JPS60132381A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS60132381A JPS60132381A JP23974983A JP23974983A JPS60132381A JP S60132381 A JPS60132381 A JP S60132381A JP 23974983 A JP23974983 A JP 23974983A JP 23974983 A JP23974983 A JP 23974983A JP S60132381 A JPS60132381 A JP S60132381A
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- JP
- Japan
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- type
- laser
- region
- mesa
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- Pending
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- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体レーザ構造に係り、特に半導体レーザの
高出力化に好適な導波路構造に関する。
高出力化に好適な導波路構造に関する。
半導体レーザを高出力化する方法の１つに端面透明化構
造がある。この構造はレーザの端面近傍での禁制帯巾を
内部の禁制帯巾よＱ広くすることによって、端面近傍で
のレーザ光に対する光吸収を少なくし、光吸収に基づく
端面劣化を抑制し、高出力化を図ろうとするものである
。従来の代表的な端面透明化構造は第１図に示すように
ｎ型ＧａＡｓ基板結晶１上にｎ型Ｇ ａ Ａｔ Ａ ｓ
クラッド層２ 、ＧａＡ７ＡＳ活性層３．１）型Ｇ ａ
□Ａ７Ａ ｓクラッド層４およびｎ型ＧａＡＳキャップ
層５が設けられたダブルへテロ構造に、レーザ共振器に
平行な方向に、端面近傍のみを残してＺｎをストライプ
状に拡散した領域６を設けることによって作製していた
。しかしながら、本構造は端面透明化のために活性層に
高濃度のＺｎを拡散しなければならず、素子信頼性が低
下するという欠点を有していた。
造がある。この構造はレーザの端面近傍での禁制帯巾を
内部の禁制帯巾よＱ広くすることによって、端面近傍で
のレーザ光に対する光吸収を少なくし、光吸収に基づく
端面劣化を抑制し、高出力化を図ろうとするものである
。従来の代表的な端面透明化構造は第１図に示すように
ｎ型ＧａＡｓ基板結晶１上にｎ型Ｇ ａ Ａｔ Ａ ｓ
クラッド層２ 、ＧａＡ７ＡＳ活性層３．１）型Ｇ ａ
□Ａ７Ａ ｓクラッド層４およびｎ型ＧａＡＳキャップ
層５が設けられたダブルへテロ構造に、レーザ共振器に
平行な方向に、端面近傍のみを残してＺｎをストライプ
状に拡散した領域６を設けることによって作製していた
。しかしながら、本構造は端面透明化のために活性層に
高濃度のＺｎを拡散しなければならず、素子信頼性が低
下するという欠点を有していた。
第２図は端面透明化構造として従来性なわれていた他の
実施例を表わす。本構造ではレーザ端面近傍をレーザの
発振波長に較べて十分大きな禁制帯巾をもつ半導体層７
で埋め込む。この場合にはし一ザ光が埋込み層で接合に
垂直な方向で導波されなくなり、発振しきい値電流が増
大するという欠点があった。この場合の発振しきい値の
増大は端面埋め込み領域の長さに強く依存するため、へ
き開位置を精密に制御する必要があり、素子作製歩留を
大巾に低下させていた。
実施例を表わす。本構造ではレーザ端面近傍をレーザの
発振波長に較べて十分大きな禁制帯巾をもつ半導体層７
で埋め込む。この場合にはし一ザ光が埋込み層で接合に
垂直な方向で導波されなくなり、発振しきい値電流が増
大するという欠点があった。この場合の発振しきい値の
増大は端面埋め込み領域の長さに強く依存するため、へ
き開位置を精密に制御する必要があり、素子作製歩留を
大巾に低下させていた。
本発明の目的は低しきい値で動作し、さらに高い信頼度
を有する端面透明化構造の高出力レーザを提供すること
にある。
を有する端面透明化構造の高出力レーザを提供すること
にある。
半導体レーザの活性領域を厚さ３Ｑｎｍ以下の単層薄膜
にした単−量子井戸型レーザや厚さ１０ｎｍ程度の禁制
帯巾の異なる２つの薄層の繰返しにした多重１子井戸型
レーザが報告されている。
