JPS6191990A - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS6191990A JPS6191990A JP21353984A JP21353984A JPS6191990A JP S6191990 A JPS6191990 A JP S6191990A JP 21353984 A JP21353984 A JP 21353984A JP 21353984 A JP21353984 A JP 21353984A JP S6191990 A JPS6191990 A JP S6191990A
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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。
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
本発明は各種電子機器、光学機器の光源として用いられ
る半導体レーザ装置に関するものである。
る半導体レーザ装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
電子機器、光学機器のコヒーレント光源として半導体レ
ーザに要求される１代要な性ｒ＋Ｅに、低電流動作、単
−横モード発振がちげらルる。こわらを実現するために
はレーザ光が伝播する活性層り紀ｆ：ｆ近にレーザ光を
有効に閉じ込！ｔ）、かつレーザ素子中を流れる電流を
集中するようＶこその拡がりを抑制する必要がある。こ
の構造を備えたレーザを通常ストライプ型半導体レーザ
と呼んでいる。
ーザに要求される１代要な性ｒ＋Ｅに、低電流動作、単
−横モード発振がちげらルる。こわらを実現するために
はレーザ光が伝播する活性層り紀ｆ：ｆ近にレーザ光を
有効に閉じ込！ｔ）、かつレーザ素子中を流れる電流を
集中するようＶこその拡がりを抑制する必要がある。こ
の構造を備えたレーザを通常ストライプ型半導体レーザ
と呼んでいる。
比較的簡単なストライプ化の方法に、電流５・メ３さく
だけを用いるものがある。具体的には、ブレーナ型半導
体レーザにプロトンｊＫシ射を癩したもの、Ｚｎ拡散を
施したもの、酸化膜などの絶縁膜を形成したもの、結晶
成長等により内部に電流狭さく領域をつくりつけたもの
が挙げられる。しかしながらこれらの方法ではレーザ光
の閏じ込めが弱く、電流は、その拡がりは抑えられるも
のの、活性層内に有効（にキャリアが閉じ込められてい
るとは言い難い。
だけを用いるものがある。具体的には、ブレーナ型半導
体レーザにプロトンｊＫシ射を癩したもの、Ｚｎ拡散を
施したもの、酸化膜などの絶縁膜を形成したもの、結晶
成長等により内部に電流狭さく領域をつくりつけたもの
が挙げられる。しかしながらこれらの方法ではレーザ光
の閏じ込めが弱く、電流は、その拡がりは抑えられるも
のの、活性層内に有効（にキャリアが閉じ込められてい
るとは言い難い。
１だ、従来プレーナ！１１’＋１． ’ｌ’Ｊ、１′＋
体レーザのγ１５性１ｉ４午はさむクラッド層中で屈折
率およびエネルギーギャップを変えて光とキャリアを有
効に閉じノヘめ、低電流動作をす現したグリンレーザ（
グレイデソドインデノクスレーザ）の例があるが、活性
層に’ＦｆＪなＪｊ向での光の閉じ込めという点では不
十分であった。
体レーザのγ１５性１ｉ４午はさむクラッド層中で屈折
率およびエネルギーギャップを変えて光とキャリアを有
効に閉じノヘめ、低電流動作をす現したグリンレーザ（
グレイデソドインデノクスレーザ）の例があるが、活性
層に’ＦｆＪなＪｊ向での光の閉じ込めという点では不
十分であった。
発明の目的
本発明は上記欠点に鑑み、活性層に並置および平行な両
方向にレーザ光とキャリアを有効に閉じ込める構造を持
つ半導体レーザ装置を与えることを目的とする。
方向にレーザ光とキャリアを有効に閉じ込める構造を持
つ半導体レーザ装置を与えることを目的とする。
発明の構成
この目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置は
、溝部を有する基板上に前記溝部を埋め、活性層と平坦
