JPH08181385A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH08181385A JPH08181385A JP32002194A JP32002194A JPH08181385A JP H08181385 A JPH08181385 A JP H08181385A JP 32002194 A JP32002194 A JP 32002194A JP 32002194 A JP32002194 A JP 32002194A JP H08181385 A JPH08181385 A JP H08181385A
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- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 信頼性が高く且つ低消費電力の半導体レーザ
素子を提供することが目的である。 【構成】 ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１と、この基板１の
一主面上に形成されたｎ型クラッド層３と、このｎ型ク
ラッド層３上に形成され量子井戸層５ａと量子障壁層５
ｂとが交互に積層されてなる量子井戸構造を有する活性
層５と、この活性層５上に形成されたｐ型のクラッド層
９，１０を備え、量子井戸層５ａが圧縮歪みを有し、且
つ基板１の前記一主面が｛１００｝面から＜０１１＞方
向に９度以上１７度以下に傾斜した面であり、且つ共振
器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下である。
素子を提供することが目的である。 【構成】 ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１と、この基板１の
一主面上に形成されたｎ型クラッド層３と、このｎ型ク
ラッド層３上に形成され量子井戸層５ａと量子障壁層５
ｂとが交互に積層されてなる量子井戸構造を有する活性
層５と、この活性層５上に形成されたｐ型のクラッド層
９，１０を備え、量子井戸層５ａが圧縮歪みを有し、且
つ基板１の前記一主面が｛１００｝面から＜０１１＞方
向に９度以上１７度以下に傾斜した面であり、且つ共振
器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ素子に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、発振波長が６３０ｎｍ〜６８０ｎ
ｍ帯付近の半導体レーザ素子としてＡｌＧａＩｎＰ系半
導体レーザ素子が活発に研究開発されている。
ｍ帯付近の半導体レーザ素子としてＡｌＧａＩｎＰ系半
導体レーザ素子が活発に研究開発されている。
【０００３】この６３０ｎｍ帯は視感度が高いことか
ら、斯る発振帯域の素子はレーザーポインターやライン
マーカー等に使用されている。このような製品に使用さ
れる場合、斯る素子は電池駆動で使用されるのが一般的
であり、低消費電力化が望まれている。
ら、斯る発振帯域の素子はレーザーポインターやライン
マーカー等に使用されている。このような製品に使用さ
れる場合、斯る素子は電池駆動で使用されるのが一般的
であり、低消費電力化が望まれている。
【０００４】また、光ディスクなどの光記録媒体に対し
て記録、再生、又は消去を行う情報処理装置用光源やレ
ーザプリンター装置用光源等として、可視光領域の波長
で発振する半導体レーザ素子の需要が高まっている。こ
れら情報処理装置やレーザプリンター装置は情報密度を
高めること、即ち半導体レーザ素子の短波長化が要求さ
れており、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子が注目さ
れている。このような用途においても、装置の低消費電
力化を図るために半導体レーザ素子の低消費電力化に関
係した発振しきい値電流（Ｉth）の低減が要求されてい
る。
て記録、再生、又は消去を行う情報処理装置用光源やレ
ーザプリンター装置用光源等として、可視光領域の波長
で発振する半導体レーザ素子の需要が高まっている。こ
れら情報処理装置やレーザプリンター装置は情報密度を
高めること、即ち半導体レーザ素子の短波長化が要求さ
れており、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子が注目さ
れている。このような用途においても、装置の低消費電
力化を図るために半導体レーザ素子の低消費電力化に関
係した発振しきい値電流（Ｉth）の低減が要求されてい
る。
【０００５】ところで、６３０ｎｍ帯の引張り歪みをも
つ量子井戸層と無歪みの量子障壁層が交互に積層された
活性層を備えた引張歪型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
素子や引張り歪みをもつ量子井戸層と圧縮歪みをもつ量
子障壁層が交互に積層された活性層を備えた歪み補償型
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子では、量子井戸層が
圧縮歪み又は無歪みをもつ一般的な素子より発振しきい
値電流が小さくなることが知られている。
つ量子井戸層と無歪みの量子障壁層が交互に積層された
活性層を備えた引張歪型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
素子や引張り歪みをもつ量子井戸層と圧縮歪みをもつ量
子障壁層が交互に積層された活性層を備えた歪み補償型
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子では、量子井戸層が
圧縮歪み又は無歪みをもつ一般的な素子より発振しきい
値電流が小さくなることが知られている。
【０００６】しかしながら、上記一般的な素子はＴＥモ
ードで発振するのに対して量子井戸層が引張り歪みをも
つ素子はＴＭモードで発振するため、この量子井戸層が
引張り歪みをもつ素子は、従来装置の光学系では使用で
きない場合が生じる。このため、量子井戸層に圧縮歪み
を有する圧縮歪型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の
発振しきい値電流の低減が依然として望まれる。
ードで発振するのに対して量子井戸層が引張り歪みをも
つ素子はＴＭモードで発振するため、この量子井戸層が
引張り歪みをもつ素子は、従来装置の光学系では使用で
きない場合が生じる。このため、量子井戸層に圧縮歪み
を有する圧縮歪型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の
発振しきい値電流の低減が依然として望まれる。
【０００７】勿論、他の用途にも適したＴＭモードで発
振する半導体レーザ素子においても、更なる発振しきい
値電流の低減が望まれている。
振する半導体レーザ素子においても、更なる発振しきい
値電流の低減が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記ＡｌＧａＩｎＰ系
半導体レーザ素子は、共振器長を短くすることにより、
発振しきい値電流を小さくできることも知られている。
しかし、このように共振器長を短くするだけでは信頼性
を十分に確保できず、例えば信頼性に密接に関連する最
高発振温度（Ｔmax：発振可能な最高発振温度であり、
用途に応じて要求される値は異なる）を大きくできな
い。
半導体レーザ素子は、共振器長を短くすることにより、
発振しきい値電流を小さくできることも知られている。
しかし、このように共振器長を短くするだけでは信頼性
を十分に確保できず、例えば信頼性に密接に関連する最
高発振温度（Ｔmax：発振可能な最高発振温度であり、
用途に応じて要求される値は異なる）を大きくできな
い。
【０００９】この結果、更なる低消費電力のＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザ素子を実用化できないといった問題
があった。例えば、Ｔmaxが５０℃以上且つＩthが５０
ｍＡ以下の発振波長が６３０ｎｍ帯の圧縮歪型半導体レ
ーザ素子、Ｔmaxが７０℃以上且つＩthが３０ｍＡ以下
の発振波長が６７０ｎｍ帯の圧縮歪型半導体レーザ素
子、Ｔmaxが６０℃以上且つＩthが３０ｍＡ以下の発振
波長が６３０ｎｍ帯の歪補償型半導体レーザ素子は実用
化に至っていない。
ｎＰ系半導体レーザ素子を実用化できないといった問題
があった。例えば、Ｔmaxが５０℃以上且つＩthが５０
ｍＡ以下の発振波長が６３０ｎｍ帯の圧縮歪型半導体レ
ーザ素子、Ｔmaxが７０℃以上且つＩthが３０ｍＡ以下
の発振波長が６７０ｎｍ帯の圧縮歪型半導体レーザ素
子、Ｔmaxが６０℃以上且つＩthが３０ｍＡ以下の発振
