JPH10303501A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH10303501A JPH10303501A JP10586697A JP10586697A JPH10303501A JP H10303501 A JPH10303501 A JP H10303501A JP 10586697 A JP10586697 A JP 10586697A JP 10586697 A JP10586697 A JP 10586697A JP H10303501 A JPH10303501 A JP H10303501A
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- JP
- Japan
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- layer
- refractive index
- active layer
- semiconductor laser
- substrate
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部微分量子効率とキンクレベルの双方とも
が高い半導体レーザを提供する。 【解決手段】 半導体基板上に、活性層と、この活性層
を挟み活性層よりも屈折率の小さなクラッド層とからな
るダブルヘテロ構造が形成してあり、かつ活性層からみ
て基板と反対側にストライプ状のメサ構造を有し、該メ
サ構造の両脇にクラッド層よりも屈折率の大きな第１の
電流ブロック層を有し、さらにその両外側にクラッド層
よりも屈折率の小さな第２の電流ブロック層を有する構
成とする。
が高い半導体レーザを提供する。 【解決手段】 半導体基板上に、活性層と、この活性層
を挟み活性層よりも屈折率の小さなクラッド層とからな
るダブルヘテロ構造が形成してあり、かつ活性層からみ
て基板と反対側にストライプ状のメサ構造を有し、該メ
サ構造の両脇にクラッド層よりも屈折率の大きな第１の
電流ブロック層を有し、さらにその両外側にクラッド層
よりも屈折率の小さな第２の電流ブロック層を有する構
成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ、特
に単一水平横モードで発振するＡｌＧａＩｎＰ系の半導
体レーザに関する。
に単一水平横モードで発振するＡｌＧａＩｎＰ系の半導
体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＭＯＶＰＥ法という気相結晶成長
法により形成された単一水平横モードで発振するＡｌＧ
ａＩｎＰ系の半導体レーザとして、図６に示すような構
造がエレクトロニクス・レターズ、２８巻、８６０ペー
ジなどに紹介されている。この構造では、活性層からみ
て基板と反対側にストライプ状のメサ構造を設け、かつ
その両脇をｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層６１０で埋め込
むことによって、水平横方向の電流閉じ込めと光閉じ込
めを同時に行い、熱放散のよい単一水平横モード制御型
レーザを実現している。
法により形成された単一水平横モードで発振するＡｌＧ
ａＩｎＰ系の半導体レーザとして、図６に示すような構
造がエレクトロニクス・レターズ、２８巻、８６０ペー
ジなどに紹介されている。この構造では、活性層からみ
て基板と反対側にストライプ状のメサ構造を設け、かつ
その両脇をｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層６１０で埋め込
むことによって、水平横方向の電流閉じ込めと光閉じ込
めを同時に行い、熱放散のよい単一水平横モード制御型
レーザを実現している。
【０００３】また、図７に示すような構造が、アイ・ト
リプル・イー・ジャーナル・オブ・セレクテッド・カン
タム・エレクトロニクス、第１巻、７２３ページに紹介
されている。この構造では、活性層からみて基板と反対
側にストライプ状のメサ構造を設け、かつその両脇をｎ
−ＡｌＩｎＰ電流ブロック層７１１で埋め込むことによ
って、水平横方向の電流閉じ込めと光閉じ込めを同時に
行い、熱放散のよい単一水平横モード制御型レーザを実
現している。
リプル・イー・ジャーナル・オブ・セレクテッド・カン
タム・エレクトロニクス、第１巻、７２３ページに紹介
されている。この構造では、活性層からみて基板と反対
側にストライプ状のメサ構造を設け、かつその両脇をｎ
−ＡｌＩｎＰ電流ブロック層７１１で埋め込むことによ
って、水平横方向の電流閉じ込めと光閉じ込めを同時に
行い、熱放散のよい単一水平横モード制御型レーザを実
現している。
【０００４】図６のレーザと図７のレーザとの違いは、
前者が水平横モード制御をレーザ発振波長に対して吸収
層となるＧａＡｓを利用して行う屈折率導波型であるの
に対して、後者は水平横モード制御をレーザ発振波長に
対して透明であるＡｌＩｎＰを利用して行う屈折率導波
型である点である。後者は前者に比べ、導波損失が少な
いため、駆動電流が小さいという長所を有しているが、
その反面、水平横方向の光閉じ込めが弱く、電流−光出
力特性に直線性が失われる点、いわゆるキンクレベルが
低いという短所も有している。
前者が水平横モード制御をレーザ発振波長に対して吸収
層となるＧａＡｓを利用して行う屈折率導波型であるの
に対して、後者は水平横モード制御をレーザ発振波長に
対して透明であるＡｌＩｎＰを利用して行う屈折率導波
型である点である。後者は前者に比べ、導波損失が少な
いため、駆動電流が小さいという長所を有しているが、
その反面、水平横方向の光閉じ込めが弱く、電流−光出
力特性に直線性が失われる点、いわゆるキンクレベルが
低いという短所も有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＡｌＧａＩｎＰ系赤色
半導体レーザが光ディスク用光源などに使用される場合
には、水平横モードを単一に制御したまま、すなわち電
流−光出力特性にキンクを発生させずに、高光出力を実
現する必要がある。すなわち外部微分量子効率とキンク
レベルの双方を高く保つことが望ましい。
半導体レーザが光ディスク用光源などに使用される場合
には、水平横モードを単一に制御したまま、すなわち電
流−光出力特性にキンクを発生させずに、高光出力を実
現する必要がある。すなわち外部微分量子効率とキンク
レベルの双方を高く保つことが望ましい。
【０００６】一般にＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ
の水平横モード制御に用いられている図６の構造では、
ＧａＡｓブロック層６１０は発振波長に対して低バンド
ギャップの吸収層となるため、外部微分量子効率とキン
