JPH06326407A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH06326407A
JPH06326407A JP5319711A JP31971193A JPH06326407A JP H06326407 A JPH06326407 A JP H06326407A JP 5319711 A JP5319711 A JP 5319711A JP 31971193 A JP31971193 A JP 31971193A JP H06326407 A JPH06326407 A JP H06326407A
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JP
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layer
semiconductor laser
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laser according
lattice constant
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Haruhisa Soda
晴久 雙田
Toru Uchida
徹 内田
Chikashi Anayama
親志 穴山
Susumu Yamazaki
山崎　　進
Hirohide Kurakake
博英 倉掛
Akito Kuramata
朗人 倉又
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた変換効率を有する半導体レーザに関
し、高い特性温度を実現することのできる１μｍ帯半導
体レーザを提供することを目的とする。 【構成】 １．３μｍ帯または１．５５μｍ帯の発光を
行なうＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体レーザであって、発光
を行なう活性層と、活性層を挟み、活性層より大きなバ
ンドギャップを有するガイド層と、ガイド層の両側を挟
み、ガイド層よりも大きなバンドギャップを有するクラ
ッド層とを含むレーザ構造を有し、ＧａＡｓの格子定数
をａ１、ＩｎＰの格子定数をａ２とした時、ガイド層と
クラッド層の格子定数がａ１よりも０．５％以上大き
く、ａ２よりも０．５％以上小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに関し、
特に優れた変換効率を有する半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信は、大容量の幹線系から
加入者系へと普及しつつある。加入者系光ファイバ通信
では、システムの低コスト化が不可欠である。光源に
は、冷却器が不要なペルチエフリーシステムが要求され
る。
【０００３】このため、８５℃付近の高温でも低い駆動
電流で十分大きな光出力を発光することのできる半導体
レーザが望まれる。このためには、半導体レーザの温度
特性を支配する特性温度を十分高くすることが必要であ
る。
【０００４】半導体レーザは、ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基
板を用いて作成されていた。光ファイバ通信において
は、ファイバ内の損失が少ない１．３μｍ帯、１．５５
μｍ帯（まとめて１μｍ帯と呼ぶ）の発光波長を有する
半導体レーザが要求される。
【０００５】ＧａＡｓ基板の上に格子整合したエピタキ
シャル層を用いて作成する半導体レーザでは、１μｍ帯
の発光を得ることができない。このため、１μｍ帯用の
半導体レーザとしては、ＩｎＰ基板が用いられてきた。
【０００６】典型的な１μｍ帯の半導体レーザは、Ｉｎ
Ｐ基板を用い、活性層としてＩｎＧａＡｓＰを用いたＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料が用いられている。キャリ
アを活性層や活性層周辺に閉じ込めるためには、なるべ
く広いバンドギャップを有する層でクラッド層を形成す
ることが望まれる。ＩｎＰ基板に格子整合するＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体の中で最もバンドギャップの広い材料
としてＩｎＰが用いられている。
【０００７】また、活性層周辺に光を閉じ込めるための
ガイド層（光導波路層、バリア層）がクラッド層と活性
層の間に用いられる。このガイド層としては、活性層よ
りもバンドギャップの広いＩｎＧａＡｓＰが用いられて
いる。
【０００８】ところが、このようなＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ系半導体レーザの特性温度は、約６０Ｋ程度であ
り、高温下になると光出力が急激に低下してしまう。活
性層とバリア層との間にポテンシャルバリアを作成する
ために、比較的狭いバンドギャップの材料と比較的広い
バンドギャップの材料を用いる場合、伝導帯に生じるバ
ンドの不連続（ΔＥｃ）と、価電子帯に生じるバンド不
連続（ΔＥｖ）との比（ΔＥｃ／ΔＥｖ）は一定ではな
い。
【０００９】電子の有効質量は、正孔の有効質量よりも
軽いため、電子・正孔を効率良く活性層に閉じ込めるた
めには、ΔＥｃはΔＥｖよりも大きいことが望まれる。
しかしながら、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料で格子整
合してバンドギャップの異なる層を形成すると、ΔＥｖ
がΔＥｃよりもかなり大きくなってしまう。
【００１０】高温下での特性を改良した半導体レーザと
して、クラッド層およびガイド層にＡｌＩｎＧａＡｓ系
材料を用いた半導体レーザが提案されている。ＡｌＩｎ
ＧａＡｓ系材料を利用すると、ΔＥｃの大きさは大きく
なり、ある程度温度特性が改善される。
【００１１】しかし、ＡｌＩｎＧａＡｓ系材料を用いて
も、未だ充分な特性温度は実現できない。特性温度を十
分高くするためには、正孔の有効質量に対する電子の有
効質量に対応するように、ΔＥｃの値をΔＥｖの値に対
し、大きくすることが望まれる。
【００１２】また、活性層に歪を導入した歪導入活性層
を用いると、半導体レーザの発振閾値は低下することが
知られている。歪導入活性層を超格子構造とした歪ＭＱ
