JP3138095B2 - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JP3138095B2 JP3138095B2 JP04346629A JP34662992A JP3138095B2 JP 3138095 B2 JP3138095 B2 JP 3138095B2 JP 04346629 A JP04346629 A JP 04346629A JP 34662992 A JP34662992 A JP 34662992A JP 3138095 B2 JP3138095 B2 JP 3138095B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は出力レーザ光の戻り光に
起因する雑音を低減した半導体レーザ素子に関する。
起因する雑音を低減した半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザ素子は、出力レーザ
光の戻り光が半導体レーザ素子へ再入射された場合、こ
の戻り光に起因した雑音（以下、戻り光雑音という）が
出力レーザ光内に発生するといった問題があった。斯る
戻り光雑音は、例えば半導体レーザ素子を光ディスク装
置の光源として使用する場合に、ディスク面等からの反
射による出力レーザ光の戻り光が半導体レーザ素子へ再
入射することにより発生する。
光の戻り光が半導体レーザ素子へ再入射された場合、こ
の戻り光に起因した雑音（以下、戻り光雑音という）が
出力レーザ光内に発生するといった問題があった。斯る
戻り光雑音は、例えば半導体レーザ素子を光ディスク装
置の光源として使用する場合に、ディスク面等からの反
射による出力レーザ光の戻り光が半導体レーザ素子へ再
入射することにより発生する。
【０００３】この半導体レーザ素子の戻り光雑音を低減
する為に、自励発振現象を利用する方法が知られてお
り、例えば活性層を厚くすることにより自励発振が起こ
り易くなることが電子情報通信学会技術研究報告，〔光
・量子エレクトロニクス〕Ｖｏｌ．９０，Ｎｏ．６８，
ＯＱＥ９０−１８，第３１頁〜第３６頁，１９９０年５
月２８日に記載されている。
する為に、自励発振現象を利用する方法が知られてお
り、例えば活性層を厚くすることにより自励発振が起こ
り易くなることが電子情報通信学会技術研究報告，〔光
・量子エレクトロニクス〕Ｖｏｌ．９０，Ｎｏ．６８，
ＯＱＥ９０−１８，第３１頁〜第３６頁，１９９０年５
月２８日に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに単一層の活性層を厚くする方法では、温度特性が悪
く、寿命が短いといった問題があった。
うに単一層の活性層を厚くする方法では、温度特性が悪
く、寿命が短いといった問題があった。
【０００５】本発明は上述の問題点に鑑み成されたもの
であり、温度特性，寿命特性に優れた低戻り光雑音の自
励発振型半導体レーザ素子を提供することを目的とす
る。
であり、温度特性，寿命特性に優れた低戻り光雑音の自
励発振型半導体レーザ素子を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【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、第１導電型の半導体基板と、該半導体基板上に形
成された第１導電型のクラッド層と、該クラッド層上に
形成された活性層と、該活性層上に形成された前記第１
導電型とは逆導電型である第２導電型のクラッド層とか
らなるダブルヘテロ構造を有する自励発振型半導体レー
ザ素子において、前記活性層が井戸層と障壁層とが交互
に積層されてなる圧縮歪多重量子井戸構造からなること
を特徴とする。
子は、第１導電型の半導体基板と、該半導体基板上に形
成された第１導電型のクラッド層と、該クラッド層上に
形成された活性層と、該活性層上に形成された前記第１
導電型とは逆導電型である第２導電型のクラッド層とか
らなるダブルヘテロ構造を有する自励発振型半導体レー
ザ素子において、前記活性層が井戸層と障壁層とが交互
に積層されてなる圧縮歪多重量子井戸構造からなること
を特徴とする。
【０００７】特に、前記活性層が（ＡｌuＧａ1-u）xＩ
ｎ1-xＰ（ｘ＜０．５１）井戸層と（ＡｌvＧａ1-v）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ障壁層（０≦ｕ＜ｖ）とが交互に積層されて
なる圧縮歪多重量子井戸構造からなることを特徴とす
る。
ｎ1-xＰ（ｘ＜０．５１）井戸層と（ＡｌvＧａ1-v）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ障壁層（０≦ｕ＜ｖ）とが交互に積層されて
なる圧縮歪多重量子井戸構造からなることを特徴とす
る。
【０００８】更に、前記（ＡｌuＧａ1-u）xＩｎ1-xＰ井
戸層と（ＡｌvＧａ1-v）0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層からなる活
