JPH0669589A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH0669589A JPH0669589A JP21891692A JP21891692A JPH0669589A JP H0669589 A JPH0669589 A JP H0669589A JP 21891692 A JP21891692 A JP 21891692A JP 21891692 A JP21891692 A JP 21891692A JP H0669589 A JPH0669589 A JP H0669589A
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- Japan
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- strained
- semiconductor laser
- laser device
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 活性層横方向に対してバンド構造を変形させ
ストライプ領域のバンドギャップエネルギーを小さく設
定してキャリア閉じ込めを確保させる。 【構成】 (001)面から〔110〕〔-1-10〕方向に１５.８
°傾いた面を有するｎ型GaAs基板１’の上にｎ型GaInP
バッファ層３，ｎ型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP光導波層１
３，多重量子井戸活性層２１，ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn
1-αP光導波層１５，ｐ型 Ga0.5In0.5Pバッファ層１８
をエピタキシャル成長した。次に、ホトリソグラフィー
によりSiO2マスクを形成し、ケミカルエッチングにより
層１５を約０.１５μｍ残すところまで層１８と層１５
をエッチング除去してリッジストライプを形成する。さ
らに、SiO2マスクを残したまま、ｎ型GaδIn1-δP歪薄
膜層２２，ｎ型GaAs電流狭窄兼光吸収層９を選択成長す
る。この後、ｐ型GaAsコンタクト層１０を埋め込み成長
し、次にｐ電極１１及びｎ電極１２をそれぞれ蒸着して
素子を得る。
ストライプ領域のバンドギャップエネルギーを小さく設
定してキャリア閉じ込めを確保させる。 【構成】 (001)面から〔110〕〔-1-10〕方向に１５.８
°傾いた面を有するｎ型GaAs基板１’の上にｎ型GaInP
バッファ層３，ｎ型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP光導波層１
３，多重量子井戸活性層２１，ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn
1-αP光導波層１５，ｐ型 Ga0.5In0.5Pバッファ層１８
をエピタキシャル成長した。次に、ホトリソグラフィー
によりSiO2マスクを形成し、ケミカルエッチングにより
層１５を約０.１５μｍ残すところまで層１８と層１５
をエッチング除去してリッジストライプを形成する。さ
らに、SiO2マスクを残したまま、ｎ型GaδIn1-δP歪薄
膜層２２，ｎ型GaAs電流狭窄兼光吸収層９を選択成長す
る。この後、ｐ型GaAsコンタクト層１０を埋め込み成長
し、次にｐ電極１１及びｎ電極１２をそれぞれ蒸着して
素子を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信，光情報端末及
び光応用計測用の光源に適する半導体レーザ素子に関す
る。
び光応用計測用の光源に適する半導体レーザ素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術では、低閾値化を図ることを
目標にして、半導体基板とは格子定数が整合しない組成
を設定し圧縮歪を導入した歪量子井戸構造レーザについ
て、例えば公知例１）フォトニクス・テクノロジー・レ
タース1990年,2巻,540頁(IEEEPhotonics Technology .L
ett.,2,540(1990).)又は公知例２）エレクトロニクス・
レタース1992年,28巻,628頁(Electron.Lett.,28,628(19
92).)において述べられている。
目標にして、半導体基板とは格子定数が整合しない組成
を設定し圧縮歪を導入した歪量子井戸構造レーザについ
て、例えば公知例１）フォトニクス・テクノロジー・レ
タース1990年,2巻,540頁(IEEEPhotonics Technology .L
ett.,2,540(1990).)又は公知例２）エレクトロニクス・
レタース1992年,28巻,628頁(Electron.Lett.,28,628(19
92).)において述べられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、歪
量子井戸層活性層により素子の低閾値動作を図ることは
述べられているが、発振波長が短波長領域ではまだ不十
分であり、さらに技術的に工夫することにより低閾値化
を図ることについては述べていない。また、高出力特性
を得るためにキンクレベルを向上させることについて配
慮されておらず、そのためのレーザ構造についても詳細
な内容を言及していない。
量子井戸層活性層により素子の低閾値動作を図ることは
述べられているが、発振波長が短波長領域ではまだ不十
分であり、さらに技術的に工夫することにより低閾値化
を図ることについては述べていない。また、高出力特性
を得るためにキンクレベルを向上させることについて配
慮されておらず、そのためのレーザ構造についても詳細
な内容を言及していない。
【０００４】本発明の目的は、歪多重量子井戸(ＭＱＷ)
構造活性層に対してこの活性層とは別に歪薄膜層を設け
ることにより、歪活性層横方向に対してバンド構造を変
形させてストライプ領域の両側におけるバンドギャップ
エネルギーを大きく設定することにより、キャリア閉じ
込めを向上させることにある。この結果、歪ＭＱＷ構造
活性層だけで特別なレーザ構造を設けていない従来の場
合よりも、低閾値動作が達成できた上に、かつ活性層横
方向における注入キャリア密度を安定に保つことが可能
となるために、キンクレベルを従来構造に比較して向上
させ高出力特性を改善したレーザ素子を提供できる。
構造活性層に対してこの活性層とは別に歪薄膜層を設け
ることにより、歪活性層横方向に対してバンド構造を変
形させてストライプ領域の両側におけるバンドギャップ
エネルギーを大きく設定することにより、キャリア閉じ
込めを向上させることにある。この結果、歪ＭＱＷ構造
活性層だけで特別なレーザ構造を設けていない従来の場
合よりも、低閾値動作が達成できた上に、かつ活性層横
方向における注入キャリア密度を安定に保つことが可能
となるために、キンクレベルを従来構造に比較して向上
させ高出力特性を改善したレーザ素子を提供できる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段を以下に説明する。
の手段を以下に説明する。
【０００６】歪ＭＱＷ構造活性層の横方向に対して、横
モード制御ストライプ構造にレーザ光が導波される領域
のバンドギャップエネルギーが小さくストライプ両側の
方でエネルギーが大きくなるように設定させる。これを
達成するには、歪ＭＱＷ構造活性層とは別に歪薄膜層を
