JPS6286785A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS6286785A JPS6286785A JP22712285A JP22712285A JPS6286785A JP S6286785 A JPS6286785 A JP S6286785A JP 22712285 A JP22712285 A JP 22712285A JP 22712285 A JP22712285 A JP 22712285A JP S6286785 A JPS6286785 A JP S6286785A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impurity element
- semiconductor laser
- layer
- doped
- high temperature
- 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
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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】
産業上の利用分野
本発明は、光フアイバ通信や、光ディスク、レーザプリ
ンタ等の光情報処理装置の光源に用いることができる半
導体レーザ装置に関するものである。
ンタ等の光情報処理装置の光源に用いることができる半
導体レーザ装置に関するものである。
従来の技術
近年、半導体レーザ装置は光フアイバ通信の光源、また
光デイスクメモリの記録・再生用光源として、そしてレ
ーザプリンタにと、光情報処理装置の心臓部をなすデバ
イスとして非常に重要となっている。
光デイスクメモリの記録・再生用光源として、そしてレ
ーザプリンタにと、光情報処理装置の心臓部をなすデバ
イスとして非常に重要となっている。
さて、このように様々な分野でその用途が次々と開拓さ
れている半導体レーザであるが、信頼性・高出力化・短
波長化等の性能向上の要求は益々厳しくなっている。
れている半導体レーザであるが、信頼性・高出力化・短
波長化等の性能向上の要求は益々厳しくなっている。
さて、中でも信頼性の向上は非常に重要である。
半導体レーザの寿命は、通常高温加速寿命試験を行うこ
とによって予測される。いま、半導体レーザの寿命くτ
〉に、次式で示す依存性があるとする。
とによって予測される。いま、半導体レーザの寿命くτ
〉に、次式で示す依存性があるとする。
＜ ｒ ＞ ＝ ＜ ｒ （） ＞ ｅ ｘ ｐ （Ｅ
ａ ／ｋ Ｂ Ｔ ）ｋＢはボルツ了ン定数、Ｔは絶
対温度、Ｅａは活性化エネルギーである。例えばダブリ
ュービージョイス アプライド フィツクス レタ〜ズ
２８，１１゜６８４〜６８６（１９７６）参照（Ｗ、
Ｂ、 Ｊｏｙａｅ 。
ａ ／ｋ Ｂ Ｔ ）ｋＢはボルツ了ン定数、Ｔは絶
対温度、Ｅａは活性化エネルギーである。例えばダブリ
ュービージョイス アプライド フィツクス レタ〜ズ
２８，１１゜６８４〜６８６（１９７６）参照（Ｗ、
Ｂ、 Ｊｏｙａｅ 。
ｅｔ ａｌ ；Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ 、２
８．１１ 、ｐｐ。
８．１１ 、ｐｐ。
６８４〜６８６ （１９７６））。
Ｔを変化させて種々の温度における寿命を測定すること
によって（１）式の活性化エネルギーＥａが求メラレル
。アール エル ハートマン（Ｒ，Ｉ、。
によって（１）式の活性化エネルギーＥａが求メラレル
。アール エル ハートマン（Ｒ，Ｉ、。
Ｈａ ｒ ｔｍａｎ ）等によるとＥａ ＝＝ ０．７
ｅＶ の値が求められている。アール エル ハート
マン等アプライドフィツクス レターズ２６，５，２３
９〜２４２（１９７５）参照（Ｒ，Ｌ、Ｈａｒｔｍａｎ
、 ｅｔ ａｎ ；Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ。
ｅＶ の値が求められている。アール エル ハート
マン等アプライドフィツクス レターズ２６，５，２３
９〜２４２（１９７５）参照（Ｒ，Ｌ、Ｈａｒｔｍａｎ
