JPH03104292A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH03104292A JPH03104292A JP24299989A JP24299989A JPH03104292A JP H03104292 A JPH03104292 A JP H03104292A JP 24299989 A JP24299989 A JP 24299989A JP 24299989 A JP24299989 A JP 24299989A JP H03104292 A JPH03104292 A JP H03104292A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、いわゆる拡散ストライプ構造(以下JS構
造と称する)の半導体L−ザに関する。
造と称する)の半導体L−ザに関する。
第4図は半導体レーザであって、JAPANESE J
OURNAL OF APPLIED PHYSICS
VOL.13. No.lO. OCT.1974
P.161gに開示されたアルミニウム●ガリウム・ヒ
素AI!GaAs系で試みられているJS構造を、活性
層がアルミニウム・ガリウム・インジウム◆リン(Aj
)Ga ) In P(OF t−y
O.5 0.5≦y<0.7)で形成された可
視光半導体レーザに適用した場合の断面図である。
OURNAL OF APPLIED PHYSICS
VOL.13. No.lO. OCT.1974
P.161gに開示されたアルミニウム●ガリウム・ヒ
素AI!GaAs系で試みられているJS構造を、活性
層がアルミニウム・ガリウム・インジウム◆リン(Aj
)Ga ) In P(OF t−y
O.5 0.5≦y<0.7)で形成された可
視光半導体レーザに適用した場合の断面図である。
同図に示すように、n型ガリウム●ヒ素GaAS基板1
上に、n型(AN Ga ) Inx
1−x O.5 0.5P(y<x≦1)からなる半導体下部クラッド層
2,n型(AI! Ga ) In P
y l−y O.5 0.5からな
る半導体活性層3,ドーピング用不純物として亜鉛Zn
をドープしたp型(AN Ga )x l−
x In Pからなる半導体上部クラッド層40.5
0.5 及びp型GaAsからなるコンタクト層5を順次積層す
る。
上に、n型(AN Ga ) Inx
1−x O.5 0.5P(y<x≦1)からなる半導体下部クラッド層
2,n型(AI! Ga ) In P
y l−y O.5 0.5からな
る半導体活性層3,ドーピング用不純物として亜鉛Zn
をドープしたp型(AN Ga )x l−
x In Pからなる半導体上部クラッド層40.5
0.5 及びp型GaAsからなるコンタクト層5を順次積層す
る。
その後、ストライブ状のマスクをコンタクト層5の上面
中央部に配設し、コンタクト層5の上面から拡散用不純
物としてZnを拡散し、第4図中にハッチングを施した
ように、コンタクト層5,上部クラッド層4.活性層3
及び下部クラッド層2の上部に、中央の非拡散領域の両
側にp型の拡散領域6を形或する。このとき、活性層3
の中央の非拡散領域がレーザ発振の生じる活性領域7と
なる。
中央部に配設し、コンタクト層5の上面から拡散用不純
物としてZnを拡散し、第4図中にハッチングを施した
ように、コンタクト層5,上部クラッド層4.活性層3
及び下部クラッド層2の上部に、中央の非拡散領域の両
側にp型の拡散領域6を形或する。このとき、活性層3
の中央の非拡散領域がレーザ発振の生じる活性領域7と
なる。
ところで、IEEE JOURNAL OF QUAN
TUM ELECTRONICS. VOL.QE−2
3. No.6. JUNE 1987. P.704
〜711には、(AfIGa) In P
