ｙが０．５１より大きい
場合に引っ張り歪が加えられる。この図２においては、
斜線を施した部分に圧縮歪が加えられている。
（歪量が負）、ガイド層、障壁層４３に圧縮歪（歪量が
正）を加えるように（ＡｌX Ｇａ1-X ）y Ｉｎy-1 Ｐの
組成のｙの組成比を調整している。即ち、ｙが０．５１
の時、格子整合が採られ歪はなく、ｙが０．５１より小
さい場合に圧縮歪が加えられ、ｙが０．５１より大きい
場合に引っ張り歪が加えられる。この図２においては、
斜線を施した部分に圧縮歪が加えられている。
【００１８】また、多重量子障壁５は膜厚１１ÅのＧａ
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる井戸層と膜厚１７Åの（Ａｌ
0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる障壁層のペアを
１０ペアで構成している。
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる井戸層と膜厚１７Åの（Ａｌ
0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる障壁層のペアを
１０ペアで構成している。
【００１９】図３は歪量とバンドキャップとの関係を示
す図である。この図から、同じＡｌ組成の場合、歪量が
正、すなわち圧縮歪の場合、バンドキャップは小さくな
り、又歪量が負、すなわち引っ張り歪の場合、バンドキ
ャップは大きくなる。
す図である。この図から、同じＡｌ組成の場合、歪量が
正、すなわち圧縮歪の場合、バンドキャップは小さくな
り、又歪量が負、すなわち引っ張り歪の場合、バンドキ
ャップは大きくなる。
【００２０】さて、この発明者等は、上述した図１およ
び図２に示す構造の半導体レーザ装置において、歪量を
種々変化させて、しきい値電流を測定した。その測定結
果を図４及び図６に示す。図４は、図５に示す構造の活
性層４により形成した半導体レーザ装置を用いてしきい
値電流を測定した。この活性層は図５に示すように、井
戸層４２の膜厚を１００Åの３層とし、その井戸層４２
の歪は−１％、障壁層４３、ガイド層４１の膜厚を４０
Åとして、障壁層４３、ガイド層４１の歪量を変化させ
た。尚、この時の半導体レーザ素子の発振波長は６３５
ｎｍであった。
び図２に示す構造の半導体レーザ装置において、歪量を
種々変化させて、しきい値電流を測定した。その測定結
果を図４及び図６に示す。図４は、図５に示す構造の活
性層４により形成した半導体レーザ装置を用いてしきい
値電流を測定した。この活性層は図５に示すように、井
戸層４２の膜厚を１００Åの３層とし、その井戸層４２
の歪は−１％、障壁層４３、ガイド層４１の膜厚を４０
Åとして、障壁層４３、ガイド層４１の歪量を変化させ
た。尚、この時の半導体レーザ素子の発振波長は６３５
ｎｍであった。
【００２１】上記歪量は、半導体基板１の格子定数を
ａ、ｉ番目の井戸層４２の格子定数をａwi、ｉ番目の井
戸層４１の膜厚をｔwi、ｉ番目の障壁層４３、ガイド層
４１の格子定数ａbi、ｉ番目の障壁層４３、ガイド層４
１の膜厚をｔbiとしたとき次のように定義した値であ
る。すなわち、ｉ番目の量子井戸層４２の歪量Δａ
wiは、Δａwi＝（ａwi−ａ）／ａ 、ｉ番目の障壁層４
３、ガイド層４１の歪量Δａbiは、Δａ bi＝（ａbi−
ａ）／ａ とする。
ａ、ｉ番目の井戸層４２の格子定数をａwi、ｉ番目の井
戸層４１の膜厚をｔwi、ｉ番目の障壁層４３、ガイド層
４１の格子定数ａbi、ｉ番目の障壁層４３、ガイド層４
１の膜厚をｔbiとしたとき次のように定義した値であ
る。すなわち、ｉ番目の量子井戸層４２の歪量Δａ
wiは、Δａwi＝（ａwi−ａ）／ａ 、ｉ番目の障壁層４
３、ガイド層４１の歪量Δａbiは、Δａ bi＝（ａbi−
ａ）／ａ とする。
【００２２】また、活性層４部で累積される歪と膜厚の
積をΔとし、次のように算出する。
積をΔとし、次のように算出する。
【００２３】
【数３】 ここで、ｎは上記井戸層の層数、ｍは上記障壁層、ガイ
ド層の層数である。
ド層の層数である。
【００２４】図４の横軸は障壁層４３、ガイド層４１の
歪量Δａbiと活性層部で累積される膜厚の積Δ、縦軸は
井戸層５２にのみ歪を加えた時のしきい値（Ｉｔｈｏ）
との比（Ｉｔｈ／Ｉｔｈｏ）を示す。この図から分かる
ように、歪量が０．６％、Δでは−２．０×１０-10 ｍ
程度で最小値をとる。