、 ｅｔ ａｎ ；Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ。
２６．５．ｐｐ、２３９〜２４２ （１９７５））通
常、活性化エネルギーの値はＥａ＝＝０．７〜０．９ｅ
Ｖ程度の値をとるといわれている。この高温加速試験の
結果から、室温における寿命を外挿法によって推定でき
ることになる。さて、（１）式かられかるように、半導
体レーザの動作温度が高くなると寿命は急激に短くなる
。半導体レーザは室温動作だけとは限らず、装置内に組
み込まれて使用される場合には４０〜６０℃になること
が多い。このことから、高温動作させたときの寿命の延
長は非常に重要な問題である。
常、活性化エネルギーの値はＥａ＝＝０．７〜０．９ｅ
Ｖ程度の値をとるといわれている。この高温加速試験の
結果から、室温における寿命を外挿法によって推定でき
ることになる。さて、（１）式かられかるように、半導
体レーザの動作温度が高くなると寿命は急激に短くなる
。半導体レーザは室温動作だけとは限らず、装置内に組
み込まれて使用される場合には４０〜６０℃になること
が多い。このことから、高温動作させたときの寿命の延
長は非常に重要な問題である。
ここでは埋め込みストライプ構造レーザ（以下ＢＴＲＳ
レーザと略する）を−例として述べる。
レーザと略する）を−例として述べる。
第３図はＢＴＲＳレーザの構造を示したものである。１
はｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２は電流ブロッキング層（
ｎ型ＧａＡｓ ） 、３は第１クラッド層（Ｚｎ ドー
プｐ型Ａｎ。、５Ｇａ、６Ａｓ）、 ４は活性層（ノン
ドープＡＩ！、。、１Ｇａｏ、９Ａｓ） 、ｓは第２ク
ラッド層（Ｔｅ ドープｎ型Ａ Ａ 。、６Ｇ ａ ｏ
、６Ａ ｓ層）、６はコンタクト層（Ｔｏ ドープｎ型
ＧａＡｓ）である。第４図はＢＴＲＳレーザの高温加速
寿命試験の結果を示す特性図である。これは窒素ガス雰
囲気中で行い、光出力４．０ｍＷの一定光出力駆動で働
かせている。また端面にはＡＩ！、２ｏ３の保護膜をコ
ーティングしである。６０’Ｃ，８０℃では５０００時
間後でも劣化は見られなかったが、１１０’Ｃでは約５
００時間で劣化してしまう。
はｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２は電流ブロッキング層（
ｎ型ＧａＡｓ ） 、３は第１クラッド層（Ｚｎ ドー
プｐ型Ａｎ。、５Ｇａ、６Ａｓ）、 ４は活性層（ノン
ドープＡＩ！、。、１Ｇａｏ、９Ａｓ） 、ｓは第２ク
ラッド層（Ｔｅ ドープｎ型Ａ Ａ 。、６Ｇ ａ ｏ
、６Ａ ｓ層）、６はコンタクト層（Ｔｏ ドープｎ型
ＧａＡｓ）である。第４図はＢＴＲＳレーザの高温加速
寿命試験の結果を示す特性図である。これは窒素ガス雰
囲気中で行い、光出力４．０ｍＷの一定光出力駆動で働
かせている。また端面にはＡＩ！、２ｏ３の保護膜をコ
ーティングしである。６０’Ｃ，８０℃では５０００時
間後でも劣化は見られなかったが、１１０’Ｃでは約５
００時間で劣化してしまう。
発明が解決しようとする問題点
半導体レーザの劣化の原因としては、
１）端面酸化
２）内部における結晶欠陥の増殖
があげられる。１に関しては、端面に保護膜をコーティ
ングすることによって解決される。上記のような構成の
半導体レーザ装置では、劣化の原因２によって劣化が進
み、１１０′Ｃの高温加速寿命試験では約ＳＯＯ時間で
劣化してしまい、高温動作の信頼性が低いという欠点を
有していた。
ングすることによって解決される。上記のような構成の
半導体レーザ装置では、劣化の原因２によって劣化が進
み、１１０′Ｃの高温加速寿命試験では約ＳＯＯ時間で
劣化してしまい、高温動作の信頼性が低いという欠点を
有していた。
本発明は上記欠点に鑑み、高温動作において信頼性の高
い半導体レーザ装置を提供するものである。
い半導体レーザ装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明の半導体レーザ装
置は、クラッド層に電気伝導に寄与させるためにドープ
した不純物以外の深い準位の不純物元素を５ Ｘ １０
１６ｃｍ−’以下台ませることから構成される。
置は、クラッド層に電気伝導に寄与させるためにドープ
