JPS63124592A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS63124592A JPS63124592A JP27117886A JP27117886A JPS63124592A JP S63124592 A JPS63124592 A JP S63124592A JP 27117886 A JP27117886 A JP 27117886A JP 27117886 A JP27117886 A JP 27117886A JP S63124592 A JPS63124592 A JP S63124592A
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- laser device
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 9
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Landscapes
- 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)
本発明は半導体レーザ装置に関する。
(従来の技術)
光情報処理用の光源として可視光半導体レーザ装置はそ
の重要性を増している。波長0.58〜0.68pmの
可視光半導体レーザ装置として活性層に(AlxGal
−x)0.5In0.5Pを、クラッド層に(AlyG
al−y)0.5In0.5P(0≦x<y≦1)を用
いたダブルヘテロ構造レーザ装置が注目されている。従
来例を第2図に示す。n型GaAs基板201上に順次
厚さ1.Opm n型GaAsバッファ層202、厚さ
1.Opmn型(Al0.4Ga0.s)0.5In0
.5Pクラッド層203、厚さ0.211mアンドープ
Ga0.5In0.5P活性層20乞厚さ1.Opmp
型(AI0.4GaO,6)0.5In0.5Pクラッ
ド層205、厚さ1.Opmn型GaAs電流ブロック
層206、厚さ1.OpmP型GaAsキャップ層20
7が形成されている。クラッド層のA1組成yを適当に
選ぶことにより、この従来例の様に活性層への注入キャ
リアおよび光の閉じ込めを充分に行なうことができる。
の重要性を増している。波長0.58〜0.68pmの
可視光半導体レーザ装置として活性層に(AlxGal
−x)0.5In0.5Pを、クラッド層に(AlyG
al−y)0.5In0.5P(0≦x<y≦1)を用
いたダブルヘテロ構造レーザ装置が注目されている。従
来例を第2図に示す。n型GaAs基板201上に順次
厚さ1.Opm n型GaAsバッファ層202、厚さ
1.Opmn型(Al0.4Ga0.s)0.5In0
.5Pクラッド層203、厚さ0.211mアンドープ
Ga0.5In0.5P活性層20乞厚さ1.Opmp
型(AI0.4GaO,6)0.5In0.5Pクラッ
ド層205、厚さ1.Opmn型GaAs電流ブロック
層206、厚さ1.OpmP型GaAsキャップ層20
7が形成されている。クラッド層のA1組成yを適当に
選ぶことにより、この従来例の様に活性層への注入キャ
リアおよび光の閉じ込めを充分に行なうことができる。
また、n型GaAs電流ブロック層により電流狭窄を行
うことができる(エレクトロニク ス・ し ター ズ
(Elect、 Lett、 第21 巻p、p、
931−932(1985))。上記の半導体レーザ装
置において結晶成長を有機金属気相成長法(MOVPE
法)あるいは分子線エピタキシャル法(MBE法)によ
って行うが、該半導体レーザ装置の発振波長は680乃
至690nmである。また、発振波長の短波長化が実用
上強く望まれているが、発振波長の短波長化のために、
A1を含む(Al0.IGa0.9)0.5In0.s
Pを活性層に用いた従来例を第3図に示す。n型GaA
s基板301上に順次厚さ1、Opmn型GaAsバッ
ファ層302、厚さ1.Opmn型(Al0.4Ga0
.s)0.5In0.5Pクラツド層303、厚さ0.
2pmアンドープ(Al0.IGa0.s)0.5In
0.sP活性層304、厚さ1、Opmp型(Al0.
4Ga0.s)0.5In0.sPクラッド層3o5.
