JPH0513872A - ヘテロ接合型半導体レーザ - Google Patents
ヘテロ接合型半導体レーザInfo
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- JPH0513872A JPH0513872A JP16594391A JP16594391A JPH0513872A JP H0513872 A JPH0513872 A JP H0513872A JP 16594391 A JP16594391 A JP 16594391A JP 16594391 A JP16594391 A JP 16594391A JP H0513872 A JPH0513872 A JP H0513872A
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- Japan
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- clad
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- active layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａｌ含有によるクラッド層における熱伝導及
び電気伝導の低下を改善する。 【構成】 Ａｌ含有クラッド層をＡｌ含有の大なる第１
及び第２の層１及び２とその中間部に設けた厚さが大で
Ａｌ含有の小さい第３のクラッド層３とより構成する。
び電気伝導の低下を改善する。 【構成】 Ａｌ含有クラッド層をＡｌ含有の大なる第１
及び第２の層１及び２とその中間部に設けた厚さが大で
Ａｌ含有の小さい第３のクラッド層３とより構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘテロ接合型半導体レ
ーザ、特にＡｌＧａＡｓ系化合物半導体におけるように
Ａｌを含む混晶によるクラッド層を有するヘテロ接合型
半導体レーザに係わる。
ーザ、特にＡｌＧａＡｓ系化合物半導体におけるように
Ａｌを含む混晶によるクラッド層を有するヘテロ接合型
半導体レーザに係わる。
【０００２】
【従来の技術】図３にその略線的断面図を示すように、
ダブルヘテロ接合型（ＤＨ型）半導体レーザは、第１導
電型例えばｎ型のＧａＡｓより成る基体２１上にこれと
同等電型の例えばｎ型のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓより成る下
層クラッド層２２とＡｌy Ｇａ 1-y Ａｓ（０≦ｙ＜ｘ）
より成る活性層２３と、第２導電型例えばｐ型のＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓより成る上層クラッド層２４と、更にこれ
の上にＡｌを含まない例えばＧａＡｓより成る第２導電
型例えばｐ型のキャップ層２５が順次エピキタキシャル
成長され、図示しないがキャップ層２５に例えばストラ
イプ状にオーミックコンタクトされた電極と基体２１の
裏面側にオーミックコンタクトする対向電極との間に動
作電流の通電がなされる。
ダブルヘテロ接合型（ＤＨ型）半導体レーザは、第１導
電型例えばｎ型のＧａＡｓより成る基体２１上にこれと
同等電型の例えばｎ型のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓより成る下
層クラッド層２２とＡｌy Ｇａ 1-y Ａｓ（０≦ｙ＜ｘ）
より成る活性層２３と、第２導電型例えばｐ型のＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓより成る上層クラッド層２４と、更にこれ
の上にＡｌを含まない例えばＧａＡｓより成る第２導電
型例えばｐ型のキャップ層２５が順次エピキタキシャル
成長され、図示しないがキャップ層２５に例えばストラ
イプ状にオーミックコンタクトされた電極と基体２１の
裏面側にオーミックコンタクトする対向電極との間に動
作電流の通電がなされる。
【０００３】ところが、この構造によるＤＨ型半導体レ
ーザは、クラッド層２２及び２４による活性層２３への
注入電流の閉じ込めを強めると、同時に光の閉じ込めも
急峻になり、発散角の増大、光閉じ込めの強力化による
端面破壊の招来を来し高パワー化に問題が生じる。
ーザは、クラッド層２２及び２４による活性層２３への
注入電流の閉じ込めを強めると、同時に光の閉じ込めも
急峻になり、発散角の増大、光閉じ込めの強力化による
端面破壊の招来を来し高パワー化に問題が生じる。
【０００４】そして、この点を改善するものとして、図
４にその略線的断面図を示すように、ＳＣＨ（Separate
Confinement Heterostructure）型半導体レーザがあ
る。これは、活性層２３と両クラッド層２２及び２４間
にクラッド層２２及び２４に比しバンドギャップが小さ
い、即ちＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ（ｙ＜ｚ＜ｘ）より成る上