性層の層厚が０．０９μｍより大で０．１２μｍ以下で
あり、且つ前記（ＡｌuＧａ1-u）xＩｎ1-xＰ井戸層の組
成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４７であることを特徴とす
る。
戸層と（ＡｌvＧａ1-v）0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層からなる活
性層の層厚が０．０９μｍより大で０．１２μｍ以下で
あり、且つ前記（ＡｌuＧａ1-u）xＩｎ1-xＰ井戸層の組
成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４７であることを特徴とす
る。
【０００９】更に、前記（ＡｌuＧａ1-u）xＩｎ1-xＰ井
戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４６であることを
特徴とする。
戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４６であることを
特徴とする。
【００１０】特に、前記活性層の層厚が略０．１μｍで
あることを特徴とする。
あることを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の自励発振型半導体レーザ素子では、活
性層が井戸層と障壁層とが交互に積層されてなる圧縮歪
多重量子井戸構造からなるので、長寿命及び良好な温度
特性となると共に低戻り光雑音となる。
性層が井戸層と障壁層とが交互に積層されてなる圧縮歪
多重量子井戸構造からなるので、長寿命及び良好な温度
特性となると共に低戻り光雑音となる。
【００１２】
【実施例】本発明の半導体レーザ素子の一実施例として
発振波長が６８０ｎｍ程度の半導体レーザ素子を図１を
用いて説明する。尚、図２はこの半導体レーザ素子の活
性層近傍のバンド構造図である。
発振波長が６８０ｎｍ程度の半導体レーザ素子を図１を
用いて説明する。尚、図２はこの半導体レーザ素子の活
性層近傍のバンド構造図である。
【００１３】図中、１はｎ型ＧａＡｓ基板で、その一主
面は｛１００｝面から＜０１１＞結晶軸方向に５°傾斜
した面である。前記傾斜した面上には層厚０．３μｍの
ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐバッファ層２及び層厚０．９μｍ
のｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0. 5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３が
この順序で形成されている。
面は｛１００｝面から＜０１１＞結晶軸方向に５°傾斜
した面である。前記傾斜した面上には層厚０．３μｍの
ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐバッファ層２及び層厚０．９μｍ
のｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0. 5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３が
この順序で形成されている。
【００１４】前記クラッド層３上には層厚５００Åのア
ンドープの（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層
４、層厚１００Åの圧縮歪みを有するＧａ0.45Ｉｎ0.55
Ｐ井戸層（全７層）５ａ、５ａ、・・・と層厚５０Åの
（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層（全６層）５
ｂ、５ｂ、・・・とが交互に積層されてなる圧縮歪多重
量子井戸構造（圧縮歪ＭＱＷ構造）からなるアンドープ
の活性層５、及び層厚５００Åのアンドープの（Ａｌ
0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層６がこの順序で形
成されている。
ンドープの（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層
４、層厚１００Åの圧縮歪みを有するＧａ0.45Ｉｎ0.55
Ｐ井戸層（全７層）５ａ、５ａ、・・・と層厚５０Åの
（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層（全６層）５
ｂ、５ｂ、・・・とが交互に積層されてなる圧縮歪多重
量子井戸構造（圧縮歪ＭＱＷ構造）からなるアンドープ
の活性層５、及び層厚５００Åのアンドープの（Ａｌ
0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層６がこの順序で形
成されている。
【００１５】前記光ガイド層６上には高さ０．８μｍ、
幅Ｗ４．５〜５μｍのストライプ状のリッジ部を有し、
リッジ部以外の層厚ｈが０．３μｍであるｐ型（Ａｌ
