JP3740055B2 - 半導体レーザ素子 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、CD−R/RWドライブ、DVD−RAMドライブ等の光ディスク機器などに用いる半導体レーザ素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
光記録装置において、記録速度の向上が図られており、たとえば、CD−Rドライブは、いわゆる16倍速の記録速度のものが実用化されるに至っている。このように記録速度の大きい光記録装置においては、高出力のレーザ光を瞬時に立ち上げる必要がある。このような要求特性を満たすレーザとして、化合物半導体を用いたリッジ型半導体レーザがある。
【0003】
半導体レーザは、電子および正孔の再結合により発生した光を素子の両端面で内方に反射させ、これによりレーザ発振を生じさせるようにした発光装置である。半導体レーザ素子の両端面、すなわちレーザ出射側端面および反射側端面には、これらを保護するためアルミナなどからなる保護膜が形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体レーザ素子の製造工程において、保護膜形成前に素子の端面が酸化されることにより、レーザ出射側端面および反射側端面には、多数の非発光再結合中心が形成される。レーザ発光時には、レーザ出射側端面から反射側端面に渡る素子全長に電流が注入される。このとき、レーザ出射側端面および反射側端面において、非発光再結合が起こり発熱する。発熱によりバンドギャップが小さくなると、レーザ光の吸収が増え、さらに温度が高くなる。これの繰り返しにより、レーザ素子端面が溶融するいわゆるCOD(CatastrophicOptical Damage)が起こり、半導体レーザ素子は破壊に至る。
【0005】
CODは、半導体レーザの光出力を高くしていくと、あるレベル(破壊光出力)で起こる。したがって、半導体レーザ素子の使用時の光出力は、破壊光出力より低く設定しなければならない。
そこで、本発明の目的は、破壊光出力の向上を図ることにより、高出力化を可能にした半導体レーザ素子を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、化合物半導体基板(1,21)上に順に積層された下部クラッド層(2,22)、活性層(3,23)および上部第1クラッド層(4,24)と、前記上部第1クラッド層上に設けられたリッジ形状の上部第2クラッド層(7,27)と、前記上部第2クラッド層の側方に設けられた電流ブロック層(6,26)と、前記上部第2クラッド層上に設けられたコンタクト層(8,28)と、前記上部第2クラッド層の長手方向に関する素子両端面であるレーザ出射側端面(15)および反射側端面(16)のうちの少なくとも一方の近傍において、前記上部第2クラッド層と前記コンタクト層との間に設けられ、亜鉛を含有した亜鉛拡散源層(17a,17b)とを含むことを特徴とする半導体レーザ素子である。
【0007】
なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を示す。以下、この項において同じ。
本発明に係る半導体レーザ素子が、製造時の温度履歴において適当な高い温度(たとえば、500〜600℃)を経験している場合、亜鉛拡散源層下方の活性層は、亜鉛拡散源層からの拡散により亜鉛(Zn)が導入され、無秩序化されている。たとえば、活性層がMQW(Multi Quntum Well)活性層である場合、交互に積層された組成の異なる層は、無秩序化により組成が均質化されている。活性層のうち、亜鉛が導入されていない部分は、構成原子が秩序配列している。無秩序化された部分は、秩序配列している部分に比して、バンドギャップが大きい。
【0008】
したがって、本発明の半導体レーザの活性層は、レーザ出射側端面および反射側端面のうちの少なくとも一方の近傍の部分は、素子内部の部分よりバンドギャップが大きくなっている。このようなバンドギャップが大きな部分では、レーザ光の吸収は起こらない。
また、レーザ出射側端面や反射側端面で非発光再結合が起こり、ある程度温度が高くなってバンドギャップが小さくなっても、バンドギャップはレーザ光が吸収されるレベルには至らない。端面でレーザ光が吸収されなければ、CODは起こらない。これにより、半導体レーザ素子の破壊光出力を向上できるから、高出力の半導体レーザ素子を実現できる。
【0009】
亜鉛拡散源層は、活性層の近くに配されているので、拡散により効率的に亜鉛を活性層に導入することができる。亜鉛拡散源層は、レーザ出射側端面近傍および反射側端面近傍の双方に設けられていてもよく、どちらか一方にのみ設けられていてもよい。亜鉛拡散源層の大きさ(厚さ、幅、および素子の長さ方向に沿った長さ)は、亜鉛の拡散により活性層の所定の部分が無秩序化される限り、任意に設定することができる。
【0010】
請求項2記載の発明は、前記上部第2クラッド層の長手方向に関する素子両端面であるレーザ出射側端面および反射側端面のうちの少なくとも一方の近傍において、前記亜鉛拡散源層と前記コンタクト層との間に設けられた絶縁体からなる電流遮断層(10a,10b)をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ素子である。
この発明によれば、絶縁体である電流遮断層により、レーザ出射側端面および(または)反射側端面を流れる電流を低減することができる。したがって、非発光再結合による端面の温度上昇を抑制することができる。これにより、端面でバンドギャップが小さくなることを抑制することができる。
【0011】
また、端面におけるバンドギャップが小さくなった場合でも、上述のようにこの部分の初期バンドギャップは大きいので、バンドギャップはレーザ光が吸収されるレベルには、容易には至らない。以上の効果により、破壊光出力を著しく向上できる。これにより、半導体レーザ素子の高出力化を可能にできる。
電流遮断層は、レーザ出射側端面近傍および反射側端面近傍の双方に設けられていてもよく、どちらか一方にのみ設けられていてもよい。また、電流遮断層をレーザ出射側端面近傍および反射側端面近傍の双方に設けた場合、各々の電流遮断層の素子の長さ方向に沿う方向の長さは同じであってもよく、異なっていてもよい。非発光再結合による発熱は、通常、レーザ出射側端面で顕著に起こるから、電流遮断層の長さは反射側端面のものに比してレーザ出射側端面のものを長くしてもよく、レーザ出射側端面側にのみ電流遮断層を設けてもよい。
【0012】
半導体レーザ素子の各部は、請求項3に記載されている組成をとることができる。すなわち、前記化合物半導体基板はGaAs化合物半導体基板であってもよく、前記下部クラッド層はAlx1Ga(1-x1)As層であってもよい。