Ｗ（multi quantum well）型半導体レーザが用いられて
いる。この歪ＭＱＷ型半導体レーザにおいても、温度依
存性は改善されていない。
【００１３】高温においても低い発振閾値を実現するた
めに、半導体レーザのキャビティ両端の反射面を高反射
率とすることが提案されている。キャビティ内で往復す
る光の強度が増大するため、駆動電流を低減することが
できる。しかしながら、高反射率のキャビティを用いる
と、外部に取り出せる光出力は減少してしまう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の技術によれば、高い特性温度を有する１μｍ帯半
導体レーザを得ることは難しかった。
【００１５】本発明の目的は、高い特性温度を実現する
ことのできる１μｍ帯半導体レーザを提供することであ
る。本発明の他の目的は、光変換効率の高い半導体レー
ザを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、１．３μｍ帯または１．５５μｍ帯の発光を行なう
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体レーザであって、発光を行な
う活性層と、活性層を挟み、活性層より大きなバンドギ
ャップを有するガイド層と、ガイド層の両側を挟み、ガ
イド層よりも大きなバンドギャップを有するクラッド層
とを含むレーザ構造を有し、ＧａＡｓの格子定数をａ
１、ＩｎＰの格子定数をａ２とした時、ガイド層とクラ
ッド層の格子定数がａ１よりも０．５％以上大きく、ａ
２よりも０．５％以上小さい。
【００１７】
【作用】現在、入手できるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いて、１μｍ帯半導体レーザを作成しようとすると、
利用できる基板はＩｎＰである。
【００１８】しかしながら、ＩｎＰ基板を用い、ＩｎＰ
と格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いて１μ
ｍ帯半導体レーザを作成すると、活性層とガイド層との
間で伝導帯においては電子に対して良好な閉じ込め効果
を発揮し、価電子帯においては正孔に対して過度でない
良好な閉じ込め効果を発揮することのできるバンド不連
続を同時に作成することは困難であった。
【００１９】ＧａＡｓの格子定数とＩｎＰの格子定数の
中間領域の格子定数を有する結晶層を用いることによ
り、利用することのできるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材
料が拡がり、より良好なバンド不連続を実現することが
できる。
【００２０】活性層の両側をガイド層で挟み、ガイド層
の両側をクラッド層で挟んだレーザ構造においては、ガ
イド層、クラッド層は下地結晶層と格子整合させる必要
がある。
【００２１】下地結晶層の格子定数がＩｎＰの格子定数
よりも小さくなるようにすれば、ガイド層、活性層とし
てより好ましいバンド不連続を形成する材料を選択する
ことができる。
【００２２】
【実施例】図１（Ａ）、（Ｂ）に、本発明の実施例によ
る半導体レーザの構造を示す。図１（Ａ）は半導体レー
ザの斜視図であり、図１（Ｂ）は半導体層の構成を概略
的に示すダイヤグラムである。
【００２３】ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型Ｉｎ0.2
Ｇａ0.8 Ａｓ歪バッファ層２が形成され、下地結晶層を
構成する。歪バッファ層２は、ＧａＡｓ基板１よりも大
きい格子定数を有する。歪バッファ層２を十分な厚さ成
長することにより、その最表面はＧａＡｓの格子定数よ
りも大きな面内格子定数を有するものとなる。すなわ
ち、下地結晶層１、２は、ＧａＡｓの格子定数よりも大
きく、ＩｎＰの格子定数よりも小さな格子定数を有する
最表面を構成する。
【００２４】下地結晶層の上には、アンドープＩｎ0.4
Ｇａ0.6 Ａｓで形成された活性層５、活性層を挟むアン
ドープＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓで形成されたガイド層６、
ガイド層６の両側を挟むＩｎ0.7 Ｇａ0.3 Ｐのクラッド
層７で構成されるレーザ構造がエピタキシャルに成長さ
れる。なお、下側に配置されるクラッド層７ａはｎ型に
ドープされ、上側に配置されるクラッド層７ｂはｐ型に
ドープされている。
【００２５】レーザ構造の上には、ｐ型Ｉｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ａｓで形成されたコンタクト層８がエピタキシャル
に成長されている。図１（Ａ）に示すように、コンタク
ト層８、ｐ側クラッド層７ｂの一部は、ストライプ状の
メサ型にエッチングされ、上にいくほど幅が狭くなる順
メサ構造を構成する。
【００２６】メサの上部表面を残し、上側表面上にはＳ
ｉＯ2 等で形成された絶縁層９が形成されている。絶縁
層１０の上にはＴｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層の積層からなる
ｐ側電極１２が形成されている。なお、基板１下側表面
には、ＡｕＧｅ層、Ａｕ層で形成されたｎ側電極１１が
形成されている。
【００２７】なお、歪バッファ層２の最表面の面内格子
定数は、ＧａＡｓの格子定数より０．５％以上大きく、
ＩｎＰの格子定数より０．５％以上小さくなるように選
ぶ。このような格子定数を用いることによりＩｎＰ基板
やＧａＡｓ基板を用いた時には得られなかった効果が得
易くなる。ＩｎＰの格子定数より０．５％以上小さな格
子定数とすることにより、小さな格子定数を用いる利点
が明確となる。ただし、ＧａＡｓの格子定数より０．５
％以上大きくないと１μｍ帯レーザを実現するのが困難
である。
【００２８】以下、本実施例の基礎となったデータや実
験結果について説明する。図３（Ａ）は、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体のバンドギャップの格子定数を関係を示す
グラフである。横軸に格子定数をÅで示し、縦軸にバン
ドギャップをｅＶで示す。
【００２９】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体レーザの基板と
