JP3123846B2 - 面発光型半導体レーザ素子 - Google Patents
面発光型半導体レーザ素子Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
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- H01S5/2222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
- H01S5/2224—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties semi-insulating semiconductors
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は面発光型半導体レーザ素
子に関する。
子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザ素子は光情報機器や
光通信機器等の光エレクトロニクスにおける光源として
利用されており、活発に研究開発されている。最近、電
子デバイスの集積化等の要求に伴って、基板上に半導体
層をエピタキシャル成長させ、この基板面に対して垂直
な方向からレーザ光を取り出す面発光型半導体レーザ素
子が開発されている。斯る半導体レーザ素子は、例えば
オーム社発行の「面発光レーザ」（1990年9月25日発
行）に記載されている。
光通信機器等の光エレクトロニクスにおける光源として
利用されており、活発に研究開発されている。最近、電
子デバイスの集積化等の要求に伴って、基板上に半導体
層をエピタキシャル成長させ、この基板面に対して垂直
な方向からレーザ光を取り出す面発光型半導体レーザ素
子が開発されている。斯る半導体レーザ素子は、例えば
オーム社発行の「面発光レーザ」（1990年9月25日発
行）に記載されている。
【０００３】斯る面発光半導体レーザ素子は、光共振器
を構成するために活性層の上下方向にそれぞれ反射鏡を
有している。この反射鏡としては、例えば発振波長に対
応するエネルギー（ここで、発振波長に対応するエネル
ギーとは発振波長をエネルギーに換算したそのエネルギ
ーのことである）より大きなバンドギャップエネルギー
（大きなエネルギーのバンドギャップ）を有する半導体
層からなる半導体多層膜反射鏡が用いられており、第１
半導体層と該第１半導体層に比べてバンドギャップエネ
ルギーが小さい第２半導体層、即ち屈折率差がある第１
半導体層と第２半導体層とが交互に積層されて構成され
ている。
を構成するために活性層の上下方向にそれぞれ反射鏡を
有している。この反射鏡としては、例えば発振波長に対
応するエネルギー（ここで、発振波長に対応するエネル
ギーとは発振波長をエネルギーに換算したそのエネルギ
ーのことである）より大きなバンドギャップエネルギー
（大きなエネルギーのバンドギャップ）を有する半導体
層からなる半導体多層膜反射鏡が用いられており、第１
半導体層と該第１半導体層に比べてバンドギャップエネ
ルギーが小さい第２半導体層、即ち屈折率差がある第１
半導体層と第２半導体層とが交互に積層されて構成され
ている。
【０００４】図４に従来のＡｌＧａＡｓ系面発光半導体
レーザ素子の断面図を示す。
レーザ素子の断面図を示す。
【０００５】２１はｎ型ＧａＡｓ基板であり、該ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板２１上にはｎ型半導体多層膜反射鏡（ｎ型Ｇ
ａ0.85Ａｌ0.15Ａｓ第２半導体層／ｎ型ＡｌＡｓ第１半
導体層の３０ペア）２２、ｎ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓクラ
ッド層２３、ｐ型ＧａＡｓ活性層２４、ｐ型Ｇａ0.6Ａ
ｌ0.4Ａｓクラッド層２５からなるヘテロ接合部２６が
形成されている。このヘテロ接合部２６上にはｐ型半導
体多層膜反射鏡（ｐ型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ａｓ第２半導体
層／ｐ型ＡｌＡｓ第１半導体層の２５ペア）２７、ｐ型
Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ａｓコンタクト層２８がこの順序に構
成されている。
ａＡｓ基板２１上にはｎ型半導体多層膜反射鏡（ｎ型Ｇ
ａ0.85Ａｌ0.15Ａｓ第２半導体層／ｎ型ＡｌＡｓ第１半
導体層の３０ペア）２２、ｎ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓクラ
