JP3379619B2 - 窒化物半導体レーザ素子 - Google Patents
窒化物半導体レーザ素子Info
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Description
XAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)よりな
るレーザ素子に関する。
の材料として窒化物半導体が知られており、本出願人
は、最近この材料を用いてパルス電流において、室温で
の410nmのレーザ発振を発表した(例えば、Jpn.J.
Appl.Phys. Vol35 (1996) pp.L74-76)。発表したレー
ザ素子はいわゆる電極ストライプ型のレーザ素子であ
り、活性層を含む窒化物半導体層のストライプ幅を数十
μmにして、レーザ発振させたものである。しかしなが
ら,前記レーザ素子のしきい値電流は1〜2Aもあり、
連続発振させるためにはさらにしきい値電流を下げる必
要がある。
化半導体よりなるレーザ素子の構造がいくつか示されて
いる。この公報では、クラッド層で挟まれたストライプ
状の活性層の両側をi型の窒化物半導体で挟んだ埋め込
みへテロ型のレーザ素子が示されている。しかし、この
レーザ素子の構造ではしきい値電流の低下は難しい。
ーザのパルス発振が確認された現在では、早急に室温で
の連続発振が望まれている。従って、本発明はこのよう
な事情を鑑みて成されたものであって、その目的とする
ところは、窒化物半導体よりなるレーザ素子のしきい値
電流を下げて室温での連続発振を目指すことにある。
n型クラッド層とp型クラッド層との間に、それらのク
ラッド層よりも幅の狭いストライプ状の発振領域を有す
る活性層を有し、該活性層のストライプの両側面側に、
活性層よりも屈折率の小さい、少なくともAlyGa1-
yN(0≦y≦1)を含む窒化物半導体層を有する電流
阻止層が設けられており、該電流阻止層が、n型クラッ
ド層に接近した側にある第1の電流阻止層と、p型クラ
ッド層に接近した側にある第2の電流阻止層とからなる
少なくとも2層構造である複数の積層膜を有し、該複数
の積層膜は組成の異なる層から構成されていることを特
徴とする。
の間に、活性層とほぼ同一の膜厚か、それよりも大きい
膜厚を有する第3の電流阻止層を有することを特徴とす
る。
くともInXGa1−XN(0<X<1)よりなる窒化
物半導体層を有することを特徴とする。
ープされた状態若しくはノンドープの状態でi型の層を
含むことを特徴とする。
り、第2の電流阻止層がn型若しくはi型であることを
特徴とする。
的な断面図であり、基本構造として基板1の上に、n型
コンタクト層2、n型クラッド層3、活性層4、p型ク
ラッド層5、およびp型コンタクト層6の積層構造を有
しており、n型コンタクト層2には負電極11が設けら
れ、p型コンタクト層6のほぼ全面には正電極10が設
けられている。活性層4はストライプ状の発振領域を有
している。本発明のレーザ素子では、クラッド層3、5
よりも幅の狭いストライプ状の活性層4を有しているの
で正電極10の面積を大きくできる。このため、p型コ
ンタクト層6の電流密度が小さくなり、正電極とp型コ
ンタクト層6との接触抵抗が下がるため、レーザ素子の
しきい値電流が下がる。前記した特開平6−15207
2号公報と、本発明とではこのp型クラッド層5の幅が
異なる。即ち、従来では活性層の幅とp型クラッド層の
ストライプ幅が同一であるのに対して、本発明ではp型
クラッド層5の幅が、活性層4のストライプ幅よりも広
い。そのため、正電極の面積が大きくできて、正電極と
pコンタクト層との接触抵抗を下げることができる。ま
た、本発明ではその活性層4のストライプの両側面側
に、活性層よりも屈折率の小さい窒化物半導体よりなる
電流阻止層20が設けられている。この電流阻止層20
の屈折率を低く設定することで、横方向のレーザ光が閉
じ込められ、いわゆる屈折率導波型のレーザ素子ができ