して最もよく用いられるＧａＡｓとＩｎＰは、バンドギ
ャップはＧａＡｓが僅かに広く、格子定数はＩｎＰの方
が約０．２Å大きい関係にある。一般的に知られている
物理定数は、ＧａＡｓの格子定数が５．６５３３Å、Ｉ
ｎＰの格子定数が５．８６８８Åである。
【００３０】ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板上に格子整合す
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、図３（Ａ）においてＧ
ａＡｓのプロットおよびＩｎＰのプロットから横軸に垂
直に立てた垂線の上に載る材料である。
【００３１】図３（Ｂ）、（Ｃ）は、ＧａＡｓ基板上に
格子整合する材料を用いて活性層とガイド層にバンド不
連続を発生させた場合と、ＩｎＰ基板上に格子整合する
材料を用いて活性層、ガイド層にバンド不連続を発生さ
せた場合のバンド不連続の割合を示す概略図である。
【００３２】図３（Ｃ）に示すように、ＩｎＰ基板を用
い、その上に格子整合する材料を積層した半導体レーザ
を作成した場合、活性層とガイド層にバンド不連続を発
生させると、そのバンド不連続の多くは価電子帯に現
れ、伝導帯に生じるバンド不連続ΔＥｃはΔＥｖと比
べ、小さい。
【００３３】電子の有効質量は、正孔の有効質量よりも
軽いため、伝導帯のバンド不連続を大きくしないと、電
子は活性層に閉じ込められず、一旦活性層に入っても再
び活性層外に飛び出してしまう。伝導帯のバンド不連続
ΔＥｃを電子の閉じ込めに十分なほど深くすると、格子
不整合の程度は大きくなる。
【００３４】また、価電子帯のバンド不連続ΔＥｖが大
きくなりすぎてしまう。たとえば、図２（Ａ）に示すよ
うなＭＱＷ構造を採用した場合、ｐ側領域からガイド層
に注入させた正孔は、最もｐ側領域に近い活性層内に閉
じ込められ、ｎ型領域側の活性層には到達できなくなっ
てしまう。
【００３５】ＭＱＷ構造において、キャリアを十分均一
に注入するためには、バンド不連続の深さは深くしすぎ
てはならない。したがって、使用温度において適切なキ
ャリア閉じ込め効果を発揮させるためには、ΔＥｖとΔ
Ｅｃの比が重要となる。
【００３６】図３（Ｂ）に示すように、ＩｎＰよりも格
子定数の小さなＧａＡｓ基板上にレーザ構造を構成する
と、価電子帯のバンド不連続ΔＥｖに対する伝導帯のバ
ンド不連続ΔＥｃの比は増大し、１に近付く。この現象
は、格子定数が小さな材料を用いるほど、ΔＥｃ／ΔＥ
ｖの比を大きくできることを意味している。
【００３７】図から明らかなように、ＧａＡｓ基板を用
い、格子整合する材料を用いると、１μｍ帯の半導体レ
ーザを形成することはできない。したがって、１μｍ帯
レーザ用としては、一般にＩｎＰ基板が用いられてい
る。１μｍ帯の発光を実現するレーザ構造をＩｎＰ基板
上に形成する場合、用いる材料はＩｎＧａＡｓＰ系材料
から選択することになる。
【００３８】図１（Ａ）、（Ｂ）において、歪バッファ
層２は、ＧａＡｓよりも大きな面内格子定数を実現する
ための層である。歪バッファ層２の上に形成されるクラ
ッド層７、ガイド層６は、歪バッファ層２の最表面の面
内格子定数と格子整合している。活性層５は、ガイド層
６よりも大きな格子定数を有し、圧縮歪を受けた歪活性
層となる。なお、活性層５は、無歪の状態で格子定数が
クラッド層の格子定数より０．５％以上大きいＩｎＧａ
Ａｓであることが望ましい。
【００３９】クラッド層を形成するＩｎＧａＰは、活性
層およびガイド層を形成するＩｎＧａＡｓよりも広いバ
ンドギャップを有する。したがって、図１（Ａ）、
（Ｂ）の構成において、下側のｎ型領域から注入される
電子は上側クラッド層において反射され、上側のｐ型領
域から注入される正孔は、下側クラッド層において反射
される。このように、広いバンドギャップを有するクラ
ッド層を用いることにより、電子・正孔に対する閉じ込
め効果が増大する。
【００４０】ところで、図１（Ｂ）に示すように、活性
層５としてガイド層６と異なる格子定数を有する材料を
用いると、格子不整合が発生する。格子不整合による結
晶性の悪化を防止するためには、活性層５の厚さを臨界
膜厚以下とし、必要に応じて２層以上に分割して、図２
（Ａ）に示すように多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とする
ことが望ましい。
【００４１】図２（Ａ）において、活性層５は複数の層
に分割され、ガイド層６内に分散して配置される。活性
層５全体として十分な厚さを確保し、かつ格子不整合に
よる格子欠陥を防止するために、ＭＱＷ構造は有効であ
る。
【００４２】なお、下地結晶層上に格子不整合する層を
成長する場合、ある厚さまでは良好な結晶層を成長させ
ることができる。この厚さ限界を一般的に臨界膜厚と呼
ぶ。本発明者は、活性層５の材料Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓの
組成ｘと、ガイド層６の材料Ｉｎy Ｇａ1-y Ａｓの組成
ｙを種々に変更し、活性層からの発光波長を調べた。
【００４３】図２（Ｂ）は、格子不整合の活性層とガイ
ド層を用いた場合、活性層から発する発光波長を示すグ
ラフである。図中横軸に活性層５のＩｎ組成ｘを示し、
縦軸に発光波長をμｍで示す。なお、活性層の厚さは臨
界膜厚とした。図に示す３本の曲線は、ガイド層６のＩ
ｎ組成ｙが０、０．１、０．２の時、活性層５のＩｎ組
成ｘの変化に対する発光波長の変化を示す。
【００４４】ｘ＝ｙの時は、格子整合されており、活性
層の厚さの制限はなくなる。組成ｘと組成ｙの差が大き
くなるほど、格子不整合が大きくなり、活性層の臨界膜
厚は減少する。
【００４５】図中、各曲線において、Ｉｎ組成の増大に
つれ、格子不整合の度合いは増大し、臨界膜厚は薄くな
る。図３（Ａ）に示すように、ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成
を増大させることは、バンドギャップを減少させること
となる。図２（Ｂ）において、活性層５のＩｎ組成ｘが
増大すると共に、発光波長が長波長化する傾向は、この
バンドギャップ減少と対応している。
【００４６】ところで、活性層のＩｎ組成ｘとガイド層
のＩｎ組成ｙの差が大きくなると、活性層の臨界膜厚は
著しく減少する。したがって、薄い活性層を用いたＭＱ
