JPH11145547A - 半導体レーザダイオード - Google Patents
半導体レーザダイオードInfo
- Publication number
- JPH11145547A JPH11145547A JP9303071A JP30307197A JPH11145547A JP H11145547 A JPH11145547 A JP H11145547A JP 9303071 A JP9303071 A JP 9303071A JP 30307197 A JP30307197 A JP 30307197A JP H11145547 A JPH11145547 A JP H11145547A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- laser diode
- type
- semiconductor laser
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0287—Facet reflectivity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2206—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32316—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm comprising only (Al)GaAs
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｎｐｎトランジスタを用いた高速な駆動ＩＣ
と組み合わせて用いることができ、かつ従来例と同等以
上の性能を有するｐ型ＧａＡｓ基板を用いて構成した半
導体レーザダイオードを提供する。 【解決手段】 ｐ型ＧａＡｓからなる半導体基板と、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層を含み半導体基板上に形成
されたｐ型半導体層領域と、ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッ
ド層を含みｐ型半導体層領域上に活性層を介して形成さ
れたｎ型半導体層領域とを備え、ｎ型ＡｌＧａＡｓ上ク
ラッド層が、活性層に光を閉じ込めるために活性層のほ
ぼ全面にわたって形成された第１の領域と活性層の所定
の幅のレーザ発振領域に電流を集中して注入するための
リッジ部とからなる半導体レーザダイオードであって、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層が、ｘ≧０．４に設定さ
れたＡｌxＧａ1-xＡｓからなり、かつ６×１０17ｃｍ-3
以下のキャリア濃度を有する。
と組み合わせて用いることができ、かつ従来例と同等以
上の性能を有するｐ型ＧａＡｓ基板を用いて構成した半
導体レーザダイオードを提供する。 【解決手段】 ｐ型ＧａＡｓからなる半導体基板と、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層を含み半導体基板上に形成
されたｐ型半導体層領域と、ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッ
ド層を含みｐ型半導体層領域上に活性層を介して形成さ
れたｎ型半導体層領域とを備え、ｎ型ＡｌＧａＡｓ上ク
ラッド層が、活性層に光を閉じ込めるために活性層のほ
ぼ全面にわたって形成された第１の領域と活性層の所定
の幅のレーザ発振領域に電流を集中して注入するための
リッジ部とからなる半導体レーザダイオードであって、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層が、ｘ≧０．４に設定さ
れたＡｌxＧａ1-xＡｓからなり、かつ６×１０17ｃｍ-3
以下のキャリア濃度を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザダイ
オード、特に情報処理用光源として利用される半導体レ
ーザダイオードに関するものである。
オード、特に情報処理用光源として利用される半導体レ
ーザダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザダイオードは、例え
ば、図１０に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ
型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２、活性層３、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ上クラッド層４及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層６
が積層された半導体層構造を有し、リッジ部を残してエ
ッチングされたｐ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層４の両側
には、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５が形成され、さらにｎ
型ＧａＡｓ基板１の下面にｎ電極７が形成され、かつｐ
型ＧａＡｓコンタクト層６上にはｐ電極８が形成されて
構成される。また、一般に半導体レーザダイオードは、
駆動用ＩＣと組み合わせて使用され、図１０の従来例の
半導体レーザダイオードはｎ型ＧａＡｓ基板１を用いて
構成されている（カソードコモンレーザダイオード）の
で、ｎｐｎトランジスタと組み合わせて使用される。し
かしながら、一般的にトランジスタは、ｎｐｎトランジ
スタに比較して、ｐｎｐトランジスタの方が高速動作が
可能であり、駆動ＩＣは、ｐｎｐトランジスタを用いて
構成した方が好ましい。そのためには、図１０の半導体
レーザダイオードの導電型を反転させた構造、すなわ
ち、ｐ型ＧａＡｓ基板を用い正電極を共通電極とする、
いわゆるアノードコモンタイプの半導体レーザダイオー
ドを用いることが好ましい。
ば、図１０に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ
型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２、活性層３、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ上クラッド層４及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層６
が積層された半導体層構造を有し、リッジ部を残してエ
ッチングされたｐ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層４の両側
には、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５が形成され、さらにｎ
型ＧａＡｓ基板１の下面にｎ電極７が形成され、かつｐ
型ＧａＡｓコンタクト層６上にはｐ電極８が形成されて
構成される。また、一般に半導体レーザダイオードは、
駆動用ＩＣと組み合わせて使用され、図１０の従来例の
半導体レーザダイオードはｎ型ＧａＡｓ基板１を用いて
構成されている（カソードコモンレーザダイオード）の
で、ｎｐｎトランジスタと組み合わせて使用される。し
かしながら、一般的にトランジスタは、ｎｐｎトランジ
スタに比較して、ｐｎｐトランジスタの方が高速動作が
可能であり、駆動ＩＣは、ｐｎｐトランジスタを用いて
構成した方が好ましい。そのためには、図１０の半導体
レーザダイオードの導電型を反転させた構造、すなわ
ち、ｐ型ＧａＡｓ基板を用い正電極を共通電極とする、
いわゆるアノードコモンタイプの半導体レーザダイオー
ドを用いることが好ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ｐ型Ｇ
ａＡｓ基板を用いて構成したアノードコモンタイプの半
導体レーザダイオードは、リーク電流が大きく、しかも
ｎ型クラッド層において電流が拡がって、活性領域に効