ッド層２３、ｐ型ＧａＡｓ活性層２４、ｐ型Ｇａ0.6Ａ
ｌ0.4Ａｓクラッド層２５からなるヘテロ接合部２６が
形成されている。このヘテロ接合部２６上にはｐ型半導
体多層膜反射鏡（ｐ型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ａｓ第２半導体
層／ｐ型ＡｌＡｓ第１半導体層の２５ペア）２７、ｐ型
Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ａｓコンタクト層２８がこの順序に構
成されている。
【０００６】前記ｐ型半導体多層膜反射鏡２７には、そ
の中央部と上部側を除いてＨ+イオン（水素イオン）が
注入されてなるＨ+イオン注入電流ブロック部２９が形
成されている。前記ｐ型コンタクト層２８の上面には光
取り出し口となる中央部を除いてｐ型側オーミック電極
３０が形成され、前記ｎ型ＧａＡｓ基板２１の下面全域
にはｎ型側オーミック電極３１が形成されている。
の中央部と上部側を除いてＨ+イオン（水素イオン）が
注入されてなるＨ+イオン注入電流ブロック部２９が形
成されている。前記ｐ型コンタクト層２８の上面には光
取り出し口となる中央部を除いてｐ型側オーミック電極
３０が形成され、前記ｎ型ＧａＡｓ基板２１の下面全域
にはｎ型側オーミック電極３１が形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、斯る半導体
多層膜反射鏡は、高屈折率化を図るために、屈折率差が
大きい、即ちバンドギャップのエネルギーＥgの差が大
きい第１半導体層と第２半導体層とが選択される。しか
しながら、図５にｐ型ＡｌＡｓ第１半導体層とｐ型Ｇａ
0.85Ａｌ0.15Ａｓ第２半導体層の接合のバンドエネルギ
ー図を示すように、バンドギャップのエネルギーＥgの
差が大きい第１半導体層と第２半導体層では、その接合
部で生じるヘテロ障壁幅Ｗが大きくなるので、該ヘテロ
障壁をトンネル効果により透過する電流（ｐ型の場合は
ホール）の確率が小さくなり、抵抗が非常に高くなると
いった問題があった。この結果、特に上記ｐ型半導体多
層膜反射鏡２７で電流が殆ど流れず、また電流が流れる
場合でも発振閾値電流の増大、又熱による素子特性の劣
化を招いていた。
多層膜反射鏡は、高屈折率化を図るために、屈折率差が
大きい、即ちバンドギャップのエネルギーＥgの差が大
きい第１半導体層と第２半導体層とが選択される。しか
しながら、図５にｐ型ＡｌＡｓ第１半導体層とｐ型Ｇａ
0.85Ａｌ0.15Ａｓ第２半導体層の接合のバンドエネルギ
ー図を示すように、バンドギャップのエネルギーＥgの
差が大きい第１半導体層と第２半導体層では、その接合
部で生じるヘテロ障壁幅Ｗが大きくなるので、該ヘテロ
障壁をトンネル効果により透過する電流（ｐ型の場合は
ホール）の確率が小さくなり、抵抗が非常に高くなると
いった問題があった。この結果、特に上記ｐ型半導体多
層膜反射鏡２７で電流が殆ど流れず、また電流が流れる
場合でも発振閾値電流の増大、又熱による素子特性の劣
化を招いていた。
【０００８】この問題を解決するために、半導体多層膜
反射鏡のキャリア濃度を高める方法があるが、斯る方法
では光の吸収損失が増加するため反射率が低下するとい
った問題があった。また、組成比に勾配を持たせた半導
体多層膜反射鏡膜でも、同様に反射率が低下するといっ
た新たな問題があった。
反射鏡のキャリア濃度を高める方法があるが、斯る方法
では光の吸収損失が増加するため反射率が低下するとい
った問題があった。また、組成比に勾配を持たせた半導
体多層膜反射鏡膜でも、同様に反射率が低下するといっ
た新たな問題があった。
【０００９】本発明は上述の種々の問題点を鑑み成され
たものであり、低抵抗で且つ高反射率可能な半導体多層
膜反射鏡膜を有する半導体レーザ素子を提供することを
目的とする。
たものであり、低抵抗で且つ高反射率可能な半導体多層
膜反射鏡膜を有する半導体レーザ素子を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の面発光型半導体
レーザ素子は、第１クラッド層と、該第１クラッド層上
に形成された活性層と、該活性層上に形成された第２ク
ラッド層と、からなるダブルヘテロ構造部を備え、該ダ
ブルヘテロ構造部の上下少なくとも一方側に発振波長に
対応するエネルギーより大きなバンドギャップエネルギ
ーを有する半導体層からなる半導体多層膜反射鏡を設け
た面発光型半導体レーザ素子において、前記半導体多層
膜反射鏡は、第１導電型の第１半導体層と、該第１半導
体層と同一導電型で且つ第１半導体層に比べてバンドギ
ャップが小さい第２半導体層とが、該第２半導体層と同