Ｗ構造とする必要が生じる。
【００４７】活性層の厚さが薄くなると、量子効果によ
り活性層内の実効的バンドギャップは拡がる。この量子
効果により、図２（Ｂ）に示す発光波長は、活性層５の
Ｉｎ組成ｘの増大に拘らず、増加する傾向を緩め、飽和
し、やがて減少している。
【００４８】活性層の厚さを、臨界膜厚よりも薄くする
と、この発光波長の短波長化はより速やかに生じる。し
たがって、図２（Ｂ）に示す活性層５とガイド層６の組
成の組合せにおいて実現できる発光波長は、図に示す曲
線よりも下側に位置することになる。
【００４９】ガイド層６をＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓとした
場合、１．３μｍの発光を得ることはできないが、ガイ
ド層６の組成をＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓとすれば、１．３
μｍの発光波長を十分得ることができる。
【００５０】なお、活性層、ガイド層として必要とされ
るバンドギャップをＩｎＧａＡｓＰを用いて実現した場
合、Ｐの組成が少ないほど価電子帯のバンド不連続ΔＥ
ｖを基準とした伝導帯のバンド不連続ΔＥｃを大きくで
きることが判った。Ｐ組成を少なくして同じバンドギャ
ップにするためには、Ｐ組成の割合とほぼ同じだけＩｎ
組成を減らさなければならず、格子定数は小さくなる。
【００５１】結局、活性層、ガイド層の格子定数として
は、なるべく小さな格子定数を用いることがΔＥｃ／Δ
Ｅｖの比を増大するのに有効であることが判った。図２
（Ｂ）から明らかなように、ガイド層６としてＩｎ0.2
Ｇａ0.8 Ａｓを用いた場合、活性層５の組成はＩｎ0.4
Ｇａ0.6 Ａｓとすることが小さな格子定数を得るために
有効である。
【００５２】図１（Ａ）、（Ｂ）に示す構成は、このよ
うな考察に基づいて設計されたものである。ガイド層を
用いたＳＣＨ（separated confinement hetero）構造の
半導体レーザにおいては、活性層はガイド層で囲まれ、
ガイド層の外側にはクラッド層が配置される。これらの
中で活性層が最もバンドギャップが狭く、ガイド層が活
性層よりもバンドギャップが広く、クラッド層は最もバ
ンドギャップが広い。
【００５３】図４（Ａ）は、このようなＳＣＨ構造のレ
ーザ構造内におけるバンド構造を概略的に示すダイヤグ
ラムである。一方のクラッド層７ａはｎ型領域であり、
他のクラッド層７ｂはｐ型領域である。これら一対のク
ラッド層の間に、活性層５を挟んだガイド層６が挿入さ
れている。活性層５は、２つの層に分割され、ＭＱＷ構
造を構成している。
【００５４】ｎ型クラッド層７ａから注入された電子
は、活性層５に捕捉されない場合、ｐ型クラッド層７ｂ
まで進行してしまう。ここで、クラッド層７ｂがガイド
層６に対して形成する電位障壁が十分高ければ、電子は
クラッド層７ｂで反射され、再び活性層５に向かう。同
様、ｐ型クラッド層７ｂから注入された正孔は、活性層
５に捕捉されなかった場合、ｎ型クラッド層７ａまで進
行する。ここで、ｎ型クラッド層７ａの形成する電位障
壁が十分高ければ、正孔は反射され、再び活性層５に向
かう。
【００５５】クラッド層がガイド層に対して十分高い電
位障壁を形成すると、キャリアに対する閉じ込め効果は
増大する。なお、このようなバンドギャップの構成は、
屈折率分布にも反映され、キャリア閉じ込め効果と同時
に光閉じ込め効果も増大させることになる。このような
閉じ込め効果を大きくするためには、クラッド層として
なるべくバンドギャップの広い材料を用いることが望ま
しい。
【００５６】図３（Ａ）を参照すると、ガイド層として
ＩｎＧａＡｓＰを用いる場合は、ＩｎＧａＰを用いた
時、そのバンドギャップは最大となる。基板がＩｎＰで
あれば、ＩｎＧａＰはＩｎＰとなり、従来技術によるレ
ーザ構造においてクラッド層としてＩｎＰが用いられて
いる理由と符号する。下地結晶の格子定数が、ＩｎＰよ
りも小さい場合、クラッド層のバンドギャップはさらに
増大させることができる。
【００５７】図１（Ａ）、（Ｂ）の実施例において、ク
ラッド層としてＩｎ0.7 Ｇａ0.3 Ｐを用いたことは、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ系材料内で最も広いバンドギャップを有す
るクラッド層を用い、閉じ込め効果を増大させたことを
意味する。
【００５８】ところで、図３（Ａ）から明らかなよう
に、ＩｎＧａＰと同じ格子定数でより広いバンドギャッ
プを有する材料が存在する。すなわち、ＧａＡｓの格子
定数とＩｎＰの格子定数の間の格子定数領域において、
ＩｎＧａＰの曲線とＡｌＩｎＰの曲線に挟まれた領域内
のＡｌＧａＩｎＡｓＰを用いると、同一の格子定数を有
するＩｎＧａＰよりも広いバンドギャップを実現するこ
とができる。
【００５９】図４（Ｂ）は、このような広いバンドギャ
ップを有する材料でクラッド層を形成した構成を示す。
活性層５、ガイド層６としては、図１（Ａ）、（Ｂ）に
示す実施例同様のＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰを
用い、その両側のクラッド層７として図３（Ａ）に示す
斜線領域のＡｌＧａＩｎＡｓＰを用いる。ｎ型領域にお
いては、ｎ型ＡｌＧａＩｎＡｓＰクラッド層７ａを用
い、ｐ型領域においてはｐ型ＡｌＧａＩｎＡｓＰクラッ
ド層７ｂを用いる。
【００６０】基板１としては、ｎ型ＩｎＰまたはｎ型Ｇ
ａＡｓを用い、クラッド層、ガイド層の格子定数に整合
させるため、面内格子定数を変化させるための歪バッフ
ァ層２を基板１上に成長する。歪バッファ層２の上に、
上述のレーザ構造５、６、７を成長し、さらにｐ型コン
タクト層８としてｐ+ 型ＩｎＧａＡｓ層を成長する。
【００６１】このような構成とすれば、ガイド層６とク
ラッド層７の間の電位障壁が高くなり、活性層に捕捉さ
れず、拡散したキャリアを効率良く反射し、再び活性層
に向かわせることが可能となる。
【００６２】基板上に格子定数の異なる層を成長すると
大きな歪が発生し、歪が緩和する時に転位が発生する。
この転位が活性層を貫通するのを抑制する構造が望まれ
る。また、歪を緩和させるためには十分厚い歪バッファ
層を成長させる必要がある。より薄い歪バッファ層を用
いて、歪を有効に開放することが望まれる。
【００６３】図５（Ａ）、（Ｂ）は、基板とレーザ構造