した不純物以外の深い準位の不純物元素を５ Ｘ １０
１６ｃｍ−’以下台ませることから構成される。
作 用
この構成によって、不純物元素が半導体レーザ装置内部
の結晶欠陥の増殖を押えて半導体レーザ装置の劣化を防
ぐことになり、高温での動作においても高い信頼性を得
ることかできる。
の結晶欠陥の増殖を押えて半導体レーザ装置の劣化を防
ぐことになり、高温での動作においても高い信頼性を得
ることかできる。
実施例
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。第３図の半導体レーザの構造図は本発明の一
実施例における半導体レーザ装置の構造と同様であるの
で同図を参照して説明する。
説明する。第３図の半導体レーザの構造図は本発明の一
実施例における半導体レーザ装置の構造と同様であるの
で同図を参照して説明する。
ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板１上に液相エピタキシャル法に
より各層を形成した。第１クラッド層３はｐ型入１゜ｓ
Ｇ ａ ｏ 、ｓ Ａ ８層であるが、この第１クラ
ッド層３に電気伝導には寄与しない不純物元素Ｃｕを濃
度２ ｘ １０−１６ｃｍ−’だけ結晶中へ含ませた。
より各層を形成した。第１クラッド層３はｐ型入１゜ｓ
Ｇ ａ ｏ 、ｓ Ａ ８層であるが、この第１クラ
ッド層３に電気伝導には寄与しない不純物元素Ｃｕを濃
度２ ｘ １０−１６ｃｍ−’だけ結晶中へ含ませた。
Ｃｕを第１クラッド層３へこれだけの濃度まで入れる方
法としては、次の方法をとった。第１クラッド層成長用
溶液はＧａ １ｙに対して八２を２．６ｍ９と、Ｚｎを
ｅ 、ｏＩＲ９とＡ８供給用ノア −ｙ、 ＧａＡｓ＋
０．５７とを８ｏｏ′Ｃまで加熱することにより、Ａ
１とＺｎとＡ８をＧａ溶液中へ溶は込ませて準備した。
法としては、次の方法をとった。第１クラッド層成長用
溶液はＧａ １ｙに対して八２を２．６ｍ９と、Ｚｎを
ｅ 、ｏＩＲ９とＡ８供給用ノア −ｙ、 ＧａＡｓ＋
０．５７とを８ｏｏ′Ｃまで加熱することにより、Ａ
１とＺｎとＡ８をＧａ溶液中へ溶は込ませて準備した。
この時に使用したＧａには、あらかじめＣｕを１００
ｐｐｍ含ませておいた。Ｇａ ＩＩＣＡＩＩ （！：
ＺｎとＡｓ とＣｕを溶かし込んだ第１クラッド層溶液
を８００’Ｃから過飽和度を６℃だけつけて第１クラッ
ド層成長へ使用することにより、第１クラッド層にはＣ
ｕが２×１０１６ｃｒｎ−３含まれた。同様にして第２
クラッド層５にもＣｕを２ Ｘ １０１６ｃｍ−’含ま
せた。このようにしてＣｕを第１クラッド層と第２クラ
ッド層に２ｘ１ｏ１６ｃｒｎ−３含ませた半導体レーザ
装置の高温加速寿命試験を行った。その、結果を第１図
に示す。これも第４図の試験と同一条件で行った。すな
わち、試験は窒素ガス雰囲気中で行い、光出力４ｒｎＷ
の一定光出力駆動で行っている。また端面にはＡ１２ｏ
３の保護膜をコーティングしである。この結果、６０°
Ｃ９８０°Ｃ，１１０°Ｃいずれの場合にも６０００時
間で劣化は見られなかった。
ｐｐｍ含ませておいた。Ｇａ ＩＩＣＡＩＩ （！：
ＺｎとＡｓ とＣｕを溶かし込んだ第１クラッド層溶液
を８００’Ｃから過飽和度を６℃だけつけて第１クラッ
ド層成長へ使用することにより、第１クラッド層にはＣ
ｕが２×１０１６ｃｒｎ−３含まれた。同様にして第２
クラッド層５にもＣｕを２ Ｘ １０１６ｃｍ−’含ま
せた。このようにしてＣｕを第１クラッド層と第２クラ
ッド層に２ｘ１ｏ１６ｃｒｎ−３含ませた半導体レーザ
装置の高温加速寿命試験を行った。その、結果を第１図
に示す。これも第４図の試験と同一条件で行った。すな
わち、試験は窒素ガス雰囲気中で行い、光出力４ｒｎＷ
の一定光出力駆動で行っている。また端面にはＡ１２ｏ
３の保護膜をコーティングしである。この結果、６０°
Ｃ９８０°Ｃ，１１０°Ｃいずれの場合にも６０００時
間で劣化は見られなかった。
さて、クラッド層中のＣｕの濃度は５×１０ｃＩｎ以下
であれば上記と同様の結果が得られた。これを第２図に
示す。また、実施例では不純物元素としてＣｕをあげた
が、これに限定されず、Ｆｅ、Ｃａでも同様の結果が得
られた。また、実施例では不純物元素をＧａＫ含ませた
ものを使用したが、八２またはドルバントあるいはソー