光導波層内に設けて、この歪薄膜層をストライプ構造作
製時に加工除去することによる。或いは、歪ＭＱＷ構造
活性層を有する光導波層に体してストライプ構造を作製
した後に、歪薄膜層を選択成長によりストライプ両側に
設けることによる。歪ＭＱＷ構造活性層の横方向に対し
てバンド構造の制御を行うこと、またストライプ領域に
バンドギャップエネルギー差をストライプ両側との間に
持たせることについては、活性層に導入する歪が圧縮歪
か或いは引張歪かまたその歪量より残留応力を判別し、
歪薄膜層に導入する圧縮歪又は引張歪の選択，その歪量
を決定することにより可能である。
モード制御ストライプ構造にレーザ光が導波される領域
のバンドギャップエネルギーが小さくストライプ両側の
方でエネルギーが大きくなるように設定させる。これを
達成するには、歪ＭＱＷ構造活性層とは別に歪薄膜層を
光導波層内に設けて、この歪薄膜層をストライプ構造作
製時に加工除去することによる。或いは、歪ＭＱＷ構造
活性層を有する光導波層に体してストライプ構造を作製
した後に、歪薄膜層を選択成長によりストライプ両側に
設けることによる。歪ＭＱＷ構造活性層の横方向に対し
てバンド構造の制御を行うこと、またストライプ領域に
バンドギャップエネルギー差をストライプ両側との間に
持たせることについては、活性層に導入する歪が圧縮歪
か或いは引張歪かまたその歪量より残留応力を判別し、
歪薄膜層に導入する圧縮歪又は引張歪の選択，その歪量
を決定することにより可能である。
【０００７】
【作用】目的を達成するため、上記手段について説明す
る。
る。
【０００８】本発明では、歪ＭＱＷ構造を用いて活性層
横方向におけるバンド構造の制御を行う。歪活性層にお
けるバンド構造の概略は、図１１に示したように導入す
る歪の種類により伝導帯Ｅc及び価電子帯(重い正孔帯Ｅ
HH又は軽い正孔帯ＥLH)が変化しバンドギャップエネル
ギーＥgが異なる。応力歪だけによるバンド構造の変化
を考慮した場合、引張歪を導入したときは圧縮歪のとき
よりＥgは小さくなる。このことを、半導体レーザの活
性層に導入した歪ＭＱＷ構造の横方向において考えてみ
る。
横方向におけるバンド構造の制御を行う。歪活性層にお
けるバンド構造の概略は、図１１に示したように導入す
る歪の種類により伝導帯Ｅc及び価電子帯(重い正孔帯Ｅ
HH又は軽い正孔帯ＥLH)が変化しバンドギャップエネル
ギーＥgが異なる。応力歪だけによるバンド構造の変化
を考慮した場合、引張歪を導入したときは圧縮歪のとき
よりＥgは小さくなる。このことを、半導体レーザの活
性層に導入した歪ＭＱＷ構造の横方向において考えてみ
る。
【０００９】図１２(a)に示したように、活性層に圧縮
歪ＭＱＷ構造を用いる場合には、これと近接して圧縮歪
の薄膜層を光導波層内に設ける。リッジストライプ構造
を作製しストライプ両側の歪薄膜層をエッチングにより
除去すると、ストライプ領域に残った歪薄膜層における
圧縮歪の応力が矢印の方向に外側に向かって解放される
ことになる。この応力ベクトルが、歪薄膜層の下部にあ
る無歪の光導波層を介して歪ＭＱＷ構造の領域IIにおけ
る圧縮歪の応力とは反対方向に作用し絶対値を小さくさ
せる。この結果、歪ＭＱＷ構造の領域IIにおける圧縮歪
の応力が小さくなり見かけ上歪量が小さくなる。従っ
て、領域Ｉ及びIIIにおけるよりもバンドギャップエネ
ルギーは小さくなる。この活性層横方向のバンドギャッ
プエネルギー差は、歪ＭＱＷ構造活性層と歪薄膜層に導
入した歪量及びその差，さらに両層の感覚に依存して、
数１０meVから１００meV程度になる。
歪ＭＱＷ構造を用いる場合には、これと近接して圧縮歪
の薄膜層を光導波層内に設ける。リッジストライプ構造
を作製しストライプ両側の歪薄膜層をエッチングにより
除去すると、ストライプ領域に残った歪薄膜層における
圧縮歪の応力が矢印の方向に外側に向かって解放される
ことになる。この応力ベクトルが、歪薄膜層の下部にあ
る無歪の光導波層を介して歪ＭＱＷ構造の領域IIにおけ
る圧縮歪の応力とは反対方向に作用し絶対値を小さくさ
せる。この結果、歪ＭＱＷ構造の領域IIにおける圧縮歪
の応力が小さくなり見かけ上歪量が小さくなる。従っ
て、領域Ｉ及びIIIにおけるよりもバンドギャップエネ
ルギーは小さくなる。この活性層横方向のバンドギャッ
プエネルギー差は、歪ＭＱＷ構造活性層と歪薄膜層に導
入した歪量及びその差，さらに両層の感覚に依存して、
数１０meVから１００meV程度になる。
【００１０】また、図１２(b)に示したように、活性層
に引張歪ＭＱＷ構造を用いる場合には、ストライプ両側
において引張歪の応力を小さくする方が有利になるた
め、リッジストライプを作製した後、圧縮歪の薄膜層を
選択成長により近接して設けることが妥当である。この
圧縮歪薄膜層は、リッジストライプ構造を作製した後に
設けるため、そのまま圧縮歪による応力が下部の光導波
層を介して働き、歪ＭＱＷ構造活性層の領域Ｉ及びIII
における引張歪の応力を小さくさせ見かけ上歪量を小さ
くさせる。この結果、歪ＭＱＷ構造の領域Ｉ及びIIIに
おけるバンドギャップエネルギーは領域IIよりも大きく
なる。この活性層横方向のバンドギャップエネルギー差
は、上記に述べたパラメータに依存して数１０meVから
１００meV程度になる。
に引張歪ＭＱＷ構造を用いる場合には、ストライプ両側
において引張歪の応力を小さくする方が有利になるた
め、リッジストライプを作製した後、圧縮歪の薄膜層を
選択成長により近接して設けることが妥当である。この
圧縮歪薄膜層は、リッジストライプ構造を作製した後に
設けるため、そのまま圧縮歪による応力が下部の光導波
層を介して働き、歪ＭＱＷ構造活性層の領域Ｉ及びIII
における引張歪の応力を小さくさせ見かけ上歪量を小さ
くさせる。この結果、歪ＭＱＷ構造の領域Ｉ及びIIIに
おけるバンドギャップエネルギーは領域IIよりも大きく
なる。この活性層横方向のバンドギャップエネルギー差
は、上記に述べたパラメータに依存して数１０meVから
１００meV程度になる。
【００１１】以上のように、歪ＭＱＷ構造の横方向に対
して、歪薄膜層の形状を利用してバンドギャップエネル
ギー差を設けることができ、ストライプ領域においてキ
ャリア閉じ込めを確保することができる。このバンドギ
ャップエネルギー差を大きく保つことがキャリア閉じ込
めを向上させるので、歪薄膜層に導入する歪量は臨界量
の範囲でできるだけ大きく設定し、歪ＭＱＷ活性層の歪
量との差を大きくとる方が望ましい。従来リッジストラ
イプ構造では、活性層横方向に見るとキャリア閉じ込め
効果が小さく、また電流注入時に横方向にキャリアが拡
散してしまい注入キャリア分布を安定に保つことが困難
であった。本発明によると、歪ＭＱＷ構造活性層の横方
向にキャリア閉じ込め効果を持たせることができるの
で、従来の閾値電流密度に対して２/３から１/２の低閾
値で連続動作が可能となった。また、キャリアの高注入
時においても、活性層横方向に対してキャリアの拡散を
抑制することができるので、注入キャリア密度分布の不
安定性に基づくレーザ光横モード分布の変動を低減し、
キンクレベルを従来より２倍以上に向上させることが可
能となった。
して、歪薄膜層の形状を利用してバンドギャップエネル
ギー差を設けることができ、ストライプ領域においてキ
ャリア閉じ込めを確保することができる。このバンドギ
ャップエネルギー差を大きく保つことがキャリア閉じ込
めを向上させるので、歪薄膜層に導入する歪量は臨界量
