JPS61242090A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS61242090A JPS61242090A JP60083742A JP8374285A JPS61242090A JP S61242090 A JPS61242090 A JP S61242090A JP 60083742 A JP60083742 A JP 60083742A JP 8374285 A JP8374285 A JP 8374285A JP S61242090 A JPS61242090 A JP S61242090A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- superlattice
- active layer
- semiconductor laser
- diffraction grating
- 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
- H01S5/10—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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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】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】
産業上の利用分野
本発明は光通信用に用いられる分布反射型の半導体レー
ザに関するものである。
ザに関するものである。
従来の技術
光通信用の半導体レーザとして開発しているタイプの大
半はプロセスが簡単ということもあって、へき開面を共
振器面とするいわゆるファブリペロ型半導体レーザであ
る。しかしこのタイプでは、ＣＷ動作時には単−縦モー
ド発振するが、高速変調時にはモード数が増加して多縦
モード発振し、光フアイバ内で波長分散するという欠点
があった。
半はプロセスが簡単ということもあって、へき開面を共
振器面とするいわゆるファブリペロ型半導体レーザであ
る。しかしこのタイプでは、ＣＷ動作時には単−縦モー
ド発振するが、高速変調時にはモード数が増加して多縦
モード発振し、光フアイバ内で波長分散するという欠点
があった。
そこで高速変調時にも縦単一モード発振が可能な分布反
射型レーザが開発された。第３図に分布反射型レーザの
一例であるｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ
ｌａｓｅｒ （Ｄ Ｆ Ｂレーザ）の概略図を示す。ｎ
型ＩｎＰ基板１の表面上に周期構造のピッチがたとえば
１９７６人の第１次の回折格子２をホログラフィック露
光技術で形成する。ホトレジストを除去した後、たとえ
ば液相成長法で回折格子の形状を保存したままで光の導
波層３（λ９＝１．１．ｃａｍのＩｎＧａＡｓＰ層）、
活性層４（λ９＝１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ層）、ク
ラッド層５（ｐ型ＩｎＰ）、キャップ層６（ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ 層）を順次成し、その後メサエッチを施し２
回目の液相成長法で屈折率導波型の埋め込み構造（ＢＨ
）とし、ＢＨ−ＤＦＢ レーザが製作されるＯ 発明が解決しようとする問題点 ＤＦＢレーザにおいては共振状態を形成する回折格子の
形状が重要である。液相成長法では通常エピタキシャル
成長層を形成する前にはメルトバックを行ない基板表面
を少し溶かす工程がとられるが、この回折格子上のエピ
タキシャル成長においては、このメルトバック工程がと
ることができず（回折格子の形状を保存するため）、そ
れ故、この上のエピタキシャル層には、回折格子表面か
らの欠陥が活性層のエピタキシャル成長層まで伸び、半
導体レーザの特性に悪影響を及ぼす。
射型レーザが開発された。第３図に分布反射型レーザの
一例であるｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ
ｌａｓｅｒ （Ｄ Ｆ Ｂレーザ）の概略図を示す。ｎ
型ＩｎＰ基板１の表面上に周期構造のピッチがたとえば
１９７６人の第１次の回折格子２をホログラフィック露
光技術で形成する。ホトレジストを除去した後、たとえ
ば液相成長法で回折格子の形状を保存したままで光の導
波層３（λ９＝１．１．ｃａｍのＩｎＧａＡｓＰ層）、
活性層４（λ９＝１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ層）、ク
ラッド層５（ｐ型ＩｎＰ）、キャップ層６（ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ 層）を順次成し、その後メサエッチを施し２
回目の液相成長法で屈折率導波型の埋め込み構造（ＢＨ
）とし、ＢＨ−ＤＦＢ レーザが製作されるＯ 発明が解決しようとする問題点 ＤＦＢレーザにおいては共振状態を形成する回折格子の
形状が重要である。液相成長法では通常エピタキシャル
成長層を形成する前にはメルトバックを行ない基板表面
を少し溶かす工程がとられるが、この回折格子上のエピ
タキシャル成長においては、このメルトバック工程がと
ることができず（回折格子の形状を保存するため）、そ
れ故、この上のエピタキシャル層には、回折格子表面か
らの欠陥が活性層のエピタキシャル成長層まで伸び、半
導体レーザの特性に悪影響を及ぼす。
問題点を解決するだめの手段
本発明は上記問題点を解決するため、回折格子上の導波
層を薄膜多層からなる超格子層で形成し、回折格子から
の導入欠陥がこの超格子層でストップされ、活性層まで
導入されることなく活性層の結晶性を良好にする０すな
わち本発明は周期構造の溝を有する半導体基板表面上に
ヘテロ接合からなる薄膜多層の超格子層、活性層、この
活性層より屈折率の小さいクラッド層を含んだ積層構造
とする０ 作 用 ヘテロ接合界面には少なからずひずみ場のエネルギーが
存在し、基板側からエビ層へと導入してきた欠陥はヘテ
ロ界面に沿って外へと逃げてゆくため、超格子のような
多数のヘテロ接合界面を有する場合は、はとんど活性層
までは欠陥は導入されず、それ故良好なりＦＢレーザが