波長が６３０ｎｍ帯の歪補償型半導体レーザ素子は実用
化に至っていない。
【００１０】本発明は上述の問題点を鑑み成されたもの
であり、信頼性が高く且つ低消費電力の半導体レーザ素
子を提供することが目的である。
であり、信頼性が高く且つ低消費電力の半導体レーザ素
子を提供することが目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、第１導電型のＧａＡｓ半導体基板と、該基板の一
主面上に形成された第１導電型のクラッド層と、該第１
導電型のクラッド層上に形成され量子井戸層と量子障壁
層とが交互に積層されてなる量子井戸構造を有する活性
層と、該活性層上に形成された前記第１導電型とは逆導
電型である第２導電型のクラッド層と、を備え、前記量
子井戸層が圧縮歪みを有し、且つ前記基板の前記一主面
が｛１００｝面から＜０１１＞方向に９度以上１７度以
下に傾斜した面であり、且つ共振器長が１５０μｍ以上
３００μｍ以下であることを特徴とする。
子は、第１導電型のＧａＡｓ半導体基板と、該基板の一
主面上に形成された第１導電型のクラッド層と、該第１
導電型のクラッド層上に形成され量子井戸層と量子障壁
層とが交互に積層されてなる量子井戸構造を有する活性
層と、該活性層上に形成された前記第１導電型とは逆導
電型である第２導電型のクラッド層と、を備え、前記量
子井戸層が圧縮歪みを有し、且つ前記基板の前記一主面
が｛１００｝面から＜０１１＞方向に９度以上１７度以
下に傾斜した面であり、且つ共振器長が１５０μｍ以上
３００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】また、本発明の別の半導体レーザ素子は、
第１導電型のＧａＡｓ半導体基板と、該基板の一主面上
に形成された第１導電型のクラッド層と、該第１導電型
のクラッド層上に形成され互いに逆の歪みを有する量子
井戸層と量子障壁層とが交互に積層されてなる量子井戸
構造を有する活性層と、該活性層上に形成された前記第
１導電型とは逆導電型である第２導電型のクラッド層
と、を備え、前記基板の前記一主面が｛１００｝面から
＜０１１＞方向に９度以上１７度以下に傾斜した面であ
り、且つ共振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下であ
ることを特徴とする。
第１導電型のＧａＡｓ半導体基板と、該基板の一主面上
に形成された第１導電型のクラッド層と、該第１導電型
のクラッド層上に形成され互いに逆の歪みを有する量子
井戸層と量子障壁層とが交互に積層されてなる量子井戸
構造を有する活性層と、該活性層上に形成された前記第
１導電型とは逆導電型である第２導電型のクラッド層
と、を備え、前記基板の前記一主面が｛１００｝面から
＜０１１＞方向に９度以上１７度以下に傾斜した面であ
り、且つ共振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下であ
ることを特徴とする。
【００１３】特に、前記基板の前記一主面は、｛１０
０｝面から＜０１１＞方向に１１度以上１７度以下に傾
斜した面であることを特徴とする。
０｝面から＜０１１＞方向に１１度以上１７度以下に傾
斜した面であることを特徴とする。
【００１４】更に、前記基板の前記一主面は、｛１０
０｝面から＜０１１＞方向に略１３度に傾斜した面であ
ることを特徴とする。
０｝面から＜０１１＞方向に略１３度に傾斜した面であ
ることを特徴とする。
【００１５】また、前記第１導電型のクラッド層が（Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなり、前記第２導電型
のクラッド層が（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ0.5Ｐからな
り、前記量子井戸層が（Ａｌx3Ｇａ1-x3）y3Ｉｎ1-y3Ｐ
からなり、前記量子障壁層が（Ａｌx4Ｇａ1-x4）y4Ｉｎ
1-y4Ｐからなると共に、前記組成比ｘ１、ｘ２、ｘ３、
及びｘ４が１≧ｘ１，ｘ２＞ｘ４＞ｘ３≧０、及び１＞
ｙ３，ｙ４＞０の関係を満足することを特徴とする。
ｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなり、前記第２導電型
のクラッド層が（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ0.5Ｐからな
り、前記量子井戸層が（Ａｌx3Ｇａ1-x3）y3Ｉｎ1-y3Ｐ
からなり、前記量子障壁層が（Ａｌx4Ｇａ1-x4）y4Ｉｎ
1-y4Ｐからなると共に、前記組成比ｘ１、ｘ２、ｘ３、
及びｘ４が１≧ｘ１，ｘ２＞ｘ４＞ｘ３≧０、及び１＞
ｙ３，ｙ４＞０の関係を満足することを特徴とする。
【００１６】
【作用】本発明の構成では、活性層の量子井戸層が圧縮
歪みを有し、加えてＧａＡｓ半導体基板の一主面が｛１
００｝面から＜０１１＞方向に９度以上１７度以下に傾
斜した面であり、且つ共振器長が１５０μｍ以上３００
μｍ以下であるので、最高発振温度を高く且つ発振しき
い値電流を小さくできる。
歪みを有し、加えてＧａＡｓ半導体基板の一主面が｛１
００｝面から＜０１１＞方向に９度以上１７度以下に傾
斜した面であり、且つ共振器長が１５０μｍ以上３００
μｍ以下であるので、最高発振温度を高く且つ発振しき
い値電流を小さくできる。
【００１７】本発明の別の構成では、活性層の量子井戸
層と量子障壁層とが互いに逆の歪みを有し、加えてＧａ
Ａｓ半導体基板の一主面が｛１００｝面から＜０１１＞
方向に９度以上１７度以下に傾斜した面であり、且つ共
振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下であるので、最
高発振温度をより高く且つ発振しきい値電流をより小さ
くできる。
層と量子障壁層とが互いに逆の歪みを有し、加えてＧａ
Ａｓ半導体基板の一主面が｛１００｝面から＜０１１＞
方向に９度以上１７度以下に傾斜した面であり、且つ共
振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下であるので、最
高発振温度をより高く且つ発振しきい値電流をより小さ
くできる。
【００１８】特に、前記半導体基板の前記一主面が、
｛１００｝面から＜０１１＞方向に１１度以上１７度以
下に傾斜した面である場合、更に最高発振温度を高く且
つ発振しきい値電流を小さくできる。
｛１００｝面から＜０１１＞方向に１１度以上１７度以
下に傾斜した面である場合、更に最高発振温度を高く且
つ発振しきい値電流を小さくできる。
【００１９】更に、前記半導体基板の前記一主面が、
｛１００｝面から＜０１１＞方向に略１３度に傾斜した
面である場合、最高発振温度を著しく高く且つ発振しき
い値電流を著しく小さくできる。
｛１００｝面から＜０１１＞方向に略１３度に傾斜した
面である場合、最高発振温度を著しく高く且つ発振しき
い値電流を著しく小さくできる。
【００２０】
【実施例】本発明の第１実施例に係る発振波長が６３０
ｎｍ帯の圧縮歪型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子を
図を用いて説明する。尚、図１はこの半導体レーザ素子
の模式断面構造図、図２はこの半導体レーザ素子の活性
層近傍の模式バンド構造図である。
ｎｍ帯の圧縮歪型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子を
図を用いて説明する。尚、図１はこの半導体レーザ素子
の模式断面構造図、図２はこの半導体レーザ素子の活性
層近傍の模式バンド構造図である。
【００２１】図中、１はｎ型ＧａＡｓ半導体基板で、そ
の一主面は（１００）面から［０１１］方向に角度θ
（θ＝９〜１７度：以下角度θをオフ角度θという）で
傾斜した面である。前記一主面上には層厚０．３μｍの
ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐバッファ層２及び層厚０．８〜
０．９μｍのｎ型（ＡｌxaＧａ1-xa）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（ｘ
ａ＞ｙａ，ｙｂ＞ｐ≧０：本実施例ではｘａ＝０．７）
クラッド層３がこの順序で形成されている。
の一主面は（１００）面から［０１１］方向に角度θ
（θ＝９〜１７度：以下角度θをオフ角度θという）で
傾斜した面である。前記一主面上には層厚０．３μｍの
ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐバッファ層２及び層厚０．８〜
０．９μｍのｎ型（ＡｌxaＧａ1-xa）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（ｘ