の範囲でできるだけ大きく設定し、歪ＭＱＷ活性層の歪
量との差を大きくとる方が望ましい。従来リッジストラ
イプ構造では、活性層横方向に見るとキャリア閉じ込め
効果が小さく、また電流注入時に横方向にキャリアが拡
散してしまい注入キャリア分布を安定に保つことが困難
であった。本発明によると、歪ＭＱＷ構造活性層の横方
向にキャリア閉じ込め効果を持たせることができるの
で、従来の閾値電流密度に対して２/３から１/２の低閾
値で連続動作が可能となった。また、キャリアの高注入
時においても、活性層横方向に対してキャリアの拡散を
抑制することができるので、注入キャリア密度分布の不
安定性に基づくレーザ光横モード分布の変動を低減し、
キンクレベルを従来より２倍以上に向上させることが可
能となった。
【００１２】以上、本発明により従来に比べて低閾値で
かつ高出力特性を改善することができた。
かつ高出力特性を改善することができた。
【００１３】
【実施例】（実施例１）本発明の一実施例を図１，図２
により説明する。まず図１において、(001)面を有する
ｎ型GaAs基板１を用いて、その上にｎ型GaAsバッファ層
２(d=0.5μｍ，ND=1×1018cm-3)，ｎ型(AlyGa1-y)αIn
1-αP光導波層３(d=2.0μｍ，ND=1×1018cm-3，y=0，α
はGaAs基板と格子整合する値0.5)，膜厚5nmのアンドー
プGaγIn1-γAs(γ=0.25，格子不整+1.8%)歪量子井戸層
３層と，膜厚8nmのアンドープGaAs量子障壁層２層，及
び量子井戸層両側にバンドギャップエネルギーを階段状
に設定した光分離閉じ込め層(膜厚10nmのアンドープGaA
s障壁層、及び光導波層３に至るまでβを0.30,0.40と変
えそれぞれの膜厚を7nmに設定したアンドープGaβIn
1-βP光閉じ込め層)から構成される(多重量子井戸層周
辺の伝導帯バンド構造概略は図２のようになる)多重量
子井戸活性層４，ｐ型(AlyGa1-y)αIn1-αP光導波層５
(d=0.10μｍ，NA=7〜8×1017cm-3，y=0，αはGaAs基板
と格子整合する値0.5)，ｐ型GaAs薄膜層６(d=0.005μ
ｍ，NA=7〜8×1017cm-3)，ｐ型GaδIn1-δAs/GaαIn
1-αP歪光導波層７(GaδIn1-δAs３層(d=0.002μｍ，NA
=7〜8×1017cm-3，δは0.65であり格子不整+2.5%)，α
はGaAs基板と格子整合する値0.5)，ｐ型GaαIn1-αP光
導波層８(d=1.90μｍ，NA=8〜9×1017cm-3，αはGaAs基
板と格子整合する値0.5)を成長温度６５０℃において有
機金属気相成長法によりエピタキシャル成長した。次
に、ホトリソグラフィーによりSiO2マスク（膜厚d=0.2
μｍ，ストライプ幅3μｍ)を形成し、ケミカルエッチン
グにより層６に到るまで層８と層７をエッチング除去し
て順メサ或いは逆メサ形状にリッジストライプを形成す
る。次に、SiO2マスクを残したまま、ｎ型GaAs電流狭窄
兼光吸収層９(d=1.5μｍ，ND=2×1018cm-3)を選択成長
する。さらに、ｐ型GaAsコンタクト層１０(d=2〜3μ
ｍ，NA=5×1018〜1×1019cm-3)を埋め込み成長した後、
ｐ電極１１及びｎ電極１２を蒸着する。この後、劈開ス
クライブして素子の形に切り出し、図１の断面を有する
素子を得る。
により説明する。まず図１において、(001)面を有する
ｎ型GaAs基板１を用いて、その上にｎ型GaAsバッファ層
２(d=0.5μｍ，ND=1×1018cm-3)，ｎ型(AlyGa1-y)αIn
1-αP光導波層３(d=2.0μｍ，ND=1×1018cm-3，y=0，α
はGaAs基板と格子整合する値0.5)，膜厚5nmのアンドー
プGaγIn1-γAs(γ=0.25，格子不整+1.8%)歪量子井戸層
３層と，膜厚8nmのアンドープGaAs量子障壁層２層，及
び量子井戸層両側にバンドギャップエネルギーを階段状
に設定した光分離閉じ込め層(膜厚10nmのアンドープGaA
s障壁層、及び光導波層３に至るまでβを0.30,0.40と変
えそれぞれの膜厚を7nmに設定したアンドープGaβIn
1-βP光閉じ込め層)から構成される(多重量子井戸層周
辺の伝導帯バンド構造概略は図２のようになる)多重量
子井戸活性層４，ｐ型(AlyGa1-y)αIn1-αP光導波層５
(d=0.10μｍ，NA=7〜8×1017cm-3，y=0，αはGaAs基板
と格子整合する値0.5)，ｐ型GaAs薄膜層６(d=0.005μ
ｍ，NA=7〜8×1017cm-3)，ｐ型GaδIn1-δAs/GaαIn
1-αP歪光導波層７(GaδIn1-δAs３層(d=0.002μｍ，NA
=7〜8×1017cm-3，δは0.65であり格子不整+2.5%)，α
はGaAs基板と格子整合する値0.5)，ｐ型GaαIn1-αP光
導波層８(d=1.90μｍ，NA=8〜9×1017cm-3，αはGaAs基
板と格子整合する値0.5)を成長温度６５０℃において有
機金属気相成長法によりエピタキシャル成長した。次
に、ホトリソグラフィーによりSiO2マスク（膜厚d=0.2
μｍ，ストライプ幅3μｍ)を形成し、ケミカルエッチン
グにより層６に到るまで層８と層７をエッチング除去し
て順メサ或いは逆メサ形状にリッジストライプを形成す
る。次に、SiO2マスクを残したまま、ｎ型GaAs電流狭窄
兼光吸収層９(d=1.5μｍ，ND=2×1018cm-3)を選択成長
する。さらに、ｐ型GaAsコンタクト層１０(d=2〜3μ
ｍ，NA=5×1018〜1×1019cm-3)を埋め込み成長した後、
ｐ電極１１及びｎ電極１２を蒸着する。この後、劈開ス
クライブして素子の形に切り出し、図１の断面を有する
素子を得る。
【００１４】本実施例における圧縮歪を導入した多重量
子井戸構造活性層４に対して、圧縮歪を導入した歪超格
子層７を設けることにより、ストライプ領域における歪
活性層横方向のバンドギャップエネルギー差が従来ほぼ
０であったのに対し約１００meV設定することができ
た。その結果、共振器長６００μｍの素子において室温
における閾値電流は従来１５〜２０ｍＡであったが５〜
１０ｍＡの低閾値で直流動作し、発振波長９７０〜９９
０ｎｍを有するレーザ素子を得た。最高レーザ発振温度
は１７０〜１８０℃が得られ、動作温度６０℃における
光出力２００ｍＷの定出力動作で２０００時間以上の長
期信頼性が達成された。
子井戸構造活性層４に対して、圧縮歪を導入した歪超格
子層７を設けることにより、ストライプ領域における歪
活性層横方向のバンドギャップエネルギー差が従来ほぼ
０であったのに対し約１００meV設定することができ
た。その結果、共振器長６００μｍの素子において室温
における閾値電流は従来１５〜２０ｍＡであったが５〜
１０ｍＡの低閾値で直流動作し、発振波長９７０〜９９
０ｎｍを有するレーザ素子を得た。最高レーザ発振温度
は１７０〜１８０℃が得られ、動作温度６０℃における
光出力２００ｍＷの定出力動作で２０００時間以上の長
期信頼性が達成された。
【００１５】（実施例２）本発明の他実施例を図３，図
４により説明する。まず図３において、(001)面から〔1
10〕〔-1-10〕方向に１５.８°傾いた面を有するｎ型Ga
As基板１’を用いて、その上にｎ型GaInPバッファ層３
(d=0.1μｍ，ND=1×1018cm-3)，ｎ型(Aly2Ga1-y2)αIn
1-αP光導波層１３(d=2.0μｍ，ND=1×1018cm-3，y2=0.