得られる。
層を薄膜多層からなる超格子層で形成し、回折格子から
の導入欠陥がこの超格子層でストップされ、活性層まで
導入されることなく活性層の結晶性を良好にする０すな
わち本発明は周期構造の溝を有する半導体基板表面上に
ヘテロ接合からなる薄膜多層の超格子層、活性層、この
活性層より屈折率の小さいクラッド層を含んだ積層構造
とする０ 作 用 ヘテロ接合界面には少なからずひずみ場のエネルギーが
存在し、基板側からエビ層へと導入してきた欠陥はヘテ
ロ界面に沿って外へと逃げてゆくため、超格子のような
多数のヘテロ接合界面を有する場合は、はとんど活性層
までは欠陥は導入されず、それ故良好なりＦＢレーザが
得られる。
実施例
第１図に本発明の実施例の概略図を示す。第３図と同一
構成部分には同一番号を付して説明を省略する。（１０
ｏ）ｎ型ＩｎＰ基板上の回折格子上の光導波層としては
超格子層７を用いる。超格子層７はλ９で１．１μｍ程
度のＩｎ１−ｘＧａｒＡＳｙＰ１−ア（Ｏ≦ｘく１．ｏ
＜、ｙ＜１）とＩｎｌｇＧａＡＡｓＢ ＰｌＢ（Ｏ≦Ａ
く１．Ｏ≦Ｂく１）のヘテロ接合で各膜厚はドブロイ波
長以下、あるいは１００人程度でもよい。格子整合度合
としては不整合のほうがひずみのエネルギーが大きいの
でΔａ／ａは１０−３のオーダ程度がよい。その上にス
ペーサ層としてのごく薄い（〜１００ｏ人）、ＩｎＰ層
を形成してもよいが、活性層としては、０．２μｍ厚程
度のλ９＝１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ 層を用いる。
構成部分には同一番号を付して説明を省略する。（１０
ｏ）ｎ型ＩｎＰ基板上の回折格子上の光導波層としては
超格子層７を用いる。超格子層７はλ９で１．１μｍ程
度のＩｎ１−ｘＧａｒＡＳｙＰ１−ア（Ｏ≦ｘく１．ｏ
＜、ｙ＜１）とＩｎｌｇＧａＡＡｓＢ ＰｌＢ（Ｏ≦Ａ
く１．Ｏ≦Ｂく１）のヘテロ接合で各膜厚はドブロイ波
長以下、あるいは１００人程度でもよい。格子整合度合
としては不整合のほうがひずみのエネルギーが大きいの
でΔａ／ａは１０−３のオーダ程度がよい。その上にス
ペーサ層としてのごく薄い（〜１００ｏ人）、ＩｎＰ層
を形成してもよいが、活性層としては、０．２μｍ厚程
度のλ９＝１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ 層を用いる。
尚、更に半導体レーザの低しきい値化、大出力化、偏波
面保存等を考えると活性層も量子井戸型活性層８とする
ことが有望である。この場合は最適設計をすることによ
り多重量子井戸型（ＭＱＷ）でも単一量子井戸型（ＳＣ
Ｈ）でもいずれでもよい。
面保存等を考えると活性層も量子井戸型活性層８とする
ことが有望である。この場合は最適設計をすることによ
り多重量子井戸型（ＭＱＷ）でも単一量子井戸型（ＳＣ
Ｈ）でもいずれでもよい。
第２図に超格子層７と、量子井戸型活性層８の詳細な一
例を示す。超格子層７はＩｎ。、 ９２Ｇａ０．０８Ａ
ｓｏ、１６Ｐ０．８４（ｘ＝Ｏ１ｏ８．ｙ＝０．１６）
と””０．７７Ｇａｏ、２３Ａｓ、 ４．Ｐｏ、６４（
Ａ＝ｏ、 ２３ 、 Ｂ＝ｏ、 ４６ ）の各々１００
人の積層構造からなり、又、量子井戸型活性層８はＩｎ
０．７３”０．２７Ａｓ０．５７Ｐ０．４３と工”０．
８６Ｇａ０．１４”０．３Ｉ Ｐｏ、 ６９ ノ各々２
ｏｏ入の積層構造からなっている。
例を示す。超格子層７はＩｎ。、 ９２Ｇａ０．０８Ａ
ｓｏ、１６Ｐ０．８４（ｘ＝Ｏ１ｏ８．ｙ＝０．１６）
と””０．７７Ｇａｏ、２３Ａｓ、 ４．Ｐｏ、６４（
Ａ＝ｏ、 ２３ 、 Ｂ＝ｏ、 ４６ ）の各々１００
人の積層構造からなり、又、量子井戸型活性層８はＩｎ
０．７３”０．２７Ａｓ０．５７Ｐ０．４３と工”０．
８６Ｇａ０．１４”０．３Ｉ Ｐｏ、 ６９ ノ各々２
ｏｏ入の積層構造からなっている。
超格子層や量子井戸型活性層のような薄膜多層領域は液
相成長法でも形成可能であるが、格子不整合が１０ オ
ーダ、薄膜制御の観点から考えると有機金属気相成長法
で行なうのがよい。
相成長法でも形成可能であるが、格子不整合が１０ オ
ーダ、薄膜制御の観点から考えると有機金属気相成長法
で行なうのがよい。
発明の効果
本発明によれば、回折格子上の光導波層に超格子層を用
いることにより、回折格子からの欠陥の活性層への貫通
導入を超格子層でしゃ断することができ、半導体レーザ
の寿命を伸ばすことが可能どなる。超格子層は通常の平
坦な基板上へのエビタキシャル成長の第１バツクア層と
して用いられることがあるが、本発明のように回折格子
上のエピタキシャル層に用いることにより、極めて大き
な効果をあげることができる。有機金属気相成長法によ
り簡単かつ組成膜厚制御可能な超格子層を得ることがで
きる。又、活性層を量子井戸型層とすることによりレー
ザの低しきい値化、大出力化もはかれることができ、本
発明は、高速変調時においても単−縦モード発振する分
布反射型レーザの長寿命化には欠くことのできないもの
である。
いることにより、回折格子からの欠陥の活性層への貫通
導入を超格子層でしゃ断することができ、半導体レーザ
の寿命を伸ばすことが可能どなる。超格子層は通常の平
坦な基板上へのエビタキシャル成長の第１バツクア層と
して用いられることがあるが、本発明のように回折格子
上のエピタキシャル層に用いることにより、極めて大き
な効果をあげることができる。有機金属気相成長法によ
り簡単かつ組成膜厚制御可能な超格子層を得ることがで
きる。又、活性層を量子井戸型層とすることによりレー
ザの低しきい値化、大出力化もはかれることができ、本
発明は、高速変調時においても単−縦モード発振する分
布反射型レーザの長寿命化には欠くことのできないもの
である。
第１図は本発明の一実施例における半導体レーザの構造
を示す図、第２図は同レーザに用いる超格子層を示す図
、第３図は従来の半導体レーザの構造を示す図である。 ２・・・・・・回折格子、７・・・・・・超格子層、８
・・・・・・量子井戸型活性層。
を示す図、第２図は同レーザに用いる超格子層を示す図
、第３図は従来の半導体レーザの構造を示す図である。 ２・・・・・・回折格子、７・・・・・・超格子層、８
・・・・・・量子井戸型活性層。
Claims (6)
- （１）周期構造の溝を有する半導体基板表面上にヘテロ
接合からなる薄膜多層の超格子層、活性層、この活性層
より屈折率の小さいクラッド層を含んだ積層構造からな