一組成で且つ層厚の小さいノンドープの第３半導体層を
介して交互に構成されたことを特徴とする。
レーザ素子は、第１クラッド層と、該第１クラッド層上
に形成された活性層と、該活性層上に形成された第２ク
ラッド層と、からなるダブルヘテロ構造部を備え、該ダ
ブルヘテロ構造部の上下少なくとも一方側に発振波長に
対応するエネルギーより大きなバンドギャップエネルギ
ーを有する半導体層からなる半導体多層膜反射鏡を設け
た面発光型半導体レーザ素子において、前記半導体多層
膜反射鏡は、第１導電型の第１半導体層と、該第１半導
体層と同一導電型で且つ第１半導体層に比べてバンドギ
ャップが小さい第２半導体層とが、該第２半導体層と同
一組成で且つ層厚の小さいノンドープの第３半導体層を
介して交互に構成されたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の構成のように、半導体多層膜反射鏡
が、第１導電型の第１半導体層と、該第１半導体層と同
一導電型で且つ第１半導体層に比べてバンドギャップが
小さい第２半導体層とが、該第２半導体層と同一組成で
且つ層厚の小さいノンドープの第３半導体層を介して交
互に構成される場合、第２半導体層と第３半導体層の接
合はホモ接合となると共に第１半導体層と第３半導体層
のヘテロ接合部のヘテロ障壁の幅を小さくでき、且つノ
ンドープの第３半導体層はその層厚が小さいので、半導
体多層膜反射鏡の高反射率化並びに低抵抗化が可能とな
る。
が、第１導電型の第１半導体層と、該第１半導体層と同
一導電型で且つ第１半導体層に比べてバンドギャップが
小さい第２半導体層とが、該第２半導体層と同一組成で
且つ層厚の小さいノンドープの第３半導体層を介して交
互に構成される場合、第２半導体層と第３半導体層の接
合はホモ接合となると共に第１半導体層と第３半導体層
のヘテロ接合部のヘテロ障壁の幅を小さくでき、且つノ
ンドープの第３半導体層はその層厚が小さいので、半導
体多層膜反射鏡の高反射率化並びに低抵抗化が可能とな
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明に係る一実施例の面発光型半導
体レーザ素子について図１を参照しつつ説明する。尚、
図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ図１中の第１、第
２半導体多層膜反射鏡の要部拡大図である。
体レーザ素子について図１を参照しつつ説明する。尚、
図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ図１中の第１、第
２半導体多層膜反射鏡の要部拡大図である。
【００１３】図中、１は６００μｍ角のｎ型ＧａＡｓ基
板である。この基板１面上には｛発振波長λ／（４
ｎ1）｝Å厚のｎ型ＡｌＡｓ第１半導体層（計３１層）
２ａ、２ａ、・・・と｛発振波長λ／（４ｎ2）｝Å厚
のｎ型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ａｓ第２半導体層（計３０層）
２ｂ、２ｂ、・・・が交互に積層されてなる第１半導体
多層膜反射鏡２が作成されている。ここで、ｎ1、ｎ2は
それぞれ第１、第２半導体層２ａ、２ｂの屈折率であ
る。
板である。この基板１面上には｛発振波長λ／（４
ｎ1）｝Å厚のｎ型ＡｌＡｓ第１半導体層（計３１層）
２ａ、２ａ、・・・と｛発振波長λ／（４ｎ2）｝Å厚
のｎ型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ａｓ第２半導体層（計３０層）
２ｂ、２ｂ、・・・が交互に積層されてなる第１半導体
多層膜反射鏡２が作成されている。ここで、ｎ1、ｎ2は
それぞれ第１、第２半導体層２ａ、２ｂの屈折率であ
る。
【００１４】前記反射鏡２上には層厚１．５μｍのｎ型
Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ第１クラッド層３、層厚１μｍのｐ
型ＧａＡｓ活性層４、層厚１μｍのｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4
Ａｓ第２クラッド層５がこの順に積層されてダブルヘテ
ロ構造部６が形成されている。
Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ第１クラッド層３、層厚１μｍのｐ
型ＧａＡｓ活性層４、層厚１μｍのｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4
Ａｓ第２クラッド層５がこの順に積層されてダブルヘテ
ロ構造部６が形成されている。
