JPH0472787A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH0472787A
JPH0472787A JP18633590A JP18633590A JPH0472787A JP H0472787 A JPH0472787 A JP H0472787A JP 18633590 A JP18633590 A JP 18633590A JP 18633590 A JP18633590 A JP 18633590A JP H0472787 A JPH0472787 A JP H0472787A
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Seiji Kawada
誠治 河田
Akiko Gomyo
明子 五明
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、単一横モードで発振するAlGaInP系の
半導体レーザに関する。
〔従来の技術〕
最近、有機金属熱分解法(以後MOVPEと略す)によ
る結晶成長により形成された単一横モードで発振するA
lGaInP系の半導体レーザとして、第3図に示すよ
うな構造が報告されている(エレクトロニクス・レター
ズ(ELECTI(,0NIC8LETTER86th
  July  1989 Mo1.14pp905−
907))。
この構造は第1回目の成長で(511)入面のn型Ga
As基板l上に、n型(Alo、s Ga6,4 )o
、5In6,5Pクラッド層2.GaInP活性層3.
  p型(Alo、s Ga6,4 )o、s I r
lo、5 Pクラッド層4.p型層aInP層5.を順
次形成する。次にフォトリングラフイーにより5i01
をマスクとして、メサストライプを形成する。そして5
i02マスクをつけたまま、第2回目の成長を行ない工
、チングしたところをn型GaAs層6で埋め込む。次
に8i01マスクを除去し、p側全面に電極が形成でき
るように第3回目の成長でp型G a A s層7を成
長する。
この構造により電流はn型G a A s層6によりブ
ロックされ、メサストライプ部にのみ注入される。
また、メサストライプ形成のエツチングのときに、メサ
ストライプ部以外のp型クラッド層4の厚みを光の閉じ
込めには不十分な厚みまでエツチングするのでnmGa
As層6のある部分では、このn型GaAs層6に光が
吸収され、メサストライプ部にのみ光は導波される。こ
のように、この構造では、電流狭窄機槓と光導波機構が
同時に作り付けられる。
さらにMOVPEK!D (100)GaAs基板上に
成長したAlGaInP系結晶ではその成長条件により
■族副格子上に自然格子が形成され、完全な混晶に比べ
てバンドギヤ、プエネルギーが小さくなり発振波長が長
くなるという現象が知られている。そして一般にレーザ
用の結晶を成長する条件はドーピング特性などのかねあ
いから■族副格子上に自然格子が形成され完全な混晶に
比べてバンドギヤ、プエネルギーが小さくなり発振波長
が長くなる条件になってしまう。これに対しく100)
面より〔011)方向へ傾いたG a A s基板上に
成長したAlGaInP系結晶ではその傾きが大きくな
るにつれ自然超格子の形成が阻害され、±10’以上で
は完全な混晶のバンドギャップエネルギーとほぼ等しい
値をしめす。このため光情報処理などへの応用に有利な
波長の短いレーザが得やすくなる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の第3図の構造では、(100)面より〔011)
方向へ傾いた結晶を用いているのでへきかい面による平
行ずラーを形成するためには〔O1l〕方向へストライ
プをきる必要がある。このときメサストライプの左右側
面の基板に対する角度が、第3図に示すように、異なっ
てしまう。このためメサストライプの左右で屈折率分布
に非対称性が生じ、光の分布がゆがみ、レーザビームの
質が低下してしまう。
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、発振波長を短
く保ったままレーザビームの質の低下を防いだ横モード
制御構造のAlGaInP系半導体レーザを提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体レーザは、基板面が(100)面より〔
011)方向へ±10°以上、±30″以下傾いた第1
導電型G a A s基板上に、GaInPもしくはA
lGaInPもしくはそれらの量子井戸層からなる活性
層と、この活性層をはさみ活性層よりも屈折率の小さな
AlGaInPからなるクラッド層とからなるダブルヘ
テロ構造が形成されており、前記活性層の上側の第2導
電型の第1のクラッド層は層厚が部分的に厚くなること
により形成される〔O1l〕方向のストライプ状の逆メ
サ構造を有し、少くともメサ構造両脇に半導体層を設け
てメサ構造を埋め込んだ構造を有することを特徴として
いる。
〔作用〕
本発明の半導体レーザでは、(100)面より〔O1l
〕方向へ傾いた面方位のG a A s基板上にレーザ
構造を形成する。(lOO)WJよシ[011〕方向へ
傾いた面方位のGaAs基板上にAlGaInP系結晶
を成長した場合、その傾きの小さな範囲(0°〜66)
では自然超格子の形成が促進され、バンドギャップエネ
ルギーは小さくなる。しかし傾きが±10’をこえると
急激に自然超格子の形成が阻害されるようになり発振波
長は(100)面より〔011)方向へ傾い九結晶を用
いた従来例と同様に短くすることができる。そして(l
OO)面より〔011)方向へ傾いたGaAs基板上に
レーザ構造を形成する場合は、へきかい面による平行ミ
ラーを形成するため罠は〔O1l〕方向へストライプを
きる必要がある。このときメサストライプの形状は逆メ
サとなる。そして逆メサ形状の場合メサストライプの左
右側面の基板に対する角度が異なっても左右とも屈折率
分布は急激に変化するためメサストライプの左右で屈折
・重分布に非対称性は生じず、光の分布はゆが桝まない
のでレーザビームの質は低下しない。
〔実施例〕
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の半導体レーザの第1の実施例の断面図
である。