歪量Δａbiと活性層部で累積される膜厚の積Δ、縦軸は
井戸層５２にのみ歪を加えた時のしきい値（Ｉｔｈｏ）
との比（Ｉｔｈ／Ｉｔｈｏ）を示す。この図から分かる
ように、歪量が０．６％、Δでは−２．０×１０-10 ｍ
程度で最小値をとる。
【００２５】すなわち、歪量が０．６％まではその歪量
の増加に伴いしきい値電流が低減し、０．６％を境にし
て、それ以上歪量が多くなるとしきい値電流が大きくな
る。従って、この障壁層４３、ガイド層４１の歪量に
は、最適値が存在し、その範囲は、 ０％＜Δａbi≦
１．２９ で、好ましくは ０．１２≦Δａbi≦１．２
９ 、より好ましくは ０．３３≦Δａbi≦０．９８
の範囲である。
の増加に伴いしきい値電流が低減し、０．６％を境にし
て、それ以上歪量が多くなるとしきい値電流が大きくな
る。従って、この障壁層４３、ガイド層４１の歪量に
は、最適値が存在し、その範囲は、 ０％＜Δａbi≦
１．２９ で、好ましくは ０．１２≦Δａbi≦１．２
９ 、より好ましくは ０．３３≦Δａbi≦０．９８
の範囲である。
【００２６】図６は、図７に示す構造の活性層４により
形成した半導体レーザ装置を用いてしきい値電流を測定
したものである。この例では、井戸層４２の膜厚を１５
０Åの２層、その井戸層５２の歪を−１．２％とし、膜
厚４０Åの障壁層４３、膜厚４０Åのガイド層４１の歪
量を変化させた。尚、この時の半導体レーザ素子の発振
波長は６３５ｎｍであった。
形成した半導体レーザ装置を用いてしきい値電流を測定
したものである。この例では、井戸層４２の膜厚を１５
０Åの２層、その井戸層５２の歪を−１．２％とし、膜
厚４０Åの障壁層４３、膜厚４０Åのガイド層４１の歪
量を変化させた。尚、この時の半導体レーザ素子の発振
波長は６３５ｎｍであった。
【００２７】図６の縦、横軸は図４と同じである。この
図６の場合、図４と同様に歪量が増加し、障壁層４２、
ガイド層４１の歪量（Δａbi）が０．８％（Δ：−２．
６×１０10 ｍ）まではしきい値電流が増加し、０．８
％でしきい値電流の低減の最大値を示し、歪量０．８％
以上を境にして、しきい値電流が大きくなる。従って、
この例の場合、歪量（Δａbi）の範囲は、０％＜Δａbi
≦１．５％ であり、好ましくは、 ０．１８≦Δａbi
≦１．５ 、より好ましくは、 ０．５２≦Δａbi≦
１．１３ である。
図６の場合、図４と同様に歪量が増加し、障壁層４２、
ガイド層４１の歪量（Δａbi）が０．８％（Δ：−２．
６×１０10 ｍ）まではしきい値電流が増加し、０．８
％でしきい値電流の低減の最大値を示し、歪量０．８％
以上を境にして、しきい値電流が大きくなる。従って、
この例の場合、歪量（Δａbi）の範囲は、０％＜Δａbi
≦１．５％ であり、好ましくは、 ０．１８≦Δａbi
≦１．５ 、より好ましくは、 ０．５２≦Δａbi≦
１．１３ である。
【００２８】このように、活性層の歪量等により最適な
歪量はそれぞれ決めることができる。しかし、井戸層４
１の歪として加えることができる歪量（Δａwi）は−２
％≦Δａwi＜０である。この歪量から、前述の図４及び
図７から、活性層４に適した各パラメータは次の通りで
ある。
歪量はそれぞれ決めることができる。しかし、井戸層４
１の歪として加えることができる歪量（Δａwi）は−２
％≦Δａwi＜０である。この歪量から、前述の図４及び
図７から、活性層４に適した各パラメータは次の通りで
ある。
【００２９】−２％≦Δａwi＜０％、 ０％＜Δａbi＜＋１．５％、 −３．６×１０-10 ｍ≦Δ＜０であり、 また望ましくは、 −３．３８×１０-10 ｍ≦Δ＜−０．９４×１０-10
ｍ、 より好ましくは、 −２．９８×１０-10 ｍ≦Δ＜−１．４３×１０-10 ｍ である。
ｍ、 より好ましくは、 −２．９８×１０-10 ｍ≦Δ＜−１．４３×１０-10 ｍ である。
【００３０】上述した実施例においては、井戸層４２に
引っ張り歪を加え、ガイド層４１、障壁層４３に圧縮歪
を加えたが、井戸層４２に圧縮歪、ガイド層４１、障壁
層４３に引っ張り歪を加える場合にも前述した範囲と同
様の範囲が好ましい。
引っ張り歪を加え、ガイド層４１、障壁層４３に圧縮歪
を加えたが、井戸層４２に圧縮歪、ガイド層４１、障壁
層４３に引っ張り歪を加える場合にも前述した範囲と同
様の範囲が好ましい。
