JPH06112586A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH06112586A JPH06112586A JP4280988A JP28098892A JPH06112586A JP H06112586 A JPH06112586 A JP H06112586A JP 4280988 A JP4280988 A JP 4280988A JP 28098892 A JP28098892 A JP 28098892A JP H06112586 A JPH06112586 A JP H06112586A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 光ディスク装置等に用いる可視光半導体レー
ザの高出力動作特性を改善する。 【構成】 活性層11として充分に薄いバルク層または
多重量子井戸層を用いる。または、一方のクラッド層1
3を充分に薄くする。それぞれ適切なガイド層12を設
け発振閾値電流を低減する。
ザの高出力動作特性を改善する。 【構成】 活性層11として充分に薄いバルク層または
多重量子井戸層を用いる。または、一方のクラッド層1
3を充分に薄くする。それぞれ適切なガイド層12を設
け発振閾値電流を低減する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置などの
情報処理装置の光源に用いる高出力半導体レーザに関す
る。
情報処理装置の光源に用いる高出力半導体レーザに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、光ディスク装置の記録容量をさら
に高めるため従来より短い発振波長を持つ可視光半導体
レーザの開発が進められている。該可視光半導体レーザ
が光ディスク装置に必要な高出力動作を行うためには、
該可視光半導体レーザ端面近傍の光吸収に起因する光学
損傷を抑制しなければならない。最近、上野ら(ジャパ
ニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス誌
第29巻第9号L1666−L1668頁、1990年
9月)や板谷ら(第12回 IEEE国際半導体レーザ
国際会議、1990年9月、スイス・ダボス、講演番号
C−5)はレーザ端面近傍にバンドギャップエネルギー
の大きい活性層を持つウィンドウ型可視光半導体レーザ
を試作し、光学損傷が抑制されたことを示し優れた高出
力動作特性を報告した。該半導体レーザ内部の活性層は
秩序状態のGa0.5 In0.5 P(厚さ60nm)からな
るのに対しレーザ端面近傍の活性層はバンドギャップエ
ネルギの大きい無秩序状態のGa0.5 In0.5 P(厚さ
60nm)からなり、該レーザ端面近傍の光吸収は低減
された。無秩序状態の該GaInP活性層は、秩序状態
のGaInP活性層に不純物を拡散して形成された。該
不純物は活性層に対して基板と反対側に位置するクラッ
ド層(厚さ1μm)の表面から内部を経て活性層へ拡散
した。
に高めるため従来より短い発振波長を持つ可視光半導体
レーザの開発が進められている。該可視光半導体レーザ
が光ディスク装置に必要な高出力動作を行うためには、
該可視光半導体レーザ端面近傍の光吸収に起因する光学
損傷を抑制しなければならない。最近、上野ら(ジャパ
ニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス誌
第29巻第9号L1666−L1668頁、1990年
9月)や板谷ら(第12回 IEEE国際半導体レーザ
国際会議、1990年9月、スイス・ダボス、講演番号
C−5)はレーザ端面近傍にバンドギャップエネルギー
の大きい活性層を持つウィンドウ型可視光半導体レーザ
を試作し、光学損傷が抑制されたことを示し優れた高出
力動作特性を報告した。該半導体レーザ内部の活性層は
秩序状態のGa0.5 In0.5 P(厚さ60nm)からな
るのに対しレーザ端面近傍の活性層はバンドギャップエ
ネルギの大きい無秩序状態のGa0.5 In0.5 P(厚さ
60nm)からなり、該レーザ端面近傍の光吸収は低減
された。無秩序状態の該GaInP活性層は、秩序状態
のGaInP活性層に不純物を拡散して形成された。該
不純物は活性層に対して基板と反対側に位置するクラッ
ド層(厚さ1μm)の表面から内部を経て活性層へ拡散
した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】該GaInP活性層の
不純物濃度が不十分な場合、秩序状態のGaInPが残
存し光吸収は充分低減しない。逆に該GaInP活性層
の不純物濃度が過剰な場合、自由キャリア散乱やバンド
テールの増大等のために光吸収は増大する。従って、活
性層の該不純物濃度は適切に制御される必要がある。上
述した従来の半導体レーザは不純物濃度の制御が不十分
であり高出力動作特性が限定されている。該半導体レー
ザの高出力動作特性を改善するためには、該不純物の制
御性を向上させる必要がある。
不純物濃度が不十分な場合、秩序状態のGaInPが残
存し光吸収は充分低減しない。逆に該GaInP活性層
の不純物濃度が過剰な場合、自由キャリア散乱やバンド
テールの増大等のために光吸収は増大する。従って、活
性層の該不純物濃度は適切に制御される必要がある。上
述した従来の半導体レーザは不純物濃度の制御が不十分
であり高出力動作特性が限定されている。該半導体レー
ザの高出力動作特性を改善するためには、該不純物の制
御性を向上させる必要がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザの
1つは、活性層の厚さが50nm以下と充分薄いことを
特徴とする半導体レーザである。本発明の別の半導体レ
ーザは、活性層に対して基板と反対側に位置するクラッ