の結晶にZnO.5 0.5 を拡散すると禁制帯幅が大きくなることが報告されてお
り、これは(AI Ga ) Inx
l−x 0.5 。sPのXをゼロとした場合のGalnPに対しても同
様のことが言える。
TUM ELECTRONICS. VOL.QE−2
3. No.6. JUNE 1987. P.704
〜711には、(AfIGa) In P
の結晶にZnO.5 0.5 を拡散すると禁制帯幅が大きくなることが報告されてお
り、これは(AI Ga ) Inx
l−x 0.5 。sPのXをゼロとした場合のGalnPに対しても同
様のことが言える。
つぎに、このようなJS構造の半導体レーザの動作原理
について簡単に説明すると、第4図における下部クラッ
ド層2中にZnの拡散により形成されたpn接合の拡散
電位は、活性層3と上部クラッド層4とのpnへテロ接
合の拡散電位,及び活性層3中にZnの拡散により形成
されたpn接合の拡散電位よりも数100meV程度大
きいため、両クラッド層2.4からZnを拡散していな
い活性領域7に効率よく電子と正孔が注入され、活性領
域の禁制帯幅に相当する波長の光が発生し、第4図の活
性領域7から紙面に垂直な方向にレーザ光が出射される
。
について簡単に説明すると、第4図における下部クラッ
ド層2中にZnの拡散により形成されたpn接合の拡散
電位は、活性層3と上部クラッド層4とのpnへテロ接
合の拡散電位,及び活性層3中にZnの拡散により形成
されたpn接合の拡散電位よりも数100meV程度大
きいため、両クラッド層2.4からZnを拡散していな
い活性領域7に効率よく電子と正孔が注入され、活性領
域の禁制帯幅に相当する波長の光が発生し、第4図の活
性領域7から紙面に垂直な方向にレーザ光が出射される
。
このとき、活性層3のZnを拡散した領域とZnを拡散
していない活性領域7とでは、後者の活性領域7の方が
、禁制帯幅が広く、かつ屈折率が低いので、禁制帯幅の
差により、注入された電子と正孔が活性領域7に閉じ込
められるとともに、屈折率の差により、光吸収損失がほ
とんどない状態で光が活性領域7に閉じ込められる。
していない活性領域7とでは、後者の活性領域7の方が
、禁制帯幅が広く、かつ屈折率が低いので、禁制帯幅の
差により、注入された電子と正孔が活性領域7に閉じ込
められるとともに、屈折率の差により、光吸収損失がほ
とんどない状態で光が活性領域7に閉じ込められる。
そして、順方向バイアスによる注入電流の増加に伴って
発光出力は増加するが、電流がしきい値をこえると、利
得が損失を上回り、発光出力が急激に増加し、いわゆる
レーザ発振が生じる。
発光出力は増加するが、電流がしきい値をこえると、利
得が損失を上回り、発光出力が急激に増加し、いわゆる
レーザ発振が生じる。
以上説明したように、従来のJS構造の可視光半導体レ
ーザでは、禁制帯幅の大なる拡散領域6を形成するため
の拡散用不純物としてZnを用いており、上部クラッド
層4に予めドーブしたドーピング用不純物と同じである
ため、Znを拡散して拡散領域6を形成する工程で、上
部クラッド層4から活性層3の活性領域7にZnが拡散
し、非拡散領域であるべき活性領域7にこのようにZn
が拡散することによって、活性領域7の禁制帯幅が大き
くなり、活性領域7における電子,正孔の閉じ込め及び
光の閉じ込め作用が低下し、しきい値電流が上昇すると
ともに、発振波長が所望の値からずれるという問題点が
あった。
ーザでは、禁制帯幅の大なる拡散領域6を形成するため
の拡散用不純物としてZnを用いており、上部クラッド
層4に予めドーブしたドーピング用不純物と同じである
ため、Znを拡散して拡散領域6を形成する工程で、上
部クラッド層4から活性層3の活性領域7にZnが拡散
し、非拡散領域であるべき活性領域7にこのようにZn