クレベルはトレードオフの関係にある。すなわち、水平
横モード制御を強めてキンクレベルを高めるために導波
路幅を狭めると、ＧａＡｓ層での光吸収の割合が増大
し、外部微分量子効率が低下する。
の水平横モード制御に用いられている図６の構造では、
ＧａＡｓブロック層６１０は発振波長に対して低バンド
ギャップの吸収層となるため、外部微分量子効率とキン
クレベルはトレードオフの関係にある。すなわち、水平
横モード制御を強めてキンクレベルを高めるために導波
路幅を狭めると、ＧａＡｓ層での光吸収の割合が増大
し、外部微分量子効率が低下する。
【０００７】また、最近開発された図７の構造では、電
流ブロック層として用いているＡｌＩｎＰ層７１１のエ
ネルギーギャップが活性層７０３のエネルギーギャップ
より大きいため、電流ブロック層によって光が吸収され
ることがなく、共振器内での光の損失を低く抑えられる
ので、図６の構造に比べて、発振しきい値電流を低く
し、効率を高められる。しかし、その反面、電流ブロッ
ク層として用いているＡｌＩｎＰ層７１１とクラッド層
として用いているＡｌＧａＩｎＰ層７０４との屈折率の
差が小さいために、水平横モード制御が弱くなってしま
うので、結局は導波路幅を狭めてキンクレベルを確保し
なければならず、水平横方向の光閉じ込め率の低下から
くる、外部微分量子効率の低下や発振しきい値電流上昇
などの問題がある。
流ブロック層として用いているＡｌＩｎＰ層７１１のエ
ネルギーギャップが活性層７０３のエネルギーギャップ
より大きいため、電流ブロック層によって光が吸収され
ることがなく、共振器内での光の損失を低く抑えられる
ので、図６の構造に比べて、発振しきい値電流を低く
し、効率を高められる。しかし、その反面、電流ブロッ
ク層として用いているＡｌＩｎＰ層７１１とクラッド層
として用いているＡｌＧａＩｎＰ層７０４との屈折率の
差が小さいために、水平横モード制御が弱くなってしま
うので、結局は導波路幅を狭めてキンクレベルを確保し
なければならず、水平横方向の光閉じ込め率の低下から
くる、外部微分量子効率の低下や発振しきい値電流上昇
などの問題がある。
【０００８】すなわち、図６及び図７のいずれの構造を
用いても、外部微分量子効率とキンクレベルの双方を高
く保つことは困難である。
用いても、外部微分量子効率とキンクレベルの双方を高
く保つことは困難である。
【０００９】そこで本発明の目的は、導波路構造を工夫
することにより、外部微分量子効率とキンクレベルの双
方ともが高い半導体レーザを提供することにある。
することにより、外部微分量子効率とキンクレベルの双
方ともが高い半導体レーザを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を
完成した。
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を
完成した。
【００１１】第１の発明は、半導体基板上に、活性層
と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さなクラ
ッド層とからなるダブルヘテロ構造が形成してあり、か
つ活性層からみて基板と反対側にストライプ状のメサ構
造を有し、該メサ構造の両脇にクラッド層よりも屈折率
の大きな第１の電流ブロック層を有し、さらにその両外
側にクラッド層よりも屈折率の小さな第２の電流ブロッ
ク層を有することを特徴とする半導体レーザに関する。
と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さなクラ
ッド層とからなるダブルヘテロ構造が形成してあり、か
つ活性層からみて基板と反対側にストライプ状のメサ構
造を有し、該メサ構造の両脇にクラッド層よりも屈折率
の大きな第１の電流ブロック層を有し、さらにその両外
側にクラッド層よりも屈折率の小さな第２の電流ブロッ
ク層を有することを特徴とする半導体レーザに関する。
【００１２】第２の発明は、ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩ
ｎＰ若しくはＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸から
なる活性層と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の
小さな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦
０．８）からなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構
造が形成してあり、かつ活性層からみて基板と反対側に
ストライプ状のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にク
ラッド層よりも屈折率の大きなＧａＩｎＰからなる第１
の電流ブロック層を有し、さらにその両外側にクラッド
層よりも屈折率の小さなＡｌＩｎＰからなる第２の電流
ブロック層を有することを特徴とする半導体レーザに関
する。
ｎＰ若しくはＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸から
なる活性層と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の
小さな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦
０．８）からなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構
造が形成してあり、かつ活性層からみて基板と反対側に
ストライプ状のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にク
ラッド層よりも屈折率の大きなＧａＩｎＰからなる第１
の電流ブロック層を有し、さらにその両外側にクラッド
層よりも屈折率の小さなＡｌＩｎＰからなる第２の電流
ブロック層を有することを特徴とする半導体レーザに関
する。
【００１３】第３の発明は、ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩ
ｎＰ若しくはＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸から
なる活性層と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の
小さな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦
０．８）からなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構
