JPH04213886A - 可視光半導体レーザ - Google Patents
可視光半導体レーザInfo
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- JPH04213886A JPH04213886A JP40968390A JP40968390A JPH04213886A JP H04213886 A JPH04213886 A JP H04213886A JP 40968390 A JP40968390 A JP 40968390A JP 40968390 A JP40968390 A JP 40968390A JP H04213886 A JPH04213886 A JP H04213886A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに関し、
特に、AlGaInP系材料を用いた可視光半導体レー
ザに関する。
特に、AlGaInP系材料を用いた可視光半導体レー
ザに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のAlGaInP系半導体レーザは
、Siドープのn−GaAs基板上にSiドープのn−
(Aly Ga1−y )0.5 In0.5 Pクラ
ッド層、アンドープの(Alx Ga1−x )0.5
In0.5 P(ただし、0≦x<y≦1)活性層、
Znドープのp−(Aly Ga1−y )0.5 I
n0.5 Pクラッド層を順次設けたものであった。
、Siドープのn−GaAs基板上にSiドープのn−
(Aly Ga1−y )0.5 In0.5 Pクラ
ッド層、アンドープの(Alx Ga1−x )0.5
In0.5 P(ただし、0≦x<y≦1)活性層、
Znドープのp−(Aly Ga1−y )0.5 I
n0.5 Pクラッド層を順次設けたものであった。
【0003】ところで、AlGaInP系結晶は、II
I 族元素が3種類あり、偏析の大きい液相成長法では
安定した結晶成長が行われないので、有機金属気相成長
法もしくは分子ビーム結晶成長法を用いて形成されてい
る。
I 族元素が3種類あり、偏析の大きい液相成長法では
安定した結晶成長が行われないので、有機金属気相成長
法もしくは分子ビーム結晶成長法を用いて形成されてい
る。
【0004】有機金属気相成長法では、原料には例えば
、トリメチルアルミニウム((CH3 )3 Al)、
トリエチルガリウム((C2 H5 )3 Ga)、ト
リメチルインジウム((CH3 )3 In)、フォス
フィン(PH3 )が用いられ、また、n型ドーパント
の原料にはジシラン(Si2 H6)が、p型ドーパン
トの原料にはジメチル亜鉛((CH3 )2 Zn)が
用いられる。
、トリメチルアルミニウム((CH3 )3 Al)、
トリエチルガリウム((C2 H5 )3 Ga)、ト
リメチルインジウム((CH3 )3 In)、フォス
フィン(PH3 )が用いられ、また、n型ドーパント
の原料にはジシラン(Si2 H6)が、p型ドーパン
トの原料にはジメチル亜鉛((CH3 )2 Zn)が
用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のAlGaInP
系可視光半導体レーザでは、p側クラッド層のドーパン
トにZnを用いていたので、以下の問題点があり、温度
特性(温度変化に対する定出力駆動電流値の変化特性や
しきい値電流値の変化特性)が良好でなく高温度雰囲気
下における長期安定動作が達成しにくいという欠点があ
った。
系可視光半導体レーザでは、p側クラッド層のドーパン
トにZnを用いていたので、以下の問題点があり、温度
特性(温度変化に対する定出力駆動電流値の変化特性や
しきい値電流値の変化特性)が良好でなく高温度雰囲気
下における長期安定動作が達成しにくいという欠点があ
った。
【0006】■ Znの活性化率が低く、5×101
7cm−3以上のキャリア濃度にすることが困難である
ので、しきい値の上昇と発熱の増大を招いていた。
7cm−3以上のキャリア濃度にすることが困難である
ので、しきい値の上昇と発熱の増大を招いていた。
【0007】■ Znの活性化率が低いため、ドーピ
ングを高くしていくと高濃度の格子間位置原子が発生し
て結晶欠陥が増大する。
ングを高くしていくと高濃度の格子間位置原子が発生し
て結晶欠陥が増大する。
【0008】■ II族のZnはIII 族置換なの
で、Zn−AlGaInP結晶では、III 族サイト
の原子が4種類となって結晶組成の制御が困難である。 また、ZnによってIII 族原子が置換された結晶は
アンドープのものと比較して格子定数が変化するので、
各原料ガスの流量を調整して格子定数の補正を行いなが
ら結晶成長を行わせる必要があり、工程は一層複雑にな
る。そのため、結晶組成にずれが生じ易く特性のばらつ
きも大きくなり易い。
で、Zn−AlGaInP結晶では、III 族サイト
の原子が4種類となって結晶組成の制御が困難である。 また、ZnによってIII 族原子が置換された結晶は
アンドープのものと比較して格子定数が変化するので、
各原料ガスの流量を調整して格子定数の補正を行いなが
ら結晶成長を行わせる必要があり、工程は一層複雑にな
る。そのため、結晶組成にずれが生じ易く特性のばらつ
きも大きくなり易い。
【0009】■ 上述したドーパントZnによる組成
のずれは(AlGa)原子とIn原子とが特定の結晶面
に交互に配列するオーダリング現象[たとえば、Jpn
.J.Appl.Phys.27、pp.2098〜2
109、(1988)参照]を誘発する。このオーダリ
ング現象を伴った結晶では、Znのドーピングによって
結晶に乱れが生じ易く劣化が促進され易い。