0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層７が形成されてい
る。尚、上記アンドープの光ガイド層４、６はアンドー
プの活性層５へドーパントが拡散し、活性層５のポテン
シャル構造が変化するのを防止する効果もあり、アンド
ープの活性層５の両側にはこの光ガイド層４、６のよう
に発振エネルギー（発振波長に対応するエネルギー）よ
り大きなエネルギーのバンドギャップを有するアンドー
プ領域を設けるのが好ましい。
幅Ｗ４．５〜５μｍのストライプ状のリッジ部を有し、
リッジ部以外の層厚ｈが０．３μｍであるｐ型（Ａｌ
0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層７が形成されてい
る。尚、上記アンドープの光ガイド層４、６はアンドー
プの活性層５へドーパントが拡散し、活性層５のポテン
シャル構造が変化するのを防止する効果もあり、アンド
ープの活性層５の両側にはこの光ガイド層４、６のよう
に発振エネルギー（発振波長に対応するエネルギー）よ
り大きなエネルギーのバンドギャップを有するアンドー
プ領域を設けるのが好ましい。
【００１６】前記ｐ型クラッド層７上にはそのリッジ部
側面を覆うように層厚１μｍのｎ型ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層８が形成されており、該リッジ部面上には層厚０．
１μｍのｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐコンタクト層９が形成さ
れている。前記電流ブロック層８及びコンタクト層９上
にはこのコンタクト層９上の層厚が３μｍであるｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層１０が形成されている。
側面を覆うように層厚１μｍのｎ型ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層８が形成されており、該リッジ部面上には層厚０．
１μｍのｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐコンタクト層９が形成さ
れている。前記電流ブロック層８及びコンタクト層９上
にはこのコンタクト層９上の層厚が３μｍであるｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層１０が形成されている。
【００１７】前記キャップ層１０上面にはＡｕ−Ｃｒか
らなるｐ型側オーミック電極１１が、前記ｎ型ＧａＡｓ
基板１下面にはＣｒ−Ｓｎ−Ａｕからなるｎ型側オーミ
ック電極１２が形成されている。
らなるｐ型側オーミック電極１１が、前記ｎ型ＧａＡｓ
基板１下面にはＣｒ−Ｓｎ−Ａｕからなるｎ型側オーミ
ック電極１２が形成されている。
【００１８】表１に上記各層のキャリア濃度の一例を示
す。
す。
【００１９】
【表１】
【００２０】次に、斯る半導体レーザ素子の製造方法の
一例について簡単に説明する。
一例について簡単に説明する。
【００２１】最初に、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型バ
ッファ層２、ｎ型クラッド層３、アンドープの光ガイド
層４、アンドープの活性層５、アンドープの光ガイド層
６、ｐ型クラッド層７、及びｐ型コンタクト層９をＭＯ
ＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により連続成長する。
次に、前記ｐ型コンタクト層９上にストライプ状のＳｉ
Ｏ2等のマスクを介して、前記ｐ型クラッド層７をスト
ライプ状のリッジ部を有するようにエッチングした後、
ｎ型電流ブロック層８をＭＯＣＶＤ法により形成する。
続いて、前記マスクを除去して前記コンタクト層９を露
出させた後、ｎ型電流ブロック層８上及びコンタクト層
９上にｐ型キャップ層１０をＭＯＣＶＤ法により形成す
る。次に、前記キャップ層１０上面にはｐ型側オーミッ
ク電極１１を、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１下面にはｎ型側
オーミック電極１２を蒸着法により形成した後、熱処理
して作成する。
ッファ層２、ｎ型クラッド層３、アンドープの光ガイド
層４、アンドープの活性層５、アンドープの光ガイド層
６、ｐ型クラッド層７、及びｐ型コンタクト層９をＭＯ
ＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により連続成長する。
次に、前記ｐ型コンタクト層９上にストライプ状のＳｉ
Ｏ2等のマスクを介して、前記ｐ型クラッド層７をスト
ライプ状のリッジ部を有するようにエッチングした後、
ｎ型電流ブロック層８をＭＯＣＶＤ法により形成する。
続いて、前記マスクを除去して前記コンタクト層９を露
出させた後、ｎ型電流ブロック層８上及びコンタクト層
９上にｐ型キャップ層１０をＭＯＣＶＤ法により形成す
る。次に、前記キャップ層１０上面にはｐ型側オーミッ