7，αはGaAs基板と格子整合する値0.5)，膜厚7nmのアン
ドープ(AlxGa1-x)γIn1-γP(X=0，γ=0.30，格子不整+
1.6%)量子井戸層２層と，膜厚8nmのアンドープ(Aly1Ga
1-y1)βIn1-βP(ｙ1=0.5，βはGaAs基板と格子整合する
値0.5)量子障壁層１層，及び量子井戸層両側にAl組成を
階段状に設定した光分離閉じ込め層(障壁層から光導波
層に至るまで Al組成をｙ3=0.5から0.7まで0.05ずつ段
階的に増やし各膜厚7nmとしたアンドープ(Aly3Ga1-y3)
βIn1-βP層(ｙ3=0.5,0.55,0.6,0.65，βはGaAs基板と
格子整合する値0.5)とから構成される(量子井戸層周辺
の伝導帯バンド構造概略は図４のようになる)多重量子
井戸活性層１４，ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP光導波層
１５(d=0.15μｍ，NA=5〜7×1017cm-3，y2=0.7，αはGa
As基板と格子整合する値0.5)，ｐ型 GaδIn1-δP/(Aly2
Ga1-y2)αIn1-αP歪光導波層１６(GaδIn1-δP３層(d=
0.002μｍ， NA=7〜8×1017cm-3，δは0.20であり格子
不整+2.3%)，y2=0.7，αはGaAs基板と格子整合する値0.
5)，ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP光導波層１７(d=1.85μ
ｍ，NA=8〜9×1017cm-3，y2=0.7，αはGaAs基板と格子
整合する値0.5)，ｐ型Ga0.5In0.5Pバッファ層１８(d=0.
03μｍ，NA=2×1018cm-3)を成長温度７６０℃において
有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長した。次
に、ホトリソグラフィーによりSiO2マスク（膜厚d=0.2
μｍ，ストライプ幅4μｍ)を形成し、ケミカルエッチン
グにより層１５に到るまで層１８と層１７及び層１６を
エッチング除去してリッジストライプを形成する。この
後は、実施例１と同様にして、素子を作製して図３の断
面を有する素子を得る。
４により説明する。まず図３において、(001)面から〔1
10〕〔-1-10〕方向に１５.８°傾いた面を有するｎ型Ga
As基板１’を用いて、その上にｎ型GaInPバッファ層３
(d=0.1μｍ，ND=1×1018cm-3)，ｎ型(Aly2Ga1-y2)αIn
1-αP光導波層１３(d=2.0μｍ，ND=1×1018cm-3，y2=0.
7，αはGaAs基板と格子整合する値0.5)，膜厚7nmのアン
ドープ(AlxGa1-x)γIn1-γP(X=0，γ=0.30，格子不整+
1.6%)量子井戸層２層と，膜厚8nmのアンドープ(Aly1Ga
1-y1)βIn1-βP(ｙ1=0.5，βはGaAs基板と格子整合する
値0.5)量子障壁層１層，及び量子井戸層両側にAl組成を
階段状に設定した光分離閉じ込め層(障壁層から光導波
層に至るまで Al組成をｙ3=0.5から0.7まで0.05ずつ段
階的に増やし各膜厚7nmとしたアンドープ(Aly3Ga1-y3)
βIn1-βP層(ｙ3=0.5,0.55,0.6,0.65，βはGaAs基板と
格子整合する値0.5)とから構成される(量子井戸層周辺
の伝導帯バンド構造概略は図４のようになる)多重量子
井戸活性層１４，ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP光導波層
１５(d=0.15μｍ，NA=5〜7×1017cm-3，y2=0.7，αはGa
As基板と格子整合する値0.5)，ｐ型 GaδIn1-δP/(Aly2
Ga1-y2)αIn1-αP歪光導波層１６(GaδIn1-δP３層(d=
0.002μｍ， NA=7〜8×1017cm-3，δは0.20であり格子
不整+2.3%)，y2=0.7，αはGaAs基板と格子整合する値0.
5)，ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP光導波層１７(d=1.85μ
ｍ，NA=8〜9×1017cm-3，y2=0.7，αはGaAs基板と格子
整合する値0.5)，ｐ型Ga0.5In0.5Pバッファ層１８(d=0.
03μｍ，NA=2×1018cm-3)を成長温度７６０℃において
有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長した。次
に、ホトリソグラフィーによりSiO2マスク（膜厚d=0.2
μｍ，ストライプ幅4μｍ)を形成し、ケミカルエッチン
グにより層１５に到るまで層１８と層１７及び層１６を
エッチング除去してリッジストライプを形成する。この
後は、実施例１と同様にして、素子を作製して図３の断
面を有する素子を得る。
【００１６】本実施例における圧縮歪を導入した多重量
子井戸構造活性層１４に対して、圧縮歪を導入した歪超
格子層１６を設けることにより、ストライプ領域におけ
る歪活性層横方向のバンドギャップエネルギー差が従来
ほぼ０であったのに対し約７０meV設定することができ
た。その結果、共振器長６００μｍの素子において室温
における閾値電流は従来２０〜３０ｍＡであったが１０
〜２０ｍＡの低閾値で直流動作し、発振波長６８０〜６
９０ｎｍを有するレーザ素子を得た。最高レーザ発振温
度は１４０〜１５０℃が得られ、動作温度６０℃におけ
る光出力１００ｍＷの定出力動作で２０００時間以上の
長期信頼性が達成された。
子井戸構造活性層１４に対して、圧縮歪を導入した歪超
格子層１６を設けることにより、ストライプ領域におけ
る歪活性層横方向のバンドギャップエネルギー差が従来
ほぼ０であったのに対し約７０meV設定することができ
た。その結果、共振器長６００μｍの素子において室温
における閾値電流は従来２０〜３０ｍＡであったが１０
〜２０ｍＡの低閾値で直流動作し、発振波長６８０〜６
９０ｎｍを有するレーザ素子を得た。最高レーザ発振温
度は１４０〜１５０℃が得られ、動作温度６０℃におけ
る光出力１００ｍＷの定出力動作で２０００時間以上の
長期信頼性が達成された。
【００１７】（実施例３）本発明の一実施例を図５，図
６により説明する。まず図５において、(001)面から〔1
10〕〔-1-10〕方向に１５.８°傾いた面を有するｎ型Ga
As基板１’を用いて、その上にｎ型GaInPバッファ層３
(d=0.5μｍ，ND=1×1018cm-3)，ｎ型(Aly2Ga1-y2)αIn
1-yαP光導波層３(d=1.20μｍ，ND=1×1018cm-3，y2=0.
7，αはGaAs基板と格子整合する値0.5)，膜厚7nmのアン
ドープ(AlxGa1-x)γIn1-γP(X=0.10，γ=0.44，格子不
整+0.6%)歪量子井戸層５層と，膜厚5nmのアンドープ(Al
y1Ga1-y1)βIn1-βP (ｙ1=0.5，βはGaAs基板と格子整
合する値0.5)量子障壁層４層，及び量子井戸層両側にAl
組成を階段状に設定した光分離閉じ込め層(障壁層から
光導波層に至るまでAl組成ｙ3を0.5から0.7まで0.05ず
つ段階的に変化させ、それぞれの膜厚を7nmに設定した
アンドープ(Aly3Ga1-y3)βIn1-βP層(ｙ3=0.5,0.55,0.
6,0.65，βは GaAs基板と格子整合する値0.5)から構成
される(多重量子井戸層周辺の伝導帯バンド構造概略は
図６のようになる)多重量子井戸活性層１９，ｐ型(Aly2
Ga1-y2)αIn1-αP光導波層１５(d=0.15μｍ，NA=5〜7×
1017cm-3，y2=0.7，αはGaAs基板と格子整合する値0.