率的に電流を注入するこができないという問題点があっ
た。そのために、ｐ型ＧａＡｓ基板を用いて構成したア
ノードコモンタイプの半導体レーザダイオードは、所望
のレーザ発振特性を得ることが困難であった。また、ｎ
型ＧａＡｓ基板を用いて構成した半導体レーザダイオー
ド（カソードコモンタイプ）の配線を変えることによ
り、ｐｎｐトランジスタを用いた駆動ＩＣと組み合わせ
ることも考えられる。しかし、この場合には、１ビーム
では対応可能であるが、マルチビームでは対応が困難で
あった。
ａＡｓ基板を用いて構成したアノードコモンタイプの半
導体レーザダイオードは、リーク電流が大きく、しかも
ｎ型クラッド層において電流が拡がって、活性領域に効
率的に電流を注入するこができないという問題点があっ
た。そのために、ｐ型ＧａＡｓ基板を用いて構成したア
ノードコモンタイプの半導体レーザダイオードは、所望
のレーザ発振特性を得ることが困難であった。また、ｎ
型ＧａＡｓ基板を用いて構成した半導体レーザダイオー
ド（カソードコモンタイプ）の配線を変えることによ
り、ｐｎｐトランジスタを用いた駆動ＩＣと組み合わせ
ることも考えられる。しかし、この場合には、１ビーム
では対応可能であるが、マルチビームでは対応が困難で
あった。
【０００４】そこで、本発明は、ｎｐｎトランジスタと
組み合わせて用いることができ、かつｎ型ＧａＡｓ基板
を用いて構成した従来例の半導体レーザダイオードと同
等以上の性能を有するｐ型ＧａＡｓ基板を用いて構成し
た半導体レーザダイオードを提供することを目的とす
る。
組み合わせて用いることができ、かつｎ型ＧａＡｓ基板
を用いて構成した従来例の半導体レーザダイオードと同
等以上の性能を有するｐ型ＧａＡｓ基板を用いて構成し
た半導体レーザダイオードを提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ｐ型ＧａＡｓ
基板を用いて構成された半導体レーザダイオードにおい
て、ｎ型下クラッド層を特定の組成にし、かつキャリア
濃度を所定の値に設定することにより、良好な特性が得
られることを見いだして完成させたものである。すなわ
ち、本発明の半導体レーザダイオードは、ｐ型ＧａＡｓ
からなる半導体基板と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層
を含み上記半導体基板上に形成されたｐ型半導体層領域
と、ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層を含み上記ｐ型半導
体層領域上に活性層を介して形成されたｎ型半導体層領
域とを備え、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層が、上
記活性層に光を閉じ込めるために上記活性層のほぼ全面
にわたって形成された第１の領域と上記活性層の所定の
幅のレーザ発振領域に電流を集中して注入するためのリ
ッジ部とからなる半導体レーザダイオードであって、上
記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層が、ｘ≧０．４に設定
されたＡｌxＧａ1-xＡｓからなり、かつ６×１０17ｃｍ
-3以下のキャリア濃度を有することを特徴とする。
基板を用いて構成された半導体レーザダイオードにおい
て、ｎ型下クラッド層を特定の組成にし、かつキャリア
濃度を所定の値に設定することにより、良好な特性が得
られることを見いだして完成させたものである。すなわ
ち、本発明の半導体レーザダイオードは、ｐ型ＧａＡｓ
からなる半導体基板と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層
を含み上記半導体基板上に形成されたｐ型半導体層領域
と、ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層を含み上記ｐ型半導
体層領域上に活性層を介して形成されたｎ型半導体層領
域とを備え、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層が、上
記活性層に光を閉じ込めるために上記活性層のほぼ全面
にわたって形成された第１の領域と上記活性層の所定の
幅のレーザ発振領域に電流を集中して注入するためのリ
ッジ部とからなる半導体レーザダイオードであって、上
記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層が、ｘ≧０．４に設定
されたＡｌxＧａ1-xＡｓからなり、かつ６×１０17ｃｍ
-3以下のキャリア濃度を有することを特徴とする。
【０００６】また、上記半導体レーザダイオードにおい
てさらに、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層のリッジ
部の両側にｐ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層を形成
し、該電流ブロック層のキャリア濃度を１×１０19ｃｍ
-3以上に設定すると、キャリアを活性層に効果的に閉じ
込めることができる。
てさらに、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層のリッジ
部の両側にｐ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層を形成
し、該電流ブロック層のキャリア濃度を１×１０19ｃｍ
-3以上に設定すると、キャリアを活性層に効果的に閉じ
込めることができる。
【０００７】また、上記半導体レーザダイオードにおい
て、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層のリッジ部の両
側に一般式ＡｌyＧａ1-yＡｓで表されるｐ型半導体から
なり０．５μｍ以上の膜厚を有する電流ブロック層を備
え、該電流ブロック層においてｙ≧ｘに設定しかつキャ
リア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上に設定すると、ＧａＡ
ｓを用いて電流ブロック層を形成した場合に比較してさ
らに電流ブロック効果をよくでき、しかも上記電流ブロ
ック層における光の吸収を小さくできる。
て、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層のリッジ部の両
側に一般式ＡｌyＧａ1-yＡｓで表されるｐ型半導体から
なり０．５μｍ以上の膜厚を有する電流ブロック層を備
え、該電流ブロック層においてｙ≧ｘに設定しかつキャ
リア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上に設定すると、ＧａＡ
ｓを用いて電流ブロック層を形成した場合に比較してさ
らに電流ブロック効果をよくでき、しかも上記電流ブロ
ック層における光の吸収を小さくできる。
【０００８】さらに、上記半導体レーザダイオードで
は、より効果的な電流ブロック効果を得るために、上記
電流ブロック層は、１μｍ以上の膜厚を有しかつキャリ
ア濃度が３×１０18ｃｍ-3以上であることが好ましい。
は、より効果的な電流ブロック効果を得るために、上記
電流ブロック層は、１μｍ以上の膜厚を有しかつキャリ
ア濃度が３×１０18ｃｍ-3以上であることが好ましい。
【０００９】また、上記半導体レーザダイオードにおい
て、ドループ特性を良好にするためには、両共振端面に
反射膜を形成しかつ該反射膜の反射率を６０％以上、９
０％以下の範囲に設定することが好ましい。
て、ドループ特性を良好にするためには、両共振端面に
反射膜を形成しかつ該反射膜の反射率を６０％以上、９
０％以下の範囲に設定することが好ましい。
【００１０】さらに上記半導体レーザダイオードでは、
上記反射膜の反射率を７０％以上、８０％以下の範囲に
設定することが好ましい。
上記反射膜の反射率を７０％以上、８０％以下の範囲に
設定することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態について説明する。 実施の形態１．本発明の実施の形態１の半導体レーザダ