が拡散することによって、活性領域7の禁制帯幅が大き
くなり、活性領域7における電子,正孔の閉じ込め及び
光の閉じ込め作用が低下し、しきい値電流が上昇すると
ともに、発振波長が所望の値からずれるという問題点が
あった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、発振しきい値電流の上昇及び発振波長のずれ
を防止し、所望の特性の可視光半導体レーザを得られる
ようにすることを目的とする。
たもので、発振しきい値電流の上昇及び発振波長のずれ
を防止し、所望の特性の可視光半導体レーザを得られる
ようにすることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、半導体基板上に、第1
導電型の半導体下部クラッド層,半導体活性層及びドー
ピング用不純物がドーブされた第2導電型の半導体上部
クラッド層を順次積層し、前記上部クラッド層,前記活
性層及び前記下部クラッド層の上部に拡散用不純物の拡
散により第2導電型の拡散領域を形成した半導体レーザ
において、前記活性層をガリウム・インジウム・リンま
たはアルミニウム●ガリウム●インジウム◆リンにより
形成し、前記上部クラッド層のドーピング用不純物を前
記拡散用不純物より拡散速度の小さいものにしたことを
特徴とするものである。
導電型の半導体下部クラッド層,半導体活性層及びドー
ピング用不純物がドーブされた第2導電型の半導体上部
クラッド層を順次積層し、前記上部クラッド層,前記活
性層及び前記下部クラッド層の上部に拡散用不純物の拡
散により第2導電型の拡散領域を形成した半導体レーザ
において、前記活性層をガリウム・インジウム・リンま
たはアルミニウム●ガリウム●インジウム◆リンにより
形成し、前記上部クラッド層のドーピング用不純物を前
記拡散用不純物より拡散速度の小さいものにしたことを
特徴とするものである。
この発明においては、半導体活性層をガリウム●インジ
ウム◆リンまたはアルミニウム・ガリウム・インジウム
・リンにより形成したため、発振レーザ光が可視光とな
り、半導体上部クラッド層のドーピング用不純物を拡散
用不純物より拡散速度の小さいものにしたため、拡散領
域の形或中に、半導体上部クラッド層のドーピング用不
純物の半導体活性層への拡散が抑制され、従来のように
ドーピング用不純物の拡散によって半導体活性層の禁制
帯幅が大きくなることが防止され、発振しきい値電流の
上昇及び発振波長のずれが防止される。
ウム◆リンまたはアルミニウム・ガリウム・インジウム
・リンにより形成したため、発振レーザ光が可視光とな
り、半導体上部クラッド層のドーピング用不純物を拡散
用不純物より拡散速度の小さいものにしたため、拡散領
域の形或中に、半導体上部クラッド層のドーピング用不
純物の半導体活性層への拡散が抑制され、従来のように
ドーピング用不純物の拡散によって半導体活性層の禁制
帯幅が大きくなることが防止され、発振しきい値電流の
上昇及び発振波長のずれが防止される。
11図はこの発明による半導体レーザの一実施例を示す
断面図であり、n型GaAs基板8上に厚さ1μmのn
型(AI! Ga’ ) In0.6
0.4 0.5 。sPからなる半導体下部クラッド層9.厚さ0.07
μmのn型Ga In Pからなる半導体0.
5 0.5 活性層10,ドーピンク用不純物としてZnより拡散速
度の小さいマグネシウムMgをドープした厚さ1μmの
p型(AN Ga ) InO.8
0.4 0.5 0.5 Pからなる半導体上部クラッド層11及びp型
GaAsからなるコンタクト層12を順次積層する。
断面図であり、n型GaAs基板8上に厚さ1μmのn
型(AI! Ga’ ) In0.6
0.4 0.5 。sPからなる半導体下部クラッド層9.厚さ0.07
μmのn型Ga In Pからなる半導体0.