ａ＞ｙａ，ｙｂ＞ｐ≧０：本実施例ではｘａ＝０．７）
クラッド層３がこの順序で形成されている。
【００２２】前記ｎ型クラッド層３上には、層厚２００
〜５００Åのアンドープの（ＡｌyaＧａ1-ya）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ（ｙａ≧ｒ：本実施例ではｙａ＝０．５）光ガイ
ド層４、層厚５０Åの圧縮歪みを有する（ＡｌpＧ
ａ1-p）qＩｎ1-qＰ（ｑ＜０．５１：本実施例ではｐ＝
０．１、ｑ＝０．４４）圧縮歪量子井戸層５ａ、５ａ、
５ａ、５ａ（典型的には全１０層以下、本実施例では全
４層）と層厚４０Åの（ＡｌrＧａ1-r）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
（ｘａ，ｘｂ，ｘｃ＞ｒ＞ｐ：本実施例ではｒ＝０．
５）量子障壁層５ｂ、５ｂ、５ｂ（典型的には全９層以
下、本実施例では全３層）とが交互に積層されてなる圧
縮歪多重量子井戸構造（圧縮歪ＭＱＷ構造）からなるア
ンドープの活性層５、及び層厚２００〜５００Åのアン
ドープの（ＡｌybＧａ1-yb）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（ｙｂ≧ｒ：
本実施例ではｙｂ＝０．５）光ガイド層６がこの順序で
形成されている。尚、本実施例の圧縮歪量子井戸層５
ａ、５ａ、・・の歪量Δａ／ａ0（Δａ＝量子井戸層の
格子定数−ＧａＡｓ半導体基板の格子定数ａ0）は＋
０．５％であり、量子障壁層５ｂ、５ｂ、５ｂは略無歪
みである。
〜５００Åのアンドープの（ＡｌyaＧａ1-ya）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ（ｙａ≧ｒ：本実施例ではｙａ＝０．５）光ガイ
ド層４、層厚５０Åの圧縮歪みを有する（ＡｌpＧ
ａ1-p）qＩｎ1-qＰ（ｑ＜０．５１：本実施例ではｐ＝
０．１、ｑ＝０．４４）圧縮歪量子井戸層５ａ、５ａ、
５ａ、５ａ（典型的には全１０層以下、本実施例では全
４層）と層厚４０Åの（ＡｌrＧａ1-r）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
（ｘａ，ｘｂ，ｘｃ＞ｒ＞ｐ：本実施例ではｒ＝０．
５）量子障壁層５ｂ、５ｂ、５ｂ（典型的には全９層以
下、本実施例では全３層）とが交互に積層されてなる圧
縮歪多重量子井戸構造（圧縮歪ＭＱＷ構造）からなるア
ンドープの活性層５、及び層厚２００〜５００Åのアン
ドープの（ＡｌybＧａ1-yb）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（ｙｂ≧ｒ：
本実施例ではｙｂ＝０．５）光ガイド層６がこの順序で
形成されている。尚、本実施例の圧縮歪量子井戸層５
ａ、５ａ、・・の歪量Δａ／ａ0（Δａ＝量子井戸層の
格子定数−ＧａＡｓ半導体基板の格子定数ａ0）は＋
０．５％であり、量子障壁層５ｂ、５ｂ、５ｂは略無歪
みである。
【００２３】前記光ガイド層６上には、層厚３００Åの
ｐ型（ＡｌxbＧａ1-xb）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（ｘｂ＞ｙａ，ｙ
ｂ＞ｐ≧０：本実施例ではｘｂ＝０．７）クラッド層７
が形成されている。このｐ型クラッド層７上には、層厚
８Åのｐ型（ＡｌtＧａ1-t） uＩｎ1-uＰ（ｔ＜ｖ：本実
施例ではｔ＝０、ｕ＝０．５）量子井戸層８ａ、８ａ、
・・・（全１０層）と層厚１２Åのｐ型（ＡｌvＧ
ａ1-v）wＩｎ1-wＰ（望ましくはｖ＝ｘｂ＝ｘｃ：本実
施例ではｖ＝０．７、ｗ＝０．５）量子障壁層８ｂ、８
ｂ、・・・（全９層）とが交互に積層されてなる多重量
子障壁構造（ＭＱＢ）層８が形成されている。このＭＱ
Ｂ層は活性層から電子がオーバフローするのを干渉によ
り防止するものである。
ｐ型（ＡｌxbＧａ1-xb）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（ｘｂ＞ｙａ，ｙ
ｂ＞ｐ≧０：本実施例ではｘｂ＝０．７）クラッド層７
が形成されている。このｐ型クラッド層７上には、層厚
８Åのｐ型（ＡｌtＧａ1-t） uＩｎ1-uＰ（ｔ＜ｖ：本実
施例ではｔ＝０、ｕ＝０．５）量子井戸層８ａ、８ａ、
・・・（全１０層）と層厚１２Åのｐ型（ＡｌvＧ
ａ1-v）wＩｎ1-wＰ（望ましくはｖ＝ｘｂ＝ｘｃ：本実
施例ではｖ＝０．７、ｗ＝０．５）量子障壁層８ｂ、８
ｂ、・・・（全９層）とが交互に積層されてなる多重量
子障壁構造（ＭＱＢ）層８が形成されている。このＭＱ
Ｂ層は活性層から電子がオーバフローするのを干渉によ
り防止するものである。
【００２４】前記多重量子障壁構造層８上には、厚さ
０．９μｍ、下面幅５μｍのレーザ共振器長方向（［０
１−１］方向）に延伸したストライプ状リッジ部を有
し、このリッジ部の両側には層厚が０．２〜０．３μｍ
の平坦部を有するｐ型（ＡｌxcＧａ1-xc）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
（ｘｃ＞ｙａ，ｙｂ＞ｐ≧０：本実施例ではｘｃ＝０．
７）クラッド層９が形成されている。尚、本実施例で
は、前記平坦部上に前記クラッド層９とＡｌ組成比が異
なり、このクラッド層９とエッチング速度が異なる、例
えば層厚２０Åのｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチング停止
層９ａを有する。
０．９μｍ、下面幅５μｍのレーザ共振器長方向（［０
１−１］方向）に延伸したストライプ状リッジ部を有
し、このリッジ部の両側には層厚が０．２〜０．３μｍ
の平坦部を有するｐ型（ＡｌxcＧａ1-xc）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
（ｘｃ＞ｙａ，ｙｂ＞ｐ≧０：本実施例ではｘｃ＝０．
７）クラッド層９が形成されている。尚、本実施例で
は、前記平坦部上に前記クラッド層９とＡｌ組成比が異
なり、このクラッド層９とエッチング速度が異なる、例
えば層厚２０Åのｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチング停止
層９ａを有する。
【００２５】前記エッチング停止層９ａ上及びｐ型クラ
ッド層９のリッジ部の両側側面を覆うように層厚１μｍ
のｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１０、１０が形成されてお
り、該リッジ部面上には層厚０．１μｍのｐ型Ｇａ0.5
Ｉｎ0.5Ｐからなるコンタクト層１１が形成されてい
る。
ッド層９のリッジ部の両側側面を覆うように層厚１μｍ
のｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１０、１０が形成されてお
り、該リッジ部面上には層厚０．１μｍのｐ型Ｇａ0.5
Ｉｎ0.5Ｐからなるコンタクト層１１が形成されてい
る。
【００２６】前記電流阻止層１０、１０及びコンタクト
層１１上には、このコンタクト層１１上の層厚が２〜５
μｍであるｐ型ＧａＡｓキャップ層１２が形成されてい
る。
層１１上には、このコンタクト層１１上の層厚が２〜５
μｍであるｐ型ＧａＡｓキャップ層１２が形成されてい
る。
【００２７】前記キャップ層１２上面にはＡｕ−Ｃｒか
らなるｐ型側オーミック電極１３が、前記ｎ型ＧａＡｓ
半導体基板１下面にはＡｕ−Ｓｎ−Ｃｒからなるｎ型側
オーミック電極１４が形成されている。
らなるｐ型側オーミック電極１３が、前記ｎ型ＧａＡｓ
半導体基板１下面にはＡｕ−Ｓｎ−Ｃｒからなるｎ型側
オーミック電極１４が形成されている。
【００２８】この半導体レーザ素子は、図２から判るよ
うに、活性層５はその量子障壁層５ｂ、５ｂ、５ｂとバ
ンドギャップが等しい光ガイド層４、６に挟まれ、その
外側をこの光ガイド層４、６よりバンドギャップが大き
いクラッド層３、７により挟まれた構成になっている。
尚、屈折率はバンドギャップが大きくなるにつれて小さ
くなるので、屈折率についての説明は割愛する。
うに、活性層５はその量子障壁層５ｂ、５ｂ、５ｂとバ
ンドギャップが等しい光ガイド層４、６に挟まれ、その
外側をこの光ガイド層４、６よりバンドギャップが大き
いクラッド層３、７により挟まれた構成になっている。
尚、屈折率はバンドギャップが大きくなるにつれて小さ
くなるので、屈折率についての説明は割愛する。
【００２９】次に、斯る半導体レーザ素子の製造方法に
ついて簡単に説明する。
ついて簡単に説明する。
【００３０】最初に、ＧａＡｓ半導体基板１上に、コン
タクト層１１までの各層をＭＯＣＶＤ法（有機金属気相
成長法）により連続成長する。次に、前記コンタクト層
１１上にストライプ状のＳｉＯ2等からなるマスクを形
成し、このマスクを介した状態でコンタクト層１１及び
クラッド層９を前記エッチング停止層９ａまで選択的に
