JPS61247086A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents

半導体レ−ザ素子

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JPS61247086A
JPS61247086A JP9040085A JP9040085A JPS61247086A JP S61247086 A JPS61247086 A JP S61247086A JP 9040085 A JP9040085 A JP 9040085A JP 9040085 A JP9040085 A JP 9040085A JP S61247086 A JPS61247086 A JP S61247086A
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grooves
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groove
window
active layer
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JP9040085A
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Taiji Morimoto
泰司 森本
Mototaka Tanetani
元隆 種谷
Hiroshi Hayashi
寛 林
Saburo Yamamoto
三郎 山本
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Priority to EP86303044A priority patent/EP0199588B1/en
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、レーザ光の吸収の少ない窓領域を有する半導
体レーザ素子の新規な構造に関するものである。
〈従来の技術とその問題点〉 半導体レーザの寿命を制限する要因の1つに光出射面と
なる共振器端面でのレーザ光の吸収による端面劣化があ
ることは良く知られている。また、この問題を解決する
ため端面でのレーザ光の吸収を少なくしたウィンドウ(
窓形)VS I Sレーザ(Window VSIS 
 1aser  ;  Appl、Phys。
Letters  Vo142.No、5,1.Mar
、1983゜P2O3)が提唱されている。このレーザ
素子は、基板上に7字溝を形成して内部ストライプ構造
とし、この上にダブルへテロ接合型のレーザ発振用多層
結晶を成長させ、さらに共振器端面にレーザ光の窓機能
を付与したもので、特性的には非常に優れたものである
が、レーザ励起領域に湾曲した活性層を用いる必要があ
る。ところが、通常の液相エピタキシャル成長法ではG
a溶液の飽和度や成長炉内。温度分布等の関係でその湾
曲度を一定に制御することが非常に困難であるという欠
点を有している。また、レーザ励起部に湾曲した活性層
を用いていることよシ高出力動作時に光密度が上昇し、
これは劣化を誘発する要因として作用する。
〈問題点を解決するだめの手段〉 本発明は、上述の問題点を解決するため、VSISレー
ザを基本とする内部ヌトライプ構造半導体レーザ素子に
おいて、レーザ発振に関与する主ストライプ状溝の両側
に並設してこの主ストライプ状溝のヌトライプ幅よりも
広い副ストライプ状溝を形成し、これら2種のストライ
プ状溝の形成された基板上に成長されたレーザ発振用共
振器の端面近傍では主ストライプ状溝と副ストライプ状
溝との間隔が共振器中央部付近に比べて狭くなるように
設定し、液相エピタキシャル成長法を用いた場合でも基
板上に形成される活性層の共振器端面近傍で確実に安定
な窓機能を付与することのできる半導体レーザ素子を構
成したことを特徴とする。
また、発光に関与する主ストライプ状溝上の活性層の層
厚がレーザ共振方向に沿って共振器端面近傍では薄く、
内部の励起部では厚くなシ、これによって光導波路が形
成され、端面劣化要因のない窓形レーザ素子が得られる
〈実施例〉 以下、本発明を図示する実施例によシ詳細に説明する。
第1図は本発明の1実施例を示す半導体レーザ素子の部
分切断斜視図である木実施例は半導体レーザ素子のレー
ザ共振器長が250μmであシ、そのうち両共振端面か
ら共振器内方に向って25μmの窓領域、la、lbと
これら窓領域1a、lbに連結される共振器中央部のレ
ーザ励起領域2より成る。素子構造は、基板JO上に逆
導電型の電流阻止層11が堆積され、この電流阻止層】
1の界面よりV字状の主ストライプ状溝21と主ストラ
イプ状溝2】の左右に位置する副ストライプ状溝22.
23が設けられている。主ストライプ状溝2】は基板]
0よシミ流阻止層】1を溝に沿って除去し、電流通路を