ク電極１１を、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１下面にはｎ型側
オーミック電極１２を蒸着法により形成した後、熱処理
して作成する。
【００２２】表２に斯る半導体レーザ素子と活性層が単
一層からなる以外は同じである従来の半導体レーザ素子
の特性を示す。尚、ＲＩＮ（相対雑音強度）は、一般に
デジタル光ディスクシステムの光源として使用する場合
には１０-11Ｈｚ-1程度以下であることが必要であり、
アナログ光ディスクシステムとして使用する場合には１
０-13Ｈｚ-1程度以下であることが必要である。また、
γ（ビジビリティ）値はγ＝１の場合に単一モード発振
であり、γが０に近付く程自励発振の程度が強いことを
示す。
一層からなる以外は同じである従来の半導体レーザ素子
の特性を示す。尚、ＲＩＮ（相対雑音強度）は、一般に
デジタル光ディスクシステムの光源として使用する場合
には１０-11Ｈｚ-1程度以下であることが必要であり、
アナログ光ディスクシステムとして使用する場合には１
０-13Ｈｚ-1程度以下であることが必要である。また、
γ（ビジビリティ）値はγ＝１の場合に単一モード発振
であり、γが０に近付く程自励発振の程度が強いことを
示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】この表２からも判る様に、ＲＩＮが同程度
である場合、本実施例の半導体レーザ素子は従来の半導
体レーザ素子に比べて、発振閾値電流Ｉthが７０ｍＡか
ら４０ｍＡと大きく低減され、また最大発振温度ＴMAX
（発振可能な最大温度）も９０℃から１２０℃と大きく
なることが判る。
である場合、本実施例の半導体レーザ素子は従来の半導
体レーザ素子に比べて、発振閾値電流Ｉthが７０ｍＡか
ら４０ｍＡと大きく低減され、また最大発振温度ＴMAX
（発振可能な最大温度）も９０℃から１２０℃と大きく
なることが判る。
【００２５】図３に上記本実施例と従来の半導体レーザ
素子の耐久実験の結果を示す。尚、素子環境温度は６０
℃、光出力は５ｍＷである。
素子の耐久実験の結果を示す。尚、素子環境温度は６０
℃、光出力は５ｍＷである。
【００２６】この図３から、従来の半導体レーザ素子は
発熱が大きいためエージング時間と共に動作電流が急激
に大きくなり数百時間で素子が破壊されるのに対して本
実施例の半導体レーザ素子は発熱が小さいためエージン
グ時間が５０００時間以上でも動作電流は略一定であり
長寿命であることが判る。
発熱が大きいためエージング時間と共に動作電流が急激
に大きくなり数百時間で素子が破壊されるのに対して本
実施例の半導体レーザ素子は発熱が小さいためエージン
グ時間が５０００時間以上でも動作電流は略一定であり
長寿命であることが判る。
【００２７】上述では、活性層５の厚みを０．１μｍと
した場合について述べたが、図４に井戸層５ａ、５ａ、
・・と障壁層５ｂ、５ｂ、・・の全層数を変えることに
より活性層５の厚みを変化させた場合のキンクレベルと
ＲＩＮを示す。尚、このキンクレベルは５ｍＷ以上あれ
ば十分光ディスクシステムにおいて再生が行える。
した場合について述べたが、図４に井戸層５ａ、５ａ、
・・と障壁層５ｂ、５ｂ、・・の全層数を変えることに
より活性層５の厚みを変化させた場合のキンクレベルと
ＲＩＮを示す。尚、このキンクレベルは５ｍＷ以上あれ
ば十分光ディスクシステムにおいて再生が行える。
【００２８】この図４から、活性層５の厚みが０．０９
μｍより大きい場合に自励となり、且つ活性層５の厚み
が０．０９μｍより大きく少なくとも０．１３μｍ以下
の場合にデジタルシステムで要求されるＲＩＮを満足す
ることが判る。特に活性層５の厚みが０．１２μｍ以下
の場合には素子寿命低下の惧れがなく、且つキンクレベ
ルが５ｍＷ以上と大きくなるので、活性層５の厚みは
０．０９μｍより大で０．１２μｍ以下の範囲が好まし
い。更に、活性層５の厚みが０．９５μｍ以上０．１２
μｍ以下でアナログシステムで要求されるＲＩＮも満足
し、特に略０．１μｍの場合に顕著に戻り光雑音が低減
されることが判る。
μｍより大きい場合に自励となり、且つ活性層５の厚み
が０．０９μｍより大きく少なくとも０．１３μｍ以下
の場合にデジタルシステムで要求されるＲＩＮを満足す
ることが判る。特に活性層５の厚みが０．１２μｍ以下
の場合には素子寿命低下の惧れがなく、且つキンクレベ
ルが５ｍＷ以上と大きくなるので、活性層５の厚みは
０．０９μｍより大で０．１２μｍ以下の範囲が好まし
い。更に、活性層５の厚みが０．９５μｍ以上０．１２
μｍ以下でアナログシステムで要求されるＲＩＮも満足
し、特に略０．１μｍの場合に顕著に戻り光雑音が低減
されることが判る。
【００２９】また、上述では活性層５の（ＡｌuＧ
ａ1-u）xＩｎ1-xＰからなり圧縮歪を有する井戸層５
ａ、５ａ・・の組成比ｕをｕ＝０、組成比ｘをｘ＝０．
４５とした場合について述べたが、図５に組成比ｘ（井
戸層の圧縮歪量Δａ／ａ0：Δａ＝井戸層の格子定数−
ＧａＡｓ基板の格子定数ａ0）を変えた場合のγ値（ビ
ジビリティ）及びＲＩＮを示す。ここで、活性層５の厚
