JPH114040A - 面発光レーザ - Google Patents
面発光レーザInfo
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- JPH114040A JPH114040A JP15386397A JP15386397A JPH114040A JP H114040 A JPH114040 A JP H114040A JP 15386397 A JP15386397 A JP 15386397A JP 15386397 A JP15386397 A JP 15386397A JP H114040 A JPH114040 A JP H114040A
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Abstract
力、高効率化が図れる面発光型半導体レーザと製造が容
易で制御性に優れた面発光型半導体レーザの製造方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 基板上に、活性層と、この活性層を挟み
共振器を形成する一組の分布反射層とを有する面発光レ
ーザにおいて、活性層と分布反射層の間の活性層に近い
位置に、開口部を有する電流狭窄用酸化層を設け、この
電流狭窄用酸化層より活性層から離れた位置に、電流狭
窄用酸化層より広い開口で、膜厚が厚い光狭窄用酸化層
を設けたことを特徴とする。
Description
し、より詳しくは面発光型レーザの閾値電流の低減化お
よび低消費電力化が図れる面発光型レーザおよびその製
造方法に関する。
方向に光を出射するレーザであり、光インタコネクショ
ン等の光源として用いられている。例えば特開平3−3
4754号公報には、GaAs/AlAsの積層構造の
半導体多層反射膜による共振器と、イオン注入により高
抵抗層を活性層の脇に形成した電流狭窄構造とを用いた
構造が記載されている。
第30巻、2043頁には、構成材料中のAlAsまた
はAlGaAs膜の一部を酸化して、電流狭窄構造を形
成することで、低閾値、高効率の優れた特性を有するレ
ーザが得られることが記載されている。この製造方法で
は、高温での水蒸気によるAlGaAsの酸化が用いら
れている。Al組成比が0から1へ増えるに従い酸化の
速度が増していくことを利用して、活性層直近の1層の
Al組成比を大きくしておくことで、この1層のみを周
囲から酸化する方法である。
周囲を酸化してできたAl(Ga)As酸化層は高抵抗
であるので電流狭窄層として働く。また、同時にAl
(Ga)As酸化層は屈折率が中心部の元のAl(G
a)As層に比べて低いため、屈折率差に起因する光閉
じこめ層としての働きも持つ。そのためこの選択酸化を
用いた面発光レーザは非常に小さい領域だけに電流注入
をし、かつ光も閉じこめられるため数十μAという非常
に小さな閾値を持つ。
流を下げるために酸化による電流狭窄を進めていくと、
開口径が3μm以下では逆に閾値電流が増加してしまう
問題があった。アプライド フィジックス レターズ
第70巻823−825ページ(AppliedPhy
sics Letters,70(7),pp823−
825,1997)によれば、径が小さくなると酸化層
による屈折率差のために光が回折してしまうためである
と考えられる。
力、高効率化が図れる面発光型半導体レーザと製造が容
易で制御性に優れた面発光型半導体レーザの製造方法を
提供することを目的とする。
性層と、この活性層を挟み共振器を形成する一組の分布
反射層とを有する面発光レーザにおいて、活性層と分布
反射層の間の活性層に近い位置に、開口部を有する電流
狭窄用酸化層を設け、この電流狭窄用酸化層より活性層
から離れた位置に、電流狭窄用酸化層より広い開口で、
膜厚が厚い光狭窄用酸化層を設けたことを特徴とする面
発光レーザに関する。
活性層を挟み共振器を形成する一組の分布反射層とを有
する面発光レーザの製造方法において、基板上に一方の
分布反射層を成膜する工程と、活性層を成膜する工程
と、他の層よりAl組成比の高い第1の高Al半導体化
合物層を形成する工程と、第1の高Al半導体化合物層
よりAl組成比が低く、その他の層よりAl比の高い第
2の高Al半導体化合物層を形成する工程と、もう一方
の分布反射層を成膜する工程と、少なくとも第1および
第2の高Al半導体化合物層をメサ型に加工する工程
と、水蒸気を含む雰囲気中で第1および第2の高Al半
導体化合物層を周囲から酸化する工程とを有する面発光
レーザの製造方法に関する。
性層に近い位置に、開口部の小さい電流狭窄用酸化層を
設けることで十分に電流狭窄を行うことができる。ま
た、層厚を光が屈折率変化を感じない程度に薄くしてお
くことで、屈折率の変化による光散乱、回折損失を最小
限にすることができる。
用酸化層よりさらに少し遠い位置に、層厚が厚く、開口
部の広い光狭窄用酸化層を設けることで光の閉じこめも
十分に行うことができる。即ち、本発明によれば、電流
狭窄機能を持つ酸化膜と光狭窄機能を持つ酸化膜を別途
設けることで、それぞれに最適の条件を設定できるた
め、従来より低い閾値電流でのレーザ発振を実現するこ
とができる。
体の積層構造中の2層のAl組成比を高くしておくこと
で、その2層だけ酸化されるようなり、しかもこの2層
の間でもAl組成比を変えることで、周囲からの水蒸気
酸化の速度を調整する。その結果、異なった開口を持つ
酸化膜を、精度よく形成することができる。
て図1を参照して詳細に説明する。
む基板側の分布反射層DBR6(Distribute
d Brag Reflector)と上側DBR3か
らなる共振器を有する構造である。活性層1の上下に
は、共振器を構成するために中間層2を設け、中間層2
の直上に光が屈折率差を感じない程度に薄い電流狭窄用
酸化層5を設ける。この電流狭窄用酸化層5は、中央に
酸化されていない半導体の開口部B9を有する酸化膜で
ある。
半導体の屈折率を3程度とすると半導体内の光の波長は
300nm程度となるので、通常のDBRの厚さは、
(波長)/4程度、即ち80nm程度の厚さである。電
流狭窄用酸化層の厚さは、目安としてこの1/4程度、
即ち20nm程度が適当である。しかし、通常、電流狭
窄用酸化層5の位置が活性層から離れるときには厚く、
近づくときには薄くし、また酸化層の屈折率変化が大き
いほど薄くすることが好ましい。また発光強度、開口部