の間にある格子不整合を速やかに緩和し、かつ歪を消滅
させ、その時生じる転位が活性層を貫通するのを抑制で
きるレーザ構造を示す。
【００６４】図５（Ａ）においては、ｎ型ＧａＡｓ基板
１の上に組成ｘを０から０．２５まで徐々に変化させた
ｎ型Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓの組成勾配層２ａをまず成長
し、その上に組成ｘが組成勾配層２ａの最大組成０．２
５より５％低く、均一なｎ型Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓの均
一組成層２ｂを成長するる。
【００６５】すなわち、結晶の本来有する格子定数とし
ては、基板１から組成勾配層２ａに移ると、格子定数は
次第に増大し、均一組成層２ｂでは再び減少し、一定の
値となる。
【００６６】均一組成層２ｂの上には、図１（Ａ）、
（Ｂ）と同様のレーザ構造５、６、７、およびコンタク
ト層８をエピタキシャルに成長する。図６は、図５
（Ａ）に示すような組成勾配層２ａ、均一組成層２ｂを
用いた場合の格子の変化を概略的に示すダイヤグラムで
ある。組成勾配層２ａにおいては、物質本来の格子定数
は次第に増大する。
【００６７】しかしながら、基板上に形成された組成勾
配層２ａにおいては、基板の格子定数に制限され、面内
格子定数はそれほど増大することができない。したがっ
て、格子は面内方向では圧縮され、面に垂直な方向に長
くなる変形を示す。すなわち、組成勾配層２ａにおいて
は、面内格子定数も次第に増大するが、面内方向におい
ては、圧縮応力が働いている。組成勾配層２ａの上に、
均一組成層２ｂが成長されている。均一組成層２ｂの格
子定数は、組成勾配層２ａの最表面の面内格子定数と格
子整合するように選択される。すると、均一組成層２ｂ
においては、格子は変形せずにそのまま成長する。した
がって、均一組成層は無歪とすることができる。
【００６８】この歪緩和機構を検証するため、均一組成
層２ｂの厚さを１μｍとし、各クラッド層７の厚さを
０．１μｍ、各ガイド層６の厚さを０．０５μｍ、活性
層５の厚さを５ｎｍとし、組成勾配層２ａの厚さを１μ
ｍ、１．５μｍ、２．４μｍとしたサンプルを形成し
た。各サンプルにおいて、組成勾配層２ａ内の組成は、
連続的にリニアに変化させた。
【００６９】この３種類のサンプルを用い、活性層から
のホトルミネッセンスＰＬを測定した。ＰＬ強度は、組
成勾配層２ａを１．５μｍとしたサンプルにおいて最大
となった。３つのサンプル内、組成勾配層２ａの厚さが
１．５μｍのサンプルが、最もＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ均
一組成層の格子定数に近い面内格子定数を形成したもの
と考えられる。
【００７０】本実施例においては、組成勾配層において
積極的に組成を変化させることにより、厚さによる効果
と組成変化による効果が共に生じている。１．５μｍの
厚さを有する組成勾配層を用いた場合、最表面における
面内格子定数は均一組成層２ｂの組成Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8
Ａｓの格子定数に近くなっていることが判る。
【００７１】そして、同様な構造について透過型電子顕
微鏡によりその断面像を調べたところ、転位は組成勾配
層（２ａ）の中で生じ、その転位は組成勾配層に閉じ込
められ、活性層を貫通する転位はほとんどないことを発
見した。
【００７２】このように、組成勾配層を用いると、活性
層を貫通する転位を極力少なくすることができる。ま
た、組成勾配層と均一組成層の格子定数の組み合わせ方
でより薄い歪緩和層で無歪の結晶表面を得ることが可能
となる。
【００７３】なお、歪バッファ層を用いると、結晶表面
に歪が残り、その上に成長するエピタキシャル層の表面
に凹凸が生じる。この凹凸は、〔１１０〕方向で少な
く、〔１１０〕方向に垂直な〔−１１０〕方向で大き
い。したがって、半導体レーザのキャビティ方向は〔１
１０〕方向とすることが望ましい。キャビティ方向を
〔１１０〕とすると、キャビティ方向において凹凸が少
なく、キャビティ内を往復する光の散乱が減少する。
【００７４】上述の組成勾配層と均一組成層の組合せに
よる歪バッファ層は、他の構成に適用することもでき
る。図５（Ｂ）は、組成勾配層と均一組成層の組合せに
よる歪バッファ層を用いた他の構成例を示す。ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１の上に、組成ｘが０から０．２５までリニア
にかつ徐々に変化し、不純物濃度１×１０18ｃｍ-3を有
する組成勾配層２ａを厚さ約１．５μｍ成長する。
【００７５】組成勾配層２ａの上に、一定組成Ｉｎ0.2
Ｇａ0.8 Ａｓを有する均一組成層２ｂを成長する。均一
組成層２ｂは、厚さ１．０μｍ、ｎ型不純物濃度１×１
０18ｃｍ-3を有するｎ型層である。
【００７６】均一組成層２ｂの上に、厚さ１．０μｍ、
ｎ型不純物濃度１×１０18ｃｍ-3を有するｎ型Ｉｎ0.7
Ｇａ0.3 Ｐクラッド層３を成長する。クラッド層３の上
に、厚さ０．０２μｍのアンドープＩｎ0.3 Ｇａ0.7 Ａ
ｓ活性層と、活性層を挟む厚さ０．１μｍのアンドープ
Ｉｎ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ0.8 Ｐ0.2 、ガイド層６を有する
ＳＣＨ（separated confinement hetero）構造を形成す
る。ガイド層６を４元組成としたことにより大きなバン
ド不連続を得ることができる。
【００７７】このＳＣＨ構造の上に、厚さ１．０μｍ、
ｐ型不純物濃度１×１０18ｃｍ-3のｐ型Ｉｎ0.7 Ｇａ
0.3 Ｐクラッド層７を成長し、さらにその上に厚さ０．
５μｍ、ｐ型不純物濃度３×１０19ｃｍ-3のｐ型Ｉｎ
0.2 Ｇａ0.8 Ａｓコンタクト層８を成長する。
【００７８】図５（Ｂ）に示すエピタキシャル構造を採
用し、図１（Ａ）に示すようなリッジ型半導体レーザを
構成した時、キャビティ長９００μｍで発振波長１．１
５μｍ、電流密度５００Ａ／ｃｍ2 で発振させることが
できた。
【００７９】ところで、基板上に歪バッファ層を成長す
ると、たとえ歪バッファ層を組成勾配層と均一組成層の
組合せとしても、格子不整合により転位が発生し、結晶
