JP5553035B2 - 窒化ガリウム系半導体レーザ素子 - Google Patents
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半導体基板10(ノンドープGaN基板、主面:{20−21}面(c面からm軸方向への傾斜角度:75°)
バッファ層20a(n型GaN層、ドーパント:Si、ドーパント濃度:3×1018/cm3、膜厚:1.1μm)
下部クラッド層20b(n型In0.03Al0.14Ga0.83N層、ドーパント:Si、ドーパント濃度:3×1018/cm3、膜厚:1.2μm)
下部光ガイド層20c(n型GaN層、ドーパント:Si、ドーパント濃度:2×1018/cm3、膜厚:0.250μm)
下部光ガイド層20d(n型In0.025Ga0.975N半導体層、ドーパント:Si、ドーパント濃度:5×1017/cm3、膜厚:0.115μm)
活性層30(多重量子井戸構造:井戸層30a/バリア層30b/井戸層30c、井戸層30a,30cの組成:In0.30Ga0.70N、井戸層30a,30cの膜厚:3nm、バリア層30bの組成:InzGa1−zN半導体層(z:0.025、0.050、0.10、0.15)、バリア層30bの膜厚:1nm、2nm、5nm、10nm)
上部光ガイド層40a(ノンドープIn0.025Ga0.975N半導体層、膜厚:0.075μm)
電子ブロック層40b(p型GaN層、ドーパント:Mg、ドーパント濃度:1×1019/cm3、膜厚:20nm)
上部光ガイド層40c(p型In0.025Ga0.975N層、ドーパント:Mg、ドーパント濃度:5×1018/cm3、膜厚:0.050μm)
上部光ガイド層40d(p型GaN層、ドーパント:Mg、ドーパント濃度:5×1018/cm3、膜厚:0.250μm)
上部クラッド層40e(p型In0.03Al0.14Ga0.83N層、ドーパント:Mg、ドーパント濃度:1×1019/cm3、膜厚:0.40μm)
コンタクト層40f(p+型GaN層、ドーパント:Mg、ドーパント濃度:3×1019/cm3、膜厚:0.050μm)
半導体レーザ素子モデルBは、半導体基板10の主面が{0001}面(c面)であることを除き半導体レーザ素子モデルAと同様の構成を有している。
半導体レーザ素子モデルCは、活性層30が井戸層30aの単層からなることを除き半導体レーザ素子モデルAと同様の構成を有している。
Claims (13)
- 半極性主面を有する基板と、
前記半極性主面上に配置された光ガイド層と、
510〜550nmの光を発生可能な量子井戸構造を有すると共に前記光ガイド層上に配置された活性層と、を備え、
前記半極性主面が、窒化ガリウム系半導体のc軸に直交する面から前記窒化ガリウム系半導体のm軸方向に傾斜しており、
前記半極性主面の前記m軸方向への傾斜角度が63°以上80°未満であり、
前記量子井戸構造が、InGaNからなる第1井戸層と、当該第1井戸層上に配置されると共に窒化ガリウム系半導体からなるバリア層と、当該バリア層上に配置されると共にInGaNからなる第2井戸層と、を有し、
前記バリア層のバンドギャップが前記光ガイド層のバンドギャップより小さく、
前記第1井戸層又は前記第2井戸層の少なくとも一方がIn y Ga 1−y N(0.25≦y≦0.30)からなり、
前記バリア層の前記窒化ガリウム系半導体がIn z Ga 1−z N半導体(0.025≦z≦0.10)である、窒化ガリウム系半導体レーザ素子。 - 前記半極性主面が{20−21}面である、請求項1に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
- 前記光ガイド層がInxGa1−xN(0.025≦x≦0.06)からなる、請求項1又は2に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
- 前記光ガイド層がn型ドーパントを含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
- 前記第1井戸層又は前記第2井戸層の少なくとも一方の膜厚が1.0〜4.0nmである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
- 前記第1井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差、又は、前記第2井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差の少なくとも一方が1.12eVを超え1.14eV以下であり、
前記バリア層の膜厚が1.0〜2.2nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。 - 前記第1井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差、又は、前記第2井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差の少なくとも一方が1.07eVを超え1.12eV以下であり、
前記バリア層の膜厚が1.0〜2.4nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。 - 前記第1井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差、又は、前記第2井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差の少なくとも一方が1.02eVを超え1.07eV以下であり、
前記バリア層の膜厚が1.0〜2.9nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。 - 前記第1井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差、又は、前記第2井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差の少なくとも一方が0.97eVを超え1.02eV以下であり、
前記バリア層の膜厚が1.0〜3.3nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。 - 前記第1井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差、又は、前記第2井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差の少なくとも一方が0.92eVを超え0.97eV以下であり、
前記バリア層の膜厚が1.0〜4.1nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。 - 前記第1井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差、又は、前記第2井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差の少なくとも一方が0.87eVを超え0.92eV以下であり、
前記バリア層の膜厚が1.0〜4.8nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。 - 前記第1井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差、又は、前記第2井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差の少なくとも一方が0.82eVを超え0.87eV以下であり、
前記バリア層の膜厚が1.0〜6.5nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。 - 前記第1井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差、又は、前記第2井戸層と前記バリア層のバンドギャップ差の少なくとも一方が0.77eV以上0.82eV以下であり、
前記バリア層の膜厚が1.0〜8.3nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
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