イオードは、図１に示すように、下面にｐ側の正電極１
７が形成されたｐ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓからなるｐ型下クラッド層１２と、活性層１３
と、ｎ型ＡｌＧａＡｓからなるｎ型上クラッド層１４
と、ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１６と、ｎ側の
負電極１８とが形成されている。そして、この実施の形
態１では、ｎ型上クラッド層１４は上記活性層に光を閉
じ込めるために上記活性層のほぼ全面にわたって形成さ
れた第１の領域１４１と所定の幅の電流経路を形成する
リッジ部１４２とによって構成される。尚、本明細書に
おいて、単にＡｌＧａＡｓと記す場合は、ＧａＡｓにお
いてＧａの一部がＡｌによって置換された化合物半導体
を総称して示すものとする。
る実施の形態について説明する。 実施の形態１．本発明の実施の形態１の半導体レーザダ
イオードは、図１に示すように、下面にｐ側の正電極１
７が形成されたｐ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓからなるｐ型下クラッド層１２と、活性層１３
と、ｎ型ＡｌＧａＡｓからなるｎ型上クラッド層１４
と、ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１６と、ｎ側の
負電極１８とが形成されている。そして、この実施の形
態１では、ｎ型上クラッド層１４は上記活性層に光を閉
じ込めるために上記活性層のほぼ全面にわたって形成さ
れた第１の領域１４１と所定の幅の電流経路を形成する
リッジ部１４２とによって構成される。尚、本明細書に
おいて、単にＡｌＧａＡｓと記す場合は、ＧａＡｓにお
いてＧａの一部がＡｌによって置換された化合物半導体
を総称して示すものとする。
【００１２】ここで、特に、実施の形態１の半導体レー
ザダイオードでは、ｎ型上クラッド層１４を、一般式Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓで表されｘ≧０．４に設定されたｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ半導体で形成し、かつそのキャリア濃度を６
×１０17ｃｍ-3以下に設定している。これによって、リ
ッジ部１４２を介して所定の幅に注入された電流が、第
１の領域で幅方向に拡がることを防止している。すなわ
ち、本実施の形態１では、一般式ＡｌxＧａ1-xＡｓで表
されるｎ型上クラッド層１４において、ｘ≧０．４に設
定することにより、図３に示すように、電子移動度を比
較的小さい値に設定し、かつキャリア濃度を６×１０18
ｃｍ-3以下に設定することにより、図２に示すように、
ｎ型上クラッド層１４の抵抗率を比較的大きい値に設定
している。尚、図３のグラフでは、ｘが０．４以上にお
いて、電子移動度がほぼ一定になることを示している
が、このｘ＝０の変曲点は、半導体層の作成条件によつ
て若干変動する場合もあり、そのことを考慮すると本発
明では、ｘ≧０．４５に設定する事が好ましい。また、
ｎ型上クラッド層１４において、ｎ型不純物として、Ｓ
ｉ、Ｓｅ等がドープされ、ｐ型下クラッド層１２には、
ｐ型不純物としてＺｎ、Ｍｇ等がドープされる。
ザダイオードでは、ｎ型上クラッド層１４を、一般式Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓで表されｘ≧０．４に設定されたｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ半導体で形成し、かつそのキャリア濃度を６
×１０17ｃｍ-3以下に設定している。これによって、リ
ッジ部１４２を介して所定の幅に注入された電流が、第
１の領域で幅方向に拡がることを防止している。すなわ
ち、本実施の形態１では、一般式ＡｌxＧａ1-xＡｓで表
されるｎ型上クラッド層１４において、ｘ≧０．４に設
定することにより、図３に示すように、電子移動度を比
較的小さい値に設定し、かつキャリア濃度を６×１０18
ｃｍ-3以下に設定することにより、図２に示すように、
ｎ型上クラッド層１４の抵抗率を比較的大きい値に設定
している。尚、図３のグラフでは、ｘが０．４以上にお
いて、電子移動度がほぼ一定になることを示している
が、このｘ＝０の変曲点は、半導体層の作成条件によつ
て若干変動する場合もあり、そのことを考慮すると本発
明では、ｘ≧０．４５に設定する事が好ましい。また、
ｎ型上クラッド層１４において、ｎ型不純物として、Ｓ
ｉ、Ｓｅ等がドープされ、ｐ型下クラッド層１２には、
ｐ型不純物としてＺｎ、Ｍｇ等がドープされる。
【００１３】Ａｌ組成比の上限値に関していえば、図３
に示すように、一般式ＡｌxＧａ1-xＡｓで表されるｎ型
上クラッド層１４において、ｘ≧０．４以上では電子移
動度がほぼ一定値を示すので、ｘは１より小さければよ
く、ｎ型上クラッド層１４が必要とする屈折率に基づい
て１＞ｘ≧０．４の範囲内で所定の値に設定することが
できる。また、キャリア濃度の下限値に関していえば、
本発明は特にキャリア濃度の下限値によって限定される
ものではないが、電流経路としてのｎ型上クラッド層１
４の機能を考慮すると、抵抗率をあまり高くすることは
好ましくなく、５×１０16ｃｍ-3以上に設定することが
好ましい。
に示すように、一般式ＡｌxＧａ1-xＡｓで表されるｎ型
上クラッド層１４において、ｘ≧０．４以上では電子移
動度がほぼ一定値を示すので、ｘは１より小さければよ
く、ｎ型上クラッド層１４が必要とする屈折率に基づい
て１＞ｘ≧０．４の範囲内で所定の値に設定することが
できる。また、キャリア濃度の下限値に関していえば、
本発明は特にキャリア濃度の下限値によって限定される
ものではないが、電流経路としてのｎ型上クラッド層１
４の機能を考慮すると、抵抗率をあまり高くすることは
好ましくなく、５×１０16ｃｍ-3以上に設定することが
好ましい。
【００１４】以上のように構成された実施の形態１の半
導体レーザダイオードは、ｎ型上クラッド層１４におい
て、リッジ部１４２を介して所定の幅に注入された電流
が、第１の領域で幅方向に拡がることを防止できるの
で、活性領域に効率的に電流を注入するこができる。こ
れによって、ｐ型ＧａＡｓ基板１１を用いて構成したア
ノードコモンタイプの半導体レーザダイオードにおい
て、ｎ型ＧａＡｓ基板を用いて構成された従来の半導体
レーザダイオードと同等またはそれ以上のレーザ発振特
性を得ることができる。また、配線構造を特に工夫する
ことなく、高速なｎｐｎトランジスタを用いた駆動ＩＣ
と組み合わせることができ、１ビームの場合のみなら
ず、マルチビーム化した場合においても対応が可能であ
る。また、実施の形態１の半導体レーザダイオードは、
後述する実施の形態２，３のような電流ブロック層を備
えていないので、電流ブロック層を介してリークする電
流（図９において矢印１０１で示している。）がないの
で、しきい値を小さくでき、しかも高効率にできる。さ
らに、電流ブロック層が無い分製造工程を簡単にでき、
かつ再結晶成長時に問題となるポリ付着やピットの形成
を回避でき、信頼性のよい半導体レーザダイオードを製
造できる。
導体レーザダイオードは、ｎ型上クラッド層１４におい
て、リッジ部１４２を介して所定の幅に注入された電流
が、第１の領域で幅方向に拡がることを防止できるの
で、活性領域に効率的に電流を注入するこができる。こ
れによって、ｐ型ＧａＡｓ基板１１を用いて構成したア
ノードコモンタイプの半導体レーザダイオードにおい
て、ｎ型ＧａＡｓ基板を用いて構成された従来の半導体
レーザダイオードと同等またはそれ以上のレーザ発振特
性を得ることができる。また、配線構造を特に工夫する
ことなく、高速なｎｐｎトランジスタを用いた駆動ＩＣ
と組み合わせることができ、１ビームの場合のみなら
ず、マルチビーム化した場合においても対応が可能であ
る。また、実施の形態１の半導体レーザダイオードは、
後述する実施の形態２，３のような電流ブロック層を備
えていないので、電流ブロック層を介してリークする電
流（図９において矢印１０１で示している。）がないの