前記活性層はAly1Ga(1-y1)Asの単層であってもよく、Aly11Ga(1-y11)AsとAly12Ga(1-y12)Asとの複合層、またはAly1Ga(1-y1)AsとGaAsとの複合層であってもよい。活性層がMQW(Multi Quantum Well)活性層である場合、活性層は上述のような複合組成となる。
【0013】
前記上部第1クラッド層はAlx2Ga(1-x2)As層であってもよく、前記リッジ形状の上部第2クラッド層はAlx3Ga(1-x3)As層であってもよい。前記電流ブロック層はAly2Ga(1-y2)As層からなる単層であってもよく、前記化合物半導体基板側に配されAly3Ga(1-y3)Asからなる下部層および前記コンタクト層側に配されGaAsからなる上部層を含む複合層であってもよい。前記コンタクト層はGaAs層であってもよい。
【0014】
また、半導体レーザ素子の各部は、請求項4に記載されている組成をとることができる。すなわち、前記化合物半導体基板はGaAs化合物半導体基板であってもよく、前記下部クラッド層はInx1(Gay1Al(1-y1))(1-x1)P層であってもよい。
前記活性層はInx2Ga(1-x2)Pの単層であってもよく、Inx3Ga(1-x3)PとInx4(Gay4Al(1-y4))(1-x4)Pとの複合層、またはInx5(Gay5Al(1-y5))(1-x5)PとInx6(Gay6Al(1-y6))(1-x6)Pとの複合層であってもよい。活性層がMQW(Multi Quantum Well)活性層である場合、活性層は上述のような複合組成となる。
【0015】
前記上部第1クラッド層はInx7(Gay7Al(1-y7))(1-x7)P層であってもよく、前記リッジ形状の上部第2クラッド層がInx8(Gay8Al(1-y8))(1-x8)P層であってもよい。
前記電流ブロック層は、GaAs、Gay9Al(1-y9)As、Inx10(Gay10Al(1-y10))(1-x10)P、もしくはInx11Al(1-x11)Pからなる単層であってもよく、前記化合物半導体基板側に配されGay9Al(1-y9)As、Inx10(Gay10Al(1-y10))(1-x10)P、もしくはInx11Al(1-x11)Pからなる下部層(26a)および前記コンタクト層側に配されGaAsからなる上部層(26b)を含む複合層であってもよい。前記コンタクト層はGaAs層であってもよい。
【0016】
請求項5記載の発明は、前記亜鉛拡散源層が酸化亜鉛からなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の半導体レーザ素子である。
亜鉛拡散源層が酸化亜鉛である場合、試料(上述の各層が形成された化合物半導体基板)を加熱することにより、活性層に亜鉛を容易に拡散させることができる。
また、亜鉛拡散源層は、請求項6に記載のように、絶縁性材料に亜鉛をドープしてなるものであってもよい。
【0017】
この場合でも、試料を加熱することにより、活性層に亜鉛を容易に拡散させることができる。絶縁性材料に対する亜鉛のドープ量を適当な値とすることにより、活性層への亜鉛の拡散量を容易に制御することができる。すなわち、亜鉛拡散源層全体を酸化亜鉛で構成すると、加熱時の活性層への亜鉛拡散量が多すぎる場合など、本発明の構成により、亜鉛拡散源層中の亜鉛量の低減を図り、拡散量を抑制することができる。絶縁性材料は、たとえば、酸化シリコン、窒化シリコンなどとすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るリッジ型半導体レーザ素子の構造を示す素子の長さ方向に沿った図解的な断面図である。図2は、図1のリッジ型半導体レーザ素子の長さ方向に直交する方向の図解的な断面図である。図2(a)は図1のIIa−IIa線断面図であり、図2(b)は図1のIIb−IIb線断面図である。図1は、図2(a)(b)のI−I線断面図である。
【0019】
このリッジ型半導体レーザ素子の長さ方向に関する一方の端面はレーザ出射側端面15となっており、他方の端面は反射側端面16となっている。
基板1の上には、下部クラッド層2、活性層3、および上部第1クラッド層4が順に積層されている。上部第1クラッド層4の上には、リッジ形状の上部第2クラッド層7が素子の長さ方向に沿って、素子の幅方向のほぼ中央部に形成されている。上部第2クラッド層7の両側には、電流ブロック層6が形成されている。電流ブロック層6は、上部第2クラッド層7の側面、および上部第1クラッド層4の上面に沿うように形成されている。上部第2クラッド層7および電流ブロック層6の上には、上部第2クラッド層7にオーミック接触するコンタクト層8が形成されている。
【0020】
上部第2クラッド層7とコンタクト層8との間で、レーザ出射側端面15の近傍および反射側端面16の近傍には、亜鉛拡散源層17a,17bがそれぞれ形成されている。亜鉛拡散源層17a,17bとコンタクト層8との間には、電流遮断層10a,10bが、平面視においてそれぞれ亜鉛拡散源層17a,17bと重なるように形成されている。
亜鉛拡散源層17a,17bおよび電流遮断層10a,10bは、レーザ出射側端面15および反射側端面16からそれぞれ所定の距離以上内方の部分には形成されていない。すなわち、レーザ出射側端面15および反射側端面16から所定の距離以上内方の部分では、上部第2クラッド層7の上部にコンタクト層8が接している。
【0021】
基板1は、たとえばn型GaAs化合物半導体基板からなる。この場合に、下部クラッド層2は、n型Alx1Ga(1-x1)As層で構成することができる。活性層3は、導電型がn型、p型、またはアンドープであり、Aly1Ga(1-y1)As層からなっていてもよいし、組成の異なる2層からなっていてもよい。すなわち、Aly11Ga(1-y11)AsとAly12Ga(1-y12)As(y11≠y12)とからなるMQW(Multi Quantum Well)活性層であってもよいし、Aly1Ga(1-y1)AsとGaAsとからなるMQW活性層であってもよい。
【0022】
上部第1クラッド層4は、p型Alx2Ga(1-x2)As層で構成することができる。さらに、電流ブロック層6は、n型Aly2Ga(1-y2)As層で構成することができ、リッジ形状の上部第2クラッド層7は、p型Alx3Ga(1-x3)As層で構成することができ、コンタクト層8は、p型GaAs層で構成することができる。
亜鉛拡散源層17a,17bは、ZnOからなる。電流遮断層10a,10bは、SiO2からなる。
【0023】