形成するV字型チャンネル溝であり、副ヌトライプ状溝
22.23は窓領域la、lbの配列間隔が狭い左右1
対の溝22a。
22b、22c、22dと励起領域2の配列間隔が広い
左右】対の溝23a、23bで構成される。
これらの溝が形成された基板10上にクラッド層12が
堆積される。このクラッド層12は主ストライプ状溝2
1直上では平坦であるが副ストライプ状溝22.23直
上では溝形状の影響を受けて凹陥成形されている。クラ
ッド層】2上にけレーザ発振用活性層】3が積層される
が、この活性層13は下地のクラッド層12の影響を受
けて副ストライプ状溝22.23の直上で湾曲され、他
の部分では平坦に形成される。活性N13上にはダブル
へテロ接合を構成するためのもう一方のクラッド層14
か積層され、この上にオーミックコンタクトを得るため
にキャップ層】5が積層される。
以上によシレーザ動作用多層結晶構造が基板1゜上に積
層形成される。
上記構造において、活性N13の主ストライプ状溝21
直上は窓領域1a、lbで層厚が薄く、励起領域2で層
厚が厚くなっておシ、窓領域1a。
】bの活性層】3でレーザ光の吸収の少ない窓機能が形
成されている。この窓領域1a、lbと励起領域2の活
性層厚の差は、次の原因によって生ずる。即ち、窓領域
1a、lbにある副ストライプ状溝22a、22b、2
2c、22dと励起領域2にある副ヌトライプ状溝23
a、23bにおいて活性層21が成長速度の速い湾曲成
長を起こしておシ、この結果成長融液中のAsがこの湾
曲成長部分に拡散集中する現象を起こす。これによって
主ストライプ状溝21直上の活性層】3の成長が鈍化さ
れ遅くなる。また、その成長速度の鈍化の割合は、主ス
トライプ状溝2】と副ストライプ状溝23の間隔に依存
し、間隔が狭くなる程成長速度が遅くなる。従っ−c1
窓領域]a、1bでは活性層13の成長が遅く、逆に励
起領域2では活性層】3の成長がこれよシ速ぐなり、結
果として得られる活性層13の厚さに差が生じる。木実
雄側では窓領域1a、IbO主ヌトライプ状溝2】と副
ストライプ状溝22 a +  22 b * 22 
Cl22d間の間隔は10μm、励起領域2での主スト
ライプ状溝21と副ストライプ状溝23d、23b間の
間隔は30μmに設定した。この結果、主ストライプ状
溝21直上の活性層J3を窓領域1a。
1bで励起領域2より薄く成長形成させることができた
以上の構成を有する半導体レーザ素子に電流を流すと、
窓領域1a、lbでは励起領域2よシも活性層厚が薄い
ので注入電子は励起領域2より伝導帯の高いところまで
注入される。従って励起領域2で発振したレーザ光は窓
領域]a、]bにおいて吸収を受けず、いわゆるウィン
ドウ(窓形)レーザとなシ、高出力動作が可能となる。
次に第1図に示す半導体レーザ素子の製造方法について
第2図を参照しながら説明する。第2図(A)に示す様
にp −G a A s基板10(Znドープ、キャリ
ア濃度] X 10”clI13 )に後の工程で形成
される副ストライプ状溝と同じ位置に同じ形成或いはそ
れよりも大きい形状のストライプ加工溝22a’、22
b’、22c’、22d’、23a’。
23b′を形成する。この基板】0上に、液相エピタキ
シャル成長法を用いて第2図(B)に示す様に、n型G
aAs(Teドープ、キャリア濃度6×]0′8clr
3)電流阻止層】1を、ストライプ加工溝22a’、2
2b’、22c’、22d’。
23 a’ + 23 b ’が完全に埋設されかつ後
の工程で形成する主ストライプ状溝21の位置での電流
阻止層】1の層厚が0.8μmとなる様に、エビタキシ
ャμ成長させる。続いて、エツチングにより、第2図(
C)に示す様に幅8μ雇い深さ1.0μmの副ストライ
プ状溝22a、22b、22c。
22d、23a、23be電流阻止層11表面よシ刻設
する。この溝加工はストライプ加工溝22a’。
22b’、22c’、22d’、23a’、23b’に
重畳して形成する。更に、幅3μm、深さ1.0μmの
主ストライプ状溝2】を左右1対の副ヌトライプ状溝の
中間位置に刻設する。尚、主ストライプ状溝2】の位置
では電流阻止層】1の厚さは0.8μmであり、エツチ
ングによって主ストライプ状溝21はこの電流阻止層2
1を突き抜けることになシミ流通路が形成される。一方
、副ストライプ状溝を形成した位置では電流阻止層11
の層厚が厚く電流通路は形成されず、この結果、電流は
主ストライプ状溝21にのみ集中して流れ、有効な電流
狭窄を行なうことができる。
この後、再び液相エピタキシャル成長法によ択第2図(
D)に示す様にp−GaAlAsクラッド層12、p−
GaAlAs活性層13、n−GaAlAsクラッドM
】4、n−GaAsキaeyプ層15全15成長し、ダ
ブルへテロ接合構造のレーザ動作用多層結晶を形成する
。この成長の際に、副ヌトライプ状溝で活性層13が湾
曲する様に成長条件を選定することによシ、既に述べた