で、しきい値を小さくでき、しかも高効率にできる。さ
らに、電流ブロック層が無い分製造工程を簡単にでき、
かつ再結晶成長時に問題となるポリ付着やピットの形成
を回避でき、信頼性のよい半導体レーザダイオードを製
造できる。
【００１５】実施の形態２．本発明に係る実施の形態２
の半導体レーザダイオードは、図４に示すように、実施
の形態１においてさらにｎ型上クラッド層１４のリッジ
部１４２の両側にｐ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層
１５が形成され、ｎ型上クラッド層１４上（リッジ部１
４２上）と電流ブロック層１５上とに、コンタクト層１
６を介してｎ側の負電極１８が形成されている。尚、実
施の形態２において、上述以外の点は実施の形態１と同
様に形成される。
の半導体レーザダイオードは、図４に示すように、実施
の形態１においてさらにｎ型上クラッド層１４のリッジ
部１４２の両側にｐ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層
１５が形成され、ｎ型上クラッド層１４上（リッジ部１
４２上）と電流ブロック層１５上とに、コンタクト層１
６を介してｎ側の負電極１８が形成されている。尚、実
施の形態２において、上述以外の点は実施の形態１と同
様に形成される。
【００１６】ここで、リッジ部１４２の両側に形成され
た電流ブロック層１５として形成されたｐ型ＧａＡｓ層
は、通常ブロック層として形成される条件（キャリア濃
度が１〜３×１０18ｃｍ-3であって、厚さが１μｍ程
度）では、電子の拡散長が長いために必要な電流ブロッ
ク効果を得ることが困難である。例えば、電子の拡散長
を考慮すると、１〜３×１０18ｃｍ-3程度のキャリア濃
度のｐ型ＧａＡｓ層で、十分な電流ブロック効果を得る
ためには、３〜５μｍ程度の厚さを必要とし、構造及び
製造上実用的でない。そこで、本実施の形態２では、ｐ
型ＧａＡｓからなる電流ブロック層１５において、その
キャリア濃度を１×１０19ｃｍ-3以上に設定することに
より、膜厚が１μｍ程度でも十分な電流ブロック効果を
得ている。すなわち、本発明は、ｐ型ＧａＡｓからなる
電流ブロック層１５において、そのキャリア濃度を１×
１０19ｃｍ-3以上に設定することにより、膜厚が１μｍ
程度でも十分な電流ブロック効果が得られることを見い
だして完成させたものである。
た電流ブロック層１５として形成されたｐ型ＧａＡｓ層
は、通常ブロック層として形成される条件（キャリア濃
度が１〜３×１０18ｃｍ-3であって、厚さが１μｍ程
度）では、電子の拡散長が長いために必要な電流ブロッ
ク効果を得ることが困難である。例えば、電子の拡散長
を考慮すると、１〜３×１０18ｃｍ-3程度のキャリア濃
度のｐ型ＧａＡｓ層で、十分な電流ブロック効果を得る
ためには、３〜５μｍ程度の厚さを必要とし、構造及び
製造上実用的でない。そこで、本実施の形態２では、ｐ
型ＧａＡｓからなる電流ブロック層１５において、その
キャリア濃度を１×１０19ｃｍ-3以上に設定することに
より、膜厚が１μｍ程度でも十分な電流ブロック効果を
得ている。すなわち、本発明は、ｐ型ＧａＡｓからなる
電流ブロック層１５において、そのキャリア濃度を１×
１０19ｃｍ-3以上に設定することにより、膜厚が１μｍ
程度でも十分な電流ブロック効果が得られることを見い
だして完成させたものである。
【００１７】以上のように構成された実施の形態２の半
導体レーザダイオードは、実施の形態１と同様の効果を
有し、さらに、電流ブロック層１５によってキャリア閉
じ込め効果を向上させることができるので、高効率動作
をさせることができる。
導体レーザダイオードは、実施の形態１と同様の効果を
有し、さらに、電流ブロック層１５によってキャリア閉
じ込め効果を向上させることができるので、高効率動作
をさせることができる。
【００１８】実施の形態３．本発明に係る実施の形態３
の半導体レーザダイオードは、図５に示すように、実施
の形態２のｐ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層１５に
代えて、一般式ＡｌyＧａ1-yＡｓで表わされるｐ型の半
導体からなる電流ブロック層３５を用いた以外は、実施
の形態２と同様に構成される。ここで、実施の形態３に
おいて、効果的な電流ブロック効果を得るために、電流
ブロック層３５におけるＡｌの含有量が、ＡｌxＧａ1-x
Ａｓからなるｎ型上クラッド層１４に比較して多くなる
ように（ｙ＞ｘ）設定し、かつ電流ブロック層３５のキ
ャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上に設定し、しかも電
流ブロック層３５の膜厚は０．５μｍ以上に設定してい
る。尚、本実施の形態３において、さらに効果的な電流
ブロック効果を得るために、電流ブロック層３５のキャ
リア濃度を３×１０18ｃｍ-3以上に設定し、電流ブロッ
ク層３５の膜厚を１μｍ以上に設定することが好まし
い。
の半導体レーザダイオードは、図５に示すように、実施
の形態２のｐ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層１５に
代えて、一般式ＡｌyＧａ1-yＡｓで表わされるｐ型の半
導体からなる電流ブロック層３５を用いた以外は、実施
の形態２と同様に構成される。ここで、実施の形態３に
おいて、効果的な電流ブロック効果を得るために、電流
ブロック層３５におけるＡｌの含有量が、ＡｌxＧａ1-x
Ａｓからなるｎ型上クラッド層１４に比較して多くなる
ように（ｙ＞ｘ）設定し、かつ電流ブロック層３５のキ
ャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上に設定し、しかも電
流ブロック層３５の膜厚は０．５μｍ以上に設定してい
る。尚、本実施の形態３において、さらに効果的な電流
ブロック効果を得るために、電流ブロック層３５のキャ
リア濃度を３×１０18ｃｍ-3以上に設定し、電流ブロッ
ク層３５の膜厚を１μｍ以上に設定することが好まし
い。
【００１９】この実施の形態３において、電流ブロック
層３５として形成したｐ型ＡｌＧａＡｓは、実施の形態
２の電流ブロック層１５に用いたＧａＡｓに比較して、
（１）電子移動度が小さく（ＧａＡｓの電子移動度が５
０００ｃｍ2／Ｖｓであるのに対し、例えばＡｌ0.4Ｇａ
0.6Ａｓの電子移動度は４０００ｃｍ2／Ｖｓであ
る。）、（２）しかもキャリア寿命が短い（例えば、キ
ャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3の時の、ＧａＡｓのキャ
リア寿命は２０ｎｓｅｃであるのに対し、Ａｌ0.4Ｇａ
0.6Ａｓのキャリア寿命は数ｎｓｅｃである。）。従っ
て、電流ブロック層３５の電子拡散長は、実施の形態２
の電流ブロック層１５の電子拡散長に比較して短くでき
る。例えば、上述の（１）（２）の括弧内に示した電子
移動度とキャリア濃度とを用いて、電子拡散長を計算す
ると、電流ブロック層３５の電子拡散長は、実施の形態
２の電流ブロック層１５の電子拡散長の概略２０％にな
る。
層３５として形成したｐ型ＡｌＧａＡｓは、実施の形態
２の電流ブロック層１５に用いたＧａＡｓに比較して、
（１）電子移動度が小さく（ＧａＡｓの電子移動度が５
０００ｃｍ2／Ｖｓであるのに対し、例えばＡｌ0.4Ｇａ
0.6Ａｓの電子移動度は４０００ｃｍ2／Ｖｓであ
る。）、（２）しかもキャリア寿命が短い（例えば、キ
ャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3の時の、ＧａＡｓのキャ
リア寿命は２０ｎｓｅｃであるのに対し、Ａｌ0.4Ｇａ
0.6Ａｓのキャリア寿命は数ｎｓｅｃである。）。従っ
て、電流ブロック層３５の電子拡散長は、実施の形態２
の電流ブロック層１５の電子拡散長に比較して短くでき
る。例えば、上述の（１）（２）の括弧内に示した電子
移動度とキャリア濃度とを用いて、電子拡散長を計算す
ると、電流ブロック層３５の電子拡散長は、実施の形態
２の電流ブロック層１５の電子拡散長の概略２０％にな
る。