エッチングする。続いて、電流阻止層１０、１０をＭＯ
ＣＶＤ法により形成し、次に前記マスクを除去して前記
コンタクト層１１を露出させた後、電流阻止層１０、１
０及びコンタクト層１１上にキャップ層１２をＭＯＣＶ
Ｄ法により形成する。次に、前記キャップ層１２上面に
はｐ型側オーミック電極１３を、前記ｎ型ＧａＡｓ半導
体基板１下面にはｎ型側オーミック電極１４を蒸着法及
び熱処理により作製する。
タクト層１１までの各層をＭＯＣＶＤ法（有機金属気相
成長法）により連続成長する。次に、前記コンタクト層
１１上にストライプ状のＳｉＯ2等からなるマスクを形
成し、このマスクを介した状態でコンタクト層１１及び
クラッド層９を前記エッチング停止層９ａまで選択的に
エッチングする。続いて、電流阻止層１０、１０をＭＯ
ＣＶＤ法により形成し、次に前記マスクを除去して前記
コンタクト層１１を露出させた後、電流阻止層１０、１
０及びコンタクト層１１上にキャップ層１２をＭＯＣＶ
Ｄ法により形成する。次に、前記キャップ層１２上面に
はｐ型側オーミック電極１３を、前記ｎ型ＧａＡｓ半導
体基板１下面にはｎ型側オーミック電極１４を蒸着法及
び熱処理により作製する。
【００３１】図３は、斯る半導体レーザ素子の前記主面
が（１００）面から［０１１］方向に９度、１３度、及
び１７度傾斜した面である場合と、比較例として同方向
に５度傾斜した面である場合と、における最高発振温度
Ｔmax（℃）と共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示し、図
中、オフ角度θ＝５度は白抜きの三角、オフ角度θ＝９
度は白抜きの四角、オフ角度θ＝１３度は白抜きの丸、
オフ角度θ＝１７度は黒塗りの丸で表す。尚、この測定
は、通常のステムの良放熱体（銅ブロック）上にハンダ
等で接着載置（固着）されたＳｉヒートシンク（厚みは
５０〜５００μｍ）上に、ジャンクションダウンで素子
を錫等を介して圧着載置（固着）した状態において連続
発振状態で行った。また、測定した素子は、その光出射
前端面、光出射後端面にそれぞれ３０％、５０％の反射
率を有する反射膜をコートした。
が（１００）面から［０１１］方向に９度、１３度、及
び１７度傾斜した面である場合と、比較例として同方向
に５度傾斜した面である場合と、における最高発振温度
Ｔmax（℃）と共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示し、図
中、オフ角度θ＝５度は白抜きの三角、オフ角度θ＝９
度は白抜きの四角、オフ角度θ＝１３度は白抜きの丸、
オフ角度θ＝１７度は黒塗りの丸で表す。尚、この測定
は、通常のステムの良放熱体（銅ブロック）上にハンダ
等で接着載置（固着）されたＳｉヒートシンク（厚みは
５０〜５００μｍ）上に、ジャンクションダウンで素子
を錫等を介して圧着載置（固着）した状態において連続
発振状態で行った。また、測定した素子は、その光出射
前端面、光出射後端面にそれぞれ３０％、５０％の反射
率を有する反射膜をコートした。
【００３２】この図３から、斯る半導体レーザ素子は、
オフ角度θが９度以上１７度以下の場合に、共振器長が
短くなるにしたがって最高発振温度が漸次的に低下する
従来の現象とは異なって、共振器長が２００μｍ近傍で
ピークをもつと共に、１５０μｍ以上３００μｍ以下で
最高発振温度が５０℃より大、２００μｍ以上３００μ
ｍ以下で最高発振温度が６０℃以上になることが判る。
オフ角度θが９度以上１７度以下の場合に、共振器長が
短くなるにしたがって最高発振温度が漸次的に低下する
従来の現象とは異なって、共振器長が２００μｍ近傍で
ピークをもつと共に、１５０μｍ以上３００μｍ以下で
最高発振温度が５０℃より大、２００μｍ以上３００μ
ｍ以下で最高発振温度が６０℃以上になることが判る。
【００３３】図４は、図３と同じ測定を行って得た最高
発振温度Ｔmax（℃）と半導体基板のオフ角度θ（度）
の関係を示す。尚、共振器長Ｌは一例として２００μｍ
である。
発振温度Ｔmax（℃）と半導体基板のオフ角度θ（度）
の関係を示す。尚、共振器長Ｌは一例として２００μｍ
である。
【００３４】この図４から、斯る半導体レーザ素子は、
オフ角度θが９度以上１７度以下で最高発振温度が６０
℃以上となり、特にオフ角度θが１１度以上１７度以下
で６０℃より大と良好になり、更に略１３度がよいこと
が判る。尚、共振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下
であれば前記オフ角度θと最高発振温度Ｔmaxには同様
の傾向がある。
オフ角度θが９度以上１７度以下で最高発振温度が６０
℃以上となり、特にオフ角度θが１１度以上１７度以下
で６０℃より大と良好になり、更に略１３度がよいこと
が判る。尚、共振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下
であれば前記オフ角度θと最高発振温度Ｔmaxには同様
の傾向がある。
【００３５】図５は、前記図３と同じ測定を行って得た
最高発振温度Ｔmax（℃）、発振しきい値電流Ｉth（ｍ
Ａ）、及び共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示す。図中、白
抜きの丸は最高発振温度、黒塗りの丸はしきい値電流を
示す。尚、オフ角度は一例として１３度を示す。
最高発振温度Ｔmax（℃）、発振しきい値電流Ｉth（ｍ
Ａ）、及び共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示す。図中、白
抜きの丸は最高発振温度、黒塗りの丸はしきい値電流を
示す。尚、オフ角度は一例として１３度を示す。
【００３６】この図５から、斯る半導体レーザ素子でも
従来素子と同様に共振器長が短くなるに従ってしきい値
電流が漸次的に小さくなることが判る。特に、共振器長
が３００μｍ以下でしきい値電流が５０ｍＡより小にな
り、共振器長が２００μｍ以下でしきい値電流が４０ｍ
Ａ程度以下となることが判る。そして、５０℃、光出力
５ｍＷ（連続発振）の条件で２０００時間以上の信頼性
を確認した。
従来素子と同様に共振器長が短くなるに従ってしきい値
電流が漸次的に小さくなることが判る。特に、共振器長
が３００μｍ以下でしきい値電流が５０ｍＡより小にな
り、共振器長が２００μｍ以下でしきい値電流が４０ｍ
Ａ程度以下となることが判る。そして、５０℃、光出力
５ｍＷ（連続発振）の条件で２０００時間以上の信頼性
を確認した。
【００３７】尚、図示はしないが、共振器長が１５０μ
ｍ以上３００μｍ以下、且つオフ角度θが９度以上１７
度以下であれば、しきい値電流が５０ｍＡ程度以下とな
り、長時間の信頼性が得られる。
ｍ以上３００μｍ以下、且つオフ角度θが９度以上１７
度以下であれば、しきい値電流が５０ｍＡ程度以下とな
り、長時間の信頼性が得られる。
【００３８】これら図３〜図５から、斯る半導体レーザ
素子は、共振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下、望
ましくは２００μｍ以上３００μｍ以下がよく、且つオ
フ角度θが９度以上１７度以下、好ましくは１１度以上
１７度以下がよく、更に好ましいのは略１３度であるこ
とが判る。
素子は、共振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下、望
ましくは２００μｍ以上３００μｍ以下がよく、且つオ
フ角度θが９度以上１７度以下、好ましくは１１度以上
１７度以下がよく、更に好ましいのは略１３度であるこ
とが判る。
【００３９】本発明の第２実施例に係る発振波長が６７
０ｎｍ帯の圧縮歪型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子
を図を用いて説明する。尚、図６はこの半導体レーザ素
子の模式断面構造図、図７はこの半導体レーザ素子の活
性層近傍の模式バンド構造図である。
０ｎｍ帯の圧縮歪型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子
を図を用いて説明する。尚、図６はこの半導体レーザ素
子の模式断面構造図、図７はこの半導体レーザ素子の活
性層近傍の模式バンド構造図である。
【００４０】本実施例が第１実施例と異なる点は、活性
層及びその近傍とクラッド層中にＭＱＢ層がない点で異
なり、第１実施例と同一部分又は対応する部分には同一
符号を付して説明は簡略化する。
層及びその近傍とクラッド層中にＭＱＢ層がない点で異
なり、第１実施例と同一部分又は対応する部分には同一
符号を付して説明は簡略化する。
【００４１】ｎ型クラッド層３上には、層厚２００Åの
アンドープの（ＡｌyaＧａ1-ya）0. 5Ｉｎ0.5Ｐ（ｙａ≧
ｒ：本実施例ではｙａ＝０．５）光ガイド層４、層厚８