な境界面を形成するクラッド層が形成され、前記クラッ
ド層上に活性層を含む二重ヘテロ構造を形成する多層薄
膜が形成され、活性層をはさむクラッド層の屈折率が活
性領域の中心から雅りるに従い減少するように構成され
ている。
、溝部を有する基板上に前記溝部を埋め、活性層と平坦
な境界面を形成するクラッド層が形成され、前記クラッ
ド層上に活性層を含む二重ヘテロ構造を形成する多層薄
膜が形成され、活性層をはさむクラッド層の屈折率が活
性領域の中心から雅りるに従い減少するように構成され
ている。
この構成により内部に強い電流狭さくストライプを設け
、しかもレーザ光は屈折率変化で、キャリアはエネルギ
ーギャップの変化で、有効に活性領咳内に閉じ込めるこ
とができ、低電流動作、弔−崩モード発振、高い微分量
子効率での発振が実現される。
、しかもレーザ光は屈折率変化で、キャリアはエネルギ
ーギャップの変化で、有効に活性領咳内に閉じ込めるこ
とができ、低電流動作、弔−崩モード発振、高い微分量
子効率での発振が実現される。
さらに、本発明の半導体レーザ装置の製造り法は、ｒＸ
Ｉｆ部を有する基板上にクラッド層を有機金属気相エピ
タキシャル成長法により、前記１１１１部を埋めて平坦
な表面を有するクラッド層を形成することを特徴とする
。
Ｉｆ部を有する基板上にクラッド層を有機金属気相エピ
タキシャル成長法により、前記１１１１部を埋めて平坦
な表面を有するクラッド層を形成することを特徴とする
。
実施例の説明
本発明の半導体レーザ装置の一実施例について、図を用
いて具体的に説明する。
いて具体的に説明する。
ここでは導電性基板としてｎ型ＧａＡｓ基板を用いる。
第１図に示す様にｎ型ＧａＡｓ５基板１の（１００）面
上に〈０１１〉方向に平行にストライプ状に２５０μｍ
ピッチ、幅５ ／ｌ ｒＩＬ、深さ１．５ 、Ｉｌｍの
溝部２を設ける。フォトレジスト膜を付けたＧａＡｓ基
板１の表面を化学エツチング処理することにより、第２
図に示す溝部を有する導電性基板５が得られる。
上に〈０１１〉方向に平行にストライプ状に２５０μｍ
ピッチ、幅５ ／ｌ ｒＩＬ、深さ１．５ 、Ｉｌｍの
溝部２を設ける。フォトレジスト膜を付けたＧａＡｓ基
板１の表面を化学エツチング処理することにより、第２
図に示す溝部を有する導電性基板５が得られる。
この導電性基板６上に有機金属気相エピタキシャル成長
法（以下、ＭＯＣＶＤ法とする。）により、第３図に示
すようにｎ型Ｇａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層６を平坦
部で１．５ ｐｒｒ＊ 、 Ｇ ａ ｔ ｙ ＡｌｙＡ
ｓ活性層７ （Ｑ ４ ｙ （Ｘ ： ｙ＜ｚ ）を０
．０６ｐｍ、Ｐ型Ｇ＆１４ム１．Ａｓクラッド層８を１
．５．Ｉｌｍ、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層を０．６ｆｉｍ
、エピタキシャル成長させた。この時のＭＯＣＶＤ法
の結晶成長条件の一例を示すと、成長温度は７７０″Ｃ
１■族元素に対する■族元素の供給モル比は５０．成長
速度は８μｍ／時、全ガス流量は８１１Ｚ分である。ｎ
型およびＰ型クラッド層６，８内では、第３図に示すよ
うな活性領域の中心０よりｙＬ、、 ｙ□、ｘ＋、ｘ一
方向に第６図又は第７図に示す様に屈折率を変化させて
いる。これはＧａＡｌＡｓ中のＡｌＡｓ混晶比を連続或
いはステップ状（ｔこ変化させることで、第６図、第７
図の屈折率プロファイルを作ることが可能である。この
とき定性的にはエネルギーギャップの大きさは、釦折率
の逆数のプロファイルとなる。
法（以下、ＭＯＣＶＤ法とする。）により、第３図に示
すようにｎ型Ｇａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層６を平坦
部で１．５ ｐｒｒ＊ 、 Ｇ ａ ｔ ｙ ＡｌｙＡ
ｓ活性層７ （Ｑ ４ ｙ （Ｘ ： ｙ＜ｚ ）を０
．０６ｐｍ、Ｐ型Ｇ＆１４ム１．Ａｓクラッド層８を１
．５．Ｉｌｍ、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層を０．６ｆｉｍ
、エピタキシャル成長させた。この時のＭＯＣＶＤ法
の結晶成長条件の一例を示すと、成長温度は７７０″Ｃ