5 0.5 活性層10,ドーピンク用不純物としてZnより拡散速
度の小さいマグネシウムMgをドープした厚さ1μmの
p型(AN Ga ) InO.8
0.4 0.5 0.5 Pからなる半導体上部クラッド層11及びp型
GaAsからなるコンタクト層12を順次積層する。
その後、従来と同様にして、コンタクト層12の上面か
ら600℃の温度下でZnを拡散し、第1図中にハッチ
ングを施したように、コンタクト層12,上部クラッド
層11及び活性層10から下部クラッド層9の上部にか
けて、幅w +w 2〜4μmの中央の非拡散領域の両
側にp型の拡散領域13を形成し、活性層10の中央に
幅W(2〜4μm)の非拡散領域である活性領域14を
形成する。
ら600℃の温度下でZnを拡散し、第1図中にハッチ
ングを施したように、コンタクト層12,上部クラッド
層11及び活性層10から下部クラッド層9の上部にか
けて、幅w +w 2〜4μmの中央の非拡散領域の両
側にp型の拡散領域13を形成し、活性層10の中央に
幅W(2〜4μm)の非拡散領域である活性領域14を
形成する。
ところで、Znの拡散によって、コンタクト層12及び
上部クラッド層11の拡散領域13の部分は、p の状
態になる。
上部クラッド層11の拡散領域13の部分は、p の状
態になる。
このように、上部クラッド層11のドーピング用不純物
として、拡散用不純物であるZnより拡散速度の小さい
Mgを用いたため、拡散領域13の形成工程における上
部クラッド層11中のMgの活性領域14への拡散を抑
制することができ、Mgの拡散によって活性領域l4の
禁制帯幅が大きくなることを防止でき、発振しきい値電
流の上昇及び発振波長の所望値からのずれを防止するこ
とができ、特性の優れた可視光半導体レーザを得ること
ができる。
として、拡散用不純物であるZnより拡散速度の小さい
Mgを用いたため、拡散領域13の形成工程における上
部クラッド層11中のMgの活性領域14への拡散を抑
制することができ、Mgの拡散によって活性領域l4の
禁制帯幅が大きくなることを防止でき、発振しきい値電
流の上昇及び発振波長の所望値からのずれを防止するこ
とができ、特性の優れた可視光半導体レーザを得ること
ができる。
第2図はこの発明による半導体レーザの他の実施例を示
す斜視図であり、高出力化を期待できる窓構造型に適用
した例である。
す斜視図であり、高出力化を期待できる窓構造型に適用
した例である。
第1図と相違するのは、コンタクト層12の形成後、コ
ンタクト層12の上面中央にチップの全長Lよりも(L
+L2)だけ短い幅Wのストラl イブ状のマスクを配設し、コンタクト層12の上面から
Znを拡散して拡散領域15を形成し、拡散領域15の
一部である活性層10の中央の両端部に、長さL ,L
2のレーザ光の出射窓16をl 形成したことである。
ンタクト層12の上面中央にチップの全長Lよりも(L
+L2)だけ短い幅Wのストラl イブ状のマスクを配設し、コンタクト層12の上面から
Znを拡散して拡散領域15を形成し、拡散領域15の
一部である活性層10の中央の両端部に、長さL ,L
2のレーザ光の出射窓16をl 形成したことである。
そして、第2図中の破線で囲まれたハッチングのない部
分の下側は非拡散領域であり、活性層10中の非拡散領
域が活性領域に相当し、この活性領域で発生したレーザ
光が窓16を通って外部に出射される。この場合も、拡
散領域15の形成工程において、上部クラッド層11中
のMgの活性領域への拡散を抑制することができ、しき
い値電流が低く、所望の発振波長の高出力の可視光半導
体レーザを得ることが可能になる。
分の下側は非拡散領域であり、活性層10中の非拡散領
域が活性領域に相当し、この活性領域で発生したレーザ
光が窓16を通って外部に出射される。この場合も、拡
散領域15の形成工程において、上部クラッド層11中
のMgの活性領域への拡散を抑制することができ、しき
い値電流が低く、所望の発振波長の高出力の可視光半導
体レーザを得ることが可能になる。
第3図はこの発明による半導体レーザのさらに他の実施
例である面発光型の可視光半導体レーザの断面図である
。
例である面発光型の可視光半導体レーザの断面図である
。
第1図と相違するのは、半導体活性層10に代え、厚さ
2.5μmのp型Ga In Pか0.5
0.5 らなる半導体活性層17を形成し、コンタクト層12の
中央の帯状部以外をエッチング等により除去し、Znの
拡散により拡散領域18を形或し、活性層17の中央に
活性領域1つを形或し、基板8の底面中央部に円形状の
メサ溝2oを形成したことである。
2.5μmのp型Ga In Pか0.5
0.5 らなる半導体活性層17を形成し、コンタクト層12の
中央の帯状部以外をエッチング等により除去し、Znの
拡散により拡散領域18を形或し、活性層17の中央に
活性領域1つを形或し、基板8の底面中央部に円形状の
メサ溝2oを形成したことである。