造が形成してあり、かつ活性層からみて基板と反対側に
ストライプ状のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にク
ラッド層よりも屈折率の大きな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ（０＜ｘ≦０．２）からなる第１の電流ブロッ
ク層を有し、さらにその両外側にクラッド層よりも屈折
率の小さなＡｌＩｎＰからなる第２の電流ブロック層を
有することを特徴とする半導体レーザに関する。
ｎＰ若しくはＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸から
なる活性層と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の
小さな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦
０．８）からなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構
造が形成してあり、かつ活性層からみて基板と反対側に
ストライプ状のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にク
ラッド層よりも屈折率の大きな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ（０＜ｘ≦０．２）からなる第１の電流ブロッ
ク層を有し、さらにその両外側にクラッド層よりも屈折
率の小さなＡｌＩｎＰからなる第２の電流ブロック層を
有することを特徴とする半導体レーザに関する。
【００１４】第４の発明は、ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩ
ｎＰ若しくはＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸から
なる活性層と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の
小さな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦
０．８）からなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構
造が形成してあり、かつ活性層からみて基板と反対側に
ストライプ状のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にク
ラッド層よりも屈折率の大きなＧａＩｎＰからなる第１
の電流ブロック層を有し、さらにその両外側にクラッド
層よりも屈折率の小さなＡｌＧａＡｓからなる第２の電
流ブロック層を有することを特徴とする半導体レーザに
関する。
ｎＰ若しくはＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸から
なる活性層と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の
小さな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦
０．８）からなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構
造が形成してあり、かつ活性層からみて基板と反対側に
ストライプ状のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にク
ラッド層よりも屈折率の大きなＧａＩｎＰからなる第１
の電流ブロック層を有し、さらにその両外側にクラッド
層よりも屈折率の小さなＡｌＧａＡｓからなる第２の電
流ブロック層を有することを特徴とする半導体レーザに
関する。
【００１５】第５の発明は、ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩ
ｎＰ若しくはＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸から
なる活性層と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の
小さな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦
０．８）からなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構
造が形成してあり、かつ活性層からみて基板と反対側に
ストライプ状のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にク
ラッド層よりも屈折率の大きな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ（０＜ｘ≦０．２）からなる第１の電流ブロッ
ク層を有し、さらにその両外側にクラッド層よりも屈折
率の小さなＡｌＧａＡｓからなる第２の電流ブロック層
を有することを特徴とする半導体レーザに関する。
ｎＰ若しくはＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸から
なる活性層と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の
小さな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦
０．８）からなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構
造が形成してあり、かつ活性層からみて基板と反対側に
ストライプ状のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にク
ラッド層よりも屈折率の大きな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ（０＜ｘ≦０．２）からなる第１の電流ブロッ
ク層を有し、さらにその両外側にクラッド層よりも屈折
率の小さなＡｌＧａＡｓからなる第２の電流ブロック層
を有することを特徴とする半導体レーザに関する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を挙げ
てその作用とともに説明する。
てその作用とともに説明する。
【００１７】電流−光出力特性にキンクが生じるメカニ
ズムとして、ホールバーニング起因のものが、例えば
「最新半導体プロセス・デバイスシミュレーション技
術」（平成２年３月２４日発行）リアライズ社、３２０
ページなどに記されている。これらによると、キンクレ
ベルを高める一つの手段として、ホールバーニングの発