層及び下層ガイド層２６及び２７を設ける。尚、図４に
おいて図３と対応する部分には同一符号を付して重複説
明を省略する。
４にその略線的断面図を示すように、ＳＣＨ（Separate
Confinement Heterostructure）型半導体レーザがあ
る。これは、活性層２３と両クラッド層２２及び２４間
にクラッド層２２及び２４に比しバンドギャップが小さ
い、即ちＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ（ｙ＜ｚ＜ｘ）より成る上
層及び下層ガイド層２６及び２７を設ける。尚、図４に
おいて図３と対応する部分には同一符号を付して重複説
明を省略する。
【０００５】しかしながら、このようなＳＣＨ型構成と
した場合においてもＤＨ型構成と同様にクラッド層２２
及び２４において、所要の閉じ込め効果を得るために、
そのバンドギャップを活性層に比し、例えば、０．２ｅ
Ｖないしは０．３ｅＶ以上大とする必要があることから
Ａｌの含有量ｘを大とする必要がある。
した場合においてもＤＨ型構成と同様にクラッド層２２
及び２４において、所要の閉じ込め効果を得るために、
そのバンドギャップを活性層に比し、例えば、０．２ｅ
Ｖないしは０．３ｅＶ以上大とする必要があることから
Ａｌの含有量ｘを大とする必要がある。
【０００６】特に短波長発光を行うために、活性層のバ
ンドギャップを大とする場合、これに伴ってクラッド層
２２及び２４のＡｌの含有量ｘを大とする必要が生じて
来る。
ンドギャップを大とする場合、これに伴ってクラッド層
２２及び２４のＡｌの含有量ｘを大とする必要が生じて
来る。
【０００７】ところがＡｌＧａＡｓ系或いはＡｌＧａＩ
ｎＰ系等のＡｌを含む混晶による化合物半導体において
は、Ａｌの量が大となるほど、熱伝導率及び電気伝導率
が低くなる。
ｎＰ系等のＡｌを含む混晶による化合物半導体において
は、Ａｌの量が大となるほど、熱伝導率及び電気伝導率
が低くなる。
【０００８】図３は、ＡｌＧａＡｓ系の混晶化合物のＡ
ｌ含有量（ｘ値）と熱抵抗ρ（＝１／σ）の関係を示し
たもので（Casey & Panish,HETEROSTRUCTURE LASERS,AC
ADEMIC PRESSより）、クラッド層としてのバンドギャッ
プを得る実用上の領域例えば０．３＜ｘ＜０．７で、高
い熱抵抗を示すことがわかる。
ｌ含有量（ｘ値）と熱抵抗ρ（＝１／σ）の関係を示し
たもので（Casey & Panish,HETEROSTRUCTURE LASERS,AC
ADEMIC PRESSより）、クラッド層としてのバンドギャッ
プを得る実用上の領域例えば０．３＜ｘ＜０．７で、高
い熱抵抗を示すことがわかる。
【０００９】そして、このＡｌ含有による熱伝導率の低
下は、ｐ型においてより著しい。
下は、ｐ型においてより著しい。
【００１０】このようなＡｌを含む混晶によってクラッ
ド層が構成される場合に、このクラッド層における熱伝
導度及び電気伝導度は充分高められないことから、その
特性、即ち、しきい値電流Ｉth，動作電流の増加等を生
じ、特に長時間の連続使用時における特性変動、不安定
性等の信頼性に問題があり、更に電気導電性を上げる
に、大なる不純物ドーピング量が必要となるなどの問題
がある。
ド層が構成される場合に、このクラッド層における熱伝
導度及び電気伝導度は充分高められないことから、その
特性、即ち、しきい値電流Ｉth，動作電流の増加等を生
じ、特に長時間の連続使用時における特性変動、不安定
性等の信頼性に問題があり、更に電気導電性を上げる
に、大なる不純物ドーピング量が必要となるなどの問題
がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ａｌを含む
混晶化合物半導体によるＤＨ型，ＳＣＨ型等の半導体レ
ーザにおいて、その特性、即ち例えばしきい値電流
Ｉth、動作電流等に対する熱伝導及び電気伝導に関する
問題の解決をはかる。
混晶化合物半導体によるＤＨ型，ＳＣＨ型等の半導体レ
ーザにおいて、その特性、即ち例えばしきい値電流
Ｉth、動作電流等に対する熱伝導及び電気伝導に関する
問題の解決をはかる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１にその一
例の略線的拡大断面図を示すように、Ａｌを含む混晶に
よるクラッド層２２及び２４を有する接合型半導体レー
ザにおいて、その少なくともｐ型クラッド層例えば上層
クラッド層２４を、Ａｌ含有量が大なる第１及び第２の
クラッド層２及び３と、これら間に介在し、第１及び第
２のクラッド層２及び３に比しＡｌ含有量が小で厚さが
大の第３のクラッド層３とより構成する。
例の略線的拡大断面図を示すように、Ａｌを含む混晶に
よるクラッド層２２及び２４を有する接合型半導体レー
ザにおいて、その少なくともｐ型クラッド層例えば上層
クラッド層２４を、Ａｌ含有量が大なる第１及び第２の
クラッド層２及び３と、これら間に介在し、第１及び第
２のクラッド層２及び３に比しＡｌ含有量が小で厚さが
大の第３のクラッド層３とより構成する。
【００１３】