るため、従来の電極ストライプ型よりも、しきい値電流
を小さくできる。なお、電流阻止層とは該電流阻止層の
部分のみ電流を流れにくくして、活性層4に電流を集中
させる作用を奏する層をいう。また電流阻止層が窒化物
半導体でできているため、電流阻止層20の上にp型コ
ンタクト層5が成長しやすいという利点もある。
を示す模式的な断面図であり、このレーザ素子が図1の
レーザ素子の構造と異なる点は、電流阻止層がn型クラ
ッド層に接近した側にある第1の電流阻止層31と、p
型クラッド層に接近した側にある第2の電流阻止層32
とからなる少なくとも2層構造を有していることにあ
る。図1のように電流阻止層20を一層構造とすると、
電流阻止層は少なくともi型(insulater)である必要
があるが、図2のように少なくとも二層構造とすると、
例えば31層をp型として、32層をn型とするよう
に、互いに導電型の異なる窒化物半導体を積層して、逆
バイアスをかけることにより電流阻止層として作用させ
ることができる。さらに、窒化物半導体は、単一組成で
結晶性の良い厚膜を成長させるのが難しいという性質が
ある。(特に、Alを含む窒化物半導体は、Al組成比
が高い状態で厚膜を成長させると、結晶中にクラックが
入りやすくなる。)例えば、活性層を多重量子井戸構造
としたような場合には、活性層には膜厚100オングス
トローム以下の井戸層と障壁層とが複数層成長される。
この場合、活性層の横方向の光を閉じ込めるためには、
単一組成の窒化物半導体を、いっぺんに厚膜で成長する
よりも、窒化物半導体を薄膜で複数に分けて成長させる
方が、結晶性のよい電流阻止層を形成できる。つまり、
電流阻止層がAlGaNである場合、Al組成比の高い
層をいっぺんに厚膜で成長させると結晶中にクラックが
入りやすくなる。横方向のレーザ光を閉じ込めるだけの
電流阻止層を厚膜で成長させるには、一度に成長させる
よりも、薄膜を積層して成長した方が、全体としての電
流阻止層にクラックが入りにくくなる。電流阻止層にク
ラックが入ると、電流阻止層の上に成長させるp型クラ
ッド層5が結晶性良く成長できないので、レーザ出力が
低下する傾向にある。なお、各電流阻止層の窒化物半導
体の組成は同一でも良いし、また組成が異なっていても
良い。好ましくはAl組成比の高い層と、Al組成比の
低い層とを積層することが望ましい。
を示す模式的な断面図であり、このレーザ素子は電流阻
止層が、n型クラッド層側にある第1の電流阻止層41
と、p型クラッド層側にある第2の電流阻止層42との
間に、活性層4とほぼ同一の膜厚か、それよりも大きい
膜厚を有する第3の電流阻止層43を有している。この
レーザ素子の作用は活性層4のストライプ側面に接して
いる第3の電流阻止層43を単一の窒化物半導体で形成
していることにある。例えば、活性層の側面に屈折率の
異なる二種類以上の電流阻止層があると、光は屈折率の
大きな電流阻止層に透過しやすい傾向があるが、このよ
うに活性層よりも屈折率の小さい単一組成の窒化物半導
体をストライプ側面に形成することにより、横方向の光
を最も効果的に閉じ込められる。なお、図1〜図3はレ
ーザ素子の基本的な構造を示したものであって、本発明
のレーザ素子をこの構造に限定するものではない。例え
ば図1の構造のレーザ素子において、電流阻止層20は
n型コンタクト層2、p型コンタクト層6に接して形成
されていても良い。この場合はn型クラッド層3とp型
クラッド層5のストライプ幅が、活性層4と同一となっ
て、n型コンタクト層2、p型コンタクト層6がクラッ
ド層およびコンタクト層として作用する。
ともInXGa1-XN(0<X<1)を含む窒化物半導体
層を有し、電流阻止層が少なくともAlYGa1-YN(0
≦Y≦1)を含む窒化物半導体層を有することを特徴と
している。InGaNは結晶の性質がAlYGa1-YNに
比べて柔らかいため、レーザ発振させるための多重量子
井戸構造としやすい。またバンドギャップエネルギーが