【００１５】前記第２クラッド層５上には、｛発振波長
λ／（４ｎ3）｝Å厚のｐ型ＡｌＡｓ第１半導体層（キ
ャリア濃度２×１０18ｃｍ-3、計２６層）７ａ、７ａ、
・・・、｛発振波長λ／（４ｎ4）−２×ｔ｝Å厚のｎ
型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ａｓ第２半導体層（キャリア濃度２
×１０18ｃｍ-3、計２５層）７ｂ、７ｂ、・・・が層厚
ｔÅ厚のノンドープのｉ型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ａｓ第３半
導体層７ｃ、７ｃ、・・・を介して交互に積層されてな
る第２半導体多層膜反射鏡７が作成されている。ここ
で、ｎ3、ｎ4はそれぞれ第１、第２半導体層７ａ、７ｂ
の屈折率であり、前記層厚ｔは本実施例では３０Åであ
る。
λ／（４ｎ3）｝Å厚のｐ型ＡｌＡｓ第１半導体層（キ
ャリア濃度２×１０18ｃｍ-3、計２６層）７ａ、７ａ、
・・・、｛発振波長λ／（４ｎ4）−２×ｔ｝Å厚のｎ
型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ａｓ第２半導体層（キャリア濃度２
×１０18ｃｍ-3、計２５層）７ｂ、７ｂ、・・・が層厚
ｔÅ厚のノンドープのｉ型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ａｓ第３半
導体層７ｃ、７ｃ、・・・を介して交互に積層されてな
る第２半導体多層膜反射鏡７が作成されている。ここ
で、ｎ3、ｎ4はそれぞれ第１、第２半導体層７ａ、７ｂ
の屈折率であり、前記層厚ｔは本実施例では３０Åであ
る。
【００１６】前記第２半導体多層膜反射鏡７は、その中
央部の直径１０μｍの範囲を除いて第２クラッド層５か
ら０．５μｍ厚の範囲の導電型がｎ型となるＨ+ イオン
（水素イオン）注入電流ブロック部８が形成されてい
る。この第２半導体多層膜反射鏡７上には層厚０．５μ
ｍのｐ型Ｇａ0.85Ａｓ0.15Ａｓコンタクト層９が形成さ
れている。前記コンタクト層９上にはその中央部の直径
１０μｍの範囲を除いてＡｕ−Ｃｒからなるｐ型オーミ
ック電極１０が形成され、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１の下
面にはＡｕ−Ｃｒ−Ｓｎからなるｎ型オーミック電極１
１が形成されている。
央部の直径１０μｍの範囲を除いて第２クラッド層５か
ら０．５μｍ厚の範囲の導電型がｎ型となるＨ+ イオン
（水素イオン）注入電流ブロック部８が形成されてい
る。この第２半導体多層膜反射鏡７上には層厚０．５μ
ｍのｐ型Ｇａ0.85Ａｓ0.15Ａｓコンタクト層９が形成さ
れている。前記コンタクト層９上にはその中央部の直径
１０μｍの範囲を除いてＡｕ−Ｃｒからなるｐ型オーミ
ック電極１０が形成され、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１の下
面にはＡｕ−Ｃｒ−Ｓｎからなるｎ型オーミック電極１
１が形成されている。
【００１７】斯る半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＡｓ基
板１上に第１半導体多層膜反射鏡２、第１クラッド層
３、活性層４、第２クラッド層５、第２半導体多層膜反
射鏡７、コンタクト層９をＭＢＥ法（分子線エピタキシ
ャル成長法）又はＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相堆積
法）等により連続成長した後、Ｈ+イオンをマスクを介
して前記コンタクト層９側から第２半導体多層膜反射鏡
７の所定の範囲に注入して該範囲をｎ型導電性に変えて
Ｈ+イオン注入電流ブロック部８を形成して作成する。
板１上に第１半導体多層膜反射鏡２、第１クラッド層
３、活性層４、第２クラッド層５、第２半導体多層膜反
射鏡７、コンタクト層９をＭＢＥ法（分子線エピタキシ
ャル成長法）又はＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相堆積
法）等により連続成長した後、Ｈ+イオンをマスクを介
して前記コンタクト層９側から第２半導体多層膜反射鏡
７の所定の範囲に注入して該範囲をｎ型導電性に変えて
Ｈ+イオン注入電流ブロック部８を形成して作成する。
【００１８】斯る半導体レーザ素子は、前記第２半導体
多層膜反射鏡７が、第１半導体層７ａと、該第１半導体
層７ａと同一導電型で且つ第１半導体層７ａに比べてバ
ンドギャップエネルギーが小さい第２半導体層７ｂと
が、該第２半導体層７ｂと等しい組成比、即ち等しいバ
ンドギャップエネルギーを有し且つ膜厚の小さいノンド
