JPS6257271A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6257271A JPS6257271A JP19711985A JP19711985A JPS6257271A JP S6257271 A JPS6257271 A JP S6257271A JP 19711985 A JP19711985 A JP 19711985A JP 19711985 A JP19711985 A JP 19711985A JP S6257271 A JPS6257271 A JP S6257271A
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- Japan
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- semiconductor laser
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、l nGaAgPをクラッド層として用いた
ダブルヘテロ接合型半導体レーザ装置の改良に関する。
ダブルヘテロ接合型半導体レーザ装置の改良に関する。
〔発明の技術的背量とその問題点]
近年、GaAsを基板とし、これに格子整合するI n
GaAffPをクラッド層とするダブルヘテロ接合型半
導体レーザが考案されている。このレーザは、クラッド
層としてのTnGaAQPのバンドギャップエネルギー
が1.9〜2.35[eV]であり、■=v族化合物半
導体混晶としては大きな値を持つ。このため、l n
G a P 。
GaAffPをクラッド層とするダブルヘテロ接合型半
導体レーザが考案されている。このレーザは、クラッド
層としてのTnGaAQPのバンドギャップエネルギー
が1.9〜2.35[eV]であり、■=v族化合物半
導体混晶としては大きな値を持つ。このため、l n
G a P 。
I n G a A Q P 、 r n G a
A S P 、 G a A Q A S等を活性層材
料とすることにより、短波長、特に可視光での発振が可
能となっている。
A S P 、 G a A Q A S等を活性層材
料とすることにより、短波長、特に可視光での発振が可
能となっている。
しかしながら、この種の半導体レーザにあっては、従来
のGaAs基板上のQaAgAS系、InP基板上のI
n G a A s P系の半導体レーザに比較して
、次のような問題がある。即ら、T n G a A
Q Pは、キャリアの移動度が小さく、特にP型の導電
型において4=ヤリアであるホールの移動度が201c
m2/Vsec ]程度と小さく、低抵抗の結晶を得難
い。ここで、キャリア濃度を大きくすることにより低抵
抗化をはかると、結晶中での析出や表面荒れ等が生じる
。このため、ダブルヘテロ構造を作成した場合に非発光
再結合中心が生じることになり、良好な発光特性を得る
ことはできない。また、抵抗率の高い結晶をそのまま用
いると、素子の直列抵抗が大きくなり、動作電圧が高く
なる等の問題があった。
のGaAs基板上のQaAgAS系、InP基板上のI
n G a A s P系の半導体レーザに比較して
、次のような問題がある。即ら、T n G a A
Q Pは、キャリアの移動度が小さく、特にP型の導電
型において4=ヤリアであるホールの移動度が201c
m2/Vsec ]程度と小さく、低抵抗の結晶を得難
い。ここで、キャリア濃度を大きくすることにより低抵
抗化をはかると、結晶中での析出や表面荒れ等が生じる
。このため、ダブルヘテロ構造を作成した場合に非発光
再結合中心が生じることになり、良好な発光特性を得る
ことはできない。また、抵抗率の高い結晶をそのまま用
いると、素子の直列抵抗が大きくなり、動作電圧が高く
なる等の問題があった。
第3図はI nGaAgPをクラッド層とするダブルヘ
テロ接合型半導体レーザの従来構造を示す断面図である
。これは、N GaAS基板31上にN−rnO15
(Gat−xAffx)0,5 PクラッドM32、
I no、5 (G a t、−x’A Q x’)
0.5 P活性層33、PI n015 (Ga
t−xAIlx )0.5Pクラッド層34、paaA
s電極コンタクト層36を積層し、S i 02等の絶
縁膜37により電流狭窄を行ったストライプレーザであ
る。なお、図中38.39はそれぞれP側、N側の電極
である。絶縁膜37の間隔を4[I1m]、活性層33
の厚さを0.1[/1m]、クラッド層32.34の厚
さを1[μm−]、コンタク]・層36の厚さを0.5
EI1m]とし、クラッド132.34のQaとA℃と