【００２０】以上のように構成された実施の形態３の半
導体レーザダイオードは、電流ブロック層３５の電子拡
散長を実施の形態２の電流ブロック層１５の電子拡散長
より短くできるので、電流ブロック効果をさらによくで
き、より高効率特性が得られる。また、実施の形態３の
半導体レーザダイオードは、ＧａＡｓに比べてレーザ発
振した光の吸収の少ないＡｌＧａＡｓからなる電流ブロ
ック層３５を備えているので、実質的に屈折率導波構造
となるため、実施の形態２に比較してしきい値を低くで
きる。
導体レーザダイオードは、電流ブロック層３５の電子拡
散長を実施の形態２の電流ブロック層１５の電子拡散長
より短くできるので、電流ブロック効果をさらによくで
き、より高効率特性が得られる。また、実施の形態３の
半導体レーザダイオードは、ＧａＡｓに比べてレーザ発
振した光の吸収の少ないＡｌＧａＡｓからなる電流ブロ
ック層３５を備えているので、実質的に屈折率導波構造
となるため、実施の形態２に比較してしきい値を低くで
きる。
【００２１】実施の形態４．本発明に係る実施の形態４
の半導体レーザダイオードは、図６に示すように、実施
の形態３の半導体レーザダイオードにおいて、さらに、
共振端面にそれぞれ、反射率が６０％〜９０％に設定さ
れた反射層１０，２０を形成したことを特徴とする。こ
れによって、例えば、レーザビームプリンタやレーザビ
ーム複写機に用いられる半導体レーザダイオードに要求
される低いドループ特性を得ている。ここで、ドループ
特性とは、図７（ａ）に示すような一定の電流を注入し
た場合において、レーザ発振が開始されてから一定時間
（ｔｗ）が経過した後の光出力の変化率（低下率）を表
す指標である（図７（ｂ））。この光出力の変化は、主
として、レーザ発振に伴う発熱によって引き起こされ
る。
の半導体レーザダイオードは、図６に示すように、実施
の形態３の半導体レーザダイオードにおいて、さらに、
共振端面にそれぞれ、反射率が６０％〜９０％に設定さ
れた反射層１０，２０を形成したことを特徴とする。こ
れによって、例えば、レーザビームプリンタやレーザビ
ーム複写機に用いられる半導体レーザダイオードに要求
される低いドループ特性を得ている。ここで、ドループ
特性とは、図７（ａ）に示すような一定の電流を注入し
た場合において、レーザ発振が開始されてから一定時間
（ｔｗ）が経過した後の光出力の変化率（低下率）を表
す指標である（図７（ｂ））。この光出力の変化は、主
として、レーザ発振に伴う発熱によって引き起こされ
る。
【００２２】以下に、半導体レーザダイオードの諸特性
とドループ特性との関係について説明する。まず、発振
開始時（Ｔ＝０）における光出力をＰａとし、一定時間
ｔｗ経過後の光出力をＰｂとすると、光出力の変化量Δ
Ｐは、次の式１で表される。
とドループ特性との関係について説明する。まず、発振
開始時（Ｔ＝０）における光出力をＰａとし、一定時間
ｔｗ経過後の光出力をＰｂとすると、光出力の変化量Δ
Ｐは、次の式１で表される。
【００２３】
【数１】 ΔＰ＝｛（Ｐａ−Ｐｂ）／Ｐｂ｝×１００…式１
【００２４】このとき、光出力の変化の原因を活性領域
（活性層１３）の温度上昇によるしきい値電流の増大と
考えると、光出力Ｐａ，Ｐｂは、それぞれ次の式２、式
３で表される。
（活性層１３）の温度上昇によるしきい値電流の増大と
考えると、光出力Ｐａ，Ｐｂは、それぞれ次の式２、式
３で表される。
【００２５】
【数２】Ｐａ＝ηf×（Ｉop−Ｉth）…式２
【数３】 Ｐｂ＝ηf×｛Ｉop−Ｉthｅｘｐ（ΔＴ／Ｔ0）｝…式３
【００２６】ここで、式２，３において、Ｉthはしきい
値電流であり、Ｉopは動作電流であり、ηfは前面スロ
ープ効率であり、ΔＴは活性領域における上昇温度であ
り、Ｔ0は特性温度である。次に、式２，３を式１に代
入すると式１で表される変化量ΔＰは次の式４で表され
る。
値電流であり、Ｉopは動作電流であり、ηfは前面スロ
ープ効率であり、ΔＴは活性領域における上昇温度であ
り、Ｔ0は特性温度である。次に、式２，３を式１に代
入すると式１で表される変化量ΔＰは次の式４で表され
る。
【００２７】
【数４】 ΔＰ＝Ｉth×{ｅｘｐ(ΔＴ／Ｔ0)−１}／{Ｉop−Ｉthｅｘｐ(ΔＴ／Ｔ0)}…式４
【００２８】ここで、式４において、ΔＴ≪Ｔ0である
ことを用いると、変化量ΔＰは近似的に次の式５で表さ
れる。
ことを用いると、変化量ΔＰは近似的に次の式５で表さ
れる。
【００２９】
【数５】 ΔＰ＝［１／{(Ｉop／Ｉth)−１}］×(ΔＴ／Ｔ0)…式５
【００３０】式５から、しきい値電流Ｉthを小さくし、
動作電流Ｉopを大きくする（スロープ効率を小さくす
る）ことが、変化量ΔＰを小さくするために有効である
ことがわかる。ここで、スロープ効率とは、しきい値以
上の電流における、（光出力の増加量／電流の増加量Δ
Ｉ）で表され、例えば、図８のグラフにおいて、直線２
０１，２０２の傾きに対応する。例えば、図８のグラフ
において直線２０１で表されるものは、直線２０２で表
されるものよりスロープ効率は高い。しかしながら、実
施の形態１，３で説明した屈折率導波タイプの半導体レ
ーザダイオードは、実施の形態２で示した利得導波構造
の半導体レーザダイオードに比較して、高スロープ効率
を有するので、変化量ΔＰが大きくなる。そこで、本実
施の形態４では、端面反射率を上述したように大きくす
ることにより、スロープ効率を小さくし、変化量ΔＰを
小さくなるように構成している。尚、このスロープ効率
を低くする方法としては、共振器長を長くする方法も考
えられるが、共振器長を長くするとしきい値が高くなる
ため好ましくない。また、ドループ特性を考えると、変
化量ΔＰを小さくするためには、しきい値を小さくして
スロープ効率を低くすることが有効であるから、共振器
長を長くして、スロープ効率を低くしてもしきい値が高
くなるため、しきい値が高くなる分、スロープ効率を高
くするように働き、効果的に変化量ΔＰを小さくするこ
とはできない。従って、共振器長を長くするよりも、端
面反射率を調整する方がスロープ効率を低くするという
点では効果的である。
動作電流Ｉopを大きくする（スロープ効率を小さくす
る）ことが、変化量ΔＰを小さくするために有効である
ことがわかる。ここで、スロープ効率とは、しきい値以
上の電流における、（光出力の増加量／電流の増加量Δ
Ｉ）で表され、例えば、図８のグラフにおいて、直線２
０１，２０２の傾きに対応する。例えば、図８のグラフ
において直線２０１で表されるものは、直線２０２で表
されるものよりスロープ効率は高い。しかしながら、実
施の形態１，３で説明した屈折率導波タイプの半導体レ
ーザダイオードは、実施の形態２で示した利得導波構造
の半導体レーザダイオードに比較して、高スロープ効率
を有するので、変化量ΔＰが大きくなる。そこで、本実
施の形態４では、端面反射率を上述したように大きくす
ることにより、スロープ効率を小さくし、変化量ΔＰを
小さくなるように構成している。尚、このスロープ効率
を低くする方法としては、共振器長を長くする方法も考
えられるが、共振器長を長くするとしきい値が高くなる
ため好ましくない。また、ドループ特性を考えると、変
化量ΔＰを小さくするためには、しきい値を小さくして
スロープ効率を低くすることが有効であるから、共振器
長を長くして、スロープ効率を低くしてもしきい値が高
くなるため、しきい値が高くなる分、スロープ効率を高
くするように働き、効果的に変化量ΔＰを小さくするこ
とはできない。従って、共振器長を長くするよりも、端
面反射率を調整する方がスロープ効率を低くするという
点では効果的である。
【００３１】この端面反射率は、上述のように６０％〜
９０％の間の所定の値に設定することが好ましく、これ
によって、反射膜１０，２０を形成しない場合（劈開面
の反射を利用した場合）の４０％〜８０％のスロープ効
率に設定することができる。尚、反射膜１０，２０を形
成しない場合（劈開面の反射を利用した場合）のスロー
プ効率は、例えば、共振器長が３００μｍ程度の半導体
レーザダイオードでは０．４〜０．６Ｗ／Ａ程度であ
る。
９０％の間の所定の値に設定することが好ましく、これ
によって、反射膜１０，２０を形成しない場合（劈開面