ープの第３半導体層７ｃを介して交互に構成されてい
る。
多層膜反射鏡７が、第１半導体層７ａと、該第１半導体
層７ａと同一導電型で且つ第１半導体層７ａに比べてバ
ンドギャップエネルギーが小さい第２半導体層７ｂと
が、該第２半導体層７ｂと等しい組成比、即ち等しいバ
ンドギャップエネルギーを有し且つ膜厚の小さいノンド
ープの第３半導体層７ｃを介して交互に構成されてい
る。
【００１９】この構成では、上述のようにバンドギャッ
プエネルギー差の大きい、即ち屈折率差が大きい第１、
第２半導体層７ａ、７ｂを選択できるので、この第２半
導体多層膜反射鏡７は従来と同等の９８％以上の高反射
率となった。
プエネルギー差の大きい、即ち屈折率差が大きい第１、
第２半導体層７ａ、７ｂを選択できるので、この第２半
導体多層膜反射鏡７は従来と同等の９８％以上の高反射
率となった。
【００２０】尚、Ｇａ1-xＡｌxＡｓ系ではＡｌ組成比ｘ
が大きい程バンドギャップのエネルギーＥgが大きくな
るので、上述のように第１半導体層７ａとして大きいＡ
ｌ組成比ｘを有するＧａ1-xＡｌxＡｓを、第２半導体層
７ｂとして小さなＡｌ組成比のＧａ1-xＡｌxＡｓを、そ
れぞれが発振波長の光を吸収しないように発振波長に対
応するエネルギーよりバンドギャップエネルギーが大き
くなる範囲内で該Ａｌ組成比の差が大きくなるように選
択して高屈折率化を図れる。
が大きい程バンドギャップのエネルギーＥgが大きくな
るので、上述のように第１半導体層７ａとして大きいＡ
ｌ組成比ｘを有するＧａ1-xＡｌxＡｓを、第２半導体層
７ｂとして小さなＡｌ組成比のＧａ1-xＡｌxＡｓを、そ
れぞれが発振波長の光を吸収しないように発振波長に対
応するエネルギーよりバンドギャップエネルギーが大き
くなる範囲内で該Ａｌ組成比の差が大きくなるように選
択して高屈折率化を図れる。
【００２１】また、第２半導体多層膜反射鏡７の抵抗値
は２〜３Ωと小さい値となるので、該反射鏡７での発熱
を抑えられ、半導体レーザ素子の劣化を抑制できると共
にレーザ光発振閾値電流を小さくできた。
は２〜３Ωと小さい値となるので、該反射鏡７での発熱
を抑えられ、半導体レーザ素子の劣化を抑制できると共
にレーザ光発振閾値電流を小さくできた。
【００２２】このように第２半導体多層膜反射鏡７の抵
抗値を小さくできた理由を図３に示す第２半導体多層膜
反射鏡７のバンドエネルギー図を用いて説明する。図
中、Ｅ cは伝導帯の端のエネルギ準位、ＥVは価電子帯の
端のエネルギ準位、ＥFはフェルミ準位を示している。
抗値を小さくできた理由を図３に示す第２半導体多層膜
反射鏡７のバンドエネルギー図を用いて説明する。図
中、Ｅ cは伝導帯の端のエネルギ準位、ＥVは価電子帯の
端のエネルギ準位、ＥFはフェルミ準位を示している。
【００２３】前記第３半導体層７ｃがノンドープであっ
てそのフェルミ準位ＥFが、前記第１半導体層７ａのフ
ェルミ準位ＥFに比べて高くなるため、該第１半導体層
７ａのＥVとＥFのエネルギー差Ｅpと、第３半導体層７
ｃのＥVとＥFのエネルギー差Ｅiとに大きなエネルギー
差が生じる。従って、第１、第３半導体層７ａ、７ｃ間
のヘテロ接合部におけるヘテロ障壁の幅Ｘが、図５に示
す従来の第１、第２半導体層間ヘテロ接合部におけるヘ
テロ障壁の幅Ｗに比べて小さくなる。この結果、電流が
ヘテロ障壁をトンネル透過するトンネル確率が大きくな
るので、第２半導体多層膜反射鏡７は該ヘテロ障壁に起
因する抵抗が従来に比べて小さくなる。尚、前記第２半
導体層７ｂと第３半導体層７ｃは同一組成であるので、
これら層間はホモ接合になる。斯るホモ接合による障壁
は、エネルギー幅が小さいので、この障壁に起因する抵
抗の増加は殆どなく。更に前記第３半導体層７ｃは上述
のようにその層厚を十分小さくできるので、ノンドープ
であることに起因する抵抗の増加も無視できる。
てそのフェルミ準位ＥFが、前記第１半導体層７ａのフ
ェルミ準位ＥFに比べて高くなるため、該第１半導体層
７ａのＥVとＥFのエネルギー差Ｅpと、第３半導体層７
ｃのＥVとＥFのエネルギー差Ｅiとに大きなエネルギー
差が生じる。従って、第１、第３半導体層７ａ、７ｃ間
のヘテロ接合部におけるヘテロ障壁の幅Ｘが、図５に示
す従来の第１、第２半導体層間ヘテロ接合部におけるヘ
テロ障壁の幅Ｗに比べて小さくなる。この結果、電流が
ヘテロ障壁をトンネル透過するトンネル確率が大きくな
るので、第２半導体多層膜反射鏡７は該ヘテロ障壁に起
因する抵抗が従来に比べて小さくなる。尚、前記第２半
導体層７ｂと第３半導体層７ｃは同一組成であるので、
これら層間はホモ接合になる。斯るホモ接合による障壁
は、エネルギー幅が小さいので、この障壁に起因する抵