１■族元素に対する■族元素の供給モル比は５０．成長
速度は８μｍ／時、全ガス流量は８１１Ｚ分である。ｎ
型およびＰ型クラッド層６，８内では、第３図に示すよ
うな活性領域の中心０よりｙＬ、、 ｙ□、ｘ＋、ｘ一
方向に第６図又は第７図に示す様に屈折率を変化させて
いる。これはＧａＡｌＡｓ中のＡｌＡｓ混晶比を連続或
いはステップ状（ｔこ変化させることで、第６図、第７
図の屈折率プロファイルを作ることが可能である。この
とき定性的にはエネルギーギャップの大きさは、釦折率
の逆数のプロファイルとなる。
エピタキシャル成長後、Ｚｎ拡散を行なうことにより、
Ｐ型の導電性を示す領域１０を作り、拡１１ダストライ
プ型とする。オーミック電極１２．１３を形成すること
によジ、第３図の構造ができあがる０ この構造に電流を流すと、Ｐ型拡散ストライプ１０から
つみ電流が流れ、活性領域に流れ込む。
Ｐ型の導電性を示す領域１０を作り、拡１１ダストライ
プ型とする。オーミック電極１２．１３を形成すること
によジ、第３図の構造ができあがる０ この構造に電流を流すと、Ｐ型拡散ストライプ１０から
つみ電流が流れ、活性領域に流れ込む。
弔−横モード発振し、２６ｍＡの低しきい値で動作する
半導体レーザ装置が得られた。外部微分ｌ子効率につい
ても８０％以上の高い値が得られている。上記の特性は
、第６図、第７図に示すようにクラッド層に屈折率プロ
ファイルとエネルギーギヤノブのプロファイルを持たせ
、しかもｎ型クラッド層６でｕｙ 、ｙ 方向にも上
記プロファイルＲ を形成したため、有効にレーザ光とキャリアの’Ｒ１じ
込めがなされている結果と考えられる。なお、通常のス
トライプレーザでは第４図、グリンレーザでは第６図に
示すプロファイルを持ち、本発明に比べると、レーザ光
とキャリアの閉じ込めの効率は囚い。
半導体レーザ装置が得られた。外部微分ｌ子効率につい
ても８０％以上の高い値が得られている。上記の特性は
、第６図、第７図に示すようにクラッド層に屈折率プロ
ファイルとエネルギーギヤノブのプロファイルを持たせ
、しかもｎ型クラッド層６でｕｙ 、ｙ 方向にも上
記プロファイルＲ を形成したため、有効にレーザ光とキャリアの’Ｒ１じ
込めがなされている結果と考えられる。なお、通常のス
トライプレーザでは第４図、グリンレーザでは第６図に
示すプロファイルを持ち、本発明に比べると、レーザ光
とキャリアの閉じ込めの効率は囚い。
また、平坦な活性層を形成する理由は、結晶性に由来す
る光学特性の改羨、注入電流経路を安定させるためであ
る。
る光学特性の改羨、注入電流経路を安定させるためであ
る。
また、本実施例では導電性基板にｎ型ＧａＡｓ基板を用
いたが、Ｐ型基板や他の材料の導電性基板を用いてもよ
い。さらに、本実施例ではＧ？ＬＡｓ系、ＧａＡｌＡｓ
系半導体レーザについて述べたが、ＩｎＰ系や他の多元
混晶系材料を含む化合物半導体材料を用いて作製する半
導体レーザ装置および製造り法に本発明を同祿に適用す
ることは可能である。
いたが、Ｐ型基板や他の材料の導電性基板を用いてもよ
い。さらに、本実施例ではＧ？ＬＡｓ系、ＧａＡｌＡｓ
系半導体レーザについて述べたが、ＩｎＰ系や他の多元
混晶系材料を含む化合物半導体材料を用いて作製する半
導体レーザ装置および製造り法に本発明を同祿に適用す
ることは可能である。
本実施例では、結晶成長工程は全てＭＯＣＶＤ法により
行なった例を述べたが、他の結晶成長方法例えば、ＬＰ
Ｅ法、ＶＰＫ法、ＭＢＥ法を併用してもよい。
行なった例を述べたが、他の結晶成長方法例えば、ＬＰ
Ｅ法、ＶＰＫ法、ＭＢＥ法を併用してもよい。
発明の効果
以上のように本発明は、高効率、低電流動作でｔｌｌ−
横モード発振する″４６４６部−ザ装置およびその製造
方法を提供するものであり、その実用的効果は大なるも
のがある。
横モード発振する″４６４６部−ザ装置およびその製造
方法を提供するものであり、その実用的効果は大なるも
のがある。
第１図〜第３図は本実施例で述べた半導体レーザ装置の
製造過程を示す図、第４図および第５図はそれぞれ通常
のストライプ型半導体レーザ装′１ｔの屈折率プロファ
イルを示す図、第６図、第７図は本実施例の？（４４体