生を抑えることが有効であるといえる。ホールバーニン
グとは、レーザ発振時に光密度が高い部分でキャリアが
大量に消費されると、その部分の利得が低下する現象
で、半導体レーザの導波路断面の中心部分付近などで起
きやすい現象である。
ズムとして、ホールバーニング起因のものが、例えば
「最新半導体プロセス・デバイスシミュレーション技
術」（平成２年３月２４日発行）リアライズ社、３２０
ページなどに記されている。これらによると、キンクレ
ベルを高める一つの手段として、ホールバーニングの発
生を抑えることが有効であるといえる。ホールバーニン
グとは、レーザ発振時に光密度が高い部分でキャリアが
大量に消費されると、その部分の利得が低下する現象
で、半導体レーザの導波路断面の中心部分付近などで起
きやすい現象である。
【００１８】特に、半導体レーザにおいて導波路断面の
中心部でホールバーニングが起きて、その部分の利得が
低下すると、光を導波路中心部に集める力が弱くなり、
水平横モードが不安定となるため、キンクが生じる。こ
れを模式的に示したのが、図８である。図８に示すよう
に光密度の高い導波路中心部で利得が小さくなる。導波
路中心部の光密度を低く抑えれば、利得飽和が生じにく
く、ひいてはキンク光出力が高い半導体レーザを作るこ
とができるが、単純に導波路幅を広げて水平横方向の光
分布を広げるだけでは、水平横モードの移動が起きやす
くなり、かえってキンクレベルは低下する。逆に導波路
幅を狭めれば水平横モードの移動は起きにくくなるが、
導波路中心部の光密度は大きくなり、また、発明が解決
しようとする課題の項で述べたように、一般にＡｌＧａ
ＩｎＰ系赤色半導体レーザに用いられているメサ脇の吸
収層を利用した導波型のレーザでは外部微分量子効率が
低下する。
中心部でホールバーニングが起きて、その部分の利得が
低下すると、光を導波路中心部に集める力が弱くなり、
水平横モードが不安定となるため、キンクが生じる。こ
れを模式的に示したのが、図８である。図８に示すよう
に光密度の高い導波路中心部で利得が小さくなる。導波
路中心部の光密度を低く抑えれば、利得飽和が生じにく
く、ひいてはキンク光出力が高い半導体レーザを作るこ
とができるが、単純に導波路幅を広げて水平横方向の光
分布を広げるだけでは、水平横モードの移動が起きやす
くなり、かえってキンクレベルは低下する。逆に導波路
幅を狭めれば水平横モードの移動は起きにくくなるが、
導波路中心部の光密度は大きくなり、また、発明が解決
しようとする課題の項で述べたように、一般にＡｌＧａ
ＩｎＰ系赤色半導体レーザに用いられているメサ脇の吸
収層を利用した導波型のレーザでは外部微分量子効率が
低下する。
【００１９】したがって、外部微分量子効率とキンクレ
ベルの双方を高く保つためには導波路幅を拡げずに導波
路中心部の光密度を低減させたり、導波路幅を狭めずに
水平横モードを安定化する必要がある。これは本発明の
導波路構造の工夫によって実現できる。
ベルの双方を高く保つためには導波路幅を拡げずに導波
路中心部の光密度を低減させたり、導波路幅を狭めずに
水平横モードを安定化する必要がある。これは本発明の
導波路構造の工夫によって実現できる。
【００２０】このことを図５を用いて説明する。図５(a
1)、(b1)及び(c1)は本発明のもの、図５(a2)、(b2)及び
(c2)は図８と同じ従来のものである。屈折率分布、利得
分布、光分布はいずれも導波路断面の水平横方向に沿っ
てみたときのものである。
1)、(b1)及び(c1)は本発明のもの、図５(a2)、(b2)及び
(c2)は図８と同じ従来のものである。屈折率分布、利得
分布、光分布はいずれも導波路断面の水平横方向に沿っ
てみたときのものである。
【００２１】図５(a1)、(b1)及び(c1)に示す本発明の構
造では、導波路コア部の脇にコア部より屈折率の高い薄
膜層を設けてある。この屈折率の高い薄膜層の存在によ
り、本発明の構造では光分布が従来構造のものに比べて
扁平なプロファイルになる。これは全光量、すなわち光
分布プロファイルの水平横方向の座標で積分した値が同
じ場合、従来に比べて導波路中心部の光密度が小さいこ
とを示している。このようにした場合、図に示すよう
に、従来に比べて利得が均一に分布するようになるた
め、局所的なホールバーニングが生じにくくなるので、
キンクレベルが向上する。
造では、導波路コア部の脇にコア部より屈折率の高い薄
膜層を設けてある。この屈折率の高い薄膜層の存在によ
り、本発明の構造では光分布が従来構造のものに比べて
扁平なプロファイルになる。これは全光量、すなわち光
分布プロファイルの水平横方向の座標で積分した値が同
じ場合、従来に比べて導波路中心部の光密度が小さいこ
とを示している。このようにした場合、図に示すよう
に、従来に比べて利得が均一に分布するようになるた
め、局所的なホールバーニングが生じにくくなるので、
キンクレベルが向上する。
【００２２】以上のように本発明によれば、導波路幅を
広げずに、導波路中心部の光密度を下げることができ、
ひいては外部微分量子効率を下げずに、キンクレベルを
上げることができる。
広げずに、導波路中心部の光密度を下げることができ、
ひいては外部微分量子効率を下げずに、キンクレベルを
上げることができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれらに限定するものではない。
が、本発明はこれらに限定するものではない。
【００２４】実施例１ 本発明の第１の実施例を、図１に示すＡｌＧａＩｎＰ系
赤色半導体レーザの断面構造図を用いて説明する。
赤色半導体レーザの断面構造図を用いて説明する。
【００２５】まず、面方向が（００１）方向のｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１０１上に、ＭＯＶＰＥ法によりｎ型（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０２、多重量子
井戸活性層１０３、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐクラッド層１０４、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層
１０５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０６を積層した。
Ａｓ基板１０１上に、ＭＯＶＰＥ法によりｎ型（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０２、多重量子
井戸活性層１０３、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐクラッド層１０４、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層