の組成比×の値を1、活性層33の組成比X′をOとす
るとき、この素子の直列抵抗は50[Ω]以十となり、
熱特性の良さを表わすしきい値電流の温度係数は40[
Kl以下であった。
テロ接合型半導体レーザの従来構造を示す断面図である
。これは、N GaAS基板31上にN−rnO15
(Gat−xAffx)0,5 PクラッドM32、
I no、5 (G a t、−x’A Q x’)
0.5 P活性層33、PI n015 (Ga
t−xAIlx )0.5Pクラッド層34、paaA
s電極コンタクト層36を積層し、S i 02等の絶
縁膜37により電流狭窄を行ったストライプレーザであ
る。なお、図中38.39はそれぞれP側、N側の電極
である。絶縁膜37の間隔を4[I1m]、活性層33
の厚さを0.1[/1m]、クラッド層32.34の厚
さを1[μm−]、コンタク]・層36の厚さを0.5
EI1m]とし、クラッド132.34のQaとA℃と
の組成比×の値を1、活性層33の組成比X′をOとす
るとき、この素子の直列抵抗は50[Ω]以十となり、
熱特性の良さを表わすしきい値電流の温度係数は40[
Kl以下であった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、r nGaAgPクラッド層のキャリ
ア濃度を高めることなく、素子の直列抵抗を小さくする
ことができ、動作電圧が低く且つ熱特性の也い良好な発
光特性を示す半導体レーザ装置を提供することにある。
とするところは、r nGaAgPクラッド層のキャリ
ア濃度を高めることなく、素子の直列抵抗を小さくする
ことができ、動作電圧が低く且つ熱特性の也い良好な発
光特性を示す半導体レーザ装置を提供することにある。
本発明の骨子は、I n G a A I2Pクラッド
層に隣接してGaAfiAS等の活性層に対して低屈折
率であり、且つクラッド層材料よりも抵抗率、熱抵抗率
が低い低屈折率層を設けることにより、クラッド層を薄
くして該クラッド層による直列抵抗の増大や熱抵抗の増
大等を防止することにある。
層に隣接してGaAfiAS等の活性層に対して低屈折
率であり、且つクラッド層材料よりも抵抗率、熱抵抗率
が低い低屈折率層を設けることにより、クラッド層を薄
くして該クラッド層による直列抵抗の増大や熱抵抗の増
大等を防止することにある。
即ち本発明は、化合物半導体基板上に活性層をクラッド
層で挟んだダブルヘテロ構造部を形成してなり、且つ上
記クラッド層として I nGaAβPを用いたダブルヘテロ接合型半導体レ
ーザ装置において、前記クラッド層の少なくとも一方の
前記活性層と反対側に、レーザ発振波長に対して透明で
該活性層よりも屈折率が低く、且つ前記クラッド層材料
よりも抵抗率及び熱抵抗率が小さい化合物半導体からな
る低屈折率層を設けるようにしたものである。
層で挟んだダブルヘテロ構造部を形成してなり、且つ上
記クラッド層として I nGaAβPを用いたダブルヘテロ接合型半導体レ
ーザ装置において、前記クラッド層の少なくとも一方の
前記活性層と反対側に、レーザ発振波長に対して透明で
該活性層よりも屈折率が低く、且つ前記クラッド層材料
よりも抵抗率及び熱抵抗率が小さい化合物半導体からな
る低屈折率層を設けるようにしたものである。
本発明によれば、低屈折率層が活性層より低屈折率であ
り、■つレーザ発振波長に対して透明であることから、
TnGaAffiPからなるクラッド層を薄く形成する
ことができる。また、低屈折率層の抵抗率をクラッド層
材料よりも小さくすると、素子の直列抵抗を十分小さく
することができる。
り、■つレーザ発振波長に対して透明であることから、
TnGaAffiPからなるクラッド層を薄く形成する
ことができる。また、低屈折率層の抵抗率をクラッド層
材料よりも小さくすると、素子の直列抵抗を十分小さく
することができる。
つまり、InGaAgPクラッド層のキャリア濃度を高
めることなく、素子の直列抵抗を十分に小さくすること
が可能となる。さらに、低屈折率層の熱抵抗率をクラッ
ド層材料よりも小さくすると、素子の熱抵抗を十分小さ
くすることができる。従って、動作電圧が低く熱特性の
良い良好な発光特性を示す半導体レーザを実現すること
ができる。
めることなく、素子の直列抵抗を十分に小さくすること
が可能となる。さらに、低屈折率層の熱抵抗率をクラッ
ド層材料よりも小さくすると、素子の熱抵抗を十分小さ
くすることができる。従って、動作電圧が低く熱特性の
良い良好な発光特性を示す半導体レーザを実現すること
ができる。
゛以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する
。
。