1.95eV〜3.4eVまであるため、365nm〜
660nm間での高出力なLDを実現することができ
る。さらに窒化物半導体の中でも屈折率の比較的大きな
材料でもあるので、活性層にするとクラッド層、電流阻
止層の設計が容易になる。一方、電流阻止層をAlYG
a1-YNとすると、活性層との屈折率差を大きくできる
ので横方向の光閉じ込めが効果的に行える。さらに好ま
しいことに、AlYGa1-YNはY値が大きくなるに従っ
て、つまりAl混晶比が大きくなるに従って、抵抗率が
大きくなるという性質を有している。このため、i型の
電流阻止層として使用するには最適である。この性質は
AlYGa1-YNの非常に有用な作用である。
ープされた状態若しくはノンドープの状態でi型である
ことが望ましい。電流阻止層が図1のように一層のみか
らなると、該電流阻止層はi型である必要があり、図2
及び図3のような複数の窒化物半導体よりなる電流阻止
層についても同様である。窒化物半導体は結晶内部の窒
素空孔により、ノンドープの状態でn型になりやすいこ
とが知られている。しかし窒素空孔によるn型では該キ
ャリア濃度を制御することは困難である。そこで、M
g、Zn等のII族元素よりなるアクセプター不純物をド
ープすることにより、n型導電性が補償されて、i型若
しくはp型の導電性が得やすくなる。
層が複数の窒化物半導体よりなると、電流阻止層で逆バ
イアスが係るようにすればよいので、導電型は特に問わ
ない。つまり、n型クラッド層4に接近した第1の電流
阻止層31、41はp型若しくはi型であり、p型クラ
ッド層5に接近した方の第2の電流阻止層32、42が
n型若しくはi型であれば電流の方向が逆となるため、
電流阻止層として作用する。図3のように、電流阻止層
が3層以上からなる時、第3の電流阻止層43の導電型
は特に問うものではない。電流阻止層の最も好ましい態
様として、第1の電流阻止層をi型若しくはp型のAl
Y1Ga1-Y2N(0≦Y1<1)として、第2の電流阻止層
をi型若しくはn型のAlY2Ga1-Y2N(0≦Y2<1)
とし、第3の電流阻止層を導電型を問わないAlY3Ga
1-Y3N(0<Y3≦1、但しY1<Y3、Y2<Y3)とし、さら
に第3の電流阻止層が活性層の膜厚とほぼ同一か、それ
よりも厚いことが望ましい。
ハの構造を示す模式的な断面図であり、以下この図を元
に、MOVPE法により本発明のレーザ素子を作製する
方法について詳説する。
程)スピネル(MgAl2O4)111面を主面とする基
板100をMOVPE装置の反応容器内に設置した後、
原料ガスにTMG(トリメチルガリウム)と、アンモニ
アを用い、温度500℃で、基板100の表面にGaN
よりなるバッファ層を200オングストロームの膜厚で
成長させる。基板100にはスピネルの他、A面、R
面、C面を主面とするサファイアも使用でき、またこの
他、SiC、MgO、GaN、Si、ZnO等の単結晶
よりなる従来より知られている基板が用いられる。バッ
ファ層は基板の種類、成長方法等によっては削除できる
ので、図では特に示していない。
にTMG、アンモニア、ドナー不純物としてSiH
4(シラン)ガスを用いて、SiドープGaNよりなる
n型コンタクト層101を4μmの膜厚で成長させる。
n型コンタクト層101はInXAlYGa1-X-YN(0
≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構成することができ、特にG
aN、InGaN、その中でもSiをドープしたGaN
で構成することにより、キャリア濃度の高いn型層が得
られ、また負電極と好ましいオーミック接触が得られる
ので、レーザ素子のしきい値電流を低下させることがで
きる。負電極の材料としてはAl、Ti、W、Cu、Z
n、Sn、In等の金属若しくは合金が好ましいオーミ
ックが得られる。
TMG、TMI(トリメチルインジウム)、アンモニ
ア、不純物ガスにシランガスを用い、SiドープIn0.