5)，ｐ型GaδIn1-δP/(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP歪光導波
層２０(Gaδ In1-δP４層(d=0.0015μｍ，NA=7〜8×10
17cm-3，δは0.20であり格子不整+2.3%)，y2=0.7，αは
GaAs基板と格子整合する値0.5)，ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn
1-αP光導波層１７(d=1.05μｍ，NA=8〜9×1017cm-3，y
2=0.7，αはGaAs基板と格子整合する値0.5)，ｐ型Ga0.5
In0.5Pバッファ層１８(d=0.03μｍ，NA=2×1018cm-3)を
成長温度７６０℃において有機金属気相成長法によりエ
ピタキシャル成長した。次に、ホトリソグラフィーによ
りSiO2マスク（膜厚d=0.2μｍ，ストライプ幅4μｍ)を
形成し、ケミカルエッチングにより層１５に到るまで層
１８と層１７及び層２０をエッチング除去してリッジス
トライプを形成する。この後は、実施例１及び２と同様
にして、素子を作製して図５の断面を有する素子を得
る。
６により説明する。まず図５において、(001)面から〔1
10〕〔-1-10〕方向に１５.８°傾いた面を有するｎ型Ga
As基板１’を用いて、その上にｎ型GaInPバッファ層３
(d=0.5μｍ，ND=1×1018cm-3)，ｎ型(Aly2Ga1-y2)αIn
1-yαP光導波層３(d=1.20μｍ，ND=1×1018cm-3，y2=0.
7，αはGaAs基板と格子整合する値0.5)，膜厚7nmのアン
ドープ(AlxGa1-x)γIn1-γP(X=0.10，γ=0.44，格子不
整+0.6%)歪量子井戸層５層と，膜厚5nmのアンドープ(Al
y1Ga1-y1)βIn1-βP (ｙ1=0.5，βはGaAs基板と格子整
合する値0.5)量子障壁層４層，及び量子井戸層両側にAl
組成を階段状に設定した光分離閉じ込め層(障壁層から
光導波層に至るまでAl組成ｙ3を0.5から0.7まで0.05ず
つ段階的に変化させ、それぞれの膜厚を7nmに設定した
アンドープ(Aly3Ga1-y3)βIn1-βP層(ｙ3=0.5,0.55,0.
6,0.65，βは GaAs基板と格子整合する値0.5)から構成
される(多重量子井戸層周辺の伝導帯バンド構造概略は
図６のようになる)多重量子井戸活性層１９，ｐ型(Aly2
Ga1-y2)αIn1-αP光導波層１５(d=0.15μｍ，NA=5〜7×
1017cm-3，y2=0.7，αはGaAs基板と格子整合する値0.
5)，ｐ型GaδIn1-δP/(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP歪光導波
層２０(Gaδ In1-δP４層(d=0.0015μｍ，NA=7〜8×10
17cm-3，δは0.20であり格子不整+2.3%)，y2=0.7，αは
GaAs基板と格子整合する値0.5)，ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn
1-αP光導波層１７(d=1.05μｍ，NA=8〜9×1017cm-3，y
2=0.7，αはGaAs基板と格子整合する値0.5)，ｐ型Ga0.5
In0.5Pバッファ層１８(d=0.03μｍ，NA=2×1018cm-3)を
成長温度７６０℃において有機金属気相成長法によりエ
ピタキシャル成長した。次に、ホトリソグラフィーによ
りSiO2マスク（膜厚d=0.2μｍ，ストライプ幅4μｍ)を
形成し、ケミカルエッチングにより層１５に到るまで層
１８と層１７及び層２０をエッチング除去してリッジス
トライプを形成する。この後は、実施例１及び２と同様
にして、素子を作製して図５の断面を有する素子を得
る。
【００１８】本実施例における圧縮歪を導入した多重量
子井戸構造活性層１９に対して、圧縮歪を導入した歪超
格子層２０を設けることにより、ストライプ領域におけ
る歪活性層横方向のバンドギャップエネルギー差が従来
ほぼ０であったのに対し約１４０meV設定することがで
きた。その結果、共振器長６００μｍの素子において室
温における閾値電流は従来７０〜８０ｍＡであったが４
０〜５０ｍＡの低閾値で直流動作し、発振波長６３０〜
６４０ｎｍを有するレーザ素子を得た。最高レーザ発振
温度は９０〜１００℃が得られ、動作温度５０℃におけ
る光出力２０ｍＷの定出力動作で２０００時間以上の長
期信頼性が達成された。
子井戸構造活性層１９に対して、圧縮歪を導入した歪超
格子層２０を設けることにより、ストライプ領域におけ
る歪活性層横方向のバンドギャップエネルギー差が従来
ほぼ０であったのに対し約１４０meV設定することがで
きた。その結果、共振器長６００μｍの素子において室
温における閾値電流は従来７０〜８０ｍＡであったが４
０〜５０ｍＡの低閾値で直流動作し、発振波長６３０〜
６４０ｎｍを有するレーザ素子を得た。最高レーザ発振
温度は９０〜１００℃が得られ、動作温度５０℃におけ
る光出力２０ｍＷの定出力動作で２０００時間以上の長
期信頼性が達成された。
【００１９】（実施例４）本発明の他実施例を図７，図
８により説明する。まず図７において、(001)面から〔1
10〕〔-1-10〕方向に１５.８°傾いた面を有するｎ型Ga
As基板１’を用いて、その上にｎ型GaInPバッファ層３
(d=0.5μｍ，ND=1×1018cm-3)，ｎ型(Aly2Ga1-y2)αIn
1-αP光導波層１３(d=1.2μｍ，ND=1×1018cm-3，y2=0.
7，αはGaAs基板と格子整合する値0.5)，膜厚7nmのアン
ドープ(AlxGa1-x)γIn1-γP(X=0，γ=0.58、格子不整-
0.5%)量子井戸層５層と，膜厚5nmのアンドープ(Aly1Ga
1-y1)βIn1-βP(ｙ1=0.5，βはGaAs基板と格子整合する
値0.5)量子障壁層４層，及び量子井戸層両側にAl組成を
階段状に設定した光分離閉じ込め層(障壁層から光導波
層に至るまで Al組成をｙ3=0.5から0.7まで0.05ずつ段
階的に増やし各膜厚7nmとしたアンドープ(Aly3Ga1-y3)
βIn1-βP層(ｙ3=0.5,0.55,0.6,0.65，βはGaAs基板と
格子整合する値0.5)とから構成される(量子井戸層周辺
の伝導帯バンド構造概略は８図のようになる)多重量子
井戸活性層２１，ｐ型(Aly2Ga1-y2)αＩｎ１− αＰ光導
波層１５(d=1.2μｍ，NA=5〜9×1017cm-3，y2=0.7，α
はGaAs基板と格子整合する値0.5)，ｐ型 Ga0.5In0.5Pバ
ッファ層１８(d=0.03μｍ，NA=2×1018cm-3)を成長温度
７６０℃において有機金属気相成長法によりエピタキシ
ャル成長した。次に、ホトリソグラフィーによりSiO2マ
スク（膜厚d=0.2μｍ，ストライプ幅4μｍ)を形成し、
ケミカルエッチングにより層１５を約０.１５μｍ残す
ところまで層１８と層１５をエッチング除去してリッジ
ストライプを形成する。この後は、SiO2マスクを残した
まま、ｎ型GaδIn1-δP歪薄膜層２２(0.006μｍ，ND=2
×1018cm-3，δは0.20であり格子不整+2.3%)，ｎ型GaAs
電流狭窄兼光吸収層９(d=1.0μｍ，ND=2×1018cm-3)を
選択成長する。この後、実施例１，２及び３と同様にし
て、図７の断面を有する素子を得る。
８により説明する。まず図７において、(001)面から〔1
10〕〔-1-10〕方向に１５.８°傾いた面を有するｎ型Ga
As基板１’を用いて、その上にｎ型GaInPバッファ層３
(d=0.5μｍ，ND=1×1018cm-3)，ｎ型(Aly2Ga1-y2)αIn
1-αP光導波層１３(d=1.2μｍ，ND=1×1018cm-3，y2=0.