【作用】上述したように、本発明構成では少なくともｐ
型のクラッド層、即ち活性層を挟んで配される例えば上
下のクラッド層のうち少なくともｐ型のクラッド層を一
部Ａｌ含有量の少ない、したがって熱伝導率及び電気伝
導率の比較的高い層によって構成したことから、半導体
レーザの動作電流の問題、しきい値電流の増大化、不安
定性、信頼性の問題、更に不純物ドーピング量の改善を
はかることができる。
型のクラッド層、即ち活性層を挟んで配される例えば上
下のクラッド層のうち少なくともｐ型のクラッド層を一
部Ａｌ含有量の少ない、したがって熱伝導率及び電気伝
導率の比較的高い層によって構成したことから、半導体
レーザの動作電流の問題、しきい値電流の増大化、不安
定性、信頼性の問題、更に不純物ドーピング量の改善を
はかることができる。
【００１４】尚、上述の構成によるクラッド層によって
も充分活性層への光の閉じ込めを行うことができる。こ
れは活性層で発生した光はガウス分布的に活性層２３か
ら浸み出るので、活性層から第３のクラッド層３を介し
て、この浸み出し距離だけ隔てた位置でＡｌを充分含有
する第２のクラッド層２が存在すれば、これによって光
の閉じ込めが充分行われることに因る。
も充分活性層への光の閉じ込めを行うことができる。こ
れは活性層で発生した光はガウス分布的に活性層２３か
ら浸み出るので、活性層から第３のクラッド層３を介し
て、この浸み出し距離だけ隔てた位置でＡｌを充分含有
する第２のクラッド層２が存在すれば、これによって光
の閉じ込めが充分行われることに因る。
【００１５】そしてキャリアの閉じ込めについては、活
性層２３に近接する側のＡｌ含有が大でそのバンドギャ
ップが活性層のバンドギャップより充分大とされた第１
のクラッド層１が存在することによって充分その閉じ込
めを行うことができる。
性層２３に近接する側のＡｌ含有が大でそのバンドギャ
ップが活性層のバンドギャップより充分大とされた第１
のクラッド層１が存在することによって充分その閉じ込
めを行うことができる。
【００１６】
【実施例】図１を参照してＳＣＨ型半導体レーザに適用
する場合の一例を説明する。
する場合の一例を説明する。
【００１７】この場合、第１導電型例えばｎ型のＧａＡ
ｓ基体２１上に、必要に応じて同様に第１導電型のｎ型
のバッファ層（図示せず）を介して、それぞれ第１導電
型例えばｎ型の下層クラッド２２、下層ガイド層２６を
エピキタキシャル成長し、続いてこれの上に活性層２３
と、それぞれ第２導電型例えばｐ型の上層ガイド層２７
と、上層クラッド層２４と、キャップ層２５とを連続的
に例えばＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法によってエ
ピキタキシャル成長する。
ｓ基体２１上に、必要に応じて同様に第１導電型のｎ型
のバッファ層（図示せず）を介して、それぞれ第１導電
型例えばｎ型の下層クラッド２２、下層ガイド層２６を
エピキタキシャル成長し、続いてこれの上に活性層２３
と、それぞれ第２導電型例えばｐ型の上層ガイド層２７
と、上層クラッド層２４と、キャップ層２５とを連続的
に例えばＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法によってエ
ピキタキシャル成長する。
【００１８】上層及び下層クラッド層２２及び２４は、
それぞれ、活性層２３側（図１の例では上層及び下層ガ
イド層２６及び２７と隣接する側）に第１のクラッド層
１が配され、互いに活性層２３とは反対側に第３のクラ
ッド層３を介して第２のクラッド層２が配された積層構
造を採る。
それぞれ、活性層２３側（図１の例では上層及び下層ガ
イド層２６及び２７と隣接する側）に第１のクラッド層
１が配され、互いに活性層２３とは反対側に第３のクラ
ッド層３を介して第２のクラッド層２が配された積層構
造を採る。
【００１９】活性層２３は、その厚さが例えば１５０Å
〜６００ÅのＧａＡｓまたは、Ａｌ含有量が小さい、例
えばＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓより構成する。
〜６００ÅのＧａＡｓまたは、Ａｌ含有量が小さい、例
えばＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓより構成する。
【００２０】下層及び上層のクラッド層２２及び２４は
全体として少なくとも厚さ１．２μｍ以上とすることに
より前述した光とじ込め効果が得られるようにするが、
各第１のクラッド層１は、その厚さを５００Å〜１００
０Åとすることにより、キャリアの閉じ込めを充分行う
ことができるようにし、各第３のクラッド層３は、その
厚さを例えば１μｍに選定し得、第２のクラッド層２は
例えば厚さ１．５μｍに選定し得る。
全体として少なくとも厚さ１．２μｍ以上とすることに
より前述した光とじ込め効果が得られるようにするが、
各第１のクラッド層１は、その厚さを５００Å〜１００
０Åとすることにより、キャリアの閉じ込めを充分行う
ことができるようにし、各第３のクラッド層３は、その
厚さを例えば１μｍに選定し得、第２のクラッド層２は