厚さ1、Opmn型GaAs電流ブロック層306、厚
さ1.Opmp型GaAsキャップ層307が形成され
ている。第2図の例と同様、クラッド層のA1組組成を
適当に選ぶことにより、活性層への注入キャリアおよび
光の閉じ込めを充分に行える。また、n型GaAs電流
ブロック層により電流狭窄を行える!(エレクトロニク
ス・ し ター ズ(Elect、Lett、第21
巻p、p、1162−1163(1985))。上
記の半導体結晶成長i! MOVPEあるいはMBE法
により、上記による半導体レーザ装置の発振波長は66
2nmである。活性層にA1を含む4元混晶を用いた事
により、活性層にGa0.5In0.5Pを用いたレー
ザ装置の発振波長よりも13nm乃至23nm発振波長
が短くなっている。
うことができる(エレクトロニク ス・ し ター ズ
(Elect、 Lett、 第21 巻p、p、
931−932(1985))。上記の半導体レーザ装
置において結晶成長を有機金属気相成長法(MOVPE
法)あるいは分子線エピタキシャル法(MBE法)によ
って行うが、該半導体レーザ装置の発振波長は680乃
至690nmである。また、発振波長の短波長化が実用
上強く望まれているが、発振波長の短波長化のために、
A1を含む(Al0.IGa0.9)0.5In0.s
Pを活性層に用いた従来例を第3図に示す。n型GaA
s基板301上に順次厚さ1、Opmn型GaAsバッ
ファ層302、厚さ1.Opmn型(Al0.4Ga0
.s)0.5In0.5Pクラツド層303、厚さ0.
2pmアンドープ(Al0.IGa0.s)0.5In
0.sP活性層304、厚さ1、Opmp型(Al0.
4Ga0.s)0.5In0.sPクラッド層3o5.
厚さ1、Opmn型GaAs電流ブロック層306、厚
さ1.Opmp型GaAsキャップ層307が形成され
ている。第2図の例と同様、クラッド層のA1組組成を
適当に選ぶことにより、活性層への注入キャリアおよび
光の閉じ込めを充分に行える。また、n型GaAs電流
ブロック層により電流狭窄を行える!(エレクトロニク
ス・ し ター ズ(Elect、Lett、第21
巻p、p、1162−1163(1985))。上
記の半導体結晶成長i! MOVPEあるいはMBE法
により、上記による半導体レーザ装置の発振波長は66
2nmである。活性層にA1を含む4元混晶を用いた事
により、活性層にGa0.5In0.5Pを用いたレー
ザ装置の発振波長よりも13nm乃至23nm発振波長
が短くなっている。
ところが、活性層に(Al0.IGa0.9)0.5I
n0.5Pの様なAIを含む混晶を用いた場合、AI組
成比Xが大きい程レーザ素子端面が酸化しやすい、高品
質結晶が得にくくなるなどの原因によって、連続動作さ
せる閾値電流が上昇し、高信頼化が困難となる、高温動
作が行えない、などの不都合が生じていた。従来技術は
以上説明した様な欠点を有している。
n0.5Pの様なAIを含む混晶を用いた場合、AI組
成比Xが大きい程レーザ素子端面が酸化しやすい、高品
質結晶が得にくくなるなどの原因によって、連続動作さ
せる閾値電流が上昇し、高信頼化が困難となる、高温動
作が行えない、などの不都合が生じていた。従来技術は
以上説明した様な欠点を有している。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明の目的は、この様な従来の欠点を軽減し、同一発
振波長において、連続動作させる閾値電流の低下および
高信頼化、高温動作の可能な半導体レーザ装置を提供す
ることにある。
振波長において、連続動作させる閾値電流の低下および
高信頼化、高温動作の可能な半導体レーザ装置を提供す
ることにある。
(問題点を解決するための手段)
本発明はGaAs基板上に、(A1.Ga1−X)0.