１０５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０６を積層した。
【００２６】次に、ＳｉＯ2膜をＣＶＤ法で形成し、フ
ォトリソグラフィを用いて、このＳｉＯ2膜をストライ
プ状にパターニングした。次いで、このストライプ状の
ＳｉＯ2膜をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０６、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層１０５をリン
酸系や臭化水素酸系などのエッチング液を用いてエッチ
ングし、さらにｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層５０４をメサ脇残り厚が０．３μｍになるよう
にメサ状にエッチングした。
ォトリソグラフィを用いて、このＳｉＯ2膜をストライ
プ状にパターニングした。次いで、このストライプ状の
ＳｉＯ2膜をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０６、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層１０５をリン
酸系や臭化水素酸系などのエッチング液を用いてエッチ
ングし、さらにｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層５０４をメサ脇残り厚が０．３μｍになるよう
にメサ状にエッチングした。
【００２７】この後、再びＭＯＶＰＥ法によりこのＳｉ
Ｏ2膜をマスクとして、ｎ型ＧａＩｎＰ第１電流ブロッ
ク層１０７、ｎ型ＡｌＩｎＰ第２電流ブロック層１０８
で埋め込み成長を行った。続いて、沸酸でこのＳｉＯ2
膜を除去し、ＭＯＶＰＥ法によりｐ型ＧａＡｓキャップ
層１０９を成長した。
Ｏ2膜をマスクとして、ｎ型ＧａＩｎＰ第１電流ブロッ
ク層１０７、ｎ型ＡｌＩｎＰ第２電流ブロック層１０８
で埋め込み成長を行った。続いて、沸酸でこのＳｉＯ2
膜を除去し、ＭＯＶＰＥ法によりｐ型ＧａＡｓキャップ
層１０９を成長した。
【００２８】以上のようにしてできたものが、図１に示
す構造であり、これにｐ側およびｎ側の両方に電極を設
け、共振器長５００μｍにへき開し、幅３００μｍのチ
ップにペレッタイズすることにより半導体レーザを製作
した。
す構造であり、これにｐ側およびｎ側の両方に電極を設
け、共振器長５００μｍにへき開し、幅３００μｍのチ
ップにペレッタイズすることにより半導体レーザを製作
した。
【００２９】このようにして製作した半導体レーザと図
６に示す構造の半導体レーザのスロープ効率とキンク光
出力を比較したところ、前者のスロープ効率が０．４Ｗ
／Ａ、キンク光出力が４０ｍＷであったのに対して、後
者はそれぞれ０．３Ｗ／Ａ、３５ｍＷであった。
６に示す構造の半導体レーザのスロープ効率とキンク光
出力を比較したところ、前者のスロープ効率が０．４Ｗ
／Ａ、キンク光出力が４０ｍＷであったのに対して、後
者はそれぞれ０．３Ｗ／Ａ、３５ｍＷであった。
【００３０】実施例２ 本発明の第２の実施例を、図２に示すＡｌＧａＩｎＰ系
赤色半導体レーザの断面構造図を用いて説明する。
赤色半導体レーザの断面構造図を用いて説明する。
【００３１】まず、面方向が（００１）方向のｎ型Ｇａ
Ａｓ基板２０１上にＭＯＶＰＥ法によりｎ型（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２０２、多重量子井
戸活性層２０３、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２０４、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層２
０５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０６を積層した。
Ａｓ基板２０１上にＭＯＶＰＥ法によりｎ型（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２０２、多重量子井
戸活性層２０３、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２０４、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層２
０５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０６を積層した。
【００３２】次に、ＳｉＯ2膜をＣＶＤ法で形成し、フ
ォトリソグラフィを用いて、このＳｉＯ2膜をストライ
プ状にパターニングした。次いで、このストライプ状の
ＳｉＯ2膜をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
２０６、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層２０５をリン
酸系や臭化水素酸系などのエッチング液を用いてエッチ
ングし、さらにｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層２０４をメサ脇残り厚が０．３μｍになるよう
にメサ状にエッチングした。
ォトリソグラフィを用いて、このＳｉＯ2膜をストライ
プ状にパターニングした。次いで、このストライプ状の
ＳｉＯ2膜をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
２０６、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層２０５をリン
酸系や臭化水素酸系などのエッチング液を用いてエッチ
ングし、さらにｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層２０４をメサ脇残り厚が０．３μｍになるよう
にメサ状にエッチングした。
【００３３】この後、再びＭＯＶＰＥ法によりこのＳｉ
Ｏ2膜をマスクとして、ｎ型（Ａｌ0 .2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第１電流ブロック層２０７、ｎ型ＡｌＩｎＰ第２
電流ブロック層２０８で埋め込み成長を行った。続い
て、沸酸でこのＳｉＯ2膜を除去し、ＭＯＶＰＥ法によ
りｐ型ＧａＡｓキャップ層２０９を成長した。
Ｏ2膜をマスクとして、ｎ型（Ａｌ0 .2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第１電流ブロック層２０７、ｎ型ＡｌＩｎＰ第２
電流ブロック層２０８で埋め込み成長を行った。続い
て、沸酸でこのＳｉＯ2膜を除去し、ＭＯＶＰＥ法によ