基板1の下面およびコンタクト層8の上面には、それぞれn側電極12およびp側電極13が形成されている。n側電極12およびp側電極13は、レーザ出射側端面15から反射側端面16に至る全長に渡って形成されている。
レーザ発光時、素子にはn側電極12およびp側電極13を介して電流が流される。このため、これらの電極部では、電流は素子の長さ方向の全域にわたって流れる。しかし、レーザ出射側端面15近傍および反射側端面16近傍では、電流遮断層10a,10bがそれぞれ存在するために、レーザ出射側端面15および反射側端面16を流れる電流が低減される。
【0024】
したがって、レーザ出射側端面15や反射側端面16では、非発光再結合中心が存在していた場合でも、非発光再結合が抑制され、発熱が抑制される。これにより、レーザ出射側端面15近傍および反射側端面16近傍における活性層3のバンドギャップが小さくなることを抑制できる。
このような半導体レーザ素子の各層は、MOCVD(Metal−Organic Chemical Vapor Deposition)法やスパッタリング法などにより形成することができる。その際、試料(亜鉛拡散源層17a,17bを含む各層が形成された基板1)は亜鉛拡散源層17a,17bの形成後、たとえば500〜600℃の温度を経験する。この場合、亜鉛拡散源層17a,17b下方の活性層3は、亜鉛拡散源層17a,17bから拡散により亜鉛(Zn)が導入され、構成原子の配列が無秩序化した無秩序部3a,3bとなっている。活性層3がMQW活性層である場合、無秩序部3a,3bの組成は、交互に積層された層の組成、すなわち、Aly11Ga(1-y11)AsおよびAly12Ga(1-y12)As(y11≠y12)、またはAly1Ga(1-y1)AsおよびGaAsが均質化されたものとなっている。
【0025】
活性層3のうち、亜鉛拡散源層17a,17b下方以外の部分は、亜鉛が導入されておらず、構成原子が秩序配列した秩序配列部3cとなっている。無秩序部3a,3bは、秩序配列部3cに比して、バンドギャップが大きい。
したがって、活性層3は、レーザ出射側端面15近傍および反射側端面16近傍において、素子内部よりバンドギャップが大きくなっている。このようなバンドギャップが大きな部分では、レーザ光の吸収は起こらない。したがって、レーザ出射側端面15および反射側端面16での非発光再結合により、ある程度温度が高くなっても、この部分での初期的なバンドギャップは大きいので、バンドギャップはレーザ光が吸収されるレベルには、容易には至らない。レーザ出射側端面15および反射側端面16でレーザ光が吸収されなければ、CODは起こらない。これにより、半導体レーザ素子の破壊光出力を著しく向上できるから、高出力の半導体レーザ素子を実現できる。
【0026】
亜鉛拡散源層17a,17bは、活性層3の近くに配されているので、拡散により効率的に亜鉛を活性層3に導入することができる。
レーザ出射側端面15側の亜鉛拡散源層17aおよび反射側端面16側の亜鉛拡散源層17bは、双方ともに設けられていてもよく、どちらか一方にのみ設けられていてもよい。亜鉛拡散源層の大きさ(厚さ、幅、および素子の長さ方向に沿った長さ)は、亜鉛の拡散により活性層3の所定の部分が無秩序化される限り、任意に設定することができる。
【0027】
亜鉛拡散源層17a,17bは、絶縁性材料に亜鉛をドープしてなるものであってもよい。この場合でも、試料を加熱することにより、活性層3に亜鉛を容易に拡散させることができる。絶縁性材料に対する亜鉛のドープ量を適当な値とすることにより、活性層3への亜鉛の拡散量を容易に制御することができる。たとえば、上述の実施形態のように亜鉛拡散源層全体を酸化亜鉛で構成すると、加熱時の活性層3などへの亜鉛拡散量が多すぎる場合がある。この場合、亜鉛拡散源層17a,17bを、絶縁性材料に亜鉛をドープしたものとすることにより、亜鉛拡散源層17a,17b中の亜鉛量の低減を図り、加熱時の亜鉛拡散量を抑制することができる。絶縁性材料は、たとえば、酸化シリコン、窒化シリコンなどとすることができる。
【0028】
レーザ出射側端面15側の電流遮断層10aおよび反射側端面16側の電流遮断層10bは、双方ともに設けられていてもよく、どちらか一方にのみ設けられていてもよい。また、電流遮断層10a,10bを双方とも設けた場合、それぞれの素子の長さ方向に沿った長さは同じであってもよく、異なっていてもよい。非発光再結合による発熱は、通常、レーザ出射側端面15近傍で顕著に起こるから、電流遮断層10a,10bの素子の長さ方向に沿った長さは、電流遮断層10bに比して電流遮断層10aを長くしてもよく、レーザ出射側端面15近傍にのみ電流遮断層10aを設けてもよい。
【0029】
上述の実施形態においては、亜鉛拡散源層17a,17bと電流遮断層10a,10bとは、それぞれ平面視において重なるように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、亜鉛拡散源層17a,17bの大きさおよび配置と、電流遮断層10a,10bの大きさおよび配置とは独立に設定することができる。
上部第1クラッド層4と上部第2クラッド層7との間には、エッチングにより上部第2クラッド層7をリッジ形状に整形する際に用いるエッチングストップ層(エッチング媒体に対する耐性を有する層)が設けられていてもよい。上部第2クラッド層7は、たとえば、SiO2からなる帯状のマスク層をマスクとして、エッチングによりリッジ形状に整形することができる。その場合、MOCVD法により電流ブロック層6を、リッジ形状の上部第2クラッド層7の側方に選択的に成長させることができる。その後、マスク層のうち、レーザ出射側端面15近傍および反射側端面16近傍以外の部分を除去し、マスク層の残部を電流遮断層10a,10bとすることができる。
【0030】
電流遮断層10a,10bが存在しない構造の半導体レーザを得る場合は、電流ブロック層6を選択成長させた後、マスク層を完全に除去すればよい。
図3は、本発明の第2の実施形態に係るリッジ型半導体レーザ素子の構造を示す素子の長さ方向に直交する方向の図解的な断面図である。図3(a)は、レーザ出射側端面15近傍の断面を示しており、図3(b)は、素子の長さ方向中央部近傍の断面を示している。図1、2に示す実施形態による半導体レーザ素子と同一構成である部分は同一符号を付して説明を省略する。
【0031】