のずれは(AlGa)原子とIn原子とが特定の結晶面
に交互に配列するオーダリング現象[たとえば、Jpn
.J.Appl.Phys.27、pp.2098〜2
109、(1988)参照]を誘発する。このオーダリ
ング現象を伴った結晶では、Znのドーピングによって
結晶に乱れが生じ易く劣化が促進され易い。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の可視光半導体レ
ーザは、n−GaAs基板上に(Aly Ga1−y
)InPの組成のn側クラッド層、(Alx Ga1−
x )InP(ただし、0≦x<y≦1)の組成の活性
層および(Aly Ga1−y )InPの組成のp側
クラッド層を順次積層したものであり、そしてp側クラ
ッド層のp型ドーパントがカーボンであることを特徴と
している。このp型ドーパントは、例えば有機金属気相
成長法によりp側クラッド層を成長させる際に用いられ
る有機リン化合物の有機基の分解によって生じるカーボ
ンが結晶成長層中に取り込まれたものである。
ーザは、n−GaAs基板上に(Aly Ga1−y
)InPの組成のn側クラッド層、(Alx Ga1−
x )InP(ただし、0≦x<y≦1)の組成の活性
層および(Aly Ga1−y )InPの組成のp側
クラッド層を順次積層したものであり、そしてp側クラ
ッド層のp型ドーパントがカーボンであることを特徴と
している。このp型ドーパントは、例えば有機金属気相
成長法によりp側クラッド層を成長させる際に用いられ
る有機リン化合物の有機基の分解によって生じるカーボ
ンが結晶成長層中に取り込まれたものである。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施例を示す屈折率導波
型可視光半導体レーザの断面図である。
て説明する。図1は本発明の一実施例を示す屈折率導波
型可視光半導体レーザの断面図である。
【0012】図1に示すように、n−GaAs基板1上
にまずn−(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In
0.5 Pクラッド層2、Ga0.5 In0.5 P
活性層3を有機金属気相成長法により形成する。原料と
してはトリメチルアルミニウム、トリエチルガリウム、
トリメチルインジウム、フォスフィンを用い、またn側
クラッド層2のドーパント原料にはジシランを用いる。
にまずn−(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In
0.5 Pクラッド層2、Ga0.5 In0.5 P
活性層3を有機金属気相成長法により形成する。原料と
してはトリメチルアルミニウム、トリエチルガリウム、
トリメチルインジウム、フォスフィンを用い、またn側
クラッド層2のドーパント原料にはジシランを用いる。
【0013】次に、Pの原料をトリメチルフォスフィン
((CH3 )3 P)に変え、p−(Al0.7 G
a0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層4を形
成する。この際、成長温度を600℃以下に設定してお
くと、メチル基が熱分解することによって生じるカーボ
ンがこのクラッド層4内にとり込まれてこのクラッド層
がp型となる。このp型結晶のキャリア濃度は、成長温
度によって変化し、低温ほど高濃度になるので予備実験
によって最適成長温度を決定する。もしキャリア濃度が
高すぎる場合にはP原料ガスとしてトリメチルフォスフ
ィンと通常の水素化物フォスフィンとの混合ガスを用い
ると、その混合比によって濃度を調整することができる
。
((CH3 )3 P)に変え、p−(Al0.7 G
a0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層4を形
成する。この際、成長温度を600℃以下に設定してお
くと、メチル基が熱分解することによって生じるカーボ
ンがこのクラッド層4内にとり込まれてこのクラッド層
がp型となる。このp型結晶のキャリア濃度は、成長温
度によって変化し、低温ほど高濃度になるので予備実験
によって最適成長温度を決定する。もしキャリア濃度が
高すぎる場合にはP原料ガスとしてトリメチルフォスフ
ィンと通常の水素化物フォスフィンとの混合ガスを用い
ると、その混合比によって濃度を調整することができる
。
【0014】次に、p側クラッド層4上にSiO2 膜
を形成し、通常のフォトエッチング法を適用してSiO
2 膜の一部と発光領域以外のp側クラッド層4の一部
とを除去し、その除去した部分にn−GaAs電流阻止
層5(ドーパント:Si)を有機金属気相成長法で選択
エピタキシャル成長させて導波路を形成する。その後、
残っていたSiO2 膜を除去し、p−GaAsキャッ
プ層6(ドーパント:Zn)を気相法でエピタキシャル
成長させると、本実施例の可視光半導体レーザが完成す
る。
を形成し、通常のフォトエッチング法を適用してSiO
2 膜の一部と発光領域以外のp側クラッド層4の一部
とを除去し、その除去した部分にn−GaAs電流阻止
層5(ドーパント:Si)を有機金属気相成長法で選択
エピタキシャル成長させて導波路を形成する。その後、
残っていたSiO2 膜を除去し、p−GaAsキャッ
プ層6(ドーパント:Zn)を気相法でエピタキシャル
成長させると、本実施例の可視光半導体レーザが完成す
る。
【0015】図2は本発明の他の実施例を示す利得導波
型可視光半導体レーザの断面図である。本実施例の半導
体レーザを製造するには、まずn−GaAs基板1上に
、n−(Al0.7 Ga0.3 )InPクラッド層
2、GaInP活性層3、p−(Al0.7 Ga0.