りｐ型ＧａＡｓキャップ層２０９を成長した。
【００３４】以上のようにしてできたものが、図２に示
す構造であり、これにｐ側およびｎ側の両方に電極を設
け、共振器長５００μｍにへき開し、幅３００μｍのチ
ップにペレッタイズすることにより半導体レーザを製作
した。
す構造であり、これにｐ側およびｎ側の両方に電極を設
け、共振器長５００μｍにへき開し、幅３００μｍのチ
ップにペレッタイズすることにより半導体レーザを製作
した。
【００３５】このようにして製作した半導体レーザと図
６に示す構造の半導体レーザのスロープ効率とキンク光
出力を比較したところ、前者のスロープ効率が０．４２
Ｗ／Ａ、キンク光出力が３８ｍＷであったのに対して、
後者はそれぞれ０．３Ｗ／Ａ、３５ｍＷであった。
６に示す構造の半導体レーザのスロープ効率とキンク光
出力を比較したところ、前者のスロープ効率が０．４２
Ｗ／Ａ、キンク光出力が３８ｍＷであったのに対して、
後者はそれぞれ０．３Ｗ／Ａ、３５ｍＷであった。
【００３６】実施例３ 本発明の第３の実施例を、図３に示すＡｌＧａＩｎＰ系
赤色半導体レーザの断面構造図を用いて説明する。
赤色半導体レーザの断面構造図を用いて説明する。
【００３７】まず、面方向が（００１）方向のｎ型Ｇａ
Ａｓ基板３０１上にＭＯＶＰＥ法によりｎ型（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３０２、多重量子井
戸活性層３０３、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層３０４、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層３
０５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０６を積層した。
Ａｓ基板３０１上にＭＯＶＰＥ法によりｎ型（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３０２、多重量子井
戸活性層３０３、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層３０４、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層３
０５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０６を積層した。
【００３８】次に、ＳｉＯ2膜をＣＶＤ法で形成し、フ
ォトリソグラフィを用いて、このＳｉＯ2膜をストライ
プ状にパターニングした。次いで、このストライプ状の
ＳｉＯ2膜をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
３０６、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層３０５をリン
酸系や臭化水素酸系などのエッチング液を用いてエッチ
ングし、さらにｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層３０４をメサ脇残り厚が０．３μｍになるよう
にメサ状にエッチングした。
ォトリソグラフィを用いて、このＳｉＯ2膜をストライ
プ状にパターニングした。次いで、このストライプ状の
ＳｉＯ2膜をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
３０６、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層３０５をリン
酸系や臭化水素酸系などのエッチング液を用いてエッチ
ングし、さらにｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層３０４をメサ脇残り厚が０．３μｍになるよう
にメサ状にエッチングした。
【００３９】この後、再びＭＯＶＰＥ法によりこのＳｉ
Ｏ2膜をマスクとして、ｎ型ＧａＩｎＰ第１電流ブロッ
ク層３０７、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第２電流ブロック層３０
８で埋め込み成長を行った。続いて、沸酸でこのＳｉＯ
2膜を除去し、ＭＯＶＰＥ法によりｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層３０９を成長した。
Ｏ2膜をマスクとして、ｎ型ＧａＩｎＰ第１電流ブロッ
ク層３０７、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第２電流ブロック層３０
８で埋め込み成長を行った。続いて、沸酸でこのＳｉＯ
2膜を除去し、ＭＯＶＰＥ法によりｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層３０９を成長した。
【００４０】以上のようにしてできたものが、図３に示
す構造であり、これにｐ側およびｎ側の両方に電極を設
け、共振器長５００μｍにへき開し、幅３００μｍのチ
ップにペレッタイズすることにより半導体レーザを製作
した。
す構造であり、これにｐ側およびｎ側の両方に電極を設
け、共振器長５００μｍにへき開し、幅３００μｍのチ
ップにペレッタイズすることにより半導体レーザを製作
した。
【００４１】このようにして製作した半導体レーザと図
６に示す構造の半導体レーザのスロープ効率とキンク光
出力を比較したところ、前者のスロープ効率が０．４Ｗ
／Ａ、キンク光出力が４０ｍＷであったのに対して、後
者はそれぞれ０．３Ｗ／Ａ、３５ｍＷであった。
６に示す構造の半導体レーザのスロープ効率とキンク光
出力を比較したところ、前者のスロープ効率が０．４Ｗ
／Ａ、キンク光出力が４０ｍＷであったのに対して、後
者はそれぞれ０．３Ｗ／Ａ、３５ｍＷであった。
【００４２】実施例４ 本発明の第４の実施例を、図４に示すＡｌＧａＩｎＰ系
赤色半導体レーザの断面構造図を用いて説明する。
赤色半導体レーザの断面構造図を用いて説明する。
【００４３】まず、面方向が（００１）方向のｎ型Ｇａ
Ａｓ基板４０１上にＭＯＶＰＥ法によりｎ型（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層４０２、多重量子井
戸活性層４０３、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層４０４、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層４
０５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層４０６を積層した。