基板21の上には、下部クラッド層22、活性層23、および上部第1クラッド層24が順に積層されている。上部第1クラッド層24の上には、リッジ形状の上部第2クラッド層27が素子の長さ方向に沿って、素子の幅方向のほぼ中央部に形成されている。上部第2クラッド層27の両側には、電流ブロック層26が形成されている。電流ブロック層26は、上部第2クラッド層27の側面、および上部第1クラッド層24の上面に沿うように形成されており、基板21側に配された下部層26aとその上(基板21から遠い側)に配された上部層26bとを含んでいる。上部第2クラッド層27および電流ブロック層26の上には、上部第2クラッド層27にオーミック接触するコンタクト層28が形成されている。
【0032】
上部第2クラッド層27とコンタクト層28との間で、レーザ出射側端面15の近傍(図3(a))および反射側端面16の近傍には、亜鉛拡散源層17a,17bがそれぞれ形成されている。亜鉛拡散源層17a,17bとコンタクト層28との間には、電流遮断層10a,10bが、平面視においてそれぞれ亜鉛拡散源層17a,17bと重なるように形成されている。
亜鉛拡散源層17a,17bおよび電流遮断層10a,10bは、レーザ出射側端面15および反射側端面16からそれぞれ所定の距離以上内方の部分には形成されていない。すなわち、レーザ出射側端面15および反射側端面16から所定の距離以上内方の部分では、上部第2クラッド層27の上部にコンタクト層28が接している。
【0033】
基板21は、たとえばn型GaAs化合物半導体基板からなる。この場合に、下部クラッド層22は、n型Inx1(Gay1Al(1-y1))(1-x1)P層で構成することができる。活性層23は、導電型がn型、p型、またはアンドープであり、Inx2Ga(1-x2)P層からなっていてもよいし、組成の異なる2層からなっていてもよい。すなわち、Inx5(Gay5Al(1-y5))(1-x5)PとInx6(Gay6Al(1-y6))(1-x6)P(y5≠y6)とからなるMQW(Multi Quantum Well)活性層であってもよいし、Inx3Ga(1-x3)PとInx4(Gay4Al(1-y4))(1-x4)PとからなるMQW活性層であってもよい。
【0034】
上部第1クラッド層24は、p型Inx7(Gay7Al(1-y7))(1-x7)P層で構成することができる。さらに、電流ブロック層26の導電型はn型とすることができ、下部層26aは、Gay9Al(1-y9)As層であってもよいし、Inx10(Gay10Al(1-y10))(1-x10)P層であってもよいし、Inx11Al(1-x11)P層であってもよい。上部層26bは、GaAs層で構成することができる。リッジ形状の上部第2クラッド層27は、p型Inx8(Gay8Al(1-y8))(1-x8)P層で構成することができ、コンタクト層28は、p型GaAs層で構成することができる。
【0035】
亜鉛拡散源層17a,17bおよび電流遮断層10a,10bは、このようなInGaAsP系材料で構成された半導体レーザ素子においても、AlGaAs系材料(第1の実施形態)で構成された半導体レーザ素子におけるものと同様の効果を奏することができる。
SiO2からなる帯状のマスク層を用いてリッジ形状に整形された上部第2クラッド層27の両側方に、MOCVD法によりAlGaAs系などの3(4)元混晶からなる電流ブロック層26を形成しようとすると、マスク層の上にも電流ブロック層26を構成する材料が堆積する。そこで、下部層26aとして3元混晶材料からなる層を薄く成膜し、その後GaAsからなる上部層26bを成膜することにより、このような事態を回避することができる。すなわち、このような構成により、電流ブロック層26を上部第2クラッド層27の両側方に良好に選択成長させることができ、かつ、必要な厚さの電流ブロック層26を得ることができる。本発明の第1の実施形態のように、主としてAlGaAs系材料からなる半導体レーザ素子においても、電流ブロック層6を、3元混晶からなる下部層と、GaAsからなる上部層とで構成することにより上述の効果を得ることができる。
【0036】
第2の実施形態において、電流ブロック層26は、下部層26aと上部層26bとを含む複合層であるが、電流ブロック層26は、GaAs層、Gay9Al(1-y9)As層、Inx10(Gay10Al(1-y10))(1-x10)P層、またはInx11Al(1-x11)P層からなる単層であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ素子の構造を示す素子の長さ方向に沿った図解的な断面図である。
【図2】図1のリッジ型半導体レーザ素子の長さ方向に直交する方向の図解的な断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ素子の構造を示す素子の長さ方向に直交する方向の図解的な断面図である。
【符号の説明】
1,21 基板
2,22 下部クラッド層
3,23 活性層
4,24 上部第1クラッド層
6,26 電流ブロック層
26a 下部層
26b 上部層
7,27 上部第2クラッド層
8,28 コンタクト層
10a,10b 電流遮断層
15 レーザ出射側端面
16 反射側端面
17a,17b 亜鉛拡散源層
【発明の属する技術分野】
この発明は、CD−R/RWドライブ、DVD−RAMドライブ等の光ディスク機器などに用いる半導体レーザ素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
光記録装置において、記録速度の向上が図られており、たとえば、CD−Rドライブは、いわゆる16倍速の記録速度のものが実用化されるに至っている。このように記録速度の大きい光記録装置においては、高出力のレーザ光を瞬時に立ち上げる必要がある。このような要求特性を満たすレーザとして、化合物半導体を用いたリッジ型半導体レーザがある。
【0003】
半導体レーザは、電子および正孔の再結合により発生した光を素子の両端面で内方に反射させ、これによりレーザ発振を生じさせるようにした発光装置である。半導体レーザ素子の両端面、すなわちレーザ出射側端面および反射側端面には、これらを保護するためアルミナなどからなる保護膜が形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体レーザ素子の製造工程において、保護膜形成前に素子の端面が酸化されることにより、レーザ出射側端面および反射側端面には、多数の非発光再結合中心が形成される。レーザ発光時には、レーザ出射側端面から反射側端面に渡る素子全長に電流が注入される。このとき、レーザ出射側端面および反射側端面において、非発光再結合が起こり発熱する。発熱によりバンドギャップが小さくなると、レーザ光の吸収が増え、さらに温度が高くなる。これの繰り返しにより、レーザ素子端面が溶融するいわゆるCOD(CatastrophicOptical Damage)が起こり、半導体レーザ素子は破壊に至る。
【0005】