にした単−量子井戸型レーザや厚さ１０ｎｍ程度の禁制
帯巾の異なる２つの薄層の繰返しにした多重１子井戸型
レーザが報告されている。
量子井戸を構造する半導体材料としては（ＧａＡ ｔｉ
Ａｓ系やＩｎＧａＡｓＰ系等があり、多重量子井戸の場
合には注入キャリアの閉じ込め層として働くバリア層（
厚さ２〜２Ｑｎｍ）と注入発光するウェル層（厚さ２〜
２０ ｎ ｍ ）で構成される。、ウェル層の禁制帝巾
はバリア層のｌＪよシ小さい。これら量子井戸型レーザ
では状態密度関数が階段状になるため、電流注入の無い
場合の光の吸収係数は、レーザ発振波長に対して非常に
小さいことが期待される。本発明ではこの現象を利用し
て、端面透明化構造高出力レーザを実現しようとするも
のである。
Ａｓ系やＩｎＧａＡｓＰ系等があり、多重量子井戸の場
合には注入キャリアの閉じ込め層として働くバリア層（
厚さ２〜２Ｑｎｍ）と注入発光するウェル層（厚さ２〜
２０ ｎ ｍ ）で構成される。、ウェル層の禁制帝巾
はバリア層のｌＪよシ小さい。これら量子井戸型レーザ
では状態密度関数が階段状になるため、電流注入の無い
場合の光の吸収係数は、レーザ発振波長に対して非常に
小さいことが期待される。本発明ではこの現象を利用し
て、端面透明化構造高出力レーザを実現しようとするも
のである。
以下、本発明の一実施例を第３図および第４図ｋＪニジ
説明する。第３図はレーザ光放射端面側よシ見た素子の
構造概略図を表わす。ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ｑ
ａ ｏ、５ｓＡＡｏ、＜ｓ ＡＳクラッド層２（Ｓｅド
ープ ｎ 〜５ Ｘ １０ ｔｙｃｒｎ−ａ、厚さ２μ
ｍ）、アンドープのＧａＡＳ層（厚さ〜１０ｎｍ）５層
とＱａ ０．８ Ａｔｏ、ｚＡＳ層（厚さ〜５ｎｍ）４
層を繰返し設けた量子井戸型活性層８、ｐ型Ｑａ Ｏ，
ｓ ｓＡＡ ０．４５Ａｓクラッド層４（Ｚｎドープ、
ｐ〜３Ｘ１０１７ｃｍ−３＋厚さ１．５μｍ）およびｎ
形ＧａＡＳキャップ層５を有機金属気相成長法により順
次形成する。次にエピタキシアル成長層表面に酸化膜を
形成した後、ホトリソグラフィ工程を経て巾約２〜５μ
ｍのメサマスクを形成する。その後、化学エツチングの
手法を用いて、ｎ形ＧａＡＳ基板にまで達する深いメサ
を形成する。この時の活性層中は１．５〜３μｍである
。その後、液相成長法を用いて、ｐ形Ｑａ ０．５５
Ａｔｏ、ｔｓ Ａｓ層９．ｎ形Ｑａ ０．５５ Ａｔｏ
４ｓ Ａｓ層１０およびｎ形ＧａＡＳ層１１をメサ側面
に形成して、メサ領域を埋め込む。次にメサ上部の酸化
膜を除去し、全面に酸化膜を形成した後ホトリソグラフ
ィ工程を経て、酸化膜の一部を除去し、拡散孔を形成し
た。次に拡散孔を介して、Ｚｎ拡散を行なった。拡散後
、結晶に電極１２．１３を形成し、へき開工程を経て、
共振器長３００μｍのレーザチップとした。作製したチ
ップのレーザ共振器方向の素子構造の概略を第４図に示
す。Ｚｎ拡散領域６は共振器中央部にのみ設けられ、端
面近傍（端面よシ２〜２０μｍ）には設けられていない
構造としである。
説明する。第３図はレーザ光放射端面側よシ見た素子の
構造概略図を表わす。ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ｑ
ａ ｏ、５ｓＡＡｏ、＜ｓ ＡＳクラッド層２（Ｓｅド
ープ ｎ 〜５ Ｘ １０ ｔｙｃｒｎ−ａ、厚さ２μ
ｍ）、アンドープのＧａＡＳ層（厚さ〜１０ｎｍ）５層
とＱａ ０．８ Ａｔｏ、ｚＡＳ層（厚さ〜５ｎｍ）４
層を繰返し設けた量子井戸型活性層８、ｐ型Ｑａ Ｏ，
ｓ ｓＡＡ ０．４５Ａｓクラッド層４（Ｚｎドープ、
ｐ〜３Ｘ１０１７ｃｍ−３＋厚さ１．５μｍ）およびｎ
形ＧａＡＳキャップ層５を有機金属気相成長法により順
次形成する。次にエピタキシアル成長層表面に酸化膜を
形成した後、ホトリソグラフィ工程を経て巾約２〜５μ
ｍのメサマスクを形成する。その後、化学エツチングの
手法を用いて、ｎ形ＧａＡＳ基板にまで達する深いメサ
を形成する。この時の活性層中は１．５〜３μｍである
。その後、液相成長法を用いて、ｐ形Ｑａ ０．５５
Ａｔｏ、ｔｓ Ａｓ層９．ｎ形Ｑａ ０．５５ Ａｔｏ
４ｓ Ａｓ層１０およびｎ形ＧａＡＳ層１１をメサ側面
に形成して、メサ領域を埋め込む。次にメサ上部の酸化
膜を除去し、全面に酸化膜を形成した後ホトリソグラフ
ィ工程を経て、酸化膜の一部を除去し、拡散孔を形成し
た。次に拡散孔を介して、Ｚｎ拡散を行なった。拡散後
、結晶に電極１２．１３を形成し、へき開工程を経て、