スＧａＡｓに含ませたものを使用してもより。
であれば上記と同様の結果が得られた。これを第２図に
示す。また、実施例では不純物元素としてＣｕをあげた
が、これに限定されず、Ｆｅ、Ｃａでも同様の結果が得
られた。また、実施例では不純物元素をＧａＫ含ませた
ものを使用したが、八２またはドルバントあるいはソー
スＧａＡｓに含ませたものを使用してもより。
発明の効果
以上のように本発明は、クラッド層に電気伝導には寄与
しない不純物元素を含ませるととＫより、高温での動作
でも信頼性が向上し、その実用的効、果は大なるものが
ある。
しない不純物元素を含ませるととＫより、高温での動作
でも信頼性が向上し、その実用的効、果は大なるものが
ある。
第１図は本発明の一実施例における高温加速寿命試験の
結果を示す特性図、第２図は不純物濃度を変化させた際
の高温加速寿命試験の結果を示す特性図、第３図はＢＴ
ＲＳレーザの構造図、第４図は従来の高温加速寿命試験
の結果を示す特性図である。 １・・・・・・ｐ型ＧａＡｓ基板、２・・・・・・電流
ブロッキング層、３・・・・・・第１クラッド層、４・
・・・・・活性層、６・・・・・・第２クラッド層、６
・・・・・・コンタクト層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 図 動作片間（−） 第２図 ム壜漠（（ｎｔ−り 第３図 第４図 動イγ埒開（−９
結果を示す特性図、第２図は不純物濃度を変化させた際
の高温加速寿命試験の結果を示す特性図、第３図はＢＴ
ＲＳレーザの構造図、第４図は従来の高温加速寿命試験
の結果を示す特性図である。 １・・・・・・ｐ型ＧａＡｓ基板、２・・・・・・電流
ブロッキング層、３・・・・・・第１クラッド層、４・
・・・・・活性層、６・・・・・・第２クラッド層、６
・・・・・・コンタクト層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 図 動作片間（−） 第２図 ム壜漠（（ｎｔ−り 第３図 第４図 動イγ埒開（−９
Claims (1)
- クラッド層内に電気伝導に寄与しない深い準位の不純物
元素を含む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 |
|---|---|---|---|
| JP22712285A JPS6286785A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22712285A JPS6286785A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286785A true JPS6286785A (ja) | 1987-04-21 |
Family
ID=16855821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22712285A Pending JPS6286785A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6286785A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2301934B (en) * | 1995-06-05 | 2000-01-19 | Hewlett Packard Co | Minority carrier semiconductor devices with improved stability |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP22712285A patent/JPS6286785A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2301934B (en) * | 1995-06-05 | 2000-01-19 | Hewlett Packard Co | Minority carrier semiconductor devices with improved stability |
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