CODは、半導体レーザの光出力を高くしていくと、あるレベル(破壊光出力)で起こる。したがって、半導体レーザ素子の使用時の光出力は、破壊光出力より低く設定しなければならない。
そこで、本発明の目的は、破壊光出力の向上を図ることにより、高出力化を可能にした半導体レーザ素子を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、化合物半導体基板(1,21)上に順に積層された下部クラッド層(2,22)、活性層(3,23)および上部第1クラッド層(4,24)と、前記上部第1クラッド層上に設けられたリッジ形状の上部第2クラッド層(7,27)と、前記上部第2クラッド層の側方に設けられた電流ブロック層(6,26)と、前記上部第2クラッド層上に設けられたコンタクト層(8,28)と、前記上部第2クラッド層の長手方向に関する素子両端面であるレーザ出射側端面(15)および反射側端面(16)のうちの少なくとも一方の近傍において、前記上部第2クラッド層と前記コンタクト層との間に設けられ、亜鉛を含有した亜鉛拡散源層(17a,17b)とを含むことを特徴とする半導体レーザ素子である。
【0007】
なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を示す。以下、この項において同じ。
本発明に係る半導体レーザ素子が、製造時の温度履歴において適当な高い温度(たとえば、500〜600℃)を経験している場合、亜鉛拡散源層下方の活性層は、亜鉛拡散源層からの拡散により亜鉛(Zn)が導入され、無秩序化されている。たとえば、活性層がMQW(Multi Quntum Well)活性層である場合、交互に積層された組成の異なる層は、無秩序化により組成が均質化されている。活性層のうち、亜鉛が導入されていない部分は、構成原子が秩序配列している。無秩序化された部分は、秩序配列している部分に比して、バンドギャップが大きい。
【0008】
したがって、本発明の半導体レーザの活性層は、レーザ出射側端面および反射側端面のうちの少なくとも一方の近傍の部分は、素子内部の部分よりバンドギャップが大きくなっている。このようなバンドギャップが大きな部分では、レーザ光の吸収は起こらない。
また、レーザ出射側端面や反射側端面で非発光再結合が起こり、ある程度温度が高くなってバンドギャップが小さくなっても、バンドギャップはレーザ光が吸収されるレベルには至らない。端面でレーザ光が吸収されなければ、CODは起こらない。これにより、半導体レーザ素子の破壊光出力を向上できるから、高出力の半導体レーザ素子を実現できる。
【0009】
亜鉛拡散源層は、活性層の近くに配されているので、拡散により効率的に亜鉛を活性層に導入することができる。亜鉛拡散源層は、レーザ出射側端面近傍および反射側端面近傍の双方に設けられていてもよく、どちらか一方にのみ設けられていてもよい。亜鉛拡散源層の大きさ(厚さ、幅、および素子の長さ方向に沿った長さ)は、亜鉛の拡散により活性層の所定の部分が無秩序化される限り、任意に設定することができる。
【0010】
請求項2記載の発明は、前記上部第2クラッド層の長手方向に関する素子両端面であるレーザ出射側端面および反射側端面のうちの少なくとも一方の近傍において、前記亜鉛拡散源層と前記コンタクト層との間に設けられた絶縁体からなる電流遮断層(10a,10b)をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ素子である。
この発明によれば、絶縁体である電流遮断層により、レーザ出射側端面および(または)反射側端面を流れる電流を低減することができる。したがって、非発光再結合による端面の温度上昇を抑制することができる。これにより、端面でバンドギャップが小さくなることを抑制することができる。
【0011】
また、端面におけるバンドギャップが小さくなった場合でも、上述のようにこの部分の初期バンドギャップは大きいので、バンドギャップはレーザ光が吸収されるレベルには、容易には至らない。以上の効果により、破壊光出力を著しく向上できる。これにより、半導体レーザ素子の高出力化を可能にできる。
電流遮断層は、レーザ出射側端面近傍および反射側端面近傍の双方に設けられていてもよく、どちらか一方にのみ設けられていてもよい。また、電流遮断層をレーザ出射側端面近傍および反射側端面近傍の双方に設けた場合、各々の電流遮断層の素子の長さ方向に沿う方向の長さは同じであってもよく、異なっていてもよい。非発光再結合による発熱は、通常、レーザ出射側端面で顕著に起こるから、電流遮断層の長さは反射側端面のものに比してレーザ出射側端面のものを長くしてもよく、レーザ出射側端面側にのみ電流遮断層を設けてもよい。
【0012】
半導体レーザ素子の各部は、請求項3に記載されている組成をとることができる。すなわち、前記化合物半導体基板はGaAs化合物半導体基板であってもよく、前記下部クラッド層はAlx1Ga(1-x1)As層であってもよい。
前記活性層はAly1Ga(1-y1)Asの単層であってもよく、Aly11Ga(1-y11)AsとAly12Ga(1-y12)Asとの複合層、またはAly1Ga(1-y1)AsとGaAsとの複合層であってもよい。活性層がMQW(Multi Quantum Well)活性層である場合、活性層は上述のような複合組成となる。
【0013】
前記上部第1クラッド層はAlx2Ga(1-x2)As層であってもよく、前記リッジ形状の上部第2クラッド層はAlx3Ga(1-x3)As層であってもよい。前記電流ブロック層はAly2Ga(1-y2)As層からなる単層であってもよく、前記化合物半導体基板側に配されAly3Ga(1-y3)Asからなる下部層および前記コンタクト層側に配されGaAsからなる上部層を含む複合層であってもよい。前記コンタクト層はGaAs層であってもよい。
【0014】
また、半導体レーザ素子の各部は、請求項4に記載されている組成をとることができる。すなわち、前記化合物半導体基板はGaAs化合物半導体基板であってもよく、前記下部クラッド層はInx1(Gay1Al(1-y1))(1-x1)P層であってもよい。
前記活性層はInx2Ga(1-x2)Pの単層であってもよく、Inx3Ga(1-x3)PとInx4(Gay4Al(1-y4))(1-x4)Pとの複合層、またはInx5(Gay5Al(1-y5))(1-x5)PとInx6(Gay6Al(1-y6))(1-x6)Pとの複合層であってもよい。活性層がMQW(Multi Quantum Well)活性層である場合、活性層は上述のような複合組成となる。
【0015】
前記上部第1クラッド層はInx7(Gay7Al(1-y7))(1-x7)P層であってもよく、前記リッジ形状の上部第2クラッド層がInx8(Gay8Al(1-y8))(1-x8)P層であってもよい。