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図である。図中11はN−GaAS基板
であり、この基板11上にはN−Ino、s (Ga
t−xAnx)o、s Pクラット層12、T r+
o、5 (G a t−x’A Q、 x’)0.5
P活性層13、P T no、5 (Gas−
xA(lx )o、s Pクララド層14、P−Ga
t−yAffiyAs低屈折率層15及びP−GaAS
電極コンタクト層16が順次成長形成されている。コン
タクト層16上に−〇− は、5i02等の絶縁膜17が形成され、この絶縁膜1
7はストライプ状に除去されている。そして、絶縁膜1
7及びコンタクト層16の上面にP側電極18が形成さ
れ、基板11の下面にN側電極19が形成されている。
構造を示す断面図である。図中11はN−GaAS基板
であり、この基板11上にはN−Ino、s (Ga
t−xAnx)o、s Pクラット層12、T r+
o、5 (G a t−x’A Q、 x’)0.5
P活性層13、P T no、5 (Gas−
xA(lx )o、s Pクララド層14、P−Ga
t−yAffiyAs低屈折率層15及びP−GaAS
電極コンタクト層16が順次成長形成されている。コン
タクト層16上に−〇− は、5i02等の絶縁膜17が形成され、この絶縁膜1
7はストライプ状に除去されている。そして、絶縁膜1
7及びコンタクト層16の上面にP側電極18が形成さ
れ、基板11の下面にN側電極19が形成されている。
上記の構造が従来の構造と異なる点は、P−クラッド層
14の膜厚が薄い点と、P−クラッド層14とコンタク
1へ層16との間に低屈折率層15を設けたことにある
。このとき、クラッド層12゜14、活性層13及び低
屈折率H15における屈折率の分布は第2図に示す如く
なっている。
14の膜厚が薄い点と、P−クラッド層14とコンタク
1へ層16との間に低屈折率層15を設けたことにある
。このとき、クラッド層12゜14、活性層13及び低
屈折率H15における屈折率の分布は第2図に示す如く
なっている。
このような構造であれば、第2図の屈折率分布からも判
るように光を活性層13に閉込めることができ、レーザ
発振させることができる。そしてこの場合、低屈折率N
15を付加することによりP−クラッド層14を解くで
きるので、素子の直列抵抗及び熱抵抗の低減化をはかり
得る。なお、低屈折率層15の付加によりクラッド層1
4を薄くできる理由については、以下に詳しく説明する
。
るように光を活性層13に閉込めることができ、レーザ
発振させることができる。そしてこの場合、低屈折率N
15を付加することによりP−クラッド層14を解くで
きるので、素子の直列抵抗及び熱抵抗の低減化をはかり
得る。なお、低屈折率層15の付加によりクラッド層1
4を薄くできる理由については、以下に詳しく説明する
。
ダブルヘテロ接合型の半導体レーザでは、活性層とクラ
ッド層のバンドギャップエネルギー差を0.3 [eV
I稈度より大きくとることにより、キャリアを活性層に
閉込める。このとき、クラッド層の厚さはキャリアの拡
散電流が全注入電流に対して無視できる程度あれば十分
であり、例えばP型1nGaAffiPクラッド層の厚
さは0.2Eμm1以上あれば十分である。一方、活性
層にガイドされる光はクラッド層にしみ出すが、クラッ
ド層が非常に薄い場合、光はクラッド層外にもしみ出す
。このとき、クラッド層外の媒質が発振波長に対して吸
収媒質であると、レーザの損失が大きくなり、しきい値
電流も大きくなる。この理由から、第3図に示す従来構
造ではクラッド層の厚さを余り薄くできなかったのであ
る。
ッド層のバンドギャップエネルギー差を0.3 [eV
I稈度より大きくとることにより、キャリアを活性層に
閉込める。このとき、クラッド層の厚さはキャリアの拡
散電流が全注入電流に対して無視できる程度あれば十分
であり、例えばP型1nGaAffiPクラッド層の厚
さは0.2Eμm1以上あれば十分である。一方、活性
層にガイドされる光はクラッド層にしみ出すが、クラッ
ド層が非常に薄い場合、光はクラッド層外にもしみ出す
。このとき、クラッド層外の媒質が発振波長に対して吸
収媒質であると、レーザの損失が大きくなり、しきい値
電流も大きくなる。この理由から、第3図に示す従来構
造ではクラッド層の厚さを余り薄くできなかったのであ
る。
これに対し、第1図に示した構造では、I nGaAf
fiPクラッド層の外部にレーザ発振波長に対して透明
な低屈折率GaAffAS層があるので、吸収による損
失を無視することができる。
fiPクラッド層の外部にレーザ発振波長に対して透明