【００３１】すなわち、 ０％＜Δａwi≦２％、 −１．５％≦Δａbi＜０％、 ０＜Δ≦３．６×１０-10 ｍであり、 望ましくは、 ０．９４×１０-10 ｍ＜Δ≦３．３８×１０-10 ｍ、 より好ましくは、 １．４３×１０-10 ｍ＜Δ≦２．９８×１０-10 ｍ である。
【００３２】次に、発振波長が６３５ｎｍの場合に上記
した図１及び図２に示す構造において、適した範囲を図
４及び図６に基づいて算出すると、井戸層４２の歪量と
しては−０．８％ないし−１．５％、井戸層４２の１つ
の層の膜厚は８０〜１８０Å、層数は２〜４ペア、障壁
層４３、光ガイド層４１の歪量は＋０．５％〜＋１．０
％、１つの障壁層５３の膜厚は２０〜６０Åである。こ
のようにして形成した半導体レーザ装置であれば、しき
い値電流の低い６３５ｎｍの発振波長が得られた。
した図１及び図２に示す構造において、適した範囲を図
４及び図６に基づいて算出すると、井戸層４２の歪量と
しては−０．８％ないし−１．５％、井戸層４２の１つ
の層の膜厚は８０〜１８０Å、層数は２〜４ペア、障壁
層４３、光ガイド層４１の歪量は＋０．５％〜＋１．０
％、１つの障壁層５３の膜厚は２０〜６０Åである。こ
のようにして形成した半導体レーザ装置であれば、しき
い値電流の低い６３５ｎｍの発振波長が得られた。
【００３３】尚、上述した実施例では、発振波長６３５
ｎｍの素子で説明したが、同じ材料系であれば、ほかの
波長帯のレーザ素子でも同様の結果が得られる。
ｎｍの素子で説明したが、同じ材料系であれば、ほかの
波長帯のレーザ素子でも同様の結果が得られる。
【００３４】また、素子構造を屈折率導波型構造の素子
で説明したが利得導波型素子やブロードエリア型（ワイ
ドストライプ型）或いはレーザアレイに対し同様の効果
が得られることは明らかであろう。更に、多重量子障壁
やエッチングストッパ層の有無にもこの発明の効果には
関係がなく、活性層が多重量子構造でなく単一量子井戸
構造においても同様の効果が期待できる。
で説明したが利得導波型素子やブロードエリア型（ワイ
ドストライプ型）或いはレーザアレイに対し同様の効果
が得られることは明らかであろう。更に、多重量子障壁
やエッチングストッパ層の有無にもこの発明の効果には
関係がなく、活性層が多重量子構造でなく単一量子井戸
構造においても同様の効果が期待できる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、６３０ｎｍ帯の半導体レーザ装置のしきい値電流を
低減することができ、レーザ特性を改善することができ
る。
ば、６３０ｎｍ帯の半導体レーザ装置のしきい値電流を
低減することができ、レーザ特性を改善することができ
る。
【図１】この発明の一実施例に係る半導体装置の断面図
である。
である。
【図２】この発明の活性層付近のバンド構造を示す模式
図である。
図である。
【図３】歪量とバンドキャップとの関係を示す模式図で
ある。
ある。
【図４】歪量としきい値電流との関係を示す測定図であ
る。
る。
【図５】図４の測定に用いたレーザ装置の活性層部分の
バンド構造を示す模式図である。
バンド構造を示す模式図である。
【図６】歪量としきい値電流との関係を示す測定図であ
る。
る。
【図７】図６の測定に用いたレーザ装置の活性層部分の
バンド構造を示す模式図である。
バンド構造を示す模式図である。
４ 活性層 ４１ 光ガイド層 ４２ 井戸層 ４３ 障壁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−204600（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−234184（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−175601（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−145178（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された井戸層と障壁
層の積層構造からなる量子井戸層で活性層が構成され、
この活性層を挟むようにクラッド層が設けられた半導体
レーザ装置において、上記半導体基板の格子定数をａ、
ｉ番目の上記井戸層の格子定数をａwi、ｉ番目の上記井
戸層の膜厚をｔwi、ｉ番目の上記障壁層、ガイド層の格
子定数ａbi、ｉ番目の上記障壁層、ガイド層の膜厚をｔ
biとして、ｉ番目の上記量子井戸層の歪量Δａwiを、 Δａwi＝（ａwi−ａ）／ａ で定義し、かつｉ番目の上