前記電流ブロック層は、GaAs、Gay9Al(1-y9)As、Inx10(Gay10Al(1-y10))(1-x10)P、もしくはInx11Al(1-x11)Pからなる単層であってもよく、前記化合物半導体基板側に配されGay9Al(1-y9)As、Inx10(Gay10Al(1-y10))(1-x10)P、もしくはInx11Al(1-x11)Pからなる下部層(26a)および前記コンタクト層側に配されGaAsからなる上部層(26b)を含む複合層であってもよい。前記コンタクト層はGaAs層であってもよい。
【0016】
請求項5記載の発明は、前記亜鉛拡散源層が酸化亜鉛からなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の半導体レーザ素子である。
亜鉛拡散源層が酸化亜鉛である場合、試料(上述の各層が形成された化合物半導体基板)を加熱することにより、活性層に亜鉛を容易に拡散させることができる。
また、亜鉛拡散源層は、請求項6に記載のように、絶縁性材料に亜鉛をドープしてなるものであってもよい。
【0017】
この場合でも、試料を加熱することにより、活性層に亜鉛を容易に拡散させることができる。絶縁性材料に対する亜鉛のドープ量を適当な値とすることにより、活性層への亜鉛の拡散量を容易に制御することができる。すなわち、亜鉛拡散源層全体を酸化亜鉛で構成すると、加熱時の活性層への亜鉛拡散量が多すぎる場合など、本発明の構成により、亜鉛拡散源層中の亜鉛量の低減を図り、拡散量を抑制することができる。絶縁性材料は、たとえば、酸化シリコン、窒化シリコンなどとすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るリッジ型半導体レーザ素子の構造を示す素子の長さ方向に沿った図解的な断面図である。図2は、図1のリッジ型半導体レーザ素子の長さ方向に直交する方向の図解的な断面図である。図2(a)は図1のIIa−IIa線断面図であり、図2(b)は図1のIIb−IIb線断面図である。図1は、図2(a)(b)のI−I線断面図である。
【0019】
このリッジ型半導体レーザ素子の長さ方向に関する一方の端面はレーザ出射側端面15となっており、他方の端面は反射側端面16となっている。
基板1の上には、下部クラッド層2、活性層3、および上部第1クラッド層4が順に積層されている。上部第1クラッド層4の上には、リッジ形状の上部第2クラッド層7が素子の長さ方向に沿って、素子の幅方向のほぼ中央部に形成されている。上部第2クラッド層7の両側には、電流ブロック層6が形成されている。電流ブロック層6は、上部第2クラッド層7の側面、および上部第1クラッド層4の上面に沿うように形成されている。上部第2クラッド層7および電流ブロック層6の上には、上部第2クラッド層7にオーミック接触するコンタクト層8が形成されている。
【0020】
上部第2クラッド層7とコンタクト層8との間で、レーザ出射側端面15の近傍および反射側端面16の近傍には、亜鉛拡散源層17a,17bがそれぞれ形成されている。亜鉛拡散源層17a,17bとコンタクト層8との間には、電流遮断層10a,10bが、平面視においてそれぞれ亜鉛拡散源層17a,17bと重なるように形成されている。
亜鉛拡散源層17a,17bおよび電流遮断層10a,10bは、レーザ出射側端面15および反射側端面16からそれぞれ所定の距離以上内方の部分には形成されていない。すなわち、レーザ出射側端面15および反射側端面16から所定の距離以上内方の部分では、上部第2クラッド層7の上部にコンタクト層8が接している。
【0021】
基板1は、たとえばn型GaAs化合物半導体基板からなる。この場合に、下部クラッド層2は、n型Alx1Ga(1-x1)As層で構成することができる。活性層3は、導電型がn型、p型、またはアンドープであり、Aly1Ga(1-y1)As層からなっていてもよいし、組成の異なる2層からなっていてもよい。すなわち、Aly11Ga(1-y11)AsとAly12Ga(1-y12)As(y11≠y12)とからなるMQW(Multi Quantum Well)活性層であってもよいし、Aly1Ga(1-y1)AsとGaAsとからなるMQW活性層であってもよい。
【0022】
上部第1クラッド層4は、p型Alx2Ga(1-x2)As層で構成することができる。さらに、電流ブロック層6は、n型Aly2Ga(1-y2)As層で構成することができ、リッジ形状の上部第2クラッド層7は、p型Alx3Ga(1-x3)As層で構成することができ、コンタクト層8は、p型GaAs層で構成することができる。
亜鉛拡散源層17a,17bは、ZnOからなる。電流遮断層10a,10bは、SiO2からなる。
【0023】
基板1の下面およびコンタクト層8の上面には、それぞれn側電極12およびp側電極13が形成されている。n側電極12およびp側電極13は、レーザ出射側端面15から反射側端面16に至る全長に渡って形成されている。
レーザ発光時、素子にはn側電極12およびp側電極13を介して電流が流される。このため、これらの電極部では、電流は素子の長さ方向の全域にわたって流れる。しかし、レーザ出射側端面15近傍および反射側端面16近傍では、電流遮断層10a,10bがそれぞれ存在するために、レーザ出射側端面15および反射側端面16を流れる電流が低減される。
【0024】
したがって、レーザ出射側端面15や反射側端面16では、非発光再結合中心が存在していた場合でも、非発光再結合が抑制され、発熱が抑制される。これにより、レーザ出射側端面15近傍および反射側端面16近傍における活性層3のバンドギャップが小さくなることを抑制できる。
このような半導体レーザ素子の各層は、MOCVD(Metal−Organic Chemical Vapor Deposition)法やスパッタリング法などにより形成することができる。その際、試料(亜鉛拡散源層17a,17bを含む各層が形成された基板1)は亜鉛拡散源層17a,17bの形成後、たとえば500〜600℃の温度を経験する。この場合、亜鉛拡散源層17a,17b下方の活性層3は、亜鉛拡散源層17a,17bから拡散により亜鉛(Zn)が導入され、構成原子の配列が無秩序化した無秩序部3a,3bとなっている。活性層3がMQW活性層である場合、無秩序部3a,3bの組成は、交互に積層された層の組成、すなわち、Aly11Ga(1-y11)AsおよびAly12Ga(1-y12)As(y11≠y12)、またはAly1Ga(1-y1)AsおよびGaAsが均質化されたものとなっている。
【0025】