効果に基いて、主ストライプ状溝2】と副ストライプ状
溝22.23間の間隔の違いによシ、内部の励起領域2
での主ストライプ状溝21上の活性層厚、を木実雄側で
は0.10μm、同じく窓領域1a。
1bでの主ストライプ状溝21直上の活性層厚を0.0
4μm程度に薄く成長させることができ、ウィンドウ(
窓形)半導体レーザ素子を作製することができる。この
素子は室温連続発振で最大200mWの出力を得ること
ができた。
尚、上記実施例では、p型GaAs半導体基板を用いた
が、反対の導電型のものを用いて本良く、InGaAs
P、GaAlAsSb系等にも適用することができる。
〈発明の効果〉 以上詳説した如く、半導体レーザ端面近傍を光吸収のな
い窓領域とすることによシ室温連続発振で高出力動作を
可能とすることができ、また、発光に関与する主ストラ
イプ構造上の活性層に湾曲した部分が無くよシ一層の高
出力化並びに製作条件性の制御性が良好で製造歩留いの
向上が実現される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例を示す半導体レーザ素子の部
分切断斜視図である。第2図は、第1図に示す半導体レ
ーザ素子の製造工程図である。 Ia、’Ib・・窓領域 2・・・励起領域 10−p型GaAs基板 】】・・・n型GaAs電流阻止層 12・・p型GaAsAsクラッド層 13−p型G a A I A、 s活性層J4・・・
n型GaAlAsクラッド層15・・・n型GaAsキ
ャップ層 21・・・主ストライプ状溝 22 a 、 22 b 、 22 c 、 22 d
 −窓領域の副ストライプ状溝 23a、23b・・・励起領域の副ストライプ状溝代理
人 弁理士  福 士 愛 彦(他2名)第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上に形成した第1のストライプ状溝の両側に、
    該第1のストライプ状溝のストライプ幅よりも幅の広い
    第2及び第3のストライプ状溝が並設され、前記基板上
    に成長されたレーザ発振用活性層に形成される共振器の
    両端面近傍では前記第1のストライプ状溝と前記第2及
    び第3のストライプ状溝の間隔が前記共振器の中央部に
    比べて狭く設定され、前記第1のストライプ状溝で電流
    通路が開通されるとともに前記第2及び第3のストライ
    プ状溝では直上の前記活性層が下方へ湾曲されて前記共
    振器の両端面近傍では前記活性層が薄く中央部ではそれ
    より厚く形成されていることを特徴とする半導体レーザ
    素子。 2、共振器の両端面近傍の活性層を光導波路として働く
    窓領域とした特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ
    素子。
JP9040085A 1985-04-23 1985-04-24 半導体レ−ザ素子 Granted JPS61247086A (ja)

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DE86303044T DE3688943T2 (de) 1985-04-23 1986-04-22 Halbleiterlaservorrichtung.
US06/854,627 US4819245A (en) 1985-04-23 1986-04-22 Semiconductor laser device having substriped channels for forming an active layer which is thin in an inside portion
EP86303044A EP0199588B1 (en) 1985-04-23 1986-04-22 A semiconductor laser device

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JPH0315830B2 JPH0315830B2 (ja) 1991-03-04

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63117483A (ja) * 1986-11-06 1988-05-21 Sharp Corp 半導体レーザ装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60789A (ja) * 1983-06-16 1985-01-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザ装置
JPS6037191A (ja) * 1983-08-09 1985-02-26 Nec Corp 半導体レ−ザの製造方法

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