JP4996869B2 - 半導体レーザ - Google Patents
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Description
(1)高信頼化実現のため、InP基板上にBeを含む格子整合系II−VI半導体により半導体レーザの基本構造を構成する。
(2)活性層へのキャリアの注入効率を高めるため、タイプI型のバンドラインナップを有するダブルヘテロ構造で活性層、光ガイド層、クラッド層を構成する。
(3)活性層への光の閉じ込めを増強することができる活性層、光ガイド層、クラッド層を構成する。
(4)結晶品質が高く作製が容易で安定した結晶材料、層構造により活性層、光ガイド層、クラッド層を構成する。あるいは、上記活性層、光ガイド層、クラッド層の結晶品質を向上させることができる結晶成長技術を提供する。
(1)活性層Bex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶組成:「0.01<X1<0.3」、特に望ましくは「0.1<X1<0.2」。
(2)活性層Bex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1格子不整合度:1%以下。
(3)光ガイド層、クラッド層へ適用するBex2Zn1−X2SeY2Te1−Y2混晶組成:活性層Bex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶とのBe組成変動30%以下。すなわち、0.7×X1<X2<1.3×X1、且つ、0.7×Y1<Y2<1.3×Y1、の関係を満足すること。
(1)MgSe/BeZnSeTe光ガイドによる光閉じ込めの向上。
(2)MgSe/BeZnSeTe光ガイドによる活性層n側端でのタイプII発光を防止したことによる活性層へのキャリア注入効率の上昇。
また、
(3)Zn照射、及び活性層と超格子光ガイド層に同一の組成を持つBeZnSeTeを用いたことによる結晶性の改善も特性向上に寄与しているものと予想される。
・Be添加による高信頼性、
・活性層と同一材料を他の層に適用することによるタイプII接続の防止、及び光閉じ込め、
・格子整合、Zn照射による結晶性改善
を考慮すると、本発明が(1)、(2)のどちらかの構造においても従来構造に対する改善効果を有することは明白である。
(1)前記第1の光ガイド層、および第2の光ガイド層、
(2)前記n型クラッド層、および第1の光ガイド層、および第2の光ガイド層、およびp型クラッド層。
Claims (12)
- InP基板上にn型クラッド層、第1の光ガイド層、活性層、第2の光ガイド層およびp型クラッド層を有し、
前記活性層はBeを含むII−VI族化合物半導体混晶層を有し、
下記(1)、又は(2)のいずれかに、前記活性層のBeを含むII−VI族化合物半導体混晶層と同一の母体元素で構成される第1の層と、他の結晶により構成される第2の層からなる超格子層を有し、
(1)前記第1の光ガイド層、および第2の光ガイド層、
(2)前記n型クラッド層、および第1の光ガイド層、および第2の光ガイド層、およびp型クラッド層、
前記第1および第2の光ガイド層と前記活性層は、タイプIのダブルヘテロ構造を形成し、
前記第2の層の膜厚が、前記活性層及び該第2の層を含む超格子層にミニバンドを形成する範囲の膜厚に調整され、
前記(1)、又は(2)のBeを有する層のBe組成比Xaと、前記活性層のBeを有する層のBe組成比Xbが、
0.7×Xb<Xa<1.3×Xb
の関係を満足することを特徴とする半導体レーザ。 - 前記(1)、又は(2)のいずれかを構成する前記Be組成比Xaを有する層のバンドギャップEgaと、前記活性層のBe組成比Xbを有する層のバンドギャップEgbが、
0.7×Egb<Ega<1.3×Egb
の関係を満足する請求項1記載の半導体レーザ。 - 請求項1に記載の(1)、又は(2)の前記第1の層が、Be x1 Zn 1−X1 Se Y1 Te 1−Y1 混晶であり、
前記活性層をBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶により構成するか、またはBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶層と他の結晶層との積層構成とし、
前記(1)、又は(2)の層をBex2Zn1−X2SeY2Te1−Y2混晶井戸層と他の結晶により構成される障壁層との超格子構造とし、
ここで0.7×X1<X2<1.3×X1、且つ、0.7×Y1<Y2<1.3×Y1、の関係を満足する請求項1記載の半導体レーザ。 - 請求項1に記載の(1)、又は(2)の前記第1の層が、Be x2 Zn 1−X2 Se Y2 Te 1−Y2 混晶であり、