抗の増加は殆どなく。更に前記第３半導体層７ｃは上述
のようにその層厚を十分小さくできるので、ノンドープ
であることに起因する抵抗の増加も無視できる。
【００２４】従って、上述したように第２半導体多層膜
反射鏡７は、第１、第２半導体層７ａ、７ｂに係る反射
率を殆ど低減することなく、抵抗値を小さくできる。
反射鏡７は、第１、第２半導体層７ａ、７ｂに係る反射
率を殆ど低減することなく、抵抗値を小さくできる。
【００２５】尚、前記第１半導体多層膜反射鏡２にも第
２半導体多層膜反射鏡７と同様に第１、第２半導体層２
ａ２ｂ間に該第２半導体層２ｂと同じ組成で且つノンド
ープの第３半導体層を設けることにより、該第１半導体
多層膜反射鏡２の反射率を殆ど低下することなく低抵抗
化できる。
２半導体多層膜反射鏡７と同様に第１、第２半導体層２
ａ２ｂ間に該第２半導体層２ｂと同じ組成で且つノンド
ープの第３半導体層を設けることにより、該第１半導体
多層膜反射鏡２の反射率を殆ど低下することなく低抵抗
化できる。
【００２６】尚、ｎ型半導体多層膜反射鏡では移動度の
高い電子がキャリアとなり、ｐ型半導体多層膜反射鏡で
は移動度の低いホールがキャリアとなるので、ｐ型半導
体多層膜反射鏡に上述のようなｉ型層を設ける場合によ
り好ましい効果が得られる。
高い電子がキャリアとなり、ｐ型半導体多層膜反射鏡で
は移動度の低いホールがキャリアとなるので、ｐ型半導
体多層膜反射鏡に上述のようなｉ型層を設ける場合によ
り好ましい効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の面発光型半導体レーザ素子は、
半導体多層膜反射鏡が第１導電型の第１半導体層と、該
第１半導体層と同一導電型で且つ第１半導体層に比べて
バンドギャップエネルギーが小さい第２半導体層とが、
該第２半導体層と等しいバンドギャップエネルギーを有
し且つ膜厚の小さいノンドープの第３半導体層を介して
交互に構成されるので、第２半導体層と第３半導体層の
接合部にはホモ接合になると共に第１半導体層と第２半
導体層の接合部のヘテロ障壁の幅を小さくでき、且つノ
ンドープの第３半導体層はその膜厚が小さいので、この
半導体多層膜反射鏡は半導体多層膜反射鏡の高反射率並
びに低抵抗となる。従って、レーザ素子の閾値電流の低
減が図れ、また熱による特性劣化を抑制できる。
半導体多層膜反射鏡が第１導電型の第１半導体層と、該
第１半導体層と同一導電型で且つ第１半導体層に比べて
バンドギャップエネルギーが小さい第２半導体層とが、
該第２半導体層と等しいバンドギャップエネルギーを有
し且つ膜厚の小さいノンドープの第３半導体層を介して
交互に構成されるので、第２半導体層と第３半導体層の
接合部にはホモ接合になると共に第１半導体層と第２半
導体層の接合部のヘテロ障壁の幅を小さくでき、且つノ
ンドープの第３半導体層はその膜厚が小さいので、この
半導体多層膜反射鏡は半導体多層膜反射鏡の高反射率並
びに低抵抗となる。従って、レーザ素子の閾値電流の低
減が図れ、また熱による特性劣化を抑制できる。
【図１】本発明に係る一実施例の面発型半導体レーザ素
子の断面図である。
子の断面図である。
【図２】上記実施例に用いられる半導体多層膜反射鏡の
要部断面図である。
要部断面図である。
【図３】上記実施例に係る第２半導体多層膜反射鏡層の
エネルギーバンド構造の一部模式図である。
エネルギーバンド構造の一部模式図である。
【図４】従来例の面発光型半導体レーザ素子の断面図で
ある。
ある。
【図５】上記実施例の半導体多層膜反射鏡層のエネルギ
ーバンドの一部模式図である。
ーバンドの一部模式図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ３ ｎ型ＧａＡｌＡｓ第１クラッド層 ４ ｐ型ＧａＡｓ活性層 ５ ｐ型ＧａＡｌＡｓ第２クラッド層 ６ ダブルヘテロ構造部 ７ 第２半導体多層膜反射鏡 ７ａ ｐ型ＡｌＡｓ第１半導体層 ７ｂ ｐ型ＧａＡｌＡｓ第２半導体層 ７ｃ ｉ型ＧａＡｌＡｓ第２半導体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 徹 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−280693（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−291133（ＪＰ，Ａ) 1991年（平成３年）秋期第52回応用物 理学会学術講演会予稿集第３分冊 11ｐ −ＺＭ−４ ｐ．1025 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (1)