活性層3のうち、亜鉛拡散源層17a,17b下方以外の部分は、亜鉛が導入されておらず、構成原子が秩序配列した秩序配列部3cとなっている。無秩序部3a,3bは、秩序配列部3cに比して、バンドギャップが大きい。
したがって、活性層3は、レーザ出射側端面15近傍および反射側端面16近傍において、素子内部よりバンドギャップが大きくなっている。このようなバンドギャップが大きな部分では、レーザ光の吸収は起こらない。したがって、レーザ出射側端面15および反射側端面16での非発光再結合により、ある程度温度が高くなっても、この部分での初期的なバンドギャップは大きいので、バンドギャップはレーザ光が吸収されるレベルには、容易には至らない。レーザ出射側端面15および反射側端面16でレーザ光が吸収されなければ、CODは起こらない。これにより、半導体レーザ素子の破壊光出力を著しく向上できるから、高出力の半導体レーザ素子を実現できる。
【0026】
亜鉛拡散源層17a,17bは、活性層3の近くに配されているので、拡散により効率的に亜鉛を活性層3に導入することができる。
レーザ出射側端面15側の亜鉛拡散源層17aおよび反射側端面16側の亜鉛拡散源層17bは、双方ともに設けられていてもよく、どちらか一方にのみ設けられていてもよい。亜鉛拡散源層の大きさ(厚さ、幅、および素子の長さ方向に沿った長さ)は、亜鉛の拡散により活性層3の所定の部分が無秩序化される限り、任意に設定することができる。
【0027】
亜鉛拡散源層17a,17bは、絶縁性材料に亜鉛をドープしてなるものであってもよい。この場合でも、試料を加熱することにより、活性層3に亜鉛を容易に拡散させることができる。絶縁性材料に対する亜鉛のドープ量を適当な値とすることにより、活性層3への亜鉛の拡散量を容易に制御することができる。たとえば、上述の実施形態のように亜鉛拡散源層全体を酸化亜鉛で構成すると、加熱時の活性層3などへの亜鉛拡散量が多すぎる場合がある。この場合、亜鉛拡散源層17a,17bを、絶縁性材料に亜鉛をドープしたものとすることにより、亜鉛拡散源層17a,17b中の亜鉛量の低減を図り、加熱時の亜鉛拡散量を抑制することができる。絶縁性材料は、たとえば、酸化シリコン、窒化シリコンなどとすることができる。
【0028】
レーザ出射側端面15側の電流遮断層10aおよび反射側端面16側の電流遮断層10bは、双方ともに設けられていてもよく、どちらか一方にのみ設けられていてもよい。また、電流遮断層10a,10bを双方とも設けた場合、それぞれの素子の長さ方向に沿った長さは同じであってもよく、異なっていてもよい。非発光再結合による発熱は、通常、レーザ出射側端面15近傍で顕著に起こるから、電流遮断層10a,10bの素子の長さ方向に沿った長さは、電流遮断層10bに比して電流遮断層10aを長くしてもよく、レーザ出射側端面15近傍にのみ電流遮断層10aを設けてもよい。
【0029】
上述の実施形態においては、亜鉛拡散源層17a,17bと電流遮断層10a,10bとは、それぞれ平面視において重なるように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、亜鉛拡散源層17a,17bの大きさおよび配置と、電流遮断層10a,10bの大きさおよび配置とは独立に設定することができる。
上部第1クラッド層4と上部第2クラッド層7との間には、エッチングにより上部第2クラッド層7をリッジ形状に整形する際に用いるエッチングストップ層(エッチング媒体に対する耐性を有する層)が設けられていてもよい。上部第2クラッド層7は、たとえば、SiO2からなる帯状のマスク層をマスクとして、エッチングによりリッジ形状に整形することができる。その場合、MOCVD法により電流ブロック層6を、リッジ形状の上部第2クラッド層7の側方に選択的に成長させることができる。その後、マスク層のうち、レーザ出射側端面15近傍および反射側端面16近傍以外の部分を除去し、マスク層の残部を電流遮断層10a,10bとすることができる。
【0030】
電流遮断層10a,10bが存在しない構造の半導体レーザを得る場合は、電流ブロック層6を選択成長させた後、マスク層を完全に除去すればよい。
図3は、本発明の第2の実施形態に係るリッジ型半導体レーザ素子の構造を示す素子の長さ方向に直交する方向の図解的な断面図である。図3(a)は、レーザ出射側端面15近傍の断面を示しており、図3(b)は、素子の長さ方向中央部近傍の断面を示している。図1、2に示す実施形態による半導体レーザ素子と同一構成である部分は同一符号を付して説明を省略する。
【0031】
基板21の上には、下部クラッド層22、活性層23、および上部第1クラッド層24が順に積層されている。上部第1クラッド層24の上には、リッジ形状の上部第2クラッド層27が素子の長さ方向に沿って、素子の幅方向のほぼ中央部に形成されている。上部第2クラッド層27の両側には、電流ブロック層26が形成されている。電流ブロック層26は、上部第2クラッド層27の側面、および上部第1クラッド層24の上面に沿うように形成されており、基板21側に配された下部層26aとその上(基板21から遠い側)に配された上部層26bとを含んでいる。上部第2クラッド層27および電流ブロック層26の上には、上部第2クラッド層27にオーミック接触するコンタクト層28が形成されている。
【0032】
上部第2クラッド層27とコンタクト層28との間で、レーザ出射側端面15の近傍(図3(a))および反射側端面16の近傍には、亜鉛拡散源層17a,17bがそれぞれ形成されている。亜鉛拡散源層17a,17bとコンタクト層28との間には、電流遮断層10a,10bが、平面視においてそれぞれ亜鉛拡散源層17a,17bと重なるように形成されている。
亜鉛拡散源層17a,17bおよび電流遮断層10a,10bは、レーザ出射側端面15および反射側端面16からそれぞれ所定の距離以上内方の部分には形成されていない。すなわち、レーザ出射側端面15および反射側端面16から所定の距離以上内方の部分では、上部第2クラッド層27の上部にコンタクト層28が接している。
【0033】
基板21は、たとえばn型GaAs化合物半導体基板からなる。この場合に、下部クラッド層22は、n型Inx1(Gay1Al(1-y1))(1-x1)P層で構成することができる。活性層23は、導電型がn型、p型、またはアンドープであり、Inx2Ga(1-x2)P層からなっていてもよいし、組成の異なる2層からなっていてもよい。すなわち、Inx5(Gay5Al(1-y5))(1-x5)PとInx6(Gay6Al(1-y6))(1-x6)P(y5≠y6)とからなるMQW(Multi Quantum Well)活性層であってもよいし、Inx3Ga(1-x3)PとInx4(Gay4Al(1-y4))(1-x4)PとからなるMQW活性層であってもよい。