０Åの圧縮歪みを有する（ＡｌpＧａ1-p）qＩｎ1-qＰ
（ｑ＜０．５１：本実施例ではｐ＝０、ｑ＝０．４４）
圧縮歪量子井戸層５ａ、５ａ、５ａ、５ａ（典型的には
全１０層以下、本実施例では全４層）と層厚４０Åの
（ＡｌrＧａ1-r）0.5Ｉｎ0 .5Ｐ（ｘａ，ｘｂ，ｘｃ＞ｒ
＞ｐ：本実施例ではｒ＝０．５）量子障壁層５ｂ、５
ｂ、５ｂ（典型的には全９層以下、本実施例では全３
層）とが交互に積層されてなる圧縮歪多重量子井戸構造
（圧縮歪ＭＱＷ構造）からなるアンドープの活性層５、
及び層厚２００Åのアンドープの（ＡｌybＧａ1-yb）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ（ｙｂ≧ｒ：本実施例ではｙｂ＝０．５）
光ガイド層６がこの順序で形成されている。尚、本実施
例の圧縮歪量子井戸層５ａ、５ａ、・・の歪量Δａ／ａ
0は＋０．５％であり、量子障壁層５ｂ、５ｂ、５ｂは
略無歪みである。
アンドープの（ＡｌyaＧａ1-ya）0. 5Ｉｎ0.5Ｐ（ｙａ≧
ｒ：本実施例ではｙａ＝０．５）光ガイド層４、層厚８
０Åの圧縮歪みを有する（ＡｌpＧａ1-p）qＩｎ1-qＰ
（ｑ＜０．５１：本実施例ではｐ＝０、ｑ＝０．４４）
圧縮歪量子井戸層５ａ、５ａ、５ａ、５ａ（典型的には
全１０層以下、本実施例では全４層）と層厚４０Åの
（ＡｌrＧａ1-r）0.5Ｉｎ0 .5Ｐ（ｘａ，ｘｂ，ｘｃ＞ｒ
＞ｐ：本実施例ではｒ＝０．５）量子障壁層５ｂ、５
ｂ、５ｂ（典型的には全９層以下、本実施例では全３
層）とが交互に積層されてなる圧縮歪多重量子井戸構造
（圧縮歪ＭＱＷ構造）からなるアンドープの活性層５、
及び層厚２００Åのアンドープの（ＡｌybＧａ1-yb）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ（ｙｂ≧ｒ：本実施例ではｙｂ＝０．５）
光ガイド層６がこの順序で形成されている。尚、本実施
例の圧縮歪量子井戸層５ａ、５ａ、・・の歪量Δａ／ａ
0は＋０．５％であり、量子障壁層５ｂ、５ｂ、５ｂは
略無歪みである。
【００４２】図７から判るように、この半導体レーザ素
子は、活性層５がその量子障壁層５ｂ、５ｂ、・・・と
バンドギャップが等しい光ガイド層４、６に挟まれ、そ
の外側を光ガイド層４、６よりバンドギャップの大きい
クラッド層３、９に挟まれた構成である。
子は、活性層５がその量子障壁層５ｂ、５ｂ、・・・と
バンドギャップが等しい光ガイド層４、６に挟まれ、そ
の外側を光ガイド層４、６よりバンドギャップの大きい
クラッド層３、９に挟まれた構成である。
【００４３】図８は、斯る半導体レーザ素子の前記主面
が、（１００）面から［０１１］方向に９度、１３度、
及び１７度傾斜した面である場合と、比較例として同方
向に５度傾斜した面である場合と、における最高発振温
度Ｔmax（℃）と共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示す。図
中、オフ角度θ＝５度は白抜きの三角、オフ角度θ＝９
度は白抜きの四角、オフ角度θ＝１３度は白抜きの丸、
オフ角度θ＝１７度は黒塗りの丸で表す。尚、この測定
は、通常のステムの良放熱体（銅ブロック）上にハンダ
等で接着載置（固着）されたＳｉヒートシンク（厚みは
５０〜５００μｍ）上に、ジャンクションダウンで素子
を錫等を介して圧着載置（固着）した状態において連続
発振状態で行った。また、測定した素子は、その光出射
前端面、光出射後端面にそれぞれ３０％、３０％の反射
率を有する反射膜をコートした。
が、（１００）面から［０１１］方向に９度、１３度、
及び１７度傾斜した面である場合と、比較例として同方
向に５度傾斜した面である場合と、における最高発振温
度Ｔmax（℃）と共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示す。図
中、オフ角度θ＝５度は白抜きの三角、オフ角度θ＝９
度は白抜きの四角、オフ角度θ＝１３度は白抜きの丸、
オフ角度θ＝１７度は黒塗りの丸で表す。尚、この測定
は、通常のステムの良放熱体（銅ブロック）上にハンダ
等で接着載置（固着）されたＳｉヒートシンク（厚みは
５０〜５００μｍ）上に、ジャンクションダウンで素子
を錫等を介して圧着載置（固着）した状態において連続
発振状態で行った。また、測定した素子は、その光出射
前端面、光出射後端面にそれぞれ３０％、３０％の反射
率を有する反射膜をコートした。
【００４４】この図８から、斯る半導体レーザ素子は、
オフ角度θが９度以上１７度以下の場合に、共振器長が
短くなるにしたがって最高発振温度が漸次的に低下する
従来の現象とは異なって、共振器長が２５０μｍ近傍で
ピークをもつと共に、１５０μｍ以上３００μｍ以下で
最高発振温度が７０℃より大、２００μｍ以上３００μ
ｍ以下で最高発振温度が８０℃より大になることが判
る。
オフ角度θが９度以上１７度以下の場合に、共振器長が
短くなるにしたがって最高発振温度が漸次的に低下する
従来の現象とは異なって、共振器長が２５０μｍ近傍で
ピークをもつと共に、１５０μｍ以上３００μｍ以下で
最高発振温度が７０℃より大、２００μｍ以上３００μ
ｍ以下で最高発振温度が８０℃より大になることが判
る。
【００４５】図９は、図８と同じ測定を行って得た最高
発振温度Ｔmax（℃）と半導体基板のオフ角度θ（度）
の関係を示す。尚、共振器長Ｌは一例として２００μｍ
である。
発振温度Ｔmax（℃）と半導体基板のオフ角度θ（度）
の関係を示す。尚、共振器長Ｌは一例として２００μｍ
である。
【００４６】この図９から、斯る半導体レーザ素子は、
オフ角度θが９度以上１７度以下で最高発振温度が８０
℃より大となり、特にオフ角度θが１１度以上１７度以
下で１００℃以上と良好になり、更に略１３度がよいこ
とが判る。尚、共振器が１５０μｍ以上３００μｍ以下
であれば前記オフ角度θと最高発振温度Ｔmaxには同様
の傾向がある。
オフ角度θが９度以上１７度以下で最高発振温度が８０
℃より大となり、特にオフ角度θが１１度以上１７度以
下で１００℃以上と良好になり、更に略１３度がよいこ
とが判る。尚、共振器が１５０μｍ以上３００μｍ以下
であれば前記オフ角度θと最高発振温度Ｔmaxには同様
の傾向がある。
【００４７】図１０は、前記図８と同じ測定を行って得
た最高発振温度Ｔmax（℃）、発振しきい値電流Ｉ
th（ｍＡ）、及び共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示す。図
中、白抜きの丸は最高発振温度、黒塗りの丸はしきい値
電流を示す。尚、オフ角度は一例として１３度を示す。
た最高発振温度Ｔmax（℃）、発振しきい値電流Ｉ
th（ｍＡ）、及び共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示す。図
中、白抜きの丸は最高発振温度、黒塗りの丸はしきい値
電流を示す。尚、オフ角度は一例として１３度を示す。
【００４８】この図１０から、斯る半導体レーザ素子で
も従来素子と同様に共振器長が短くなるに従ってしきい
値電流が漸次的に小さくなることが判る。特に、共振器
長が３００μｍ以下でしきい値電流が３０ｍＡ以下にな
り、共振器長が２００μｍ以下でしきい値電流が２５ｍ
Ａ程度以下となることが判る。そして、５０℃、光出力
５ｍＷ（連続発振）の条件で２０００時間以上の信頼性
を確認した。
も従来素子と同様に共振器長が短くなるに従ってしきい
値電流が漸次的に小さくなることが判る。特に、共振器
長が３００μｍ以下でしきい値電流が３０ｍＡ以下にな
り、共振器長が２００μｍ以下でしきい値電流が２５ｍ
Ａ程度以下となることが判る。そして、５０℃、光出力
５ｍＷ（連続発振）の条件で２０００時間以上の信頼性
を確認した。
【００４９】尚、図示はしないが、共振器長が１５０μ
ｍ以上３００μｍ以下、且つオフ角度θが９度以上１７
度以下であれば、しきい値電流が３０ｍＡ程度以下とな
り、長時間の信頼性が得られる。
ｍ以上３００μｍ以下、且つオフ角度θが９度以上１７
度以下であれば、しきい値電流が３０ｍＡ程度以下とな
り、長時間の信頼性が得られる。
【００５０】これら図８〜図１０から、斯る半導体レー
ザ素子は、共振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下、
望ましくは２００μｍ以上３００μｍ以下がよく、且つ
オフ角度θが９度以上１７度以下、好ましくは１１度以
上１７度以下がよく、更に好ましいのは略１３度である
ことが判る。
ザ素子は、共振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下、
望ましくは２００μｍ以上３００μｍ以下がよく、且つ
オフ角度θが９度以上１７度以下、好ましくは１１度以
上１７度以下がよく、更に好ましいのは略１３度である