7，αはGaAs基板と格子整合する値0.5)，膜厚7nmのアン
ドープ(AlxGa1-x)γIn1-γP(X=0，γ=0.58、格子不整-
0.5%)量子井戸層５層と，膜厚5nmのアンドープ(Aly1Ga
1-y1)βIn1-βP(ｙ1=0.5，βはGaAs基板と格子整合する
値0.5)量子障壁層４層，及び量子井戸層両側にAl組成を
階段状に設定した光分離閉じ込め層(障壁層から光導波
層に至るまで Al組成をｙ3=0.5から0.7まで0.05ずつ段
階的に増やし各膜厚7nmとしたアンドープ(Aly3Ga1-y3)
βIn1-βP層(ｙ3=0.5,0.55,0.6,0.65，βはGaAs基板と
格子整合する値0.5)とから構成される(量子井戸層周辺
の伝導帯バンド構造概略は８図のようになる)多重量子
井戸活性層２１，ｐ型(Aly2Ga1-y2)αＩｎ１− αＰ光導
波層１５(d=1.2μｍ，NA=5〜9×1017cm-3，y2=0.7，α
はGaAs基板と格子整合する値0.5)，ｐ型 Ga0.5In0.5Pバ
ッファ層１８(d=0.03μｍ，NA=2×1018cm-3)を成長温度
７６０℃において有機金属気相成長法によりエピタキシ
ャル成長した。次に、ホトリソグラフィーによりSiO2マ
スク（膜厚d=0.2μｍ，ストライプ幅4μｍ)を形成し、
ケミカルエッチングにより層１５を約０.１５μｍ残す
ところまで層１８と層１５をエッチング除去してリッジ
ストライプを形成する。この後は、SiO2マスクを残した
まま、ｎ型GaδIn1-δP歪薄膜層２２(0.006μｍ，ND=2
×1018cm-3，δは0.20であり格子不整+2.3%)，ｎ型GaAs
電流狭窄兼光吸収層９(d=1.0μｍ，ND=2×1018cm-3)を
選択成長する。この後、実施例１，２及び３と同様にし
て、図７の断面を有する素子を得る。
【００２０】本実施例における引張歪を導入した多重量
子井戸構造活性層２１に対して、圧縮歪を導入した歪層
２２を選択成長によって設けることにより、ストライプ
領域における歪活性層横方向のバンドギャップエネルギ
ー差が従来ほぼ０であったのに対し約１６０meV設定す
ることができた。その結果、共振器長６００μｍの素子
において室温における閾値電流は従来６０〜７０ｍＡで
あったが３０〜４０ｍＡの低閾値で直流動作し、発振波
長６３０〜６４０ｎｍを有するレーザ素子を得た。最高
レーザ発振温度は１００〜１１０℃が得られ、動作温度
６０℃における光出力２０ｍＷの定出力動作で２０００
時間以上の長期信頼性が達成された。
子井戸構造活性層２１に対して、圧縮歪を導入した歪層
２２を選択成長によって設けることにより、ストライプ
領域における歪活性層横方向のバンドギャップエネルギ
ー差が従来ほぼ０であったのに対し約１６０meV設定す
ることができた。その結果、共振器長６００μｍの素子
において室温における閾値電流は従来６０〜７０ｍＡで
あったが３０〜４０ｍＡの低閾値で直流動作し、発振波
長６３０〜６４０ｎｍを有するレーザ素子を得た。最高
レーザ発振温度は１００〜１１０℃が得られ、動作温度
６０℃における光出力２０ｍＷの定出力動作で２０００
時間以上の長期信頼性が達成された。
【００２１】（実施例５）本発明の他実施例を図９，図
１０により説明する。まず図９において、(001)面から
〔110〕〔-1-10〕方向に１５.８°傾いた面を有するｎ
型GaP基板２３上に、ｎ型GaP光導波層２４(d=1μｍ，ND
=1×1018cm-3)，膜厚5nmのアンドープ(AlxGa1-x)γIn
1-γP(X=0，γ=0.70，格子不整+2.2%)歪量子井戸層３層
と，膜厚8nmのアンドープ(Aly1Ga1-y1)βIn1-yβP(ｙ1=
0，β=0.90，格子不整+0.7%)量子障壁層２層，及び歪量
子井戸層両側に光分離閉じ込め層(膜厚15nmとしたアン
ドープ(Aly3Ga1-y3)βIn1-βP層(ｙ3=0，β=0.90，格子
不整+0.7%)とから構成される(量子井戸層周辺の伝導帯
バンド構造概略は図１０のようになる)多重量子井戸活
性層２５，ｐ型GaP光導波層２６(d=0.15μｍ，NA=5〜7
×1017cm-3)，ｐ型GaδIn1-δP歪薄膜層２７(d=0.002μ
ｍ，NA=5〜7×1017cm-3，δは0.65であり格子不整+2.7
%)，ｐ型GaP光導波層２８(d=1μｍ，NA=7〜9×1017c
m-3)を成長温度７６０℃において有機金属気相成長法に
よりエピタキシャル成長した。この後、ホトリソグラフ
ィーによりSiO2マスク（膜厚d=0.2μｍ，ストライプ幅3
μｍ)を形成し、ケミカルエッチングにより層２６に到
るまで層２８と層２７をエッチング除去してリッジスト
ライプを形成する。次に、SiO2マスクを残したまま、ｎ
型GaP電流狭窄兼光吸収層２９(d=1.0μｍ，ND=3×1018c
m-3)を選択成長する。さらに、ｐ型GaPコンタクト層３
０(d=2〜3μｍ，NA=5×1018〜1×1019cm-3)を埋め込み
成長した後、ｐ電極１１及びｎ電極１２を蒸着する。さ
らに、劈開スクライブして素子の形に切り出し、図１０
の断面を有する素子を得る。
１０により説明する。まず図９において、(001)面から
〔110〕〔-1-10〕方向に１５.８°傾いた面を有するｎ
型GaP基板２３上に、ｎ型GaP光導波層２４(d=1μｍ，ND
=1×1018cm-3)，膜厚5nmのアンドープ(AlxGa1-x)γIn
1-γP(X=0，γ=0.70，格子不整+2.2%)歪量子井戸層３層
と，膜厚8nmのアンドープ(Aly1Ga1-y1)βIn1-yβP(ｙ1=
0，β=0.90，格子不整+0.7%)量子障壁層２層，及び歪量
子井戸層両側に光分離閉じ込め層(膜厚15nmとしたアン
ドープ(Aly3Ga1-y3)βIn1-βP層(ｙ3=0，β=0.90，格子
不整+0.7%)とから構成される(量子井戸層周辺の伝導帯
バンド構造概略は図１０のようになる)多重量子井戸活
性層２５，ｐ型GaP光導波層２６(d=0.15μｍ，NA=5〜7
×1017cm-3)，ｐ型GaδIn1-δP歪薄膜層２７(d=0.002μ
ｍ，NA=5〜7×1017cm-3，δは0.65であり格子不整+2.7
%)，ｐ型GaP光導波層２８(d=1μｍ，NA=7〜9×1017c
m-3)を成長温度７６０℃において有機金属気相成長法に
よりエピタキシャル成長した。この後、ホトリソグラフ
ィーによりSiO2マスク（膜厚d=0.2μｍ，ストライプ幅3
μｍ)を形成し、ケミカルエッチングにより層２６に到
るまで層２８と層２７をエッチング除去してリッジスト
ライプを形成する。次に、SiO2マスクを残したまま、ｎ
型GaP電流狭窄兼光吸収層２９(d=1.0μｍ，ND=3×1018c
m-3)を選択成長する。さらに、ｐ型GaPコンタクト層３
０(d=2〜3μｍ，NA=5×1018〜1×1019cm-3)を埋め込み
成長した後、ｐ電極１１及びｎ電極１２を蒸着する。さ
らに、劈開スクライブして素子の形に切り出し、図１０
の断面を有する素子を得る。
【００２２】本実施例における圧縮歪を導入した多重量
子井戸構造活性層２５に対して、圧縮歪を導入した歪薄
膜層２７を設けることにより、ストライプ領域における
歪活性層横方向のバンドギャップエネルギー差が従来ほ
ぼ０であったのに対し約５０meV設定することができ
た。その結果、共振器長６００μｍの素子において室温
における閾値電流は従来８０〜９０ｍＡであったが４０
〜５０ｍＡの低閾値で直流動作し、発振波長５３０〜５
４０ｎｍを有するレーザ素子を得た。最高レーザ発振温
度は８０〜９０℃が得られ、動作温度５０℃における光
出力１０ｍＷの定出力動作で２０００時間以上の長期信
頼性が達成された。
子井戸構造活性層２５に対して、圧縮歪を導入した歪薄
膜層２７を設けることにより、ストライプ領域における
歪活性層横方向のバンドギャップエネルギー差が従来ほ
ぼ０であったのに対し約５０meV設定することができ
た。その結果、共振器長６００μｍの素子において室温
における閾値電流は従来８０〜９０ｍＡであったが４０
〜５０ｍＡの低閾値で直流動作し、発振波長５３０〜５
４０ｎｍを有するレーザ素子を得た。最高レーザ発振温
度は８０〜９０℃が得られ、動作温度５０℃における光
出力１０ｍＷの定出力動作で２０００時間以上の長期信
頼性が達成された。
【００２３】
【発明の効果】本発明により、歪ＭＱＷ構造活性層の横
方向におけるバンド構造の制御による半導体レーザの性
能を向上させることが実現できた。活性層横方向のスト
ライプ構造に沿って、ストライプ両側にバンドギャップ