Ａｓ基板４０１上にＭＯＶＰＥ法によりｎ型（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層４０２、多重量子井
戸活性層４０３、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層４０４、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層４
０５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層４０６を積層した。
【００４４】次に、ＳｉＯ2膜をＣＶＤ法で形成し、フ
ォトリソグラフィを用いて、このＳｉＯ2膜をストライ
プ状にパターニングした。次いで、このストライプ状の
ＳｉＯ2膜をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
４０６、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層４０５をリン
酸系や臭化水素酸系などのエッチング液を用いてエッチ
ングし、さらにｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層４０４をメサ脇残り厚が０．３μｍになるよう
にメサ状にエッチングした。
ォトリソグラフィを用いて、このＳｉＯ2膜をストライ
プ状にパターニングした。次いで、このストライプ状の
ＳｉＯ2膜をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
４０６、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層４０５をリン
酸系や臭化水素酸系などのエッチング液を用いてエッチ
ングし、さらにｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層４０４をメサ脇残り厚が０．３μｍになるよう
にメサ状にエッチングした。
【００４５】この後、再びＭＯＶＰＥ法によりこのＳｉ
Ｏ2膜をマスクとして、ｎ型（Ａｌ0 .2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第１電流ブロック層４０７、ｎ型ＡｌＩｎＰ第２
電流ブロック層４０８で埋め込み成長を行った。続い
て、沸酸でこのＳｉＯ2膜を除去し、ＭＯＶＰＥ法によ
りｐ型ＧａＡｓキャップ層４０９を成長した。
Ｏ2膜をマスクとして、ｎ型（Ａｌ0 .2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第１電流ブロック層４０７、ｎ型ＡｌＩｎＰ第２
電流ブロック層４０８で埋め込み成長を行った。続い
て、沸酸でこのＳｉＯ2膜を除去し、ＭＯＶＰＥ法によ
りｐ型ＧａＡｓキャップ層４０９を成長した。
【００４６】以上のようにしてできたのが、図４に示す
構造であり、これにｐ側およびｎ側の両方に電極を設
け、共振器長５００μｍにへき開し、幅３００μｍのチ
ップにペレッタイズすることにより半導体レーザを製作
した。
構造であり、これにｐ側およびｎ側の両方に電極を設
け、共振器長５００μｍにへき開し、幅３００μｍのチ
ップにペレッタイズすることにより半導体レーザを製作
した。
【００４７】このようにして製作した半導体レーザと図
６に示す構造の半導体レーザのスロープ効率とキンク光
出力を比較したところ、前者のスロープ効率が０．４２
Ｗ／Ａ、キンク光出力が３８ｍＷであったのに対して、
後者はそれぞれ０．３Ｗ／Ａ、３５ｍＷであった。
６に示す構造の半導体レーザのスロープ効率とキンク光
出力を比較したところ、前者のスロープ効率が０．４２
Ｗ／Ａ、キンク光出力が３８ｍＷであったのに対して、
後者はそれぞれ０．３Ｗ／Ａ、３５ｍＷであった。
【００４８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、外部微分量子効率とキンクレベルの双方ともが
高い半導体レーザを提供することができる。
よれば、外部微分量子効率とキンクレベルの双方ともが
高い半導体レーザを提供することができる。
【図１】本発明の半導体レーザの断面図である。
【図２】本発明の半導体レーザの断面図である。
【図３】本発明の半導体レーザの断面図である。
【図４】本発明の半導体レーザの断面図である。
【図５】本発明と従来の半導体レーザの特性の比較説明
図である。
図である。
【図６】従来の半導体レーザの断面図である。
【図７】従来の半導体レーザの断面図である。
【図８】従来の半導体レーザの特性の説明図である。
１０１、２０１、３０１、４０１、６０１、７０１ ｎ
型ＧａＡｓ基板 １０２、２０２、３０２、４０２、６０２、７０２ ｎ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０３、２０３、３０３、４０３、６０３、７０３ 多
重量子井戸活性層 １０４、２０４、３０４、４０４、６０４、７０４ ｐ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０５、２０５、３０５、４０５、６０５、７０５ ｐ
型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層 １０６、２０６、３０６、４０６、６０６、７０６ ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層 １０７、３０７ ｎ型ＧａＩｎＰ第１電流ブロック層 ２０７、４０７ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１電流ブロック
層 １０８、２０８ ｎ型ＡｌＩｎＰ第２電流ブロック層 ３０８、４０８ ｎ型ＡｌＧａＡｓ第２電流ブロック層 １０９、２０９、３０９、４０９、６０９、７０９ ｐ
型ＧａＡｓキャップ層 ６１０、７１０ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ７１１ ｎ型ＡｌＩｎＰブロック層 ５０１ 薄膜層
型ＧａＡｓ基板 １０２、２０２、３０２、４０２、６０２、７０２ ｎ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０３、２０３、３０３、４０３、６０３、７０３ 多
重量子井戸活性層 １０４、２０４、３０４、４０４、６０４、７０４ ｐ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０５、２０５、３０５、４０５、６０５、７０５ ｐ
型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層 １０６、２０６、３０６、４０６、６０６、７０６ ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層 １０７、３０７ ｎ型ＧａＩｎＰ第１電流ブロック層 ２０７、４０７ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１電流ブロック