る半導体レーザ。 - （２）薄膜多層の超格子の各薄膜の膜厚はドブロイ波長
以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体レーザ。 - （３）ヘテロ接合からなる薄膜多層は、これらの薄膜多
層間の格子整合度合が１０＾−＾３のオーダであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ
。 - （４）活性層が量子井戸型構造であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ。 - （５）半導体基板が（１００）面のｎ型ＩｎＰ基板であ
り、薄膜多層の超格子はＩｎ＿１＿−＿ｘＧａ＿ｘＡｓ
＿ｙＰ＿１＿−＿ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）と１ｎ
＿１＿−＿ＡＧａ＿ＡＡｓ＿ＢＰ＿１＿−＿Ｂ（０≦Ａ
≦１、０≦Ｂ≦１）のヘテロ接合からなり、活性層は１
．３μｍ帯あるいは１．５５μｍ帯のＩｎＧａＡｓＰで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体レーザ。 - （６）薄膜多層の超格子層をはじめとする上記の各層は
有機金属気相成長法で形成することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60083742A JPS61242090A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60083742A JPS61242090A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61242090A true JPS61242090A (ja) | 1986-10-28 |
Family
ID=13810976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60083742A Pending JPS61242090A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61242090A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62291190A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-17 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS63153884A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-27 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レ−ザ |
| JPH0362985A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-19 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH04230090A (ja) * | 1990-06-13 | 1992-08-19 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体レーザからなる製品の製造方法 |
| US5309472A (en) * | 1991-06-24 | 1994-05-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and a method for producing the same |
| US6704335B1 (en) * | 1998-12-17 | 2004-03-09 | Seiko Epson Corporation | Light-emitting device |
| KR100638819B1 (ko) | 2005-05-19 | 2006-10-27 | 삼성전기주식회사 | 광추출효율이 개선된 수직구조 질화물 반도체 발광소자 |
-
1985
- 1985-04-19 JP JP60083742A patent/JPS61242090A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62291190A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-17 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS63153884A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-27 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レ−ザ |
| JPH0362985A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-19 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH04230090A (ja) * | 1990-06-13 | 1992-08-19 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体レーザからなる製品の製造方法 |
| US5309472A (en) * | 1991-06-24 | 1994-05-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and a method for producing the same |
| US6704335B1 (en) * | 1998-12-17 | 2004-03-09 | Seiko Epson Corporation | Light-emitting device |
| KR100638819B1 (ko) | 2005-05-19 | 2006-10-27 | 삼성전기주식회사 | 광추출효율이 개선된 수직구조 질화물 반도체 발광소자 |
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