このとき、Znの拡散により形成される活性層17の拡
散領域18の不純物濃度に対し、活性領域19の不純物
濃度は約1/2以下に設定されている。
散領域18の不純物濃度に対し、活性領域19の不純物
濃度は約1/2以下に設定されている。
また、GaAs中のZnの拡散速度は(AJ2Ga)
In P中よりも大幅に小さいため、0.5
0.5 第3図に示すように、p型GaAsのコンタクト層12
のZn拡散部分を除去した後、拡散領域18を形成して
いる。
In P中よりも大幅に小さいため、0.5
0.5 第3図に示すように、p型GaAsのコンタクト層12
のZn拡散部分を除去した後、拡散領域18を形成して
いる。
従って、上部クラッド層11中のMgの活性領域1つへ
の拡散を抑制して活性領域19の禁制帯幅の変動を防止
でき、しきい値電流が低く、所望の発振波長の面発光型
の可視光半導体レーザを得ることができる。
の拡散を抑制して活性領域19の禁制帯幅の変動を防止
でき、しきい値電流が低く、所望の発振波長の面発光型
の可視光半導体レーザを得ることができる。
なお、上記各実施例では、上部クラッド層11のドーピ
ング用不純物としてMgを用い、拡散領域13,15.
18の形戊に用いる拡散用不純物としてZnを用いたが
、これらの不純物として他の組み合わせを適宜選択して
もよいのは勿論である。
ング用不純物としてMgを用い、拡散領域13,15.
18の形戊に用いる拡散用不純物としてZnを用いたが
、これらの不純物として他の組み合わせを適宜選択して
もよいのは勿論である。
また、上記各実施例は下部クラッド層9,上部クラッド
層11を(AI!Ga) In Pに0.5
0.5 より形成した場合について説明したが、半導体活性層1
0.17よりも禁制帯幅の広い他の結晶材料により下部
,上部クラッド層を形成してもよいのは言うまでもない
。
層11を(AI!Ga) In Pに0.5
0.5 より形成した場合について説明したが、半導体活性層1
0.17よりも禁制帯幅の広い他の結晶材料により下部
,上部クラッド層を形成してもよいのは言うまでもない
。
さらに、上記各実施例では半導体活性層をGaInPに
より形成した場合について説明したが、(AilGa)
InPにより形成してもよいのは勿論であり、半導体活
性層の導電型はp型,n型のいずれであってもよい。
より形成した場合について説明したが、(AilGa)
InPにより形成してもよいのは勿論であり、半導体活
性層の導電型はp型,n型のいずれであってもよい。
また、上部クラッド層11とコンタクト層12との間に
、p型G!L In Pあるいはp型0.5
0.5 Aj!GaAs等からなる価電子帯バンド不連続を緩和
する層を設けてもよく、これにより順方向バイアス時に
電流が流れ易くなり、動作特性が良好になる。
、p型G!L In Pあるいはp型0.5
0.5 Aj!GaAs等からなる価電子帯バンド不連続を緩和
する層を設けてもよく、これにより順方向バイアス時に
電流が流れ易くなり、動作特性が良好になる。
さらに、本発明は上記各実施例に限定されるものではな
く、JS構造の可視光半導体レーザに対して本発明を同
様に適用できるものである。
く、JS構造の可視光半導体レーザに対して本発明を同
様に適用できるものである。
以上のように、この発明によれば、拡散領域の形成中に
半導体上部クラッド層のドーピング用不純物の半導体活
性層への拡散を抑制できるため、従来のようにドーピン
グ用不純物の拡散によって半導体活性層の禁制帯幅が大
きくなることを防止でき、発振しきい値電流の上昇及び
発振波長のずれを防止することが可能となり、低しきい
値電流で、かつ所望の発振波長の可視光半導体レーザを
得ることができる。
半導体上部クラッド層のドーピング用不純物の半導体活
性層への拡散を抑制できるため、従来のようにドーピン
グ用不純物の拡散によって半導体活性層の禁制帯幅が大
きくなることを防止でき、発振しきい値電流の上昇及び
発振波長のずれを防止することが可能となり、低しきい
値電流で、かつ所望の発振波長の可視光半導体レーザを
得ることができる。
第1図はこの発明による半導体レーザの一実施例の断面
図、第2図はこの発明の他の実施例の斜視図、第3図は
この発明のさらに他の実施例の断面図、第4図は従来の
半導体レーザの断面図である。 図において、8は半導体基板、9は半導体下部クラッド
層、10.17は半導体活性層、11は半導体上部クラ
ッド層、13.15.18は拡散領域である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第1図
図、第2図はこの発明の他の実施例の斜視図、第3図は
この発明のさらに他の実施例の断面図、第4図は従来の
半導体レーザの断面図である。 図において、8は半導体基板、9は半導体下部クラッド
層、10.17は半導体活性層、11は半導体上部クラ