まず1回目の減圧MOVPEによる成長で、(511)
B面のn型GaAs基板1(8iドープ;n= 2 X
 10” cm−3)上に、n型(Alo、s oaO
,、)o、5In(1,5Fクラッド層2(n=5X1
0  cm  :厚み1μm)、oa(L5 Ing、
5 P活性層3(アンドープ;厚みo、1μm)、p型
(Alo、s Ga a、a ) o、s I n o
、sPクラッド層4 (p=5 X 1 o”cm−3
;厚み1.0 μm )、p型層aInP層5(p=l
xto  Cm  :厚み03μm)を順次形成した。
成長条件は、温度700℃、圧カフ 0 Torr 、
  V/1I=200、キャリヤガス(H2)の全流量
1517m1nとした。原料としては、トリメチルイン
ジウA (TM I : (CHs )s I n )
、トリエチルガリウA(TEG: (C2H,)3Ga
)、トリメチルアルミニウム(TMA : (CHs 
)s kl )、アk シン(AsH3)、ホスフィン
(PH3)、n型ドーパント:セレン化水素(H,8e
)、p型ドーノ(ント:シクロペンタヂエニルマグネシ
ウム(CpzMg)を用いた。こうして成長したウェノ
1にフォトリングラフィに−より幅9μmのストライプ
状の5i02マスクを<011>方向に形成した。次に
塩酸系のエツチング液により、p型(AA!o、sGa
α4)0.5 I no、s Pクラッド層4の途中ま
で(ここでは0.8μmとした)をメサ状に工、チング
した。つぎに8102マスクをつけたまま減圧MOVP
Eにより2回目の成長を行ないn型GaAs層6を形成
した。
そして8i0zマスクを除去した後に、減圧MOVPE
により3回目の成長を行ないp型GaAs層7を形成し
た。最後に、p、n両電極(図示省略)を形成してキャ
ビティ長300μmにへき関し、個々のチップに分離し
た。
こうして製作した半導体レーザの発振波長は(511)
A面のGaAs基板上に形成した従来の半導体レーザと
同じ660nm程度で発振した。本実施例と同一条件で
(100)GaAs基板上に成長した半導体レーザの発
振波長は688 nmであり本実施例では28 nm短
波長化している。また本実施例の半導体レーザの接合面
に平行方向の近視野像は左右対象であった。これに対し
従来の半導体レーザではメサ左右で屈折率分布に非対称
性が生じ近視野像が左右非対称となってしまった。
第2図は本発明の半導体レーザの第2の実施例を示す断
面図であり、ストライプ状のメサ構造を形成するまでは
第1の実施例と同一製造プロセスである。そしてこのス
トライプ状のメサ構造の形成ののち、5i02マスクを
除去した後に、減圧MOVPEにより2回目の成長を行
ないp型GaAs層7を形成した。最後に、p、n両電
極(図示省略)を形成してキャビティ長300μmにへ
き開し、個々のチップに分離した。
この第2の実施例は電流ブロック機構をp−n−p−n
接合を利用したものから、メサ部以外の部分でp型Ga
As層とp型(klo、s Ga(14)o、sI n
CLsP層が直接接合し、この2層間の大きなバンド不
連続により価電子帯に発生するエネルギースパイクによ
りホールが流れなくなる現象を利用したものに変わった
以外は第1の実施例と同じであり、その発振特性も第1
の実施例と同等であった。
以上述べた実施例では、活性層をGa005 I no
、5 P sクラッド層を(Alo、s Ga(1,4
)o、s I no、s Pとしたが1活性層組成は製
作する半導体レーザに要求される発振波長要件を満たす
組成、材料、もしくは量子井戸にすればよく、クラッド
層組成は用いる活性層組成に対して光とキャリヤの閉じ
込めが十分にできる組成、材料を選べばよい。また半導
体レーザに要求される特性によりSCH構造にするなど
を向上させる層を導入することも可能である。また以上
述べた実施例では(100)面より〔011〕方向へ1
5.8°傾いた(511 )B面のG a A s基板
を用いたがこの角度も本発明の指定範囲内であれば良い
〔発明の効果〕
このように本発明により、発振波長を短く保ったままレ
ーザビームの質の低下を防いだ横モード制御構造のAl
GaInP系半導体レーザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例を示す断面図、第2図は
第2の実施例を示す断面図、第3図は従来の半導体レー
ザの例を示す断面図である。 図において、 1− (sll)s fin型GaAa基板、2−・・
・・・n型(kl 6.@ Ga 6,4 ) 6.5
 I n(L5 Fクラッド層、3−− GaInP活
性層、4 ”” ”’ I)型(にlo、a Ga(1
,4) cLs I no、sPクラッド層、5・・・
・・・p型層aInP層、6・・・・・・n型GaAs
層、? ・−−−−−p型GaAs、 8・”−(51
1)^面n型GaAs基板である。 代理人 弁理士  内 原   晋 VP型(EaAs層 刀 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  面方位が(100)面より〔01@1@〕方向へ±1
    0°以上±30°以下傾いている第1導電型GaAs基
    板上に、GaInPもしくはAlGaInPもしくはそ
    れらの量子井戸層からなる活性層と、この活性層をはさ
    み活性層よりも屈折率の小さなAlGaInPからなる
    クラッド層とからなるダブルヘテロ構造が形成されてお
    り、前記活性層の上側の第2導電型の第一のクラッド層
    は層厚が部分的に厚くなることにより形成される〔01
    1〕方向のストライプ状の逆メサ構造を有し、少くとも
    メサ構造両脇に半導体層を設けてメサ構造を埋め込んだ
    構造を有することを特徴とする半導体レーザ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07193313A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Nec Corp 半導体レーザ
JP2009277999A (ja) * 2008-05-16 2009-11-26 Hitachi Cable Ltd 半導体発光素子

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