ド層の厚さが0.75μm以下と充分薄いことを特徴と
する半導体レーザである。
1つは、活性層の厚さが50nm以下と充分薄いことを
特徴とする半導体レーザである。本発明の別の半導体レ
ーザは、活性層に対して基板と反対側に位置するクラッ
ド層の厚さが0.75μm以下と充分薄いことを特徴と
する半導体レーザである。
【0005】
【作用】該不純物がクラッド層を経て活性層に拡散する
と、活性層上端から下端に向かい不純物濃度勾配が生じ
る。活性層が薄いほど該活性層上端と下端の不純物濃度
差は低減し、活性層全域にわたる該不純物濃度の制御性
は向上する。また、該不純物は該クラッド層の表面から
内部を経て活性層上端へ拡散するため、該クラッド層が
薄いほど該不純物の拡散距離が短く活性層の該不純物の
制御性は向上する。
と、活性層上端から下端に向かい不純物濃度勾配が生じ
る。活性層が薄いほど該活性層上端と下端の不純物濃度
差は低減し、活性層全域にわたる該不純物濃度の制御性
は向上する。また、該不純物は該クラッド層の表面から
内部を経て活性層上端へ拡散するため、該クラッド層が
薄いほど該不純物の拡散距離が短く活性層の該不純物の
制御性は向上する。
【0006】
【実施例】本発明の半導体レーザの平面図を図1に示
す。レーザ内部の励起領域3の活性層が秩序状態のAl
GaInPからなるのに対し、レーザ端面6近傍のウィ
ンドウ領域4の活性層は無秩序状態のAlGaInPか
らなる。図2および図3はそれぞれ励起領域3およびウ
ィンドウ領域4におけるレーザ断面図である。図2およ
び図3の断面は図1のレーザ端面6に平行な平面であ
る。
す。レーザ内部の励起領域3の活性層が秩序状態のAl
GaInPからなるのに対し、レーザ端面6近傍のウィ
ンドウ領域4の活性層は無秩序状態のAlGaInPか
らなる。図2および図3はそれぞれ励起領域3およびウ
ィンドウ領域4におけるレーザ断面図である。図2およ
び図3の断面は図1のレーザ端面6に平行な平面であ
る。
【0007】本発明の半導体レーザの実施例の1つを以
下に示す。まず、n−GaAs基板7上にn−GaAs
バッファー層8、900nm厚のSiドープn−(Al
0.7Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層9、100n
m厚のSiドープn−(Al0.6 Ga0.4 )0.5 In
0.5 Pガイド層10、活性層11、100nm厚のZn
ドープp−(Al0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 Pガイド
層12、900nm厚のZnドープp−(Al0.7 Ga
0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層13、10nm厚のZ
nドープp−Ga0.5 In0.5 P層14を順次に有機金
属気相成長法(Metalorganic Vapor
Phase Epitaxy:MOVPE法)により
積層成長した。結晶成長条件は成長温度650−750
℃、V/III比50−500、成長速度1−2μm/
hとした。結晶成長法はMOVPE法に限らずMBE
法、MOMBE法、GSMBE法などが可能である。該
活性層11は10nm厚の無秩序状態の(Al0.05 G
a0.95 )0.5 In0.5 Pウェル層と5nm厚の(Al
0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 Pバリア層からなる多重量
子井戸層である。無秩序状態の(Al0.05 Ga0.95 )
0.5 In0.5 Pのバンドギャップエネルギーは1.88
eVである。該ウェル数は4とした。無秩序状態のGa
InPウェル層を用いてもよい。該活性層11に50n
m以下の厚さの無秩序状態のAlGaInPまたはGa
InPバルク層を用いてもよい。p−GaInP層14
まで結晶成長した後、p−AlGaInPクラッド層1
3およびp−GaInP層14の一部を除去してメサ型
の幅3−6μmのストライプを形成し、光導波路1を形
成した。次に、ウィンドウ領域4の該p−GaInP層
14の表面からp−AlGaInPクラッド層13およ
びp−AlGaInPガイド層12を経て活性層11へ
Zn不純物を拡散した。該不純物拡散は、ZnAs2拡
散原料と拡散マスクを用いた熱拡散法で行い、拡散温度
600−700℃、拡散時間1時間未満とした。拡散原
料はZnAs2に限らずZn2As3などでもよい。該
不純物拡散は該熱拡散法に限らず、結晶成長中のドーパ
ンZnの自己拡散現象(第12回 IEEE 国際半導
体レーザ国際会議、1990年9月、スイス・ダボス、
講演番号C−5)を利用して行ってもよい。該不燃物拡
散を終えると、該ウィンドウ領域4の該AlGaInP
ウェル層は無秩序状態となる。無秩序状態の該ウェル層
のバンドギャップエネルギーは約1.95eVである。
不純物拡散の制御性が向上した結果、該ウィンドウ領域
の活性層の光吸収は顕著に低減した。不純物拡散の後、
n−GaAsブロック層15を選択的に成長し、さらに
p−GaAsコンタクト層16を全面に成長し、n電極
17とp電極18を形成した。最後にレーザ端面6を劈
開により形成し、該レーザ端面のそれぞれに1射率およ
び高反射率の誘電体膜を形成し、半導体レーザが完成し
た。共振器長は700μmとした。該半導体レーザはガ
イド層を備えるため、活性層11が薄いにもかかわらず
発振閾値電流は60mAと低い。スポットサイズd/Γ
は0.32μmと従来の半導体レーザにほぼ等しい。該
半導体レーザは50mW出力で長時間安定動作した。
下に示す。まず、n−GaAs基板7上にn−GaAs
バッファー層8、900nm厚のSiドープn−(Al
0.7Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層9、100n