前記活性層をBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶により構成するか、またはBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶層とMgSeを含む他の結晶層との積層構成とし、
前記(1)、又は(2)の層をBex2Zn1−X2SeY2Te1−Y2混晶を井戸層とし、MgSe結晶を障壁層とした超格子構造とし、
ここで0.7×X1<X2<1.3×X1、且つ、0.7×Y1<Y2<1.3×Y1、の関係を満足する請求項1記載の半導体レーザ。 - 前記MgSe障壁層の膜厚を1〜5モノレーヤーとした請求項4記載の半導体レーザ。
- 分子線エピタキシ法によるInP基板上に形成したII−VI族化合物半導体で構成されるn型クラッド層、第1の光ガイド層、活性層、第2の光ガイド層およびp型クラッド層を有する半導体レーザ作製方法において、
前記第1の光ガイド層および第2の光ガイド層、または前記n型クラッド層、および第1の光ガイド層、および第2の光ガイド層、およびp型クラッド層のいずれかに、前記活性層のBeを含むII−VI族化合物半導体混晶層と同一の母体元素で構成される第1の層と、他の結晶により構成される第2の層からなる超格子層を有し、
前記第1および第2の光ガイド層と前記活性層は、タイプIのダブルヘテロ構造を形成し、
前記第2の層の膜厚が、前記活性層及び該第2の層を含む超格子層にミニバンドを形成する範囲の膜厚に調整すること、
前記活性層をBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶により構成するか、またはBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶層とMgSeを含む他の結晶層との積層構造で構成すること、
前記第1の光ガイド層および第2の光ガイド層、または前記n型クラッド層、および第1の光ガイド層、および第2の光ガイド層、およびp型クラッド層を前記活性層のBeZnSeTe混晶と同一組成の混晶を井戸層とする超格子構造により構成すること、
前記BeZnSeTe混晶を含む積層構造、超格子構造の形成において、前記BeZnSeTe混晶を形成する前または、後、または前後に所定の時間のZn照射を行なうこと
を特徴とする半導体レーザ作製方法。 - 前記活性層をBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶層、またはBex2Zn1−X2SeY2Te1−Y2混晶層とMgSe層を有する積層構成により構成する、
請求項6記載の半導体レーザ作製方法。 - 前記(1)、又は(2)を前記活性層のBeZnSeTe混晶と同一組成の混晶井戸層およびMgSe障壁層を持つ超格子構造により構成するとともに、前記混晶井戸層とMgSe障壁層との間に2原子層以下のZnを含む層を持つ超格子構造により構成する
請求項1記載の半導体レーザ。 - 前記活性層を構成するBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶が格子不整合度1%以内で前記InP基板に格子整合し、
ここで、0.01<X1<0.3の関係を満足するものとする請求項2記載の半導体レーザ。 - 前記活性層を構成するBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶が格子不整合度1%以内で前記InP基板に格子整合し、
ここで、0.01<X1<0.3の関係を満足するものとする請求項3記載の半導体レーザ。 - 前記活性層を構成するBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶が格子不整合度1%以内で前記InP基板に格子整合し、
ここで、0.01<X1<0.3の関係を満足するものとする請求項4記載の半導体レーザ。 - 前記活性層を量子井戸構造で構成し、
該量子井戸構造を構成する井戸層としてBex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶またはMgSe/Bex1Zn1−X1SeY1Te1−Y1混晶より構成される超格子のいずれかを用い、
前記量子井戸構造を構成する障壁層としてBex2Zn1−X2SeY2Te1−Y2混晶またはMgSe/Bex2Zn1−X2SeY1Te1−Y2混晶より構成される超格子のいずれかを用い、
ここで、0.7×X1<X2<1.3×X1、且つ、0.7×Y1<Y2<1.3×Y1、の関係を満足するものとする請求項2記載の半導体レーザ。
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