1Ga0.9Nよりなるクラック防止層を500オングスト
ロームの膜厚で成長させる。クラック防止層はInを含
むn型の窒化物半導体、好ましくはInGaNで成長さ
せることにより、次に成長させるAlを含む窒化物半導
体よりなるn型光閉じ込め層102を厚膜で成長させる
ことが可能となり、非常に好ましい。LDの場合は、光
閉じ込め層、光ガイド層となる層を、例えば0.1μm
以上の膜厚で成長させる必要がある。従来ではGaN、
AlGaN層の上に直接厚膜のAlGaNを成長させる
と、後から成長させたAlGaNにクラックが入りやす
くなるので素子作製が困難であったが、このクラック防
止層が、次に成長させる光閉じ込め層にクラックが入る
のを防止することができる。このクラック防止層は10
0オングストローム以上、0.5μm以下の膜厚で成長
させることが好ましい。100オングストロームよりも
薄いと前記のようにクラック防止として作用しにくく、
0.5μmよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にあ
る。なお、このクラック防止層も成長方法、成長装置等
によっては省略可能であるので特に図示していない。
チルアルミニウム)、アンモニア、不純物ガスにシラン
ガスを用いて、Siドープn型Al0.3Ga0.7Nよりな
るn型光閉じ込め層102を0.5μmの膜厚で成長さ
せる。n型光閉じ込め層102はAlを含むn型の窒化
物半導体で構成し、好ましくは二元混晶あるいは三元混
晶のAlYGa1-YN(0<Y≦1)とすることにより、
結晶性の良いものが得られ、また活性層との屈折率差を
大きくしてレーザ光の縦方向の閉じ込めに有効である。
この層は通常0.1μm〜1μmの膜厚で成長させるこ
とが望ましい。0.1μmよりも薄いと光閉じ込め層と
して作用しにくく、1μmよりも厚いと、たとえクラッ
ク防止層の上に成長させたAlGaNでも、結晶中にク
ラックが入りやすくなり素子作成が困難となる傾向にあ
る。
不純物ガスにシランガスを用い、Siドープn型GaN
よりなるn型光ガイド層103を500オングストロー
ムの膜厚で成長させる。n型光ガイド層103は、In
を含むn型の窒化物半導体若しくはn型GaN、好まし
くは三元混晶若しくは二元混晶のInXGa1-XN(0≦
X≦1)とする。この層は通常100オングストローム
〜1μmの膜厚で成長させることが望ましく、特にIn
GaN、GaNとすることにより次の活性層104を量
子構造とすることが容易に可能になる。なお、本発明で
はn型コンタクト層101、クラック防止層、n型光閉
じ込め層102、およびn型光ガイド層103は、全て
請求項のn型クラッド層の中に含まれるものとする。
アを用いて活性層104を成長させた。活性層は温度を
750℃に保持して、まずノンドープIn0.2Ga0.8N
よりなる井戸層を25オングストロームの膜厚で成長さ
せる。次にTMIのモル比を変化させるのみで同一温度
で、ノンドープIn0.01Ga0.95Nよりなる障壁層を5
0オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を1
3回繰り返し、最後に井戸層を成長させ総膜厚0.1μ
mの膜厚の多重量子井戸構造よりなる活性層1104を
成長させた。活性層104はInを含む窒化物半導体で
構成し、好ましくは三元混晶のIn XGa1-XN(0<X
<1)とすることが望ましい。三元混晶のInGaNは
四元混晶のものに比べて結晶性が良い物が得られるの
で、発光出力が向上する。その中でも特に好ましくは活
性層をInXGa1-XNよりなる井戸層と、井戸層よりも
バンドギャップの大きい窒化物半導体よりなる障壁層と
を積層した多重量子井戸構造(MQW:Multi-quantum-
well)とする。障壁層も同様に三元混晶のInX'Ga
1-X'N(0≦X'<1、X'<X)が好ましく、例えば井戸
+障壁+井戸+・・・+障壁+井戸層(逆でも可)とな
るように積層して多重量子井戸構造を構成する。このよ
うに活性層をInGaNを積層したMQWとすると、量
子準位間発光で約365nm〜660nm間での高出力
なLDを実現することができる。さらに、井戸層の上に
InGaNよりなる障壁層を積層すると、InGaNよ
りなる障壁層はGaN、AlGaN結晶に比べて結晶が
柔らかい。そのためクラッド層のAlGaNの厚さを厚