記障壁層、ガイド層の歪量Δａbiを、Δａbi＝（ａbi−
ａ）／ａ で定義し、 上記活性層部で累積される歪と膜厚の積をΔとし、 【数１】 ここで、ｎは上記井戸層の層数、ｍは上記障壁層、ガイ
ド層の層数、で算出される時、上記Δａwi、Δａbi及び
Δがそれぞれ ０％＜Δａwi≦２．０％、 −１．５％≦Δａbi＜０％、 ０＜Δ≦３．６×１０-10 （ｍ） の関係を満足することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 半導体基板上に形成された井戸層と障壁
層を交互に積層した構造からなる量子井戸層で活性層が
構成され、この活性層を挟むようにクラッド層が設けら
れた半導体レーザ装置において、上記各井戸層の歪量を
−０．８％ないし−１．５％、膜厚８０Åないし１８０
Åで構成し、上記各障壁層の歪量を＋０．５％ないし＋
１．０％、膜厚２０Åないし６０Åで構成し、上記井戸
層及び障壁層を２ないし４層に積層したことを特徴とす
る半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 半導体基板としてＧａＡｓ基板を用い、 上記井戸層の組成を（Ａｌx1Ｇａ1-x1）y1Ｉｎ1-y1Ｐと
し、 上記障壁層の組成を（Ａｌx2Ｇａ1-x2）y2Ｉｎ1-y2Ｐと
したとき、ｘ１，ｘ２が１．０≧ｘ２＞ｘ１≧０の関係
を満足することを特徴とする請求項１又は２のいずれか
に記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6601195A JP3025747B2 (ja) | 1994-03-24 | 1995-03-24 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-54171 | 1994-03-24 | ||
| JP5417194 | 1994-03-24 | ||
| JP6601195A JP3025747B2 (ja) | 1994-03-24 | 1995-03-24 | 半導体レーザ装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11233199A Division JPH11330636A (ja) | 1994-03-24 | 1999-04-20 | 半導体レ―ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07312465A JPH07312465A (ja) | 1995-11-28 |
| JP3025747B2 true JP3025747B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=26394914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6601195A Expired - Fee Related JP3025747B2 (ja) | 1994-03-24 | 1995-03-24 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3025747B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007234747A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| EP4042530A4 (en) * | 2019-09-30 | 2023-10-25 | NLIGHT, Inc. | STRESS-MODIFIED CLADDING LAYER FOR OPTIMIZED ACTIVE REGION DEFORMATION AND IMPROVED LASER DIODE PERFORMANCE |
| WO2022137390A1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP6601195A patent/JP3025747B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07312465A (ja) | 1995-11-28 |
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