の反射を利用した場合）の４０％〜８０％のスロープ効
率に設定することができる。尚、反射膜１０，２０を形
成しない場合（劈開面の反射を利用した場合）のスロー
プ効率は、例えば、共振器長が３００μｍ程度の半導体
レーザダイオードでは０．４〜０．６Ｗ／Ａ程度であ
る。
【００３２】以上のように構成された実施の形態４の半
導体レーザダイオードは、共振器端面に反射膜１０，２
０を形成し、かつ反射膜１０，２０の反射率を６０％〜
９０％に設定しているので、反射膜１０，２０の反射率
に対応した比較的低いスロープ効率に設定でき、ドルー
プ特性を改善できる。
導体レーザダイオードは、共振器端面に反射膜１０，２
０を形成し、かつ反射膜１０，２０の反射率を６０％〜
９０％に設定しているので、反射膜１０，２０の反射率
に対応した比較的低いスロープ効率に設定でき、ドルー
プ特性を改善できる。
【００３３】以上の実施の形態１〜４では、活性層１３
に接するようにｐ型下クラッド層１２を形成し、活性層
１３に接するようにｎ型上クラッド層１４を形成してい
る。しかしながら、本発明はこれに限らず、活性層１３
とｐ型下クラッド層１２との間、及び／又は活性層１３
とｎ型上クラッド層１４との間に、光ガイド層を形成し
てもよい。以上のように構成しても、実施の形態１〜３
と同様の作用効果を有する。また、本発明においては、
上述の光ガイド層に限らず、ｎ側半導体層領域及び／又
はｐ側半導体層領域に他の半導体層が形成されていても
よい。すなわち、本発明は、ｐ型ＧａＡｓ基板を用い、
ｎ側半導体層領域にｎ型上クラッド層を有しかつｐ側半
導体層領域にｐ型下クラッド層を有するものであって、
ｎ側半導体層領域とｐ側半導体層領域との間に活性層を
有する構成であればよい。
に接するようにｐ型下クラッド層１２を形成し、活性層
１３に接するようにｎ型上クラッド層１４を形成してい
る。しかしながら、本発明はこれに限らず、活性層１３
とｐ型下クラッド層１２との間、及び／又は活性層１３
とｎ型上クラッド層１４との間に、光ガイド層を形成し
てもよい。以上のように構成しても、実施の形態１〜３
と同様の作用効果を有する。また、本発明においては、
上述の光ガイド層に限らず、ｎ側半導体層領域及び／又
はｐ側半導体層領域に他の半導体層が形成されていても
よい。すなわち、本発明は、ｐ型ＧａＡｓ基板を用い、
ｎ側半導体層領域にｎ型上クラッド層を有しかつｐ側半
導体層領域にｐ型下クラッド層を有するものであって、
ｎ側半導体層領域とｐ側半導体層領域との間に活性層を
有する構成であればよい。
【００３４】また、本発明は、以上の実施の形態１〜４
で示した構成の半導体レーザダイオードに限定されるも
のではなく、ＶＳＩＳ型、ＳＩＳ型等の他の構造を有す
る半導体レーザダイオードにも適用することができる。
すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板を用い、ｎ型クラッド層に
おいて、電流を狭窄する構造を有する半導体レーザダイ
オードであれば適用できる。
で示した構成の半導体レーザダイオードに限定されるも
のではなく、ＶＳＩＳ型、ＳＩＳ型等の他の構造を有す
る半導体レーザダイオードにも適用することができる。
すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板を用い、ｎ型クラッド層に
おいて、電流を狭窄する構造を有する半導体レーザダイ
オードであれば適用できる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明に係る半導体レーザダイオードは、ｐ型ＧａＡｓ
からなる半導体基板を用いて構成され、上記ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ上クラッド層が、ｘ≧０．４に設定されたＡｌx
Ｇａ1-xＡｓからなり、かつ６×１０17ｃｍ-3以下のキ
ャリア濃度を有する。これによって、上記リッジ部を介
して注入された電流が、上記第１の領域において拡がる
ことを防止できるので、ｎ型ＧａＡｓ基板を用いて構成
した従来例の半導体レーザダイオードと同等又はそれ以
上の性能が得られ、さらに、ｐｎｐトランジスタと組み
合わせて用いることができる。
本発明に係る半導体レーザダイオードは、ｐ型ＧａＡｓ
からなる半導体基板を用いて構成され、上記ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ上クラッド層が、ｘ≧０．４に設定されたＡｌx
Ｇａ1-xＡｓからなり、かつ６×１０17ｃｍ-3以下のキ
ャリア濃度を有する。これによって、上記リッジ部を介
して注入された電流が、上記第１の領域において拡がる
ことを防止できるので、ｎ型ＧａＡｓ基板を用いて構成
した従来例の半導体レーザダイオードと同等又はそれ以
上の性能が得られ、さらに、ｐｎｐトランジスタと組み
合わせて用いることができる。
【００３６】また、上記半導体レーザダイオードにおい
てさらに、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層のリッジ
部の両側にｐ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層を形成
し、該電流ブロック層のキャリア濃度を１×１０19ｃｍ
-3以上に設定すると、キャリアを活性層に効果的に閉じ
込めることができ、高効率動作をさせることができる。
てさらに、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層のリッジ
部の両側にｐ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層を形成
し、該電流ブロック層のキャリア濃度を１×１０19ｃｍ
-3以上に設定すると、キャリアを活性層に効果的に閉じ
込めることができ、高効率動作をさせることができる。
【００３７】また、上記半導体レーザダイオードにおい
て、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層のリッジ部の両
側に一般式ＡｌyＧａ1-yＡｓで表され０．５μｍ以上の
膜厚の電流ブロック層を形成し、キャリア濃度を１×１
０18ｃｍ-3以上に設定することにより、電流ブロック効
果をよくできかつ上記ｎ型ＡｌＧａＡｓにおける光の吸
収を小さくできるので、低い電流値で高効率動作をさせ
ることができる。
て、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層のリッジ部の両
側に一般式ＡｌyＧａ1-yＡｓで表され０．５μｍ以上の
膜厚の電流ブロック層を形成し、キャリア濃度を１×１
０18ｃｍ-3以上に設定することにより、電流ブロック効
果をよくできかつ上記ｎ型ＡｌＧａＡｓにおける光の吸
収を小さくできるので、低い電流値で高効率動作をさせ
ることができる。
【００３８】さらに、上記半導体レーザダイオードで
は、上記電流ブロック層を、１μｍ以上の膜厚に形成
し、キャリア濃度を３×１０18ｃｍ-3以上に設定するこ
とにより、さらに電流ブロック効果をよくでき、より高
効率動作をさせることができる。
は、上記電流ブロック層を、１μｍ以上の膜厚に形成
し、キャリア濃度を３×１０18ｃｍ-3以上に設定するこ
とにより、さらに電流ブロック効果をよくでき、より高
効率動作をさせることができる。
【００３９】また、上記半導体レーザダイオードにおい
て、両共振端面に反射膜を形成しかつ該反射膜の反射率
を６０％以上、９０％以下の範囲に設定することによ
り、ドループ特性を良くでき、レーザビームプリンタや
レーザビーム複写機に適用可能な、半導体レーザダイオ
ードを提供できる。
て、両共振端面に反射膜を形成しかつ該反射膜の反射率
を６０％以上、９０％以下の範囲に設定することによ
り、ドループ特性を良くでき、レーザビームプリンタや
レーザビーム複写機に適用可能な、半導体レーザダイオ
ードを提供できる。
【００４０】さらに上記半導体レーザダイオードでは、
上記反射膜の反射率を７０％以上、８０％以下の範囲に
設定することにより、さらに良好なドループ特性が得ら
れる。
上記反射膜の反射率を７０％以上、８０％以下の範囲に