くできるのでレーザ発振が実現できる。さらに、InG
aNとGaNとでは結晶の成長温度が異なる。例えばM
OVPE法ではInGaNは600℃〜800℃で成長
させるのに対して、GaNは800℃より高い温度で成
長させる。従って、InGaNよりなる井戸層を成長さ
せた後、GaNよりなる障壁層を成長させようとすれ
ば、成長温度を上げてやる必要がある。成長温度を上げ
ると、先に成長させたInGaN井戸層が分解してしま
うので結晶性の良い井戸層を得ることは難しい。さらに
井戸層の膜厚は数十オングストロームしかなく、薄膜の
井戸層が分解するとMQWを作製するのが困難となる。
それに対し本発明では、障壁層もInGaNであるた
め、井戸層と障壁層が同一温度で成長できる。従って、
先に形成した井戸層が分解することがないので結晶性の
良いMQWを形成することができる。これはMQWの最
も好ましい態様を示したものであるが、他に井戸層をI
nGaN、障壁層をGaN、AlGaNのように井戸層
よりも障壁層のバンドギャップエネルギーを大きくすれ
ばどのような組成でも良い。またこの活性層104を単
一の井戸層のみで構成した単一量子井戸構造としても良
い。
してTMG、TMA、アンモニア、アクセプター不純物
源としてCp2Mg(シクロペンタジエニルマグネシウ
ム)を用い、Mgドープp型Al0.2Ga0.8Nよりなる
p型キャップ層を100オングストロームの膜厚で成長
させた。このp型キャップ層は1μm以下、さらに好ま
しくは10オングストローム以上、0.1μm以下の膜
厚で成長させることにより、InGaNよりなる活性層
が分解するのを防止するキャップ層としての作用があ
り、また活性層の上にAlを含むp型窒化物半導体、好
ましくはAlYGa1-YN(0<Y<1)よりなるp型キ
ャップ層を成長させることにより、発光出力が格段に向
上する。このp型キャップ層の膜厚は1μmよりも厚い
と、層自体にクラックが入りやすくなり素子作製が困難
となる傾向にある。なおこのp型キャップ層も成長方
法、成長装置等によっては省略可能であるため、特に図
示していない。
MG、アンモニア、Cp2Mgを用いMgドープp型G
aNよりなるp型光ガイド層105を500オングスト
ロームの膜厚で成長させる。p型光ガイド層105も、
Inを含むp型の窒化物半導体若しくはp型GaN、好
ましくは二元混晶または三元混晶のInXGa1-XN(0
≦X≦1)を成長させる。光ガイド層は、通常100オ
ングストローム〜1μmの膜厚で成長させることが望ま
しく、特にInGaN、GaNとすることにより、次の
p型光閉じ込め層106を結晶性良く成長できる。
p2Mgを用いてMgドープAl0.3Ga0.7Nよりなる
p型光閉じ込め層106を、中途まで100オングスト
ロームの膜厚で成長させる。p型光閉じ込め層106
は、この後、電流阻止層成長後に再成長させる。図4に
p型光閉じ込め層106まで成長させたウェーハの断面
構造を示す。なお、p型光閉じ込め層106は、Alを
含むp型の窒化物半導体で構成し、好ましくは二元混晶
または三元混晶のAlYGa1-YN(0<Y≦1)とする
ことにより結晶性の良いものが得られる。p型光閉じ込
め層はn型光閉じ込め層と同じく、0.1μm〜1μm
の膜厚で成長させることが望ましく、AlGaNのよう
なAlを含むp型窒化物半導体とすることにより、活性
層との屈折率差を大きくして、レーザ光の縦方向の光閉
じ込め層として有効に作用する。
を作製する工程)p型光閉じ込め層106成長後、ウェ
ーハを反応容器から取り出し、光閉じ込め層106の表
面に、フォトリソグラフィー技術を用いて、ストライプ
幅5μmのSiO2よりなる第1の保護膜300を形成
する。第1の保護膜300形成後、RIE(反応性イオ
ンエッチング)装置を用いて、図5に示すように、p型
光閉じ込め層106から、n型光閉じ込め層102まで
エッチングを行い、ストライプ状の発振領域を有する活
性層を作製する。なお、エッチングの深さは、n型光ガ
イド層103を通り越して、n型光閉じ込め層102を
深さ200オングストロームまでエッチングした所で止
める。なお、図5はストライプに垂直な方向でウェーハ
を切断した際の断面図である。
除去し、新たに最上層のp型光閉じ込め層106の表面
に、SiO2よりなる第2の保護膜301を形成した
後、ウェーハを再び反応容器内に移送し、露出したn型