ことが判る。
【００５１】上記第１、第２実施例では、活性層の量子
井戸層の歪み量を＋０．５％としたが、この歪み量と異
なった値の圧縮歪を有する量子井戸層でも効果が得ら
れ、量子井戸層は上記に限らず１０層以下１層以上の間
で適宜選択される。
井戸層の歪み量を＋０．５％としたが、この歪み量と異
なった値の圧縮歪を有する量子井戸層でも効果が得ら
れ、量子井戸層は上記に限らず１０層以下１層以上の間
で適宜選択される。
【００５２】本発明の第３実施例に係る発振波長が６３
０ｎｍ帯の歪補償型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子
を図を用いて説明する。尚、図１１はこの半導体レーザ
素子の活性層近傍の模式バンド構造図である。本実施例
が第１実施例と異なる点は、活性層のみであるので、第
１実施例と同一部分又は対応する部分には同一符号を付
して説明は簡略化する。
０ｎｍ帯の歪補償型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子
を図を用いて説明する。尚、図１１はこの半導体レーザ
素子の活性層近傍の模式バンド構造図である。本実施例
が第１実施例と異なる点は、活性層のみであるので、第
１実施例と同一部分又は対応する部分には同一符号を付
して説明は簡略化する。
【００５３】ｎ型クラッド層３上には、層厚２００〜５
００Åのアンドープの（ＡｌyaＧａ 1-ya）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
（ｙａ≧ｒ：本実施例ではｙａ＝０．５）光ガイド層
４、層厚１００Åの引張り歪みを有する（ＡｌpＧ
ａ1-p）qＩｎ1-qＰ（ｑ＞０．５１：本実施例ではｐ＝
０、ｑ＝０．６５）引張歪み量子井戸層５ａ、５ａ、５
ａ（典型的には全１０層以下、本実施例では全３層）と
圧縮歪みを有する層厚４０Åの（ＡｌrＧａ1-r）sＩｎ
1-sＰ（ｓ＜０．５１、本実施例ではｓ＝０．４４、ｒ
＝０．５）圧縮歪み量子障壁層５ｂ、５ｂ（典型的には
全９層以下、本実施例では全２層）とが交互に積層され
てなる歪補償型多重量子井戸構造（歪み補償型ＭＱＷ構
造）からなるアンドープの活性層５、及び層厚２００〜
５００Åのアンドープの（ＡｌybＧａ1-yb）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ（ｙｂ≧ｒ：本実施例ではｙｂ＝０．５）光ガイド層
６がこの順序で形成されている。尚、本実施例の引張り
歪量子井戸層５ａ、５ａ、５ａの歪量Δａ／ａ0は−１
％であり、圧縮歪み量子障壁層５ｂ、５ｂの歪量Δａ／
ａ0は＋０．５％である。
００Åのアンドープの（ＡｌyaＧａ 1-ya）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
（ｙａ≧ｒ：本実施例ではｙａ＝０．５）光ガイド層
４、層厚１００Åの引張り歪みを有する（ＡｌpＧ
ａ1-p）qＩｎ1-qＰ（ｑ＞０．５１：本実施例ではｐ＝
０、ｑ＝０．６５）引張歪み量子井戸層５ａ、５ａ、５
ａ（典型的には全１０層以下、本実施例では全３層）と
圧縮歪みを有する層厚４０Åの（ＡｌrＧａ1-r）sＩｎ
1-sＰ（ｓ＜０．５１、本実施例ではｓ＝０．４４、ｒ
＝０．５）圧縮歪み量子障壁層５ｂ、５ｂ（典型的には
全９層以下、本実施例では全２層）とが交互に積層され
てなる歪補償型多重量子井戸構造（歪み補償型ＭＱＷ構
造）からなるアンドープの活性層５、及び層厚２００〜
５００Åのアンドープの（ＡｌybＧａ1-yb）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ（ｙｂ≧ｒ：本実施例ではｙｂ＝０．５）光ガイド層
６がこの順序で形成されている。尚、本実施例の引張り
歪量子井戸層５ａ、５ａ、５ａの歪量Δａ／ａ0は−１
％であり、圧縮歪み量子障壁層５ｂ、５ｂの歪量Δａ／
ａ0は＋０．５％である。
【００５４】図１２は、斯る半導体レーザ素子の前記主
面が、（１００）面から［０１１］方向に９度、１３
度、及び１７度傾斜した面である場合と、比較例として
同方向に５度傾斜した面である場合と、における最高発
振温度Ｔmax（℃）と共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示
す。図中、オフ角度θ＝５度は白抜きの三角、オフ角度
θ＝９度は白抜きの四角、オフ角度θ＝１３度は白抜き
の丸、オフ角度θ＝１７度は黒塗りの丸で示す。尚、こ
の測定は、通常のステムの良放熱体（銅ブロック）上に
ハンダ等で接着載置（固着）されたＳｉヒートシンク
（厚みは５０〜５００μｍ）上に、ジャンクションダウ
ンで素子を錫等を介して圧着載置（固着）した状態にお
いて連続発振状態で行った。また、測定した素子は、そ
の光出射前端面、光出射後端面にそれぞれ３０％、５０
％の反射率を有する反射膜をコートした。
面が、（１００）面から［０１１］方向に９度、１３
度、及び１７度傾斜した面である場合と、比較例として
同方向に５度傾斜した面である場合と、における最高発
振温度Ｔmax（℃）と共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示
す。図中、オフ角度θ＝５度は白抜きの三角、オフ角度
θ＝９度は白抜きの四角、オフ角度θ＝１３度は白抜き
の丸、オフ角度θ＝１７度は黒塗りの丸で示す。尚、こ
の測定は、通常のステムの良放熱体（銅ブロック）上に
ハンダ等で接着載置（固着）されたＳｉヒートシンク
（厚みは５０〜５００μｍ）上に、ジャンクションダウ
ンで素子を錫等を介して圧着載置（固着）した状態にお
いて連続発振状態で行った。また、測定した素子は、そ
の光出射前端面、光出射後端面にそれぞれ３０％、５０
％の反射率を有する反射膜をコートした。
【００５５】この図１２から、斯る半導体レーザ素子
は、オフ角度θが９度以上１７度以下の場合に、共振器
長が短くなるにしたがって最高発振温度が漸次的に低下
する従来の現象とは異なって、共振器長が２５０μｍ近
傍でピークをもつと共に、１５０μｍ以上３００μｍ以
下で最高発振温度が６０℃程度以上、２００μｍ以上３
００μｍ以下で最高発振温度が７０℃程度以上になるこ
とが判る。
は、オフ角度θが９度以上１７度以下の場合に、共振器
長が短くなるにしたがって最高発振温度が漸次的に低下
する従来の現象とは異なって、共振器長が２５０μｍ近
傍でピークをもつと共に、１５０μｍ以上３００μｍ以
下で最高発振温度が６０℃程度以上、２００μｍ以上３
００μｍ以下で最高発振温度が７０℃程度以上になるこ
とが判る。
【００５６】図１３は、図１２と同じ測定を行って得た
最高発振温度Ｔmax（℃）と半導体基板のオフ角度θ
（度）の関係を示す。尚、共振器長Ｌは一例として２０
０μｍである。
最高発振温度Ｔmax（℃）と半導体基板のオフ角度θ
（度）の関係を示す。尚、共振器長Ｌは一例として２０
０μｍである。
【００５７】この図１３から、斯る半導体レーザ素子
は、オフ角度θが９度以上１７度以下で最高発振温度が
６０℃より大となり、特にオフ角度θが１１度以上１７
度以下で７０℃より大と良好になり、更に略１３度がよ
いことが判る。尚、共振器が１５０μｍ以上３００μｍ
以下であれば前記オフ角度θと最高発振温度Ｔmaxには
同様の傾向がある。
は、オフ角度θが９度以上１７度以下で最高発振温度が
６０℃より大となり、特にオフ角度θが１１度以上１７
度以下で７０℃より大と良好になり、更に略１３度がよ
いことが判る。尚、共振器が１５０μｍ以上３００μｍ
以下であれば前記オフ角度θと最高発振温度Ｔmaxには
同様の傾向がある。
【００５８】図１４は、前記図１２と同じ測定を行って
得た最高発振温度Ｔmax（℃）、発振しきい値電流（ｍ
Ａ）、及び共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示す。図中、白
抜きの丸は最高発振温度、黒塗りの丸はしきい値電流を
示す。尚、オフ角度は一例として１３度を示す。
得た最高発振温度Ｔmax（℃）、発振しきい値電流（ｍ
Ａ）、及び共振器長Ｌ（μｍ）の関係を示す。図中、白
抜きの丸は最高発振温度、黒塗りの丸はしきい値電流を
示す。尚、オフ角度は一例として１３度を示す。
【００５９】この図１４から、斯る半導体レーザ素子で
も従来素子と同様に共振器長が短くなるに従ってしきい
値電流が漸次的に小さくなることが判る。特に、共振器
長が３００μｍ以下でしきい値電流が３０ｍＡ以下にな
り、共振器長が２００μｍ以下でしきい値電流が２５ｍ
Ａ程度以下となることが判る。そして、５０℃、光出力
５ｍＷ（連続発振）の条件で２０００時間以上の信頼性
を確認した。
も従来素子と同様に共振器長が短くなるに従ってしきい
値電流が漸次的に小さくなることが判る。特に、共振器