例えば厚さ１．５μｍに選定し得る。
【００２１】また、第１、第２及び第３のクラッド層
１，２及び３は、それぞれＡｌを含む混晶化合物半導体
の例えばＡｌＧａＡｓによって構成するも、第３のクラ
ッド層３は、第１及び第２のクラッド層１及び２におけ
るＡｌの含有量より小に選定する。例えば第１及び第２
のクラッド層１及び２は、Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓとし、
第３のクラッド層３はそのＡｌ含有量が活性層２３と第
１及び第２のクラッド層１及び２の中間となる。例えば
Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓとする。
１，２及び３は、それぞれＡｌを含む混晶化合物半導体
の例えばＡｌＧａＡｓによって構成するも、第３のクラ
ッド層３は、第１及び第２のクラッド層１及び２におけ
るＡｌの含有量より小に選定する。例えば第１及び第２
のクラッド層１及び２は、Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓとし、
第３のクラッド層３はそのＡｌ含有量が活性層２３と第
１及び第２のクラッド層１及び２の中間となる。例えば
Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓとする。
【００２２】下層及び上層ガイド層２６及び２７は、通
常のＳＣＨ型レーザにおけると同様に活性層２３のバン
ドギャップより大で、これと対向する第１のクラッド層
１のバンドギャップより小さいバンドギャップとし、そ
の厚さを２００Å〜５００Åに選定し得る。
常のＳＣＨ型レーザにおけると同様に活性層２３のバン
ドギャップより大で、これと対向する第１のクラッド層
１のバンドギャップより小さいバンドギャップとし、そ
の厚さを２００Å〜５００Åに選定し得る。
【００２３】キャップ層２５は、Ａｌを含まないＧａＡ
ｓによって構成し得る。図１で示した例は、本発明をＳ
ＣＨ型の半導体レーザに適用した場合であるが、ＳＣＨ
型によらない、即ちガイド層を有しない図３で説明した
通常のＤＨ型半導体レーザにおいて、そのクラッド層に
上述した少なくとも第１〜第３のクラッド層１〜３を有
する構造とすることもできる。
ｓによって構成し得る。図１で示した例は、本発明をＳ
ＣＨ型の半導体レーザに適用した場合であるが、ＳＣＨ
型によらない、即ちガイド層を有しない図３で説明した
通常のＤＨ型半導体レーザにおいて、そのクラッド層に
上述した少なくとも第１〜第３のクラッド層１〜３を有
する構造とすることもできる。
【００２４】尚、図１において図示しないが基体２１の
裏面に一方の電極がオーミックに被着され、キャップ層
２５上に、活性層２３に形成する共振器の形成部に対応
してストライプ状にオーミックコンタクトする他方の電
極を被着形成する。
裏面に一方の電極がオーミックに被着され、キャップ層
２５上に、活性層２３に形成する共振器の形成部に対応
してストライプ状にオーミックコンタクトする他方の電
極を被着形成する。
【００２５】また、図１において、図示しないが、例え
ばキャップ層２５上からクラッド層２４に至る深さに共
振器形成部に対する電流通路の狭搾を行うためのｐ−ｎ
接合或いは高抵抗領域を第１導電型の不純物のイオン注
入、拡散、或いはプロトンの打ち込み等によって形成す
ることもできる。
ばキャップ層２５上からクラッド層２４に至る深さに共
振器形成部に対する電流通路の狭搾を行うためのｐ−ｎ
接合或いは高抵抗領域を第１導電型の不純物のイオン注
入、拡散、或いはプロトンの打ち込み等によって形成す
ることもできる。
【００２６】そのほか、図示の例に限らず各種構造のヘ
テロ接合型の半導体レーザに本発明を適用することがで
きるものである。
テロ接合型の半導体レーザに本発明を適用することがで
きるものである。
【００２７】そして、上述した例では、ＡｌＧａＡｓ系
の半導体レーザに適用した場合であるが、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザ等のＡｌを含む液晶化合物半導体層を
クラッド層とする各種半導体レーザに本発明を適用する
ことができる。
の半導体レーザに適用した場合であるが、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザ等のＡｌを含む液晶化合物半導体層を
クラッド層とする各種半導体レーザに本発明を適用する
ことができる。
【００２８】また、上述した例ではｎ型及びｐ型の両ク
ラッド層においてＡｌ含有量の小さい第３のクラッド層
３を設けた構成とした場合であるが、ｐ型のクラッド層
についてのみこのＡｌ含有量の小さいクラッド層３を配
置した構成とすることもできる。
ラッド層においてＡｌ含有量の小さい第３のクラッド層
３を設けた構成とした場合であるが、ｐ型のクラッド層
についてのみこのＡｌ含有量の小さいクラッド層３を配
置した構成とすることもできる。
【００２９】
【発明の効果】上述したように本発明においては、クラ
ッド層にクラッド層本来の機能、即ち活性層への閉じ込