設定することにより、さらに良好なドループ特性が得ら
れる。
【図１】 本発明に係る実施の形態１の半導体レーザダ
イオードの模式断面図である。
イオードの模式断面図である。
【図２】 ＡｌxＧａ1-xＡｓ半導体（ｘ＝０．４８）に
Ｓｅをドープしたときの、キャリア濃度に対する抵抗率
を示すグラフである。
Ｓｅをドープしたときの、キャリア濃度に対する抵抗率
を示すグラフである。
【図３】 ＡｌxＧａ1-xＡｓ半導体において、Ａｌ組成
Ｘに対する電子移動度を示すグラフである。
Ｘに対する電子移動度を示すグラフである。
【図４】 本発明に係る実施の形態２の半導体レーザダ
イオードの模式断面図である。
イオードの模式断面図である。
【図５】 本発明に係る実施の形態３の半導体レーザダ
イオードの模式断面図である。
イオードの模式断面図である。
【図６】 本発明に係る実施の形態４の半導体レーザダ
イオードの模式断面図である。
イオードの模式断面図である。
【図７】 ドループ特性を説明するためのグラフであ
る。
る。
【図８】 スロープ効率を説明するために模式的に描い
たグラフである。
たグラフである。
【図９】 リーク電流及び上クラッド層における電流の
拡がりを示す模式断面図である。
拡がりを示す模式断面図である。
【図１０】 従来例の半導体レーザダイオードの模式断
面図である。
面図である。
１１ ｐ型ＧａＡｓ基板、１２ ｐ型下クラッド層、１
３ 活性層、１４ ｎ型上クラッド層、１６ コンタク
ト層、１７ 負電極、１８ 正電極。
３ 活性層、１４ ｎ型上クラッド層、１６ コンタク
ト層、１７ 負電極、１８ 正電極。
Claims (6)
- 【請求項１】 ｐ型ＧａＡｓからなる半導体基板と、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層を含み上記半導体基板上に
形成されたｐ型半導体層領域と、ｎ型ＡｌＧａＡｓ上ク
ラッド層を含み上記ｐ型半導体層領域上に活性層を介し
て形成されたｎ型半導体層領域とを備え、上記ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ上クラッド層が、上記活性層に光を閉じ込める
ために上記活性層のほぼ全面にわたって形成された第１
の領域と上記活性層の所定の幅のレーザ発振領域に電流
を集中して注入するためのリッジ部とからなる半導体レ
ーザダイオードであって、 上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層が、ｘ≧０．４に設
定されたＡｌxＧａ1-xＡｓからなり、かつ６×１０17ｃ
ｍ-3以下のキャリア濃度を有することを特徴とする半導
体レーザダイオード。 - 【請求項２】 上記半導体レーザダイオードはさらに、
上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層のリッジ部の両側に
ｐ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層を有し、該電流ブ
ロック層のキャリア濃度を１×１０19ｃｍ-3以上に設定
した請求項１記載の半導体レーザダイオード。 - 【請求項３】 上記半導体レーザダイオードはさらに、
上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層のリッジ部の両側
に、一般式ＡｌyＧａ1-yＡｓで表されるｐ型半導体から
なり０．５μｍ以上の膜厚を有する電流ブロック層を備
え、該電流ブロック層においてｙ≧ｘに設定しかつキャ
リア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上に設定した請求項１記
載の半導体レーザダイオード。 - 【請求項４】 上記電流ブロック層は、１μｍ以上の膜
厚を有しかつキャリア濃度が３×１０18ｃｍ-3以上であ
る請求項３記載の半導体レーザダイオード。 - 【請求項５】 上記半導体レーザダイオードはさらに、
両共振端面に反射膜を有しかつ該反射膜の反射率を６０
％以上、９０％以下の範囲に設定した請求項１〜４のう
ちのいずれか１つに記載の半導体レーザダイオード。 - 【請求項６】 上記反射膜の反射率を７０％以上、８０
％以下の範囲に設定した請求項５記載の半導体レーザダ
イオード。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9303071A JPH11145547A (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 半導体レーザダイオード |
| US09/047,386 US6154476A (en) | 1997-11-05 | 1998-03-25 | Semiconductor laser diode |
| DE19819826A DE19819826A1 (de) | 1997-11-05 | 1998-05-04 | Halbleiterlaserdiode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9303071A JPH11145547A (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 半導体レーザダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145547A true JPH11145547A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17916553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9303071A Pending JPH11145547A (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 半導体レーザダイオード |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6154476A (ja) |
| JP (1) | JPH11145547A (ja) |
| DE (1) | DE19819826A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008085064A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| KR101102168B1 (ko) * | 2005-02-18 | 2012-01-02 | 엘지전자 주식회사 | 레이저 다이오드의 제조 방법 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000323797A (ja) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Pioneer Electronic Corp | 窒化物半導体レーザ及びその製造方法 |
| US6798798B2 (en) * | 2000-12-12 | 2004-09-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser apparatus and fabrication method of same, and semiconductor laser module |
| US6724798B2 (en) * | 2001-12-31 | 2004-04-20 | Honeywell International Inc. | Optoelectronic devices and method of production |
| JP2004296634A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置および光ディスク装置 |
| US20050189552A1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-09-01 | Nobuyuki Ikoma | Semiconductor light-emitting device |