みは０．１μｍである。
ａ1-u）xＩｎ1-xＰからなり圧縮歪を有する井戸層５
ａ、５ａ・・の組成比ｕをｕ＝０、組成比ｘをｘ＝０．
４５とした場合について述べたが、図５に組成比ｘ（井
戸層の圧縮歪量Δａ／ａ0：Δａ＝井戸層の格子定数−
ＧａＡｓ基板の格子定数ａ0）を変えた場合のγ値（ビ
ジビリティ）及びＲＩＮを示す。ここで、活性層５の厚
みは０．１μｍである。
【００３０】この図５から、圧縮歪量が０．３％（組成
比ｘ＝０．４７）以上０．９％（組成比ｘ＝０．３９）
以下で自励発振あって、デジタルシステムで要求される
ＲＩＮを満足することが判る。特に圧縮歪量が０．７％
（組成比ｘ＝０．４２）以下の場合には格子不整合が小
さく、格子不整合に起因する素子寿命低下の惧れがなく
なるので、圧縮歪量が０．３％以上０．７％以下が好ま
しい。更に、圧縮歪量が０．４％（組成比ｘ＝０．４
６）以上０．７％以下でアナログシステムで要求される
ＲＩＮも満足することが判る。
比ｘ＝０．４７）以上０．９％（組成比ｘ＝０．３９）
以下で自励発振あって、デジタルシステムで要求される
ＲＩＮを満足することが判る。特に圧縮歪量が０．７％
（組成比ｘ＝０．４２）以下の場合には格子不整合が小
さく、格子不整合に起因する素子寿命低下の惧れがなく
なるので、圧縮歪量が０．３％以上０．７％以下が好ま
しい。更に、圧縮歪量が０．４％（組成比ｘ＝０．４
６）以上０．７％以下でアナログシステムで要求される
ＲＩＮも満足することが判る。
【００３１】従って、活性層の層厚が０．０９μｍより
大で０．１２μｍ以下、且つ（Ａｌ uＧａ1-u）xＩｎ1-x
Ｐ井戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４７である場
合、長寿命及び良好な温度特性を有すると共に低戻り光
雑音となるといった好ましい効果が得られ、更に前記井
戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４６である場合、
より好ましい効果が得られる。特に活性層の厚みが略
０．１μｍの場合、アナログシステムで要求される戻り
光雑音レベル以下にできる。
大で０．１２μｍ以下、且つ（Ａｌ uＧａ1-u）xＩｎ1-x
Ｐ井戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４７である場
合、長寿命及び良好な温度特性を有すると共に低戻り光
雑音となるといった好ましい効果が得られ、更に前記井
戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４６である場合、
より好ましい効果が得られる。特に活性層の厚みが略
０．１μｍの場合、アナログシステムで要求される戻り
光雑音レベル以下にできる。
【００３２】尚、図６に示すようにｐ型クラッド層７の
層厚ｈは、少なくとも約０．２５μｍ以上で自励発振と
なりＲＩＮが１０-11Ｈｚ-1以下となり、また０．４μ
ｍより大きい場合は素子寿命が小さくなり動作電流も大
きくなるので、望ましくはｐ型クラッド層７の層厚ｈは
０．２５μｍ以上０．４μｍ以下で選択される。
層厚ｈは、少なくとも約０．２５μｍ以上で自励発振と
なりＲＩＮが１０-11Ｈｚ-1以下となり、また０．４μ
ｍより大きい場合は素子寿命が小さくなり動作電流も大
きくなるので、望ましくはｐ型クラッド層７の層厚ｈは
０．２５μｍ以上０．４μｍ以下で選択される。
【００３３】尚、上述では発振波長が６８０ｎｍ程度の
半導体レーザ素子の一例について述べたが、異なる発振
波長の半導体レーザ素子では、活性層５の井戸層５ａ、
５ａ、・・の組成比ｕ又はその層厚、若しくは障壁層５
ｂ、５ｂ、・・・の組成比ｖ又はその層厚を適宜選択す
ることにより、更に発振エネルギー（発振波長に対応す
るエネルギー）より大きなエネルギーのバンドギャップ
を有するようにｐ型（ＡｌpＧａ1-p）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０
＜ｖ＜ｐ≦１）クラッド層、ｎ型（ＡｌqＧａ1 -q）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｖ＜ｑ≦１）クラッド層、及び光ガイ
ド層のＡｌ組成比を選択することにより、上述と同様の
活性層の厚み、井戸層の組成比ｘ、ｐ型クラッド層の厚
みｈの範囲で良好な温度特性、長寿命、低戻り光雑音と
いった優れた効果が得られる。
半導体レーザ素子の一例について述べたが、異なる発振
波長の半導体レーザ素子では、活性層５の井戸層５ａ、
５ａ、・・の組成比ｕ又はその層厚、若しくは障壁層５
ｂ、５ｂ、・・・の組成比ｖ又はその層厚を適宜選択す
ることにより、更に発振エネルギー（発振波長に対応す
るエネルギー）より大きなエネルギーのバンドギャップ
を有するようにｐ型（ＡｌpＧａ1-p）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０