長が３００μｍ以下でしきい値電流が３０ｍＡ以下にな
り、共振器長が２００μｍ以下でしきい値電流が２５ｍ
Ａ程度以下となることが判る。そして、５０℃、光出力
５ｍＷ（連続発振）の条件で２０００時間以上の信頼性
を確認した。
【００６０】尚、図示はしないが、共振器長が１５０μ
ｍ以上３００μｍ以下、且つオフ角度θが９度以上１７
度以下であれば、しきい値電流が３０ｍＡ程度以下とな
り、長時間の信頼性が得られる。
ｍ以上３００μｍ以下、且つオフ角度θが９度以上１７
度以下であれば、しきい値電流が３０ｍＡ程度以下とな
り、長時間の信頼性が得られる。
【００６１】これら図１２〜図１４から、斯る半導体レ
ーザ素子は、共振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以
下、望ましくは２００μｍ以上３００μｍ以下がよく、
且つオフ角度θが９度以上１７度以下、好ましくは１１
度以上１７度以下がよく、更に好ましいのは略１３度で
あることが判る。
ーザ素子は、共振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以
下、望ましくは２００μｍ以上３００μｍ以下がよく、
且つオフ角度θが９度以上１７度以下、好ましくは１１
度以上１７度以下がよく、更に好ましいのは略１３度で
あることが判る。
【００６２】上述では、活性層の量子井戸層、量子障壁
層の歪み量を夫々−１％、０．５％としたが、この歪み
量と異なった値でも効果が得られ、各歪み量は適宜選択
される。また量子井戸層、量子障壁層の各層数も適宜選
択される。また、量子井戸層と量子障壁層歪みが上述と
逆の関係にある場合にも効果がある。
層の歪み量を夫々−１％、０．５％としたが、この歪み
量と異なった値でも効果が得られ、各歪み量は適宜選択
される。また量子井戸層、量子障壁層の各層数も適宜選
択される。また、量子井戸層と量子障壁層歪みが上述と
逆の関係にある場合にも効果がある。
【００６３】更に、上記実施例では、ＧａＡｓ半導体基
板１の一主面が（１００）面から［０１１］方向に傾斜
した面であったが、これらと等価な関係にあることが望
ましい。即ち、ＧａＡｓ半導体基板の一主面（結晶成長
面）は、（１００）面から［０−１−１］方向に傾斜し
た面、（０１０）面から［１０１］又は［−１０−１］
方向に傾斜した面、（００１）面から［１１０］又は
［−１−１０］方向に傾斜した面でもよく、即ち｛１０
０｝面から＜０１１＞方向に傾斜した面であればよい。
板１の一主面が（１００）面から［０１１］方向に傾斜
した面であったが、これらと等価な関係にあることが望
ましい。即ち、ＧａＡｓ半導体基板の一主面（結晶成長
面）は、（１００）面から［０−１−１］方向に傾斜し
た面、（０１０）面から［１０１］又は［−１０−１］
方向に傾斜した面、（００１）面から［１１０］又は
［−１−１０］方向に傾斜した面でもよく、即ち｛１０
０｝面から＜０１１＞方向に傾斜した面であればよい。
【００６４】また、本発明の素子は、量子井戸構造から
なる活性層上に形成された第２導電型のクラッド層が上
述のようにストライプ状リッジ部を有し、該第２導電型
のクラッド層上にリッジ部の両側を覆うように第１導電
型の電流阻止層が設けられたリッジ型が好ましく、スト
ライプ状リッジ部は＜０１−１＞方向に延在するのが好
ましい。尚、第２導電型のクラッド層中には、上述のよ
うにＭＱＢ層やエッチング停止層を適宜設けてもよく、
又可飽和光吸収層などを備えてもよい。
なる活性層上に形成された第２導電型のクラッド層が上
述のようにストライプ状リッジ部を有し、該第２導電型
のクラッド層上にリッジ部の両側を覆うように第１導電
型の電流阻止層が設けられたリッジ型が好ましく、スト
ライプ状リッジ部は＜０１−１＞方向に延在するのが好
ましい。尚、第２導電型のクラッド層中には、上述のよ
うにＭＱＢ層やエッチング停止層を適宜設けてもよく、
又可飽和光吸収層などを備えてもよい。
【００６５】尚、上述で（ＡｌzＧａ1-z）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
（ｚ≧０）は、ＧａＡｓ半導体基板と略格子整合するも
のを示し、好ましくは（ＡｌzＧａ1-z）0.51Ｉｎ0.49Ｐ
である。
（ｚ≧０）は、ＧａＡｓ半導体基板と略格子整合するも
のを示し、好ましくは（ＡｌzＧａ1-z）0.51Ｉｎ0.49Ｐ
である。
【００６６】
【発明の効果】本発明の構成では、活性層の量子井戸層
が圧縮歪みを有し、加えてＧａＡｓ半導体基板の一主面
が｛１００｝面から＜０１１＞方向に９度以上１７度以
下に傾斜した面であり、且つ共振器長が１５０μｍ以上
３００μｍ以下であるので、最高発振温度を高く且つ発
振しきい値電流を小さくできる。従って、消費電力を小
さく且つ信頼性を高くできる。
が圧縮歪みを有し、加えてＧａＡｓ半導体基板の一主面
が｛１００｝面から＜０１１＞方向に９度以上１７度以
下に傾斜した面であり、且つ共振器長が１５０μｍ以上
３００μｍ以下であるので、最高発振温度を高く且つ発
振しきい値電流を小さくできる。従って、消費電力を小
さく且つ信頼性を高くできる。
【００６７】本発明の別の構成では、活性層の量子井戸
層と量子障壁層とが互いに逆の歪みを有し、加えてＧａ
Ａｓ半導体基板の一主面が｛１００｝面から＜０１１＞
方向に９度以上１７度以下に傾斜した面であり、且つ共
振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下であるので、最
高発振温度をより高く且つ発振しきい値電流をより小さ
くできる。従って、消費電力をより小さく且つ信頼性を
より高くできる。
層と量子障壁層とが互いに逆の歪みを有し、加えてＧａ
Ａｓ半導体基板の一主面が｛１００｝面から＜０１１＞
方向に９度以上１７度以下に傾斜した面であり、且つ共
振器長が１５０μｍ以上３００μｍ以下であるので、最
高発振温度をより高く且つ発振しきい値電流をより小さ
くできる。従って、消費電力をより小さく且つ信頼性を
より高くできる。
【００６８】特に、前記半導体基板の前記一主面が、
｛１００｝面から＜０１１＞方向に１１度以上１７度以
下に傾斜した面である場合、更に最高発振温度を高く且
つ発振しきい値電流を小さくでき、この結果、更に消費
電力をより小さく且つ信頼性をより高くできる。
｛１００｝面から＜０１１＞方向に１１度以上１７度以
下に傾斜した面である場合、更に最高発振温度を高く且
つ発振しきい値電流を小さくでき、この結果、更に消費
電力をより小さく且つ信頼性をより高くできる。
【００６９】更に、前記半導体基板の前記一主面が、
｛１００｝面から＜０１１＞方向に略１３度に傾斜した
面である場合、最高発振温度を著しく高く且つ発振しき
い値電流を著しく小さくでき、この結果、消費電力を著
しく小さく且つ信頼性を著しく高くできる。
｛１００｝面から＜０１１＞方向に略１３度に傾斜した
面である場合、最高発振温度を著しく高く且つ発振しき
い値電流を著しく小さくでき、この結果、消費電力を著
しく小さく且つ信頼性を著しく高くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る半導体レーザ素子の
模式断面構造図である。
模式断面構造図である。
【図２】上記実施例の半導体レーザ素子の活性層近傍の
模式バンド構造図である。
模式バンド構造図である。
【図３】上記実施例と比較例の半導体レーザ素子の最高
発振温度、共振器長、及びＧａＡｓ半導体基板のオフ角
度の関係を示す図である。
発振温度、共振器長、及びＧａＡｓ半導体基板のオフ角
度の関係を示す図である。
【図４】上記実施例の半導体レーザ素子の最高発振温度
とＧａＡｓ半導体基板のオフ角度の関係を示す図であ
る。
とＧａＡｓ半導体基板のオフ角度の関係を示す図であ
る。
【図５】上記実施例の半導体レーザ素子の発振しきい値
電流及び最高発振温度と共振器長の関係を示す図であ
る。
電流及び最高発振温度と共振器長の関係を示す図であ
る。
【図６】本発明の第２実施例に係る半導体レーザ素子の
模式断面構造図である。
模式断面構造図である。
【図７】上記実施例の半導体レーザ素子の活性層近傍の
模式バンド構造図である。
模式バンド構造図である。
【図８】上記実施例と比較例の半導体レーザ素子の最高
発振温度、共振器長、及びＧａＡｓ半導体基板のオフ角
度との関係を示す図である。
発振温度、共振器長、及びＧａＡｓ半導体基板のオフ角
度との関係を示す図である。
【図９】上記実施例の半導体レーザ素子の最高発振温度
とＧａＡｓ半導体基板のオフ角度を示す図である。
とＧａＡｓ半導体基板のオフ角度を示す図である。
【図１０】上記実施例の半導体レーザ素子の発振しきい
値電流及び最高発振温度と共振器長の関係を示す図であ
る。
値電流及び最高発振温度と共振器長の関係を示す図であ
る。
【図１１】本発明の第３実施例に係る半導体レーザ素子