共振器長３００μｍのレーザチップとした。作製したチ
ップのレーザ共振器方向の素子構造の概略を第４図に示
す。Ｚｎ拡散領域６は共振器中央部にのみ設けられ、端
面近傍（端面よシ２〜２０μｍ）には設けられていない
構造としである。
本レーザをソルダを介して、ｐ側電極を下にしてステム
にポンディングし、室温連続動作で９発振特性を測定し
た。素子は発振波長的８４０ｎｍにおいて、しきい値電
流５〜１０ｍＡで動作し、端面破壊限界の光出力５０〜
１００ｍＷまで安定な横基本モード発振することが確認
された。一方、同じウェハから作製した素子で、レーザ
端面までＺｎ拡散したものは、安定な横基本モード動作
を示すが、端面破壊限界が１０〜３０ｍＷと低いことが
判明した。本発明の素子を環境温度７０Ｃ１光出力３０
ｍＷで定光出力動作させたところ、１０００時間経過時
点で顕著な劣化は認められず、高い信頼度を有すること
が判明した。一方、端面までＺｎを拡散した素子では７
０ｔＺ’、５ｍＷの寿命試験で端面酸化に基づく劣化が
生じた。
にポンディングし、室温連続動作で９発振特性を測定し
た。素子は発振波長的８４０ｎｍにおいて、しきい値電
流５〜１０ｍＡで動作し、端面破壊限界の光出力５０〜
１００ｍＷまで安定な横基本モード発振することが確認
された。一方、同じウェハから作製した素子で、レーザ
端面までＺｎ拡散したものは、安定な横基本モード動作
を示すが、端面破壊限界が１０〜３０ｍＷと低いことが
判明した。本発明の素子を環境温度７０Ｃ１光出力３０
ｍＷで定光出力動作させたところ、１０００時間経過時
点で顕著な劣化は認められず、高い信頼度を有すること
が判明した。一方、端面までＺｎを拡散した素子では７
０ｔＺ’、５ｍＷの寿命試験で端面酸化に基づく劣化が
生じた。
上記実施例では電流注入領域の限定にＺｎの選択拡散を
用いたが、酸化膜形成やイオン注入等の他の手段を用い
ても同様な効果が得られた。また、本実施例の多重量子
井戸型構造の他、単一量子井戸型構造の活性層を有する
レーザにおいても同様な結果が得られた。さらにレーザ
構造についても、本実施例の他、Ｃ８Ｐ構造やプレーナ
構造等の横モードとじ込め構造の併用を試みたが同様な
効果が得られた。
用いたが、酸化膜形成やイオン注入等の他の手段を用い
ても同様な効果が得られた。また、本実施例の多重量子
井戸型構造の他、単一量子井戸型構造の活性層を有する
レーザにおいても同様な結果が得られた。さらにレーザ
構造についても、本実施例の他、Ｃ８Ｐ構造やプレーナ
構造等の横モードとじ込め構造の併用を試みたが同様な
効果が得られた。
以上の実施例ではＧａＡｓ／ＧａＡ７Ａｓ系材料をか得
られることは言うまでもない。
られることは言うまでもない。
本発明によれば簡便に端面透明化構造が作製できる。と
くに、端面近傍の電流未注入領域の長さが１〜２０μｍ
の範囲では顕著なしきい値電流の変動等レーザ特性の変
動が見られず、素子作製歩留向上の点で効果がある。さ
らに、本発明では端面破壊限界の向上や端面酸化に基づ
く劣化が抑制され、高出力、長寿命素子の実現の点で効
果がある。
くに、端面近傍の電流未注入領域の長さが１〜２０μｍ
の範囲では顕著なしきい値電流の変動等レーザ特性の変
動が見られず、素子作製歩留向上の点で効果がある。さ
らに、本発明では端面破壊限界の向上や端面酸化に基づ
く劣化が抑制され、高出力、長寿命素子の実現の点で効
果がある。
第１図はＺｎの選択拡散による端面透明化半導体レーザ
の共振器方向の構造概略図、第２図は端面埋め込み構造
レーザの共振器方向の構造概略図、第３図は本発明にか
かわる半導体レーザのレニザ端面側よ９児た構造概略図
、第４図は第３図のし一ザの共振器方向の構造概略図で
ある。 １−ｎ形Ｇ ａ Ａ Ｓ基板、２−ｎ形ＧａＡ２ＡＳク
ラッド層、３・・・ＧａＡＡＡｓ活性層、４・・・ｐ形
ＧａＡ／情Ｓクラッド層、５・・・ｎ形ＧａＡｓキャッ
プ層、６・・・Ｚｎ拡散領域、７・・・ＧａＡｔＡＳ埋
め込み層、８・・・Ｇａｏ、ｓＡＡα２ＡｓとＧａＡＳ
の多重薄膜で構成された多重量子井戸型活性１−１９・
・・ｐ形ＧａＡｔＡＳ埋め込み層、１０ ・ｎ形ＧａＡ
ｔＡｓ堀込み層、１１・・・ｎ形Ｇ ａ Ａ ｓ層、１
２・・・ｐ側電極、１３・・・ｎ側電極。 第 １ 図 第２ 図 第 ３ 図 ／、１ 遁４ 区 第１頁の続き ＠発明者魚見 相欠 ０発 明 者 大 歳 創 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８幡地 株式会社日立製作所
中央研究所内 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８幡地 株式会社日立製作所