＜ｖ＜ｐ≦１）クラッド層、ｎ型（ＡｌqＧａ1 -q）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｖ＜ｑ≦１）クラッド層、及び光ガイ
ド層のＡｌ組成比を選択することにより、上述と同様の
活性層の厚み、井戸層の組成比ｘ、ｐ型クラッド層の厚
みｈの範囲で良好な温度特性、長寿命、低戻り光雑音と
いった優れた効果が得られる。
【００３４】また、上述では、ｐ型クラッド層７に従来
周知のエッチングストッパ層を有しない構造を示した
が、このｐ型クラッド層７の層厚ｈとなる位置に発振エ
ネルギー（発振波長に対応するエネルギー）よりエネル
ギーの大きいバンドギャップを有するエッチングストッ
パ層を設けても勿論よい。エッチングストッパ層を設け
た場合、製造時にｐ型クラッド層をエッチングしてリッ
ジ部を形成する際、エッチングがこのストッパ層で停止
するので、リッジ部以外の層厚ｈを高精度にできる。上
記実施例の場合エッチングストッパ層としては例えば層
厚５０Å程度のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を用いることができ
る。
周知のエッチングストッパ層を有しない構造を示した
が、このｐ型クラッド層７の層厚ｈとなる位置に発振エ
ネルギー（発振波長に対応するエネルギー）よりエネル
ギーの大きいバンドギャップを有するエッチングストッ
パ層を設けても勿論よい。エッチングストッパ層を設け
た場合、製造時にｐ型クラッド層をエッチングしてリッ
ジ部を形成する際、エッチングがこのストッパ層で停止
するので、リッジ部以外の層厚ｈを高精度にできる。上
記実施例の場合エッチングストッパ層としては例えば層
厚５０Å程度のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を用いることができ
る。
【００３５】
【発明の効果】本発明の自励発振型半導体レーザ素子で
は、井戸層と障壁層とが交互に積層されてなる圧縮歪多
重量子井戸構造からなるので、長寿命、及び発振閾値電
流の低減や最高発振温度が高くなるなど良好な温度特性
となると共に低戻り光雑音となる。
は、井戸層と障壁層とが交互に積層されてなる圧縮歪多
重量子井戸構造からなるので、長寿命、及び発振閾値電
流の低減や最高発振温度が高くなるなど良好な温度特性
となると共に低戻り光雑音となる。
【００３６】特に、活性層が（ＡｌuＧａ1-u）xＩｎ1-x
Ｐ井戸層と（ＡｌvＧａ1-v）0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層（０≦
ｕ＜ｖ）とが交互に積層されてなる圧縮歪多重量子井戸
構造からなり、活性層の層厚が０．０９μｍより大で
０．１２μｍ以下、且つ（ＡｌuＧａ1-u）xＩｎ1-xＰ井
戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４７である場合、
長寿命及び良好な温度特性を有すると共に低戻り光雑音
となるといった好ましい効果が得られる。
Ｐ井戸層と（ＡｌvＧａ1-v）0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層（０≦
ｕ＜ｖ）とが交互に積層されてなる圧縮歪多重量子井戸
構造からなり、活性層の層厚が０．０９μｍより大で
０．１２μｍ以下、且つ（ＡｌuＧａ1-u）xＩｎ1-xＰ井
戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４７である場合、
長寿命及び良好な温度特性を有すると共に低戻り光雑音
となるといった好ましい効果が得られる。
【００３７】特に、前記（ＡｌuＧａ1-u）xＩｎ1-xＰ井
戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４６である場合、
より好ましい効果が得られ、更に（ＡｌuＧａ1-u）xＩ
ｎ1-xＰ井戸層と（ＡｌvＧａ1-v）0.5Ｉｎ0.5障壁層か
らなる活性層の層厚が略０．１μｍである場合、長寿命
及び良好な温度特性を有すると共にアナログシステムの
要求を満足する低戻り光雑音となるといった効果が得ら
れる。
戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４６である場合、
より好ましい効果が得られ、更に（ＡｌuＧａ1-u）xＩ
ｎ1-xＰ井戸層と（ＡｌvＧａ1-v）0.5Ｉｎ0.5障壁層か
らなる活性層の層厚が略０．１μｍである場合、長寿命
及び良好な温度特性を有すると共にアナログシステムの
要求を満足する低戻り光雑音となるといった効果が得ら
れる。
【図１】本発明の一実施例に係る半導体レーザ素子の斜
視図である。
視図である。
【図２】上記実施例の半導体レーザ素子の活性層の模式
バンド構造図である。
バンド構造図である。
【図３】上記実施例の半導体レーザ素子の動作電流とエ
ージング時間の関係を示す図である。
ージング時間の関係を示す図である。
【図４】キンクレベル並びにＲＩＮと、活性層の厚みと
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図５】γ値並びにＲＩＮと井戸層の圧縮歪量の関係を