エネルギーの障壁を５０〜１５０meV程度設定すること
ができ、その結果ストライプ部の歪活性層領域において
キャリア閉じ込めを確保することが可能となった。本発
明では、従来の閾値電流密度の２/３から１/２の低閾値
動作を可能とし、かつ活性層横方向における注入キャリ
ア密度の不安定性を減少させたためにキンクレベルを向
上させることができ、従来の２倍以上高出力特性を改善
させることが可能であった。
方向におけるバンド構造の制御による半導体レーザの性
能を向上させることが実現できた。活性層横方向のスト
ライプ構造に沿って、ストライプ両側にバンドギャップ
エネルギーの障壁を５０〜１５０meV程度設定すること
ができ、その結果ストライプ部の歪活性層領域において
キャリア閉じ込めを確保することが可能となった。本発
明では、従来の閾値電流密度の２/３から１/２の低閾値
動作を可能とし、かつ活性層横方向における注入キャリ
ア密度の不安定性を減少させたためにキンクレベルを向
上させることができ、従来の２倍以上高出力特性を改善
させることが可能であった。
【００２４】本発明では、GaAs基板を用いたGaInAs及び
AlGaInP材料系を用いて主に説明したが、他の材料系で
組成を変えることにより半導体基板と格子不整となるIn
GaAsP/InP系にも本発明を適用できる。
AlGaInP材料系を用いて主に説明したが、他の材料系で
組成を変えることにより半導体基板と格子不整となるIn
GaAsP/InP系にも本発明を適用できる。
【図１】本発明の一実施例を示す素子構造断面図。
【図２】本発明一実施例の歪多重量子井戸構造活性層及
び伝導帯バンド構造概略図。
び伝導帯バンド構造概略図。
【図３】本発明の他実施例を示す素子構造断面図。
【図４】本発明他実施例の歪多重量子井戸構造活性層及
び伝導帯バンド構造概略図。
び伝導帯バンド構造概略図。
【図５】本発明の他実施例を示す素子構造断面図。
【図６】本発明他実施例の歪多重量子井戸構造活性層及
び伝導帯バンド構造概略図。
び伝導帯バンド構造概略図。
【図７】本発明の他実施例を示す素子構造断面図。
【図８】本発明他実施例の歪多重量子井戸構造活性層及
び伝導帯バンド構造概略図。
び伝導帯バンド構造概略図。
【図９】本発明の他実施例を示す素子構造断面図。
【図１０】本発明他実施例の歪多重量子井戸構造活性層
及び伝導帯バンド構造概略図。
及び伝導帯バンド構造概略図。
【図１１】圧縮歪，無歪及び引張歪を導入した半導体バ
ンド構造概略図。
ンド構造概略図。
【図１２】歪多重量子井戸構造活性層及び歪薄膜層を導
入したリッジストライプ構造。
入したリッジストライプ構造。
１…(001)面を有したGaAs基板、１'…(001)面から〔11
0〕〔-1-10〕方向に１５.８°オフしたｎ型GaAs基板、
２…ｎ型GaAsバッファ層、３…ｎ型(AlyGa1-y)αIn1-α
P(y=0，α=0.5)光導波層、４…アンドープGaγIn1-γAs
/GaAs/GaβIn1-βP歪ＭＱＷ構造活性層、５…ｐ型(AlyG
a1-y)αIn1-αP(y=0，α=0.5)光導波層、６…ｐ型GaAs
薄膜層、７…ｐ型GaδIn1-δP/GaαIn1-αP歪光導波
層、８…ｐ型(AlyGa1-y)αIn1-αP(y=0，α=0.5)光導波
層、９…ｎ型GaAs電流狭窄兼光吸収層、１０…ｐ型GaAs
コンタクト層、１１…ｐ電極、１２…ｎ電極、１３…ｎ
型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP光導波層、１４…アンドープ
(AlxGa1-x)γIn1-γP/(Aly1Ga1-y1)βIn1-βP歪ＭＱＷ
構造活性層、１５…ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP光導波
層、１６…ｐ型GaδIn1-δP/(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP歪
光導波層、１７…ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP(y2=0.7，
α=0.7)光導波層、１８…ｐ型Ga0.5In0.5Pバッファ層、
１９…アンドープ(AlxGa1-x)γIn1-γP/(Aly1Ga1-y1)β
In1-βP歪ＭＱＷ構造活性層、２０…ｐ型GaδIn1-δP/
(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP歪光導波層、２１…アンドープ
(AlxGa1-x)γIn1-γP/(Aly1Ga1-y1)βIn1-βP歪ＭＱＷ
構造活性層、２２…ｎ型GaδIn1-δP歪薄膜光導波層、
２３…(001)面から〔110〕〔110〕方向に１５.８°オフ
したｎ型GaP基板、２４…ｎ型GaP光導波層、２５…アン
ドープGaγIn1-γP/GaβIn1-βP歪ＭＱＷ構造活性層、
２６…ｐ型GaP光導波層、２７…ｐ型GaδIn1-δP歪薄膜
層、２８…ｐ型GaP光導波層、２９…ｎ型GaP電流狭窄
層、３０…ｐ型GaPコンタクト層。
0〕〔-1-10〕方向に１５.８°オフしたｎ型GaAs基板、
２…ｎ型GaAsバッファ層、３…ｎ型(AlyGa1-y)αIn1-α
P(y=0，α=0.5)光導波層、４…アンドープGaγIn1-γAs
/GaAs/GaβIn1-βP歪ＭＱＷ構造活性層、５…ｐ型(AlyG
a1-y)αIn1-αP(y=0，α=0.5)光導波層、６…ｐ型GaAs
薄膜層、７…ｐ型GaδIn1-δP/GaαIn1-αP歪光導波
層、８…ｐ型(AlyGa1-y)αIn1-αP(y=0，α=0.5)光導波
層、９…ｎ型GaAs電流狭窄兼光吸収層、１０…ｐ型GaAs
コンタクト層、１１…ｐ電極、１２…ｎ電極、１３…ｎ
型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP光導波層、１４…アンドープ
(AlxGa1-x)γIn1-γP/(Aly1Ga1-y1)βIn1-βP歪ＭＱＷ
構造活性層、１５…ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP光導波
層、１６…ｐ型GaδIn1-δP/(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP歪
光導波層、１７…ｐ型(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP(y2=0.7，
α=0.7)光導波層、１８…ｐ型Ga0.5In0.5Pバッファ層、
１９…アンドープ(AlxGa1-x)γIn1-γP/(Aly1Ga1-y1)β
In1-βP歪ＭＱＷ構造活性層、２０…ｐ型GaδIn1-δP/
(Aly2Ga1-y2)αIn1-αP歪光導波層、２１…アンドープ
(AlxGa1-x)γIn1-γP/(Aly1Ga1-y1)βIn1-βP歪ＭＱＷ
構造活性層、２２…ｎ型GaδIn1-δP歪薄膜光導波層、
２３…(001)面から〔110〕〔110〕方向に１５.８°オフ
したｎ型GaP基板、２４…ｎ型GaP光導波層、２５…アン
ドープGaγIn1-γP/GaβIn1-βP歪ＭＱＷ構造活性層、
２６…ｐ型GaP光導波層、２７…ｐ型GaδIn1-δP歪薄膜
層、２８…ｐ型GaP光導波層、２９…ｎ型GaP電流狭窄
層、３０…ｐ型GaPコンタクト層。
Claims (13)
- 【請求項１】半導体基板上に、有機金属気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）法又は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法により
エピタキシャル成長された禁制帯幅の大きな光導波層
と、それらに挾まれた該半導体基板又は該光導波層とは
格子整合しない歪活性層を設けたダブルヘテロ構造にお
いて、該光導波層内に上記歪活性層とは別に歪薄膜層が
平行して設けられており、かつ該歪薄膜層が該歪活性層
に近接して上側か下側の片側又は上下両側に挿入されて
構成されることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体レーザ素子におい
て、該歪活性層に近接して設けられる該歪薄膜層が薄膜
層を数周期にわたって繰り返された超格子構造をとるこ
とを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の半導体レーザ素子に
おいて、該歪薄膜層は該歪活性層に０.０１〜０.５μｍ