中央研究所内
の共振器方向の構造概略図、第２図は端面埋め込み構造
レーザの共振器方向の構造概略図、第３図は本発明にか
かわる半導体レーザのレニザ端面側よ９児た構造概略図
、第４図は第３図のし一ザの共振器方向の構造概略図で
ある。 １−ｎ形Ｇ ａ Ａ Ｓ基板、２−ｎ形ＧａＡ２ＡＳク
ラッド層、３・・・ＧａＡＡＡｓ活性層、４・・・ｐ形
ＧａＡ／情Ｓクラッド層、５・・・ｎ形ＧａＡｓキャッ
プ層、６・・・Ｚｎ拡散領域、７・・・ＧａＡｔＡＳ埋
め込み層、８・・・Ｇａｏ、ｓＡＡα２ＡｓとＧａＡＳ
の多重薄膜で構成された多重量子井戸型活性１−１９・
・・ｐ形ＧａＡｔＡＳ埋め込み層、１０ ・ｎ形ＧａＡ
ｔＡｓ堀込み層、１１・・・ｎ形Ｇ ａ Ａ ｓ層、１
２・・・ｐ側電極、１３・・・ｎ側電極。 第 １ 図 第２ 図 第 ３ 図 ／、１ 遁４ 区 第１頁の続き ＠発明者魚見 相欠 ０発 明 者 大 歳 創 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８幡地 株式会社日立製作所
中央研究所内 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８幡地 株式会社日立製作所
中央研究所内
Claims (1)
- １、活性層を一層以上有して成る量子井戸型半導体レー
ザ装置において、電流注入領域をレーザ端面近傍を除い
た領域に限定することを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23974983A JPS60132381A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23974983A JPS60132381A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60132381A true JPS60132381A (ja) | 1985-07-15 |
Family
ID=17049354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23974983A Pending JPS60132381A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60132381A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6173393A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-15 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 半導体ストライプレーザー |
| JPS647589A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-11 | Furukawa Electric Co Ltd | Manufacture of semiconductor light emitting element |
| JPH06283799A (ja) * | 1993-03-25 | 1994-10-07 | Nec Corp | 半導体レーザ |
-
1983
- 1983-12-21 JP JP23974983A patent/JPS60132381A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6173393A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-15 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 半導体ストライプレーザー |
| JPS647589A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-11 | Furukawa Electric Co Ltd | Manufacture of semiconductor light emitting element |
| JPH06283799A (ja) * | 1993-03-25 | 1994-10-07 | Nec Corp | 半導体レーザ |
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