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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