性が低下し、さらに表面に凹凸が発生する。
【００８０】図７（Ａ）は、歪バッファ層による悪影響
を誇張して表す概略断面図である。ＧａＡｓ基板１の上
に、ＩｎＧａＡｓ歪バッファ層２を成長し、その上ｎ型
ＩｎＧａＰクラッド層７を成長すると、クラッド層７表
面上には凹凸が発生する。
【００８１】この上に、さらにアンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層６、アンドープＩｎＧａＡｓ活性層５、他の
アンドープＩｎＧａＡｓＰガイド層６、他のｐ型ＩｎＧ
ａＰクラッド層７を成長すると、表面上の凹凸はさらに
強調される。活性層５内においては、表面の凹凸および
その内部の結晶欠陥により電気的、光学的性質が悪影響
を受ける可能性が強い。特に、活性層５として歪活性層
を用いた場合、凹凸に基づき歪が不均一となり、結晶性
が破壊されることが考えられる。
【００８２】このような歪バッファ層を用いたことによ
る表面の凹凸および結晶性の劣化は、不純物としてＳｅ
を用いることにより低減できることが判った。図７
（Ｂ）は、図８の構造でｎ型クラッド層７にｎ型不純物
としてＳｅをドープした時、活性層５から得られるＰＬ
強度を測定した結果を示す。横軸はＳｅドープされたｎ
型ＩｎＧａＰクラッド層７のキャリア濃度を示し、縦軸
はＩｎＧａＡｓ活性層からのＰＬ強度を任意目盛で示
す。
【００８３】活性層から得られるＰＬ強度は、Ｓｅドー
プのｎ型クラッド層７内のキャリア濃度が４×１０18ｃ
ｍ-3を越えると上昇しはじめ、５×１０18ｃｍ-3以上に
なると急激に増大し、１×１０19ｃｍ-3付近でピークを
示している。なお、キャリア濃度が２×１０19ｃｍ-3以
上となると、ＰＬ強度は再び減少している。
【００８４】キャリア濃度が６×１０18ｃｍ-3から１．
５×１０19ｃｍ-3の領域においては、ほぼ等しい強いＰ
Ｌ強度が得られている。また、このようなＳｅドーピン
グによって、クラッド層より上の層における表面の凹凸
は減少する。
【００８５】図８は、このようなｎ型クラッド層にＳｅ
ドープを用いた実施例を示す。（１００）面を有するｎ
型ＧａＡｓ基板１の上に、組成ｘを０から０．３までリ
ニアに増大させたｎ型Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ組成勾配層２
ａを厚さ２μｍ成長し、その上に一定組成のｎ型Ｉｎ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ均一組成層２ｂを厚さ１μｍ成長して
歪バッファ層とする。
【００８６】歪バッファ層の上に、ｎ型不純物としてＳ
ｅを９×１０18ｃｍ-3ドープしたｎ型Ｉｎ0.8 Ｇａ0.2
Ｐクラッド層７ａを厚さ１μｍ成長する。このｎ型クラ
ッド層の上に、厚さ５ｎｍのアンドープＩｎ0.45Ｇａ
0.55Ａｓ活性層５と、活性層５を挟む厚さ０．１μｍの
アンドープＩｎ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ0.2 Ｐ0.8 のガイド層
６を含むＳＣＨ構造を成長し、このＳＣＨ構造の上にｐ
型不純物濃度１×１０18ｃｍ-3のｐ型Ｉｎ0.8 Ｇａ0.2
Ｐのｐ型クラッド層７ｂを成長し、さらにその上にｐ型
不純物濃度３×１０19ｃｍ-3のｐ型Ｉｎ0.3 Ｇａ0.7 Ａ
ｓのコンタクト層８を成長する。
【００８７】コンタクト層８、ｐ型クラッド層７ｂは、
図１（Ａ）に示すようにメサ型にエッチし、リッジ層の
厚さを約１μｍ、リッジ層下のｐ型クラッド層の厚さを
約０．１５μｍとする。メサの幅は最表面において約５
μｍとする。
【００８８】ＳＣＨ構造下のｎ型クラッド層にＳｅを９
×１０18ｃｍ-3ドープしていることにより、上述のよう
にクラッド層７ａ表面は平坦化され、その上に形成した
ＳＣＨ構造からのＰＬ強度は増大する。ＰＬ強度増大
が、結晶性の改善を意味し、発光効率の改良となる。こ
のレーザは、キャビティ長９００μｍで発振波長１．３
１μｍ、電流密度３００Ａ／ｃｍ2 で発振させることが
できた。特性温度は７０Ｋであった。
【００８９】ＩｎＧａＡｓＰ混晶は、全領域で良好に結
晶成長できるわけではない。Ｉｎ組成０．２５程度の下
地ＩｎＧａＡｓ結晶上にレーザを成長させる場合、好ま
しいΔＥｃを形成するために好ましい組成のガイド層
は、非混和領域のＩｎＧａＡｓＰ組成となる。非混和領
域のＩｎＧａＡｓＰは、液相成長では成長させることが
できないことが知られている。
【００９０】本発明者らは、有機金属気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）によって非混和領域内のＩｎＧａＡｓＰの結晶成
長を行なった。非混和領域の結晶は、成長はするもの
の、その層から得られるホトルミネッセンス強度は極め
て弱かった。すなわち、良好な結晶性が得られず、レー
ザに適用するだけの品質を有する結晶は得られないこと
が判った。
【００９１】図９（Ａ）は、成長温度６５０℃で有機金
属気相成長によってＩｎＧａＡｓＰ混晶の結晶成長を行
ない、成長層から得られたホトルミネッセンス強度が弱
かった領域を示すグラフである。ＧａＰ、ＧａＡｓ、Ｉ
ｎＡｓ、ＩｎＰを端部物質とするＩｎＧａＡｓＰ混晶領
域を矩形内の面積で示している。図中、斜線で示した領
域が、ホトルミネッセンス強度が弱かった領域である。
この領域が非混和領域に一致する。
【００９２】したがって、ガイド層、クラッド層はこの
領域を避けて成長されなければならない。望ましい組成
が、たとえば組成Ｃの場合、この組成の結晶を良好に成
長することはできない。斜線領域外の組成Ａ、Ｂ、Ｄ、
Ｅ、Ｆは、結晶性良く成長させることができる。
【００９３】組成Ｃの結晶が有するバンドギャップや屈
性率が望ましい場合、組成Ｃを挟む非混和領域外の組成
ＢとＤを用い、各層の厚さがドブロイ波長に比べて十分
薄い超格子構造を作成する。各層の厚さがドブロイ波長
に比べ、十分薄い場合、各層内のキャリアの波動関数は
十分オーバラップし、平均的な性質となる。
【００９４】すなわち、組成Ｂの層と組成Ｄの層を交互
に成長し、超格子構造とすることにより、実効的に組成
Ｃの結晶層と同等のものを実現することができる。ここ
で、ドブロイ波長はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体におい