- 【請求項１】 第１クラッド層と、該第１クラッド層上
に形成された活性層と、該活性層上に形成された第２ク
ラッド層と、からなるダブルヘテロ構造部を備え、該ダ
ブルヘテロ構造部の上下少なくとも一方側に発振波長に
対応するエネルギーより大きなバンドギャップエネルギ
ーを有する半導体層からなる半導体多層膜反射鏡を設け
た面発光型半導体レーザ素子において、 前記半導体多層膜反射鏡は、第１導電型の第１半導体層
と、該第１半導体層と同一導電型で且つ第１半導体層に
比べてバンドギャップが小さい第２半導体層とが、該第
２半導体層と同一組成で且つ層厚の小さいノンドープの
第３半導体層を介して交互に構成されたことを特徴とす
る面発光型半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04342468A JP3123846B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 面発光型半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04342468A JP3123846B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 面発光型半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196804A JPH06196804A (ja) | 1994-07-15 |
| JP3123846B2 true JP3123846B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=18353977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04342468A Expired - Fee Related JP3123846B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 面発光型半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123846B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5596595A (en) * | 1995-06-08 | 1997-01-21 | Hewlett-Packard Company | Current and heat spreading transparent layers for surface-emitting lasers |
| AU7730296A (en) * | 1995-11-13 | 1997-06-05 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Low threshold microcavity light emitter |
| US6370179B1 (en) | 1996-11-12 | 2002-04-09 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Low threshold microcavity light emitter |
| JP2002329928A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-11-15 | Ricoh Co Ltd | 光通信システム |
| US10593831B2 (en) | 2013-04-08 | 2020-03-17 | Meijo University | Nitride semiconductor multilayer film reflector and light-emitting device using the same |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP04342468A patent/JP3123846B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| １９９１年（平成３年）秋期第５２回応用物理学会学術講演会予稿集第３分冊 １１ｐ−ＺＭ−４ ｐ．１０２５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06196804A (ja) | 1994-07-15 |
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