め効果を奏するに必要な厚さを保持させるにも拘らず、
特にＡｌを含むことによって熱伝導度の低下の著しい少
なくともｐ型のクラッド層において、Ａｌ含有の小さい
層を設けたので、このクラッド層における熱伝導度及び
電気伝導の低下を改善でき、これに伴う特性の低下、不
安定性、信頼性の低下を効果的に改善できる。
ッド層にクラッド層本来の機能、即ち活性層への閉じ込
め効果を奏するに必要な厚さを保持させるにも拘らず、
特にＡｌを含むことによって熱伝導度の低下の著しい少
なくともｐ型のクラッド層において、Ａｌ含有の小さい
層を設けたので、このクラッド層における熱伝導度及び
電気伝導の低下を改善でき、これに伴う特性の低下、不
安定性、信頼性の低下を効果的に改善できる。
【図１】本発明によるヘテロ接合型半導体レーザの一例
の略線的拡大断面図である。
の略線的拡大断面図である。
【図２】Ａｌ含有量と熱抵抗の関係を示す図である。
【図３】従来レーザの略線的拡大断面図である。
【図４】従来レーザの略線的拡大断面図である。
１ 第１のクラッド層 ２ 第２のクラッド層 ３ 第３のクラッド層 ２２ 下層クラッド層 ２３ 活性層 ２４ 上層クラッド層 ２６ 下層ガイド層 ２７ 上層ガイド層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ａｌを含む混晶によるクラッド層を有す
る接合型半導体レーザにおいて、 その少なくともｐ型クラッド層が、Ａｌ含有量が大なる
第１及び第２のクラッド層と、これら間に介在し、上記
第１及び第２のクラッド層に比しＡｌ含有量が小で厚さ
が大の第３のクラッド層とよりなることを特徴とするヘ
テロ接合型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16594391A JPH0513872A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | ヘテロ接合型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16594391A JPH0513872A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | ヘテロ接合型半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513872A true JPH0513872A (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=15821967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16594391A Pending JPH0513872A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | ヘテロ接合型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0513872A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07297498A (ja) * | 1994-03-01 | 1995-11-10 | Seiko Epson Corp | 半導体レーザおよびこれを用いた光センシング装置 |
| US5990449A (en) * | 1993-11-04 | 1999-11-23 | Pentel Kabushiki Kaisha | Electric heating device for mirror |
| JP2005354061A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-22 | Agilent Technol Inc | 熱伝導率の高い垂直共振器型面発光レーザ |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP16594391A patent/JPH0513872A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5990449A (en) * | 1993-11-04 | 1999-11-23 | Pentel Kabushiki Kaisha | Electric heating device for mirror |
| JPH07297498A (ja) * | 1994-03-01 | 1995-11-10 | Seiko Epson Corp | 半導体レーザおよびこれを用いた光センシング装置 |
| JP2005354061A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-22 | Agilent Technol Inc | 熱伝導率の高い垂直共振器型面発光レーザ |
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