て、一般的に１００Å程度であり、各層の厚さをたとえ
ば２０Å程度とすれば、十分な波動関数のオーバラップ
が得られる。
【００９５】図９（Ｂ）は、図９（Ａ）を参照して説明
した超格子構造を用いた半導体レーザ装置の構成を概略
的に示す。ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、不純物濃度１×
１０18ｃｍ-3のｎ型Ｉｎ0.2 Ｇａ 0.8 Ａｓの歪バッファ
層２を十分な厚さ成長し、その上に不純物濃度１×１０
18ｃｍ-3、厚さ１μｍのｎ型Ｉｎ0.7 Ｇａ0.3 Ｐクラッ
ド層７をエピタキシャルに成長する。
【００９６】クラッド層７の上に、超格子構造のアンド
ープガイド層６を成長し、その上にアンドープＩｎ0.4
Ｇａ0.6 Ａｓ活性層５を成長し、その上に超格子構造の
アンドープガイド層６を成長する。超格子構造のガイド
層６は、それぞれ厚さ２０ÅのアンドープＩｎ0.25Ｇａ
0.75Ａｓ0.9 Ｐ0.1 の層と厚さ２０ÅのアンドープＩｎ
0.65Ｇａ0.35Ａｓ0.1 Ｐ0.9 の層を交互に２０周期積層
した構成を有する。なお、活性層５の厚さは約１００Å
である。
【００９７】このようにして、ＳＣＨ構造を作成した
後、その上にｐ型不純物濃度１×１０ 18ｃｍ-3のｐ型Ｉ
ｎ0.7 Ｇａ0.3 Ｐクラッド層７を成長し、その上にｐ型
不純物濃度３×１０19ｃｍ-3のｐ型Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａ
ｓコンタクト層８を成長する。コンタクト層８とその下
のクラッド層７の一部はメサ状にエッチングし、幅５μ
ｍ、高さ約１μｍのメサ構造とする。なお、メサ構造下
に配置されるクラッド層の厚さは約０．１５μｍの厚さ
とする。
【００９８】このように、超格子構造を用い、各層の厚
さをドブロイ波長に比べ、十分薄くすることにより、非
混和領域の組成を有する半導体層を実質的に実現するこ
とができる。
【００９９】入手が容易で結晶性の良好な基板を用い、
歪バッファ層を基板上に形成することにより、基板と異
なる格子定数を有する下地結晶層を形成する例を説明し
た。ここで、歪バッファ層によって緩和する緩和量は、
転位の発生量に関連する。
【０１００】転位の発生量を低減するためには、緩和量
は小さい程望ましい。目的とする組成の格子定数が、Ｇ
ａＡｓの格子定数よりもＩｎＰの格子定数に近い場合
は、ＩｎＰ基板を用いることが望まれる。
【０１０１】図１０は、本発明の他の実施例による半導
体レーザの構造を概略的に示す断面図である。ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１の上に、組成ｘを０．５から０．３まで徐々に
かつリニアに減少させたｎ型Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓの組成
勾配層２ａを厚さ約２．４μｍ成長し、その上にｎ型Ｉ
ｎ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓの均一組成層２ｂを厚さ１μｍ成長
する。
【０１０２】このようにして形成した下地結晶層の上
に、ｎ型Ｉｎ0.8 Ｇａ0.2 Ｐクラッド層７を厚さ１μｍ
成長し、アンドープのＩｎ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ0.8 Ｐ0.2
ガイド層６を厚さ約０．１μｍ、アンドープのＩｎ0.45
Ｇａ0.5 Ａｓ活性層５を厚さ５ｎｍ、アンドープのＩｎ
0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ0.8 Ｐ0.2 ガイド層６を厚さ０．１μ
ｍ成長する。なお、前述の実施例同様、活性層は複数の
層としてもよい。
【０１０３】上側のガイド層６の上に、ｐ型Ｉｎ0.8 Ｇ
ａ0.2 Ｐクラッド層７ｂを成長し、その上にｐ型Ｉｎ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓコンタクト層８を厚さ０．５μｍ成長
する。このような積層構造をエピタキシャルに成長した
後、前述の実施例同様、メサエッチングを行ない、電極
を形成する。
【０１０４】この構成によれば、均一組成層２ｂの格子
定数のＩｎＰ基板１の格子定数に対するずれは１．５％
である。ＩｎＰ基板の代わりにＧａＡｓ基板を用いる
と、格子定数のずれは２％となる。ＩｎＰ基板を用いた
方が、ＧａＡｓ基板を用いる場合よりも少ない緩和量で
レーザ構造を実現することができる。
【０１０５】なお、本実施例における組成勾配層とし
て、Ｉｎ組成ｘを１．０から０．８まで連続的かつリニ
アに変化させたＩｎx Ｇａ1-x Ｐを用いることもでき
る。また、Ｉｎ組成ｘを０．９から０．７まで連続的か
つリニアに変化させたＩｎx Ｇａ 1-x Ａｓ0.2 Ｐ0.8 、
Ｐ組成ｙを０．６から１．０まで連続的かつリニアに変
化させＩｎ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓy Ｐ1-y を用いることもで
きる。
【０１０６】さらに、上述の組成において、ＧａＡｓの
一部または全部をＡｌに置換することもできる。また、
組成勾配層内における組成変化は連続的かつリニアな変
化のみに限らない。たとえば、階段状にかつ全体として
リニアに変化させることもできる。なお、リッジ型半導
体レーザを例にとって説明したが、他の構成の半導体レ
ーザに上述の構成を用いることもできる。
【０１０７】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【０１０８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
温度特性の優れた１μｍ帯ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体レ
ーザを提供することができる。
【０１０９】また、発光効率の優れた１μｍ帯ＩＩＩ−
Ｖ族化合物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】
【図１】本発明の実施例を示す斜視図および概略断面図
である。
【図２】図１に示す実施例を説明するための概略断面図
およびグラフである。