の活性層近傍の模式バンド構造図である。
の活性層近傍の模式バンド構造図である。
【図１２】上記実施例と比較例の半導体レーザ素子の最
高発振温度、共振器長、及びＧａＡｓ半導体基板のオフ
角度の関係を示す図である。
高発振温度、共振器長、及びＧａＡｓ半導体基板のオフ
角度の関係を示す図である。
【図１３】上記実施例の半導体レーザ素子の最高発振温
度とＧａＡｓ半導体基板のオフ角度の関係を示す図であ
る。
度とＧａＡｓ半導体基板のオフ角度の関係を示す図であ
る。
【図１４】上記実施例の半導体レーザ素子の発振しきい
値電流及び最高発振温度と共振器長の関係を示す図であ
る。
値電流及び最高発振温度と共振器長の関係を示す図であ
る。
１ ｎ型ＧａＡｓ半導体基板 ３ ｎ型（ＡｌxaＧａ1-xa）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ５ａ 量子井戸層 ５ｂ 量子障壁層 ５ 活性層 ９ ｐ型（ＡｌxbＧａ1-xb）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 別所 靖之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 ▲広▼山 良治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 賀勢 裕之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 第１導電型のＧａＡｓ半導体基板と、該
基板の一主面上に形成された第１導電型のクラッド層
と、該第１導電型のクラッド層上に形成され量子井戸層
と量子障壁層とが交互に積層されてなる量子井戸構造を
有する活性層と、該活性層上に形成された前記第１導電
型とは逆導電型である第２導電型のクラッド層と、を備
え、前記量子井戸層が圧縮歪みを有し、且つ前記基板の
前記一主面が｛１００｝面から＜０１１＞方向に９度以
上１７度以下に傾斜した面であり、且つ共振器長が１５
０μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする半導
体レーザ素子。 - 【請求項２】 第１導電型のＧａＡｓ半導体基板と、該
基板の一主面上に形成された第１導電型のクラッド層
と、該第１導電型のクラッド層上に形成され互いに逆の
歪みを有する量子井戸層と量子障壁層とが交互に積層さ
れてなる量子井戸構造を有する活性層と、該活性層上に
形成された前記第１導電型とは逆導電型である第２導電
型のクラッド層と、を備え、前記基板の前記一主面が
｛１００｝面から＜０１１＞方向に９度以上１７度以下
に傾斜した面であり、且つ共振器長が１５０μｍ以上３
００μｍ以下であることを特徴とする半導体レーザ素
子。 - 【請求項３】 前記基板の前記一主面は、｛１００｝面
から＜０１１＞方向に１１度以上１７度以下に傾斜した
面であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体
レーザ素子。 - 【請求項４】 前記基板の前記一主面は、｛１００｝面
から＜０１１＞方向に略１３度に傾斜した面であること
を特徴とする請求項３記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 前記第１導電型のクラッド層が（Ａｌx1
Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0 .5Ｐからなり、前記第２導電型のク
ラッド層が（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなり、
前記量子井戸層が（Ａｌx3Ｇａ1-x3）y3Ｉｎ1-y3Ｐから
なり、前記量子障壁層が（Ａｌx4Ｇａ1-x4）y4Ｉｎ1-y4
Ｐからなると共に、前記組成比ｘ１、ｘ２、ｘ３、及び
ｘ４が１≧ｘ１，ｘ２＞ｘ４＞ｘ３≧０、及び１＞ｙ
３，ｙ４＞０の関係を満足することを特徴とする請求項
１、２、３又は４記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32002194A JP3091655B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32002194A JP3091655B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181385A true JPH08181385A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3091655B2 JP3091655B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=18116872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32002194A Expired - Fee Related JP3091655B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3091655B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10126005A (ja) * | 1996-08-28 | 1998-05-15 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 |
| JP2001094219A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光デバイス |
| US6292502B1 (en) * | 1997-06-04 | 2001-09-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multiple quantum well semiconductor laser diode and DVD system using the same |
| US6518159B1 (en) | 1999-10-28 | 2003-02-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and a method for fabricating the same |
| JP2006222445A (ja) * | 1996-08-27 | 2006-08-24 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法及び光ファイバー通信システム |
| JP2013165142A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
-
1994
- 1994-12-22 JP JP32002194A patent/JP3091655B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006222445A (ja) * | 1996-08-27 | 2006-08-24 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法及び光ファイバー通信システム |
| JPH10126005A (ja) * | 1996-08-28 | 1998-05-15 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 |
| US6292502B1 (en) * | 1997-06-04 | 2001-09-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multiple quantum well semiconductor laser diode and DVD system using the same |
| JP2001094219A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光デバイス |
| US6518159B1 (en) | 1999-10-28 | 2003-02-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and a method for fabricating the same |
| JP2013165142A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3091655B2 (ja) | 2000-09-25 |
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