な低屈折率GaAffAS層があるので、吸収による損
失を無視することができる。
このため、I nGaAffPクラッド層の厚さを十分
薄く形成できるのである。
薄く形成できるのである。
なお、第1図に示す構造を可能とするP−クラッド層1
4の厚さd4.低屈折率層15の厚さく15.及びAl
1の組成yI7′)曲型的な値は、d4=0.4[μm
] 、ds =0.6 [μm]、V=0.6である。
4の厚さd4.低屈折率層15の厚さく15.及びAl
1の組成yI7′)曲型的な値は、d4=0.4[μm
] 、ds =0.6 [μm]、V=0.6である。
他の部分のディメンジョン及び組成を前記第3図に示し
た従来例と同一とした場合の素子の直列抵抗は20[Ω
]以下、温度係数は80 [K]以上であった。
た従来例と同一とした場合の素子の直列抵抗は20[Ω
]以下、温度係数は80 [K]以上であった。
このように本実施例によれば、P−クラッド層14とコ
ンタクト層16との間に低抵抗、低熱抵抗のGaAlA
s低屈折率層15を設けているので、高抵抗、高熱抵抗
のP−クラッド層14を十分薄く形成することができる
。このため、素子の直列抵抗及び熱抵抗の低減をはかり
得る。また、クラッド層におけるキャリア濃度を高める
必要がないので、非発光再結合中心を形成する等の不都
合もなく、良好な発光特性が得られる。つまり、動作電
圧が低く且つ熱特性の良い良好な発光特性を示す可視光
半導体レーザが実現されることになり、その有用性は絶
大である。
ンタクト層16との間に低抵抗、低熱抵抗のGaAlA
s低屈折率層15を設けているので、高抵抗、高熱抵抗
のP−クラッド層14を十分薄く形成することができる
。このため、素子の直列抵抗及び熱抵抗の低減をはかり
得る。また、クラッド層におけるキャリア濃度を高める
必要がないので、非発光再結合中心を形成する等の不都
合もなく、良好な発光特性が得られる。つまり、動作電
圧が低く且つ熱特性の良い良好な発光特性を示す可視光
半導体レーザが実現されることになり、その有用性は絶
大である。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記活性層の構成材料としてはI nGa
AffiPに限らず、G a A S基板に格子整合し
、バンドギャップエネルギーがクラッド層のI n G
a A Q Pよりも小さい材料であればよく、In
GaAsP、GaAfiAs等を用イルコとができる。
い。例えば、前記活性層の構成材料としてはI nGa
AffiPに限らず、G a A S基板に格子整合し
、バンドギャップエネルギーがクラッド層のI n G
a A Q Pよりも小さい材料であればよく、In
GaAsP、GaAfiAs等を用イルコとができる。
また、低屈折率層は必ずしもGaAQASに限るもので
はなく、レーザ発振波長に対し透明で活性層よりも屈折
率が低く、且つI n G a A Q Pクラッド層
よりも抵抗率或いは熱抵抗率の小さい材料であれば用い
ることも可能である。但し、G a A 8基板との格
子整合、現在の製造技術、その他の観点から、G a
A Q A Sが最も望ましい。さらに、実施例ではP
−クラッド層側のみに低屈折率層を形成したが、これに
加えN−クラッド層と基板との間に低屈折率層を形成す
るようにしてもよい。また、各層の組成及び厚さ等の条
件は、仕様に応じて適宜変更することができる。その他
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。
はなく、レーザ発振波長に対し透明で活性層よりも屈折
率が低く、且つI n G a A Q Pクラッド層
よりも抵抗率或いは熱抵抗率の小さい材料であれば用い
ることも可能である。但し、G a A 8基板との格
子整合、現在の製造技術、その他の観点から、G a
A Q A Sが最も望ましい。さらに、実施例ではP
−クラッド層側のみに低屈折率層を形成したが、これに
加えN−クラッド層と基板との間に低屈折率層を形成す
るようにしてもよい。また、各層の組成及び厚さ等の条
件は、仕様に応じて適宜変更することができる。その他
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。
=10−
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図、第2図は一上記実施例レーザの屈折
率分布を示す特性図、第3図は従来の半導体レーザの概
略構造を示す断面図である。 11 ・N −G a A S 基板、12・N−1n
GaAβPクラッド層、13・・・I nGaAβP活
性層、14−=・P−1nGaA(IPツク5フ層、1