| US20090168826A1 (en) * | 2004-07-28 | 2009-07-02 | Nlight Photonics Corporation | Semiconductor lasers utilizing optimized n-side and p-side junctions |
| US20060289891A1 (en) * | 2005-06-28 | 2006-12-28 | Hutchins Edward L | Electronic and/or optoelectronic devices grown on free-standing GaN substrates with GaN spacer structures |
| DE102019102499A1 (de) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlung |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03123092A (ja) * | 1989-10-05 | 1991-05-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| US5297158A (en) * | 1991-04-22 | 1994-03-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device including a gallium-aluminum arsenic compound |
| JPH07263798A (ja) * | 1994-03-25 | 1995-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ，及びその製造方法 |
| JPH08307003A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1997
- 1997-11-05 JP JP9303071A patent/JPH11145547A/ja active Pending
-
1998
- 1998-03-25 US US09/047,386 patent/US6154476A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-04 DE DE19819826A patent/DE19819826A1/de not_active Ceased
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101102168B1 (ko) * | 2005-02-18 | 2012-01-02 | 엘지전자 주식회사 | 레이저 다이오드의 제조 방법 |
| JP2008085064A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| US8558245B2 (en) | 2006-09-27 | 2013-10-15 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device having ridge structure formed on active layer containing p-type region and its manufacture method |
| US8716044B2 (en) | 2006-09-27 | 2014-05-06 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device having ridge structure formed on active layer containing P-type region and its manufacture method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19819826A1 (de) | 1999-05-06 |
| US6154476A (en) | 2000-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4805887B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| US4635268A (en) | Semiconductor laser device having a double heterojunction structure | |
| EP0408373B1 (en) | Transverse-mode oscillation semiconductor laser device | |
| US5556804A (en) | Method of manufacturing semiconductor laser | |
| US6865202B2 (en) | Semiconductor laser element | |
| JPH09199803A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH11145547A (ja) | 半導体レーザダイオード | |
| US5776792A (en) | Method for forming semiconductor laser device | |
| JP2004335530A (ja) | リッジ導波路型半導体レーザ | |
| JP2006269568A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| CN112640233B (zh) | 半导体激光器 | |
| US6625190B1 (en) | Semiconductor laser device having thickened impurity-doped aluminum-free optical waveguide layers | |
| KR100495220B1 (ko) | 고차모드 흡수층을 갖는 반도체 레이저 다이오드 | |
| JP2001015864A (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JP4076671B2 (ja) | レーザビームプリンタ用光源装置 | |
| JPH10209553A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP4395702B2 (ja) | 屈折率導波型ブロードエリア半導体レーザおよびその駆動方法 | |
| JP2003031901A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPH07176785A (ja) | スーパールミネッセントダイオード素子およびその製造方法 | |
| JP3761130B2 (ja) | 面発光レーザ装置 | |
| JPH11145553A (ja) | 半導体レーザ素子及びその作製法 | |
| JP3792434B2 (ja) | 自励発振型半導体レーザ | |
| JP3148715B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH05343791A (ja) | レーザダイオード素子 | |
| JPH02213186A (ja) | 半導体レーザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050818 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050830 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051012 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060404 |