【0034】
上部第1クラッド層24は、p型Inx7(Gay7Al(1-y7))(1-x7)P層で構成することができる。さらに、電流ブロック層26の導電型はn型とすることができ、下部層26aは、Gay9Al(1-y9)As層であってもよいし、Inx10(Gay10Al(1-y10))(1-x10)P層であってもよいし、Inx11Al(1-x11)P層であってもよい。上部層26bは、GaAs層で構成することができる。リッジ形状の上部第2クラッド層27は、p型Inx8(Gay8Al(1-y8))(1-x8)P層で構成することができ、コンタクト層28は、p型GaAs層で構成することができる。
【0035】
亜鉛拡散源層17a,17bおよび電流遮断層10a,10bは、このようなInGaAsP系材料で構成された半導体レーザ素子においても、AlGaAs系材料(第1の実施形態)で構成された半導体レーザ素子におけるものと同様の効果を奏することができる。
SiO2からなる帯状のマスク層を用いてリッジ形状に整形された上部第2クラッド層27の両側方に、MOCVD法によりAlGaAs系などの3(4)元混晶からなる電流ブロック層26を形成しようとすると、マスク層の上にも電流ブロック層26を構成する材料が堆積する。そこで、下部層26aとして3元混晶材料からなる層を薄く成膜し、その後GaAsからなる上部層26bを成膜することにより、このような事態を回避することができる。すなわち、このような構成により、電流ブロック層26を上部第2クラッド層27の両側方に良好に選択成長させることができ、かつ、必要な厚さの電流ブロック層26を得ることができる。本発明の第1の実施形態のように、主としてAlGaAs系材料からなる半導体レーザ素子においても、電流ブロック層6を、3元混晶からなる下部層と、GaAsからなる上部層とで構成することにより上述の効果を得ることができる。
【0036】
第2の実施形態において、電流ブロック層26は、下部層26aと上部層26bとを含む複合層であるが、電流ブロック層26は、GaAs層、Gay9Al(1-y9)As層、Inx10(Gay10Al(1-y10))(1-x10)P層、またはInx11Al(1-x11)P層からなる単層であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ素子の構造を示す素子の長さ方向に沿った図解的な断面図である。
【図2】図1のリッジ型半導体レーザ素子の長さ方向に直交する方向の図解的な断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ素子の構造を示す素子の長さ方向に直交する方向の図解的な断面図である。
【符号の説明】
1,21 基板
2,22 下部クラッド層
3,23 活性層
4,24 上部第1クラッド層
6,26 電流ブロック層
26a 下部層
26b 上部層
7,27 上部第2クラッド層
8,28 コンタクト層
10a,10b 電流遮断層
15 レーザ出射側端面
16 反射側端面
17a,17b 亜鉛拡散源層
Claims (6)
- 化合物半導体基板上に順に積層された下部クラッド層、活性層および上部第1クラッド層と、
前記上部第1クラッド層上に設けられたリッジ形状の上部第2クラッド層と、
前記上部第2クラッド層の側方に設けられた電流ブロック層と、
前記上部第2クラッド層上に設けられたコンタクト層と、
前記上部第2クラッド層の長手方向に関する素子両端面であるレーザ出射側端面および反射側端面のうちの少なくとも一方の近傍において、前記上部第2クラッド層と前記コンタクト層との間に設けられ、亜鉛を含有した亜鉛拡散源層とを含むことを特徴とする半導体レーザ素子。 - 前記上部第2クラッド層の長手方向に関する素子両端面であるレーザ出射側端面および反射側端面のうちの少なくとも一方の近傍において、前記亜鉛拡散源層と前記コンタクト層との間に設けられた絶縁体からなる電流遮断層をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ素子。
- 前記化合物半導体基板がGaAs化合物半導体基板であり、
前記下部クラッド層がAlx1Ga(1-x1)As層であり、
前記活性層がAly1Ga(1-y1)Asの単層、Aly11Ga(1-y11)AsとAly12Ga(1-y12)Asとの複合層、またはAly1Ga(1-y1)AsとGaAsとの複合層であり、
前記上部第1クラッド層がAlx2Ga(1-x2)As層であり、
前記リッジ形状の上部第2クラッド層がAlx3Ga(1-x3)As層であり、
前記電流ブロック層がAly2Ga(1-y2)As層からなる単層、または、前記化合物半導体基板側に配されAly3Ga(1-y3)Asからなる下部層および前記コンタクト層側に配されGaAsからなる上部層を含む複合層であり、
前記コンタクト層がGaAs層であることを特徴とする請求項1または2記載の半導体レーザ素子。 - 前記化合物半導体基板がGaAs化合物半導体基板であり、
前記下部クラッド層がInx1(Gay1Al(1-y1))(1-x1)P層であり、
前記活性層がInx2Ga(1-x2)Pの単層、Inx3Ga(1-x3)PとInx4(Gay4Al(1-y4))(1-x4)Pとの複合層、またはInx5(Gay5Al(1-y5))(1-x5)PとInx6(Gay6Al(1-y6))(1-x6)Pとの複合層であり、
前記上部第1クラッド層がInx7(Gay7Al(1-y7))(1-x7)P層であり、
前記リッジ形状の上部第2クラッド層がInx8(Gay8Al(1-y8))(1-x8)P層であり、
前記電流ブロック層がGaAs、Gay9Al(1-y9)As、Inx10(Gay10Al(1-y10))(1-x10)P、もしくはInx11Al(1-x11)Pからなる単層、または前記化合物半導体基板側に配されGay9Al(1-y9)As、Inx10(Gay10Al(1-y10))(1-x10)P、もしくはInx11Al(1-x11)Pからなる下部層および前記コンタクト層側に配されGaAsからなる上部層を含む複合層であり、
前記コンタクト層がGaAs層であることを特徴とする請求項1または2記載の半導体レーザ素子。 - 前記亜鉛拡散源層が酸化亜鉛からなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
- 前記亜鉛拡散源層が、絶縁性材料に亜鉛をドープしてなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
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