レーザ装置の屈折率プロファイルを示す図である。 １−ｎ型ＧａＡｓ基板、２・−ストライプ□１）（のｉ
、１４部、３ ・−（０１１）面、４ ・・ ４．０１
１）而、５ ｎ型ＧａＡｓ基板、６−− ｎ型Ｇａｌ
ＸＡｌｘＡｓクラッド層、７−−−Ｇａ、−ｙＡｌｙＡ
ｓ活性ハう、８−Ｐ型Ｇａ、−２Ａｌ□Ａｓクラッド層
、９ ・・ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層、１ｏ・・Ｚｎ拡ｆ
＆Ｐ型領域、１２．１３・・・・オーミック電極、１４
・・・・活性領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１３第１
図 ？ 第３図 第４図 °）５図 （ａ）（ｌｙ＋ 第６図 第７図
製造過程を示す図、第４図および第５図はそれぞれ通常
のストライプ型半導体レーザ装′１ｔの屈折率プロファ
イルを示す図、第６図、第７図は本実施例の？（４４体
レーザ装置の屈折率プロファイルを示す図である。 １−ｎ型ＧａＡｓ基板、２・−ストライプ□１）（のｉ
、１４部、３ ・−（０１１）面、４ ・・ ４．０１
１）而、５ ｎ型ＧａＡｓ基板、６−− ｎ型Ｇａｌ
ＸＡｌｘＡｓクラッド層、７−−−Ｇａ、−ｙＡｌｙＡ
ｓ活性ハう、８−Ｐ型Ｇａ、−２Ａｌ□Ａｓクラッド層
、９ ・・ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層、１ｏ・・Ｚｎ拡ｆ
＆Ｐ型領域、１２．１３・・・・オーミック電極、１４
・・・・活性領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１３第１
図 ？ 第３図 第４図 °）５図 （ａ）（ｌｙ＋ 第６図 第７図
Claims (2)
- （１）溝部を有する基板上に前記溝部を埋め、活性層と
平坦な境界面を形成するクラッド層があり、前記クラッ
ド層上に活性層を含む二重ヘテロ構造を形成する多層薄
膜があり、前記活性層をはさむクラッド層の屈折率が、
活性領域の中心から離れるに従い減少することを特徴と
する半導体レーザ装置。 - （２）溝部を有する基板上にクラッド層を有機金属気相
エピタキシャル成長法により、前記溝部を埋めて平坦な
表面を有するクラッド層を形成することを特徴とする半
導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21353984A JPS6191990A (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21353984A JPS6191990A (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6191990A true JPS6191990A (ja) | 1986-05-10 |
Family
ID=16640862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21353984A Pending JPS6191990A (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6191990A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01291481A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-24 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1984
- 1984-10-11 JP JP21353984A patent/JPS6191990A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01291481A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-24 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置 |
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