3 )InPクラッド層4およびn−GaAs電流阻止
層5を有機金属気相成長法により連続してエピタキシャ
ル成長させる。 この際に、両クラッド層と活性層には先の実施例と同様
の原料を用い、n−GaAs電流阻止層5には、トリエ
チルガリウムとアルシン(AsH3 )を用い、n型ド
ーパントの原料にはジシランを用いる。
型可視光半導体レーザの断面図である。本実施例の半導
体レーザを製造するには、まずn−GaAs基板1上に
、n−(Al0.7 Ga0.3 )InPクラッド層
2、GaInP活性層3、p−(Al0.7 Ga0.
3 )InPクラッド層4およびn−GaAs電流阻止
層5を有機金属気相成長法により連続してエピタキシャ
ル成長させる。 この際に、両クラッド層と活性層には先の実施例と同様
の原料を用い、n−GaAs電流阻止層5には、トリエ
チルガリウムとアルシン(AsH3 )を用い、n型ド
ーパントの原料にはジシランを用いる。
【0016】次に、導波路となる領域の電流阻止層5を
フォトリソグラフィと化学エッチングによって除去し、
その上にp−GaAsキャップ層6(ドーパント:Zn
)を気相法により成長させる。
フォトリソグラフィと化学エッチングによって除去し、
その上にp−GaAsキャップ層6(ドーパント:Zn
)を気相法により成長させる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、AlG
aInP系可視光半導体レーザにおいて、p側クラッド
層のドーパントとしてカーボンを用いたものであるので
、本発明によれば、キャリアの活性化率が向上し格子間
位置原子の濃度が低下する。従って、本発明によれば、
結晶欠陥を増加させることなく、キャリア濃度を高くし
てしきい値電流および発熱を低下させることができる。
aInP系可視光半導体レーザにおいて、p側クラッド
層のドーパントとしてカーボンを用いたものであるので
、本発明によれば、キャリアの活性化率が向上し格子間
位置原子の濃度が低下する。従って、本発明によれば、
結晶欠陥を増加させることなく、キャリア濃度を高くし
てしきい値電流および発熱を低下させることができる。
【0018】p型ドーパントをカーボンにすると、V族
置換となり置換される原子が一種類になるので、結晶成
長中の組成制御が容易となる。また、カーボンによって
置換された結晶は格子定数の変化が少ないので、結晶成
長工程中での格子定数の補正も必要なくなる。そして、
このクラッド層の結晶性が安定してオーダリング現象が
発生することがなくなるので、この現象の基づくデバイ
ス特性の変動も起こりにくくなる。
置換となり置換される原子が一種類になるので、結晶成
長中の組成制御が容易となる。また、カーボンによって
置換された結晶は格子定数の変化が少ないので、結晶成
長工程中での格子定数の補正も必要なくなる。そして、
このクラッド層の結晶性が安定してオーダリング現象が
発生することがなくなるので、この現象の基づくデバイ
ス特性の変動も起こりにくくなる。
【0019】よって、本発明によれば、結晶性の安定し
た温度特性の良好なデバイスが得られ、可視光半導体レ
ーザの長寿命化が達成できる。
た温度特性の良好なデバイスが得られ、可視光半導体レ
ーザの長寿命化が達成できる。
【図1】本発明の一実施例を示す断面図。
【図2】本発明の他の実施例を示す断面図。
1 n−GaAs基板
2 n−(Al0.7 Ga0.3 )InPクラッ
ド層3 GaInP活性層 4 p−(Al0.7 Ga0.3 )InPクラッ
ド層5 n−GaAs電流阻止層 6 p−GaAsキャップ層
ド層3 GaInP活性層 4 p−(Al0.7 Ga0.3 )InPクラッ
ド層5 n−GaAs電流阻止層 6 p−GaAsキャップ層
Claims (1)
- 【請求項1】 (A1x Ga1−x )InPの組
成の活性層を(A1y Ga1−y )InP(ただし
、0≦x<y≦1)の組成のクラッド層で挟んで構成さ
れた可視光半導体レーザにおいて、p側クラッド層のp
型ドーパントがカーボンであることを特徴とする可視光
半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP40968390A JPH04213886A (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | 可視光半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP40968390A JPH04213886A (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | 可視光半導体レーザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04213886A true JPH04213886A (ja) | 1992-08-04 |
Family
ID=18518989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP40968390A Pending JPH04213886A (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | 可視光半導体レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04213886A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100271674B1 (ko) * | 1994-12-28 | 2000-12-01 | 나까니시 히로유끼 | 반도체 레이저 소자 |
-
1990
- 1990-12-11 JP JP40968390A patent/JPH04213886A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100271674B1 (ko) * | 1994-12-28 | 2000-12-01 | 나까니시 히로유끼 | 반도체 레이저 소자 |
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