層 １０８、２０８ ｎ型ＡｌＩｎＰ第２電流ブロック層 ３０８、４０８ ｎ型ＡｌＧａＡｓ第２電流ブロック層 １０９、２０９、３０９、４０９、６０９、７０９ ｐ
型ＧａＡｓキャップ層 ６１０、７１０ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ７１１ ｎ型ＡｌＩｎＰブロック層 ５０１ 薄膜層
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上に、活性層と、この活性層
を挟み活性層よりも屈折率の小さなクラッド層とからな
るダブルヘテロ構造が形成してあり、かつ活性層からみ
て基板と反対側にストライプ状のメサ構造を有し、該メ
サ構造の両脇にクラッド層よりも屈折率の大きな第１の
電流ブロック層を有し、さらにその両外側にクラッド層
よりも屈折率の小さな第２の電流ブロック層を有するこ
とを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩｎＰ若しくは
ＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸からなる活性層
と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さな（Ａ
ｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦０．８）から
なるクラッド層とからなるダブルヘテロ構造が形成して
あり、かつ活性層からみて基板と反対側にストライプ状
のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にクラッド層より
も屈折率の大きなＧａＩｎＰからなる第１の電流ブロッ
ク層を有し、さらにその両外側にクラッド層よりも屈折
率の小さなＡｌＩｎＰからなる第２の電流ブロック層を
有することを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩｎＰ若しくは
ＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸からなる活性層
と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さな（Ａ
ｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦０．８）から
なるクラッド層とからなるダブルヘテロ構造が形成して
あり、かつ活性層からみて基板と反対側にストライプ状
のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にクラッド層より
も屈折率の大きな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜
ｘ≦０．２）からなる第１の電流ブロック層を有し、さ
らにその両外側にクラッド層よりも屈折率の小さなＡｌ
ＩｎＰからなる第２の電流ブロック層を有することを特
徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】 ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩｎＰ若しくは
ＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸からなる活性層
と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さな（Ａ
ｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦０．８）から
なるクラッド層とからなるダブルヘテロ構造が形成して
あり、かつ活性層からみて基板と反対側にストライプ状
のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にクラッド層より
も屈折率の大きなＧａＩｎＰからなる第１の電流ブロッ
ク層を有し、さらにその両外側にクラッド層よりも屈折
率の小さなＡｌＧａＡｓからなる第２の電流ブロック層
を有することを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項５】 ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩｎＰ若しくは
ＡｌＧａＩｎＰ又はそれらの量子井戸からなる活性層
と、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さな（Ａ
ｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦ｘ≦０．８）から
なるクラッド層とからなるダブルヘテロ構造が形成して
あり、かつ活性層からみて基板と反対側にストライプ状
のメサ構造を有し、該メサ構造の両脇にクラッド層より
も屈折率の大きな（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜
ｘ≦０．２）からなる第１の電流ブロック層を有し、さ
らにその両外側にクラッド層よりも屈折率の小さなＡｌ
ＧａＡｓからなる第２の電流ブロック層を有することを
特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10586697A JPH10303501A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10586697A JPH10303501A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10303501A true JPH10303501A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14418894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10586697A Pending JPH10303501A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10303501A (ja) |
-
1997
- 1997-04-23 JP JP10586697A patent/JPH10303501A/ja active Pending
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