光閉じ込め層102の表面に、電流阻止層を形成する。
ハを反応容器に設置した後、原料ガスにTMG、TM
A、アンモニア、不純物ガスにCp2Mgを用い、10
50℃でMgドープp型Al0.01Ga0.95Nよりなる第
1の電流阻止層201を600オングストロームの膜厚
で成長させる。第1の電流阻止層201は、この他i型
のAlYGa1-YNとしてもよい。i型にするには、Z
n、Cd等のp型不純物を、n導電性が補償される程度
ドープするか、またはAlの混晶比を例えば0.4以上
にするとi型となりやすい。
ま、TMAの流量を多くして原料ガスにCp2Mgの代
わりにDEZ(ジエチルジンク)を用い、Znドープi
型Al0.3Ga0.7Nよりなる第3の電流阻止層203を
0.15μmの膜厚で成長させる。
モニア、不純物ガスにシランガスを用い、Siドープn
型Al0.3Ga0.7Nよりなる第2の電流阻止層202を
600オングストロームの膜厚で成長させる。以上のよ
うにしてp−i−nの積層構造となるように電流阻止層
201、203、202を成長させたウェーハの断面図
を図6に示す。このようにして、電流阻止層をn型光閉
じ込め層102の表面に選択成長させる。窒化物半導体
より成る電流阻止層は、SiO2よりなる第2の保護膜
301の上にはほとんど成長しない。このように選択成
長させる性質を有する保護膜としては他に、例えば窒化
ケイ素(SiXNY)が使用できる。
層102の表面から形成したが、この他、エッチング深
さを調整することにより、電流阻止層はn型コンタクト
層101の表面、あるいはn型光ガイド層103の表面
から形成しても良く、特にクラッド層の種類を問うもの
ではない。さらにまた電流阻止層は本実施例のように3
層構造でなくても良く、ストライプ状の活性層の両側面
を挟むことができれば1層若しくは2層構造でも良い。
また、3層以上の構造でも良い。
層成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、第2の保
護膜301を除去した後、再度反応容器に移送する。次
に1050℃でTMG、TMA、アンモニア、Cp2M
gを用い、先ほど途中で止めたp型光閉じ込め層106
の成長の続きを行い、Mgドープp型Al0.3Ga0.7N
よりなる光閉じ込め層106を全体の膜厚として0.1
μmの膜厚で成長させる。この成長によりp型光閉じ込
め層106は、先ほど途中まで成長させたストライプ状
のp型光閉じ込め層と、n型電流阻止層202の両方の
表面に連続して形成される。さらにこの工程において特
に好都合なことは、中途まで成長させたp型光閉じ込め
層と同一組成の光閉じ込め層を成長させることである。
同一組成の層を成長させると、結晶間の歪みがなく成長
できるため非常に膜質の良い結晶を成長できる。
ンタクト層107を0.5μmの膜厚で成長させる。p
型コンタクト層107はp型InXAlYGa1-X-YN
(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構成することができ、特
にInGaN、GaN、その中でもMgをドープしたp
型GaNとすると、最もキャリア濃度の高いp型層が得
られて、正電極と良好なオーミック接触が得られ、しき
い値電流を低下させることができる。正電極の材料とし
てはNi、Pd、Ir、Rh、Pt、Ag、Au等の比
較的仕事関数の高い金属又は合金がオーミックが得られ
やすい。
ウェーハを反応容器から取り出した後、反応性イオンエ
ッチング(RIE)装置にて、最上層のp型コンタクト
層107から選択エッチを行い、負電極を形成すべきn
型コンタクト層101の平面を露出させる。次に最上層
のp型コンタクト層107のほぼ全面に正電極10を形
成し、露出させたn型コンタクト層101には、活性層
の発振領域に平行なストライプ状の負電極11を形成す
る。なお本発明ではp型キャップ層、p型光ガイド層1
05、p型光閉じ込め層106、およびp型コンタクト
層107は全て請求項のp型クラッド層の中に含まれる
ものとする。
し、基板を80μmの厚さになるまで研磨して薄くした
後、ストライプ電極に垂直な方向でウェーハを劈開して
共振面を作製した後、劈開面に誘電体多層膜よりなる反
射鏡をスパッタリング装置を用いて形成して共振器を作
製する。さらにストライプ状の負電極11に平行な方向