ッド層、13.15.18は拡散領域である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第1図
Claims (1)
- (1)半導体基板上に、第1導電型の半導体下部クラッ
ド層、半導体活性層及びドーピング用不純物がドープさ
れた第2導電型の半導体上部クラッド層を順次積層し、
前記上部クラッド層、前記活性層及び前記下部クラッド
層の上部に拡散用不純物の拡散により第2導電型の拡散
領域を形成した半導体レーザにおいて、 前記活性層をガリウム・インジウム・リンまたはアルミ
ニウム・ガリウム・インジウム・リンにより形成し、前
記上部クラッド層のドーピング用不純物を前記拡散用不
純物より拡散速度の小さいものにしたことを特徴とする
半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1242999A JPH0734496B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1242999A JPH0734496B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 半導体レーザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03104292A true JPH03104292A (ja) | 1991-05-01 |
JPH0734496B2 JPH0734496B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=17097384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1242999A Expired - Lifetime JPH0734496B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0734496B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04180683A (ja) * | 1990-11-15 | 1992-06-26 | Nec Corp | 面発光半導体レーザ及びその製造方法 |
JPH0555704A (ja) * | 1991-08-26 | 1993-03-05 | Nec Corp | 面発光型半導体レーザとそのアレー及び面発光型発光ダイオードとそのアレー及び面発光型pnpn素子 |
US7041524B2 (en) | 2001-06-29 | 2006-05-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method for fabricating the same |
JP2007027364A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Ricoh Co Ltd | p型半導体分布ブラッグ反射器および面発光素子および面発光モノリシックアレイおよび電子写真システムおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム |
-
1989
- 1989-09-19 JP JP1242999A patent/JPH0734496B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04180683A (ja) * | 1990-11-15 | 1992-06-26 | Nec Corp | 面発光半導体レーザ及びその製造方法 |
JPH0555704A (ja) * | 1991-08-26 | 1993-03-05 | Nec Corp | 面発光型半導体レーザとそのアレー及び面発光型発光ダイオードとそのアレー及び面発光型pnpn素子 |
US7041524B2 (en) | 2001-06-29 | 2006-05-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method for fabricating the same |
JP2007027364A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Ricoh Co Ltd | p型半導体分布ブラッグ反射器および面発光素子および面発光モノリシックアレイおよび電子写真システムおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0734496B2 (ja) | 1995-04-12 |
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Legal Events
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