示す図である。
示す図である。
【図６】γ値とｐ型クラッド層の厚みｈの関係を示す図
である。
である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板（半導体基板） ３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ５ 活性層（多重量子井戸構造） ５ａ 圧縮歪井戸層 ５ｂ 障壁層 ７ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 別所 靖之 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 (72)発明者 ▲広▼山 良治 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 (72)発明者 賀勢 裕之 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４−260388（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−181486（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (5)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に形成された第１導電型のクラッド層と、該クラッ
ド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された
前記第１導電型とは逆導電型である第２導電型のクラッ
ド層とからなるダブルヘテロ構造を有する自励発振型半
導体レーザ素子において、 前記活性層が井戸層と障壁層とが交互に積層されてなる
圧縮歪多重量子井戸構造からなることを特徴とする半導
体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記活性層が（ＡｌuＧａ1-u）xＩｎ1-x
Ｐ（ｘ＜０．５１）井戸層と（ＡｌvＧａ1-v）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ障壁層（０≦ｕ＜ｖ）とが交互に積層されてなる
圧縮歪多重量子井戸構造からな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】 前記活性層の層厚が０．０９μｍより大
で０．１２μｍ以下であり、且つ前記（ＡｌuＧａ1-u）
xＩｎ1-xＰ井戸層の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４７
であることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ素
子。 - 【請求項４】 前記（ＡｌuＧａ1-u）xＩｎ1-xＰ井戸層
の組成比ｘが０．４２≦ｘ≦０．４６であることを特徴
とする請求項３記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】前記活性層の層厚が略０．１μｍであるこ
とを特徴とする請求項３又は４記載の半導体レーザ素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04346629A JP3138095B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04346629A JP3138095B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196805A JPH06196805A (ja) | 1994-07-15 |
| JP3138095B2 true JP3138095B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=18384741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04346629A Expired - Fee Related JP3138095B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3138095B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10335742A (ja) * | 1997-06-04 | 1998-12-18 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP04346629A patent/JP3138095B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06196805A (ja) | 1994-07-15 |
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