m厚のSiドープn−(Al0.6 Ga0.4 )0.5 In
0.5 Pガイド層10、活性層11、100nm厚のZn
ドープp−(Al0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 Pガイド
層12、900nm厚のZnドープp−(Al0.7 Ga
0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層13、10nm厚のZ
nドープp−Ga0.5 In0.5 P層14を順次に有機金
属気相成長法(Metalorganic Vapor
Phase Epitaxy:MOVPE法)により
積層成長した。結晶成長条件は成長温度650−750
℃、V/III比50−500、成長速度1−2μm/
hとした。結晶成長法はMOVPE法に限らずMBE
法、MOMBE法、GSMBE法などが可能である。該
活性層11は10nm厚の無秩序状態の(Al0.05 G
a0.95 )0.5 In0.5 Pウェル層と5nm厚の(Al
0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 Pバリア層からなる多重量
子井戸層である。無秩序状態の(Al0.05 Ga0.95 )
0.5 In0.5 Pのバンドギャップエネルギーは1.88
eVである。該ウェル数は4とした。無秩序状態のGa
InPウェル層を用いてもよい。該活性層11に50n
m以下の厚さの無秩序状態のAlGaInPまたはGa
InPバルク層を用いてもよい。p−GaInP層14
まで結晶成長した後、p−AlGaInPクラッド層1
3およびp−GaInP層14の一部を除去してメサ型
の幅3−6μmのストライプを形成し、光導波路1を形
成した。次に、ウィンドウ領域4の該p−GaInP層
14の表面からp−AlGaInPクラッド層13およ
びp−AlGaInPガイド層12を経て活性層11へ
Zn不純物を拡散した。該不純物拡散は、ZnAs2拡
散原料と拡散マスクを用いた熱拡散法で行い、拡散温度
600−700℃、拡散時間1時間未満とした。拡散原
料はZnAs2に限らずZn2As3などでもよい。該
不純物拡散は該熱拡散法に限らず、結晶成長中のドーパ
ンZnの自己拡散現象(第12回 IEEE 国際半導
体レーザ国際会議、1990年9月、スイス・ダボス、
講演番号C−5)を利用して行ってもよい。該不燃物拡
散を終えると、該ウィンドウ領域4の該AlGaInP
ウェル層は無秩序状態となる。無秩序状態の該ウェル層
のバンドギャップエネルギーは約1.95eVである。
不純物拡散の制御性が向上した結果、該ウィンドウ領域
の活性層の光吸収は顕著に低減した。不純物拡散の後、
n−GaAsブロック層15を選択的に成長し、さらに
p−GaAsコンタクト層16を全面に成長し、n電極
17とp電極18を形成した。最後にレーザ端面6を劈
開により形成し、該レーザ端面のそれぞれに1射率およ
び高反射率の誘電体膜を形成し、半導体レーザが完成し
た。共振器長は700μmとした。該半導体レーザはガ
イド層を備えるため、活性層11が薄いにもかかわらず
発振閾値電流は60mAと低い。スポットサイズd/Γ
は0.32μmと従来の半導体レーザにほぼ等しい。該
半導体レーザは50mW出力で長時間安定動作した。
【0008】次に、本発明の半導体レーザの第2の実施
例を以下に示す。本実施例の構造および製造方法は既に
述べた第1の実施例と類似点が多いので、図2および図
3を参照して第1の実施例と異なる点だけを以下に述べ
る。まず、n−(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pク
ラッド層9を3μmと厚くし、n−(Al0.6 G
a0. 4 )0.5 In0.5 Pガイド層10を300nmとし
た。多重量子井戸活性層11のウェル数は6とした。p
−AlGaInPガイド層12は用いない。p−(Al
0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P層13を650nmと薄
くした。n側に厚いガイド層を設けたため該p−AlG
aInPクラッド層13が薄いにもかかわらずp−Ga
Asコンタクト層16への光の浸み出しは小さく、Ga
Asの光吸収に基づくモードロスは8cm−1と小さ
い。本半導体レーザのスポットサイズd/Γは0.30
μmと小さく、発振閾値電流は60mAと低かった。該
半導体レーザは50mW出力で長時間安定動作した。
例を以下に示す。本実施例の構造および製造方法は既に
述べた第1の実施例と類似点が多いので、図2および図
3を参照して第1の実施例と異なる点だけを以下に述べ
る。まず、n−(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pク
ラッド層9を3μmと厚くし、n−(Al0.6 G
a0. 4 )0.5 In0.5 Pガイド層10を300nmとし
た。多重量子井戸活性層11のウェル数は6とした。p
−AlGaInPガイド層12は用いない。p−(Al
0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P層13を650nmと薄
くした。n側に厚いガイド層を設けたため該p−AlG
aInPクラッド層13が薄いにもかかわらずp−Ga
Asコンタクト層16への光の浸み出しは小さく、Ga
Asの光吸収に基づくモードロスは8cm−1と小さ
い。本半導体レーザのスポットサイズd/Γは0.30
μmと小さく、発振閾値電流は60mAと低かった。該
半導体レーザは50mW出力で長時間安定動作した。
【0009】
【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザの製造に
必要な不純物拡散工程の制御性を高め、該半導体レーザ