でウェーハをダイシングして、共振器長500μmのレ
ーザチップとする。図8はこのレーザチップの構造を示
す断面図である。以上のようにして得られたチップをヒ
ートシンクに設置してレーザ素子としたところ、しきい
値電流が直流0.1Aで、410nmの連続発振を示し
た。
イプ状の発振領域を有する活性層のストライプ両側を、
屈折率の小さい活性層よりも屈折率の小さい窒化物半導
体よりなる電流阻止層で挟んでいるため、レーザの横方
向の光が閉じ込められて、レーザが単一モードとなり発
振しきい値が低下する。さらに活性層を挟んでいるクラ
ッド層が活性層のストライプ幅よりも大きいので、特に
p型コンタクト層のほぼ全面に正電極が形成できる。こ
のためコンタクト層の電流密度も小さくできるのでしき
い値を低下させることができるので、近い将来、室温で
の連続発振が可能となる。このように、本発明による
と、窒化物半導体では初めて実用的な屈折率導波型のレ
ーザ素子が実現でき、短波長半導体レーザを実現するた
めに、その産業上の利用価値は非常に大きい。
断面図。
断面図。
断面図。
構造を示す模式断面図。
構造を示す模式断面図。
構造を示す模式断面図。
構造を示す模式断面図。
断面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 n型クラッド層とp型クラッド層との間
に、それらのクラッド層よりも幅の狭いストライプ状の
発振領域を有する活性層を有し、該活性層のストライプ
の両側面側に、活性層よりも屈折率の小さい、少なくと
もAlyGa1-yN(0≦y≦1)を含む窒化物半導体
層を有する電流阻止層が設けられており、該電流阻止層
が、n型クラッド層に接近した側にある第1の電流阻止
層と、p型クラッド層に接近した側にある第2の電流阻
止層とからなる少なくとも2層構造である複数の積層膜
を有し、 該複数の積層膜は組成の異なる層から構成され
ていることを特徴とする窒化物半導体レーザー素子。 - 【請求項2】 前記第1の電流阻止層と、前記第2の電流
阻止層との間に、活性層とほぼ同一の膜厚か、それより
も大きい膜厚を有する第3の電流阻止層を有することを
特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子。 - 【請求項3】 前記活性層が多重量子井戸構造であっ
て、少なくともInxGa1-xN(0<x<1)よりな
る窒化物半導体層を有することを特徴とする請求項1又
は請求項2記載の窒化物半導体レーザ素子。 - 【請求項4】 前記電流阻止層は、少なくともp型不純
物がドープされた状態若しくはノンドープの状態でi型
の層を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項3のい
ずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。 - 【請求項5】 前記第1の電流阻止層はp型若しくはi
型であり、前記第2の電流阻止層がn型若しくはi型で
あることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか
一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
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JP4639571B2 (ja) * | 1998-02-17 | 2011-02-23 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
JP2001077472A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-03-23 | Japan Science & Technology Corp | 半導体レーザの製造方法 |
JP5163355B2 (ja) * | 2008-08-08 | 2013-03-13 | 富士通株式会社 | 半導体レーザ装置 |
-
1996
- 1996-02-28 JP JP4179396A patent/JP3379619B2/ja not_active Expired - Fee Related
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