5In0.5P(0≦x<1)を活性層とし、(Aly
Gat−y)0.5In0.5P(0≦x<y≦1)を
クラッド層とするダブルヘテロ構造をもち、該活性層が
不純物濃度が1×1018cm−3以上であるp型ある
いはn型結晶であることを特徴とする。
5In0.5P(0≦x<1)を活性層とし、(Aly
Gat−y)0.5In0.5P(0≦x<y≦1)を
クラッド層とするダブルヘテロ構造をもち、該活性層が
不純物濃度が1×1018cm−3以上であるp型ある
いはn型結晶であることを特徴とする。
(作用)
本発明の作用を以下に説明する。(AluGal 、1
)0.5In0.5Pは通常MOVPE法あるいはMB
E法により成長されるが、上記の成長法で成長した場合
、(AluGal−u)0.5In0.5Pのエネルギ
ーギャップは成長時の温度、原料のV族とIII族の比
(V/III比)の組み合わせ、あるいは不純物ドーピ
ングにより、組成−定のままで約60meV変化とする
。不純物濃度によるエネルギーギャップの変化を、p型
ドーピングGa0.5In0.5Pを例にとって第4図
に示す。成長温度700°CではGa0.5In0.5
Pのエネルギーギャップは約1.91eVで正孔濃度依
存性がないが、成長温度650°Cでは正孔濃度p=I
X1018am−3巣満ではエネルギーギャップが約1
.85eVで、p≧I X 1018cm−3以上では
エネルギーが約60meV高くなり700’Cの値と等
しくなる。この様に、レーザ活性層に不純物濃度1×1
018cm−3以上エピタキシャル層を用いることによ
り、成長温度、V /III比の組み合わせにががわら
ず、同一組成におけるエネルギーギャップの最大値を常
に取ることができる。
)0.5In0.5Pは通常MOVPE法あるいはMB
E法により成長されるが、上記の成長法で成長した場合
、(AluGal−u)0.5In0.5Pのエネルギ
ーギャップは成長時の温度、原料のV族とIII族の比
(V/III比)の組み合わせ、あるいは不純物ドーピ
ングにより、組成−定のままで約60meV変化とする
。不純物濃度によるエネルギーギャップの変化を、p型
ドーピングGa0.5In0.5Pを例にとって第4図
に示す。成長温度700°CではGa0.5In0.5
Pのエネルギーギャップは約1.91eVで正孔濃度依
存性がないが、成長温度650°Cでは正孔濃度p=I
X1018am−3巣満ではエネルギーギャップが約1
.85eVで、p≧I X 1018cm−3以上では
エネルギーが約60meV高くなり700’Cの値と等
しくなる。この様に、レーザ活性層に不純物濃度1×1
018cm−3以上エピタキシャル層を用いることによ
り、成長温度、V /III比の組み合わせにががわら
ず、同一組成におけるエネルギーギャップの最大値を常
に取ることができる。
従来技術の問題点で述べたように
(AluGal −u)Jrll −vp 4元混晶は
A1組成比Uが大きくなる程エネルギーギャップが大き
くなり、活性層に用いた場合発振波長が短くなるが結晶
成長において高品質膜が得にくくなる。そこである発振
波長を得たい場合、活性層の(AlxGax−x)0.
5In0.5P層は同一発振波長でA1組成比Xが小さ
い程望ましいことがわかる。
A1組成比Uが大きくなる程エネルギーギャップが大き
くなり、活性層に用いた場合発振波長が短くなるが結晶
成長において高品質膜が得にくくなる。そこである発振
波長を得たい場合、活性層の(AlxGax−x)0.
5In0.5P層は同一発振波長でA1組成比Xが小さ
い程望ましいことがわかる。
本発明のように、正孔濃度lX1018cm−3以上の
p型(AIxGat−x)0.5In0.sP層を活性
層に用いることにより、従来MOVPE法あるいはMB
E法で成長した同一組成(Alx’ Ga1− x’
)0.5In0.sPで15〜20nm発振波長が短い
半導体レーザ装置で得ることができる。言い換えれば、
ある発振波長を得たい場合、活性層のA1組成比を従来
よりも小さくすることができる。
p型(AIxGat−x)0.5In0.sP層を活性
層に用いることにより、従来MOVPE法あるいはMB
E法で成長した同一組成(Alx’ Ga1− x’
)0.5In0.sPで15〜20nm発振波長が短い
半導体レーザ装置で得ることができる。言い換えれば、
ある発振波長を得たい場合、活性層のA1組成比を従来
よりも小さくすることができる。
(実施例)
可視光半導体レーザに本発明を適用した例を第1図に示
す。n型GaAs基板101上にMOVPE法により厚
さ1.0pmのn型GaAsバッファ層102、厚さ1
.0pmのn型(Al0.4Ga0.s)0.5In0
.5P層103、厚さ0.1pm、正孔濃度3X101
8cm−3のGa0.5In0.5P層104、厚さ1
.0pmのp型(Al0.4Ga0.s)0.5In0
.5P層105、厚さ1.0pmのn型GaAs電流ブ
ロック層106、厚さ1、Opmp型GaAsキャップ
層107を形成する。さらにp電極108、n極109
を形成する。本実施例におけるp型Ga0.5In0.
5Pを活性層に用いたレーザ装置の発振波長は664n