【図３】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体レーザの特性を説明
するためのグラフおよびダイヤグラムである。
【図４】本発明の他の実施例による半導体レーザを説明
するためのダイヤグラムおよび概略断面図である。
【図５】本発明の他の実施例による半導体レーザの積層
構造を説明するための概略断面図である。
【図６】図５に示す実施例の歪緩和効果を説明するため
の概略ダイヤグラムである。
【図７】Ｓｅドープの効果を説明するための概略断面図
およびグラフである。
【図８】本発明の他の実施例によるＳｅドープ半導体レ
ーザを概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施例による半導体レーザを説明
するためのグラフおよび概略断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例による半導体レーザを説
明するための概略断面図である。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 歪バッファ層 ２ａ 組成勾配層 ２ｂ 均一組成層 ５ 活性層 ６ ガイド層 ７ クラッド層 ８ コンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 進 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 倉掛 博英 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 倉又 朗人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １．３μｍ帯または１．５５μｍ帯の発
    光を行なうＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体レーザであって、 発光を行なう活性層（５）と、活性層を挟み、活性層よ
    り大きなバンドギャップを有するガイド層（６）と、ガ
    イド層（６）の両側を挟み、ガイド層よりも大きなバン
    ドギャップを有するクラッド層（７）とを含むレーザ構
    造を有し、 ＧａＡｓの格子定数をａ１、ＩｎＰの格子定数をａ２と
    した時、ガイド層（６）とクラッド層（７）の格子定数
    がａ１よりも０．５％以上大きく、ａ２よりも０．５％
    以上小さい半導体レーザ。
  2. 【請求項２】 さらに、ａ１よりも０．５％以上大き
    く、ａ２よりも０．５％以上小さい格子定数を示す最表
    面を有する下地結晶層（１、２）を有し、前記レーザ構
    造（５、６、７）が下地結晶層上に形成されている請求
    項１記載の半導体レーザ。
  3. 【請求項３】 前記レーザ構造が、〔１１０〕方向に光
    が往復するキャビティを形成する請求項１記載の半導体
    レーザ。
  4. 【請求項４】 前記レーザ構造において、前記活性層
    （５）がその他の層と異なる格子定数を有する請求項１
    〜３のいずれかに記載の半導体レーザ。
  5. 【請求項５】 前記レーザ構造において、前記活性層
    （５）がその他の層よりも格子定数が大きいＩｎＧａＡ
    ｓで形成されている請求項４記載の半導体レーザ。
  6. 【請求項６】 前記下地結晶層が、基板（１）と基板と
    格子整合する組成近傍の組成から徐々に組成を変化させ
    たＩｎＧａＡｓ組成勾配層（２ａ）を含む請求項２記載
    の半導体レーザ。
  7. 【請求項７】 前記下地結晶層が、さらに組成勾配層
    （２ａ）上に格子整合して成長された均一組成層（２
    ｂ）を含む請求項６記載の半導体レーザ。
  8. 【請求項８】 前記組成勾配層が、アルミニウム、イン
    ジウム、ガリウムのうち少なくとも２種類以上と、砒
    素、燐のうち少なくとも１種類以上を主成分とする請求
    項６ないし７記載の半導体レーザ。
  9. 【請求項９】 前記組成勾配層が、ＩｎＧａＡｓを主成
    分とする請求項６ないし７記載の半導体レーザ。
  10. 【請求項１０】 前記基板がＧａＡｓまたはＩｎＰで形
    成されている請求項６ないし７記載の半導体レーザ。
  11. 【請求項１１】 前記クラッド層（７）の少なくとも一
    方が同一格子定数のＩｎＧａＡｓよりも広いバンドギャ
    ップを有する材料で形成されている請求項１記載の半導
    体レーザ。
  12. 【請求項１２】 前記クラッド層（７）が、アルミニウ
    ム、ガリウム、インジウム、のうち少なくとも２種類以
    上と、砒素、燐のうち少なくとも１種類以上を主成分と
    する請求項１１記載の半導体レーザ。
  13. 【請求項１３】 前記クラッド層（７）が、アルミニウ
    ムを成分として含む請求項１２記載の半導体レーザ。
  14. 【請求項１４】 前記クラッド層（７）が同一格子定数
    のＩｎＧａＰよりも広いバンドギャップを有するＡｌＧ
    ａＩｎＡｓＰで主として構成されている請求項１２記載
    の半導体レーザ。
  15. 【請求項１５】 前記下地結晶層（１、２）側のクラッ
    ド層（７ａ）が５×１０18ｃｍ-3以上のＶＩ族元素をド
    ープされている請求項１〜１４のいずれかに記載の半導
    体レーザ。
  16. 【請求項１６】 前記ＶＩ族元素がＳｅを含む請求項１
    ５記載の半導体レーザ。
  17. 【請求項１７】 前記活性層が、前記ガイド層中に配置
    された同一組成の２つ以上の層である請求項１〜１６の
    いずれかに記載の半導体レーザ。
  18. 【請求項１８】 前記ガイド層がＧａＩｎＡｓＰで表さ
    れる組成を有し、かつＶ族元素におけるＰのモル分率が
    ０．３以下である請求項１〜１７のいずれかに記載の半
    導体レーザ。
  19. 【請求項１９】 前記ガイド層がドブロイ波長より小さ
    い厚さの層で形成された超格子構造を有する請求項１〜
    １８のいずれかに記載の半導体レーザ。
  20. 【請求項２０】 前記超格子構造が実質的に非混和領域
    内の混晶組成を有する請求項１９記載の半導体レーザ。
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