JPH0472787A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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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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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
【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。
半導体レーザに関する。
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))。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〕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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
、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
。
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。
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。
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
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18633590A JP2611509B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | 半導体レーザ |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1990
- 1990-07-13 JP JP18633590A patent/JP2611509B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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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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Publication number | Publication date |
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