の高出力動作特性を改善することができる。
必要な不純物拡散工程の制御性を高め、該半導体レーザ
の高出力動作特性を改善することができる。
【図1】本発明の半導体レーザの平面構造を示した図で
ある。
ある。
【図2】本発明の半導体レーザの断面構造を示した図の
1つである。
1つである。
【図3】本発明の半導体レーザの断面構造を示したもう
1つの図である。
1つの図である。
1 光導波路 4 ウィンドウ領域 6 レーザ端面 7 n−GaAs基板 9 n−AlGaInPクラッド層 10 n−AlGaInPガイド層 11 活性層 12 p−AlGaInPガイド層 13 p−AlGaInPクラッド層 15 n−GaAsブロック層 16 p−GaAsコンタクト層
Claims (4)
- 【請求項1】 第1伝導型のGaAs基板上に順次に形
成された第1伝導型のAlGaAsInPクラッド層
と、GaInPまたはAlGaInPからなる活性層
と、第2伝導型のAlGaInPクラッド層を少なくと
も含む多層エピタキシャル層と、一対のレーザ端面とを
備え、該活性層または該第2伝導型クラッド層の厚さが
充分に薄く、該レーザ端面近傍の活性層は無秩序状態で
あり、レーザー内部の活性層は秩序状態であることを特
徴とする半導体レーザ。 - 【請求項2】 前記活性層がAlGaInPおよびGa
InPからなる多重量子井戸層でなり、該井戸層の厚さ
の合計が50nm以下であることを特徴とする請求項1
に記載の半導体レーザ。 - 【請求項3】 前記活性層が厚さが50nm以下のGa
InPまたはAlGaInPバルク層でなることを特徴
とする請求項1に記載の半導体レーザ。 - 【請求項4】 第2伝導型クラッド層の厚さが0.75
μm以下であることを特徴とする請求項乃至3に記載の
半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4280988A JPH06112586A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4280988A JPH06112586A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体レーザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06112586A true JPH06112586A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17632696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4280988A Pending JPH06112586A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06112586A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997050158A1 (fr) * | 1996-06-24 | 1997-12-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser semi-conducteur |
US5987048A (en) * | 1996-07-26 | 1999-11-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gallium nitride-based compound semiconductor laser and method of manufacturing the same |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP4280988A patent/JPH06112586A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997050158A1 (fr) * | 1996-06-24 | 1997-12-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser semi-conducteur |
US6185237B1 (en) | 1996-06-24 | 2001-02-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser |
US5987048A (en) * | 1996-07-26 | 1999-11-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gallium nitride-based compound semiconductor laser and method of manufacturing the same |
US6118801A (en) * | 1996-07-26 | 2000-09-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gallium nitride-based compound semiconductor laser and method of manufacturing the same |
US6359919B1 (en) | 1996-07-26 | 2002-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gallium nitride-based compound semiconductor laser and method of manufacturing the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990316 |