の範囲において近接していることを特徴とする半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項４】請求項１，２又は３記載の半導体レーザ素
子において、該歪活性層に近接する歪薄膜層は、レーザ
横モードを制御するストライプ構造が作製された後に除
去されて、横方向に見て該ストライプ幅に相当する分だ
けが残されているか或いは該ストライプの両側にのみ残
されているかのどちらかであることを特徴とする半導体
レーザ素子。 - 【請求項５】請求項１，２，３又は４記載の半導体レー
ザ素子において、該歪活性層に圧縮歪を導入するとき、
ストライプ作製後に横方向に見て該歪薄膜層を該ストラ
イプ幅に相当する領域に残し、この場合該歪薄膜層には
圧縮歪を導入するものとし、一方該歪活性層に引張歪を
導入する場合には、横方向に見て該歪薄膜層を該ストラ
イプの両側に残し、この場合該歪薄膜層に引張歪を導入
するものとし、該歪薄膜層を設けることによりストライ
プ領域又はその両側の領域において歪活性層に加わる応
力とは逆方向に応力が作用することを特徴とする半導体
レーザ素子。 - 【請求項６】請求項１，２又は３記載の半導体レーザ素
子において、レーザ横モードを制御するリッジストライ
プ構造が作製された後に、該歪活性層に近接して設けら
れる歪薄膜層が該リッジストライプ両側に選択成長によ
り設けられることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項７】請求項６記載の半導体レーザ素子におい
て、該リッジストライプ構造を作製しかつ選択成長によ
り歪薄膜層が設けられる場合には、歪活性層には引張歪
を導入しかつ歪薄膜層には圧縮歪を導入することを特徴
とする半導体レーザ素子。 - 【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６又は７記載
の半導体レーザ素子において、該歪薄膜層を上記のよう
に設けたことにより歪活性層の横方向に対して、作製さ
れたストライプ領域に相当する部分の歪活性層バンドギ
ャップエネルギーがストライプ両側に相当する領域より
小さいことを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項９】請求項１，２，３，４，５，６，７又は８
記載の半導体レーザ素子において、該歪活性層に近接し
た歪薄膜層に対しては、該歪活性層に導入する歪量と絶
対値が等しいか或いはそれよりも大きな歪量を設定する
ことを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項１０】請求項１，２，３，４，５，６，７，８
又は９記載の半導体レーザ素子において、該歪活性層は
多重量子井戸構造とし、量子井戸層に対しては圧縮歪或
いは引張歪のどちらかを導入し、量子障壁層に対しては
無歪か又は歪を導入するが該量子井戸層に導入した歪量
を打ち消さないものとすることを特徴とする半導体レー
ザ素子。 - 【請求項１１】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９又は１０記載の半導体レーザ素子において、歪を
導入した該量子井戸層及び該量子障壁層が繰り返された
多重量子井戸構造活性層の全体膜厚、及び歪薄膜層の全
体膜厚が臨界膜厚を超えない範囲で設定されていること
を特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項１２】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０又は１１記載の半導体レーザ素子におい
て、該半導体基板に用いる材料がGaAs1-zPz（０≦ｚ≦
１）であることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項１３】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１又は１２記載の半導体レーザ素子に
おいて、該半導体基板に用いる基板面方位が(001)面か
ら［110］［-1-10］方向又は［1-10］［-110］方向に０
°から５４．７°の範囲、望ましくは０°以上２５°以
下の傾いた基板面を有することを特徴とする半導体レー
ザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21891692A JPH0669589A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21891692A JPH0669589A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669589A true JPH0669589A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16727331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21891692A Pending JPH0669589A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669589A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08181386A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体光素子 |
| EP0702284A4 (en) * | 1994-03-31 | 1996-08-21 | Citizen Watch Co Ltd | CLOCK WITH A LIGHT-TRANSFERING DISPLAY PLATE |
| US5734670A (en) * | 1995-10-11 | 1998-03-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device, semiconductor laser, and high electron mobility transistor |
| US7092422B2 (en) | 2002-11-14 | 2006-08-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Self-pulsation type semiconductor laser |
| US8196606B2 (en) | 2006-11-17 | 2012-06-12 | Nitto Kohki Co., Ltd. | Coupling member for pipe coupling |
-
1992
- 1992-08-18 JP JP21891692A patent/JPH0669589A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0702284A4 (en) * | 1994-03-31 | 1996-08-21 | Citizen Watch Co Ltd | CLOCK WITH A LIGHT-TRANSFERING DISPLAY PLATE |
| JPH08181386A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体光素子 |
| US5734670A (en) * | 1995-10-11 | 1998-03-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device, semiconductor laser, and high electron mobility transistor |
| US7092422B2 (en) | 2002-11-14 | 2006-08-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Self-pulsation type semiconductor laser |
| US8196606B2 (en) | 2006-11-17 | 2012-06-12 | Nitto Kohki Co., Ltd. | Coupling member for pipe coupling |
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