5 ・P−GaAEΔS低屈折率層、16 ・P −G
a A S電極コンタクト層、17・・・絶縁膜、1
8.19・・・電極層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図
構造を示す断面図、第2図は一上記実施例レーザの屈折
率分布を示す特性図、第3図は従来の半導体レーザの概
略構造を示す断面図である。 11 ・N −G a A S 基板、12・N−1n
GaAβPクラッド層、13・・・I nGaAβP活
性層、14−=・P−1nGaA(IPツク5フ層、1
5 ・P−GaAEΔS低屈折率層、16 ・P −G
a A S電極コンタクト層、17・・・絶縁膜、1
8.19・・・電極層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図
Claims (3)
- (1)化合物半導体基板上に活性層をクラッド層で挟ん
だダブルヘテロ構造部を形成してなり、且つ上記クラッ
ド層としてInGaAlPを用いたダブルヘテロ接合型
半導体レーザ装置において、前記クラッド層の少なくと
も一方の前記活性層と反対側に、レーザ発振波長に対し
て透明で該活性層よりも屈折率が低く、且つ前記クラッ
ド層材料よりも抵抗率及び熱抵抗率の少なくとも一方が
小さい化合物半導体からなる低屈折率層を設けたことを
特徴とする半導体レーザ装置。 - (2)前記基板としてGaAsを用い、前記低屈折率層
としてGaAlAsを用いた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装置。 - (3)前記クラッド層のうち、P型クラッド層側に前記
低屈折率層を設けた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装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19711985A JPS6257271A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19711985A JPS6257271A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6257271A true JPS6257271A (ja) | 1987-03-12 |
Family
ID=16369046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19711985A Pending JPS6257271A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6257271A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03171679A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-25 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
US5048035A (en) * | 1989-05-31 | 1991-09-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
JP2012141395A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP19711985A patent/JPS6257271A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5048035A (en) * | 1989-05-31 | 1991-09-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
JPH03171679A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-25 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
JPH06103759B2 (ja) * | 1989-11-29 | 1994-12-14 | 株式会社東芝 | 半導体発光装置 |
JP2012141395A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
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