B9の径にも依存するので、膜厚および活性層からの距
離は個々のレーザの目的等に合わせて適宜調整して最適
化する。ここでは、電流狭窄用酸化層の厚さを15nm
とした。
が十分行われるので閾値電流が下がるが、抵抗の増加に
よる発熱で発光効率が下がること、ゲインが飽和するこ
とから最適値を有し、これも個々のレーザで最適化する
必要がある。ここでは2.5μm径とした。
には光狭窄用酸化層4を設ける。この厚さは光が十分屈
折率変化を感じる程度であり、電流狭窄用酸化層5より
厚い。目安として(波長)/4、即ち80nm程度で良
いが、光の回折や散乱による損失を避けるため、活性層
1との距離が小さい場合は薄くする必要がある。
つつ、回折、散乱損失が少ないよう個々のレーザで最適
化が必要であるが、本発明では5μmとした。
乱損失を起こさずに十分狭い開口部B9まで電流を狭窄
し、かつ厚い光狭窄用酸化層4により光閉じこめを実現
することで、これまで1枚の酸化層では不可能であった
程度まで閾値を低減することができる。
明する。成膜方法は、分子線エピタキシ法、または有機
金属気相エピタキシ法を用いることができる。
AlxGa1-xAs/GaAsの組(x=0.92)を2
2.5組(最下層と最上層がAlxGa1-xAs層)成膜
し、厚さ約2.9μmの基板側DBR6を形成した。
0.2)の組成で成膜し、その上に活性層をInxGa
1-xAs(x=0.2)の組成で量子井戸3層、厚さ1
0nmに成膜し、さらにその上に中間層をAlxGa1-x
As(x=0.2)の組成で成膜した。中間層の厚さ
は、活性層の上下の両方を合わせて光学長で一波長、約
0.3μmである。
層を形成するAlxGa1-xAs(x=0.97)層15
を、厚さ15nmに成膜した。
約50nm厚に成膜した。
を形成するAlxGa1-xAs(x=0.95)層14を
厚さ60nmに成膜した。
Asの組(x=0.92)を15.5組成膜し、厚さ約
2.0μmの上側DBR3を形成した。
構造が得られる。この積層構造の上側DBRから基板側
DBRの一部までを、図3のように直径40μmのメサ
型に加工する。水蒸気を含んだ窒素雰囲気中、430℃
に、10分間保持した。
As(x=0.97)層15は、中の方まで酸化が進行
し、開口部の小さい電流狭窄用酸化層5が形成され、こ
れよりもAl組成比が小さいAlxGa1-xAs(x=
0.95)層14では、中の方まで酸化が進行したが、
電流狭窄用酸化層よりも開口の大きい光狭窄用酸化層4
が形成され、図1に示す面発光型レーザが得られた。
成比を変えて水蒸気酸化の速度を調整することができる
ので、異なった開口を持つ酸化膜を、精度よく形成する
ことができる。水蒸気酸化の温度、時間等の条件はプロ
セスに合わせて適宜調整することができる。
閾値を低減して、低消費電力、高効率化することが可能
である。また、本発明の製造方法によれば、製造が容易
で制御性に優れた面発光型半導体レーザの製造方法を提
供することができる。
る。
工程を示す図である。
a1-xAs(x=0.95)層 15 後の工程により電流狭窄用酸化層となるAlx
Ga1-xAs(x=0.97)層
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上に、活性層と、この活性層を挟み
共振器を形成する一組の分布反射層とを有する面発光レ
ーザにおいて、 活性層と分布反射層の間の活性層に近い位置に、開口部
を有する電流狭窄用酸化層を設け、 この電流狭窄用酸化層より活性層から離れた位置に、電
流狭窄用酸化層より広い開口で、膜厚が厚い光狭窄用酸
化層を設けたことを特徴とする面発光レーザ。 - 【請求項2】 基板上に、活性層と、この活性層を挟み
共振器を形成する一組の分布反射層とを有する面発光レ
ーザの製造方法において、 基板上に一方の分布反射層を成膜する工程と、 活性層を成膜する工程と、 他の層よりAl組成比の高い第1の高Al半導体化合物
層を形成する工程と、第1の高Al半導体化合物層より
Al組成比が低く、その他の層よりAl比の高い第2の
高Al半導体化合物層を形成する工程と、 もう一方の分布反射層を成膜する工程と、 少なくとも第1および第2の高Al半導体化合物層をメ
サ型に加工する工程と、 水蒸気を含む雰囲気中で第1および第2の高Al半導体
化合物層を周囲から酸化する工程とを有する面発光レー
ザの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15386397A JP2917971B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 面発光レーザ |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP15386397A JP2917971B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 面発光レーザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH114040A true JPH114040A (ja) | 1999-01-06 |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US7924899B2 (en) | 2008-11-05 | 2011-04-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Vertical-cavity surface-emitting laser diode (VCSEL), method for fabricating VCSEL, and optical transmission apparatus |
JP2013201222A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子 |
-
1997
- 1997-06-11 JP JP15386397A patent/JP2917971B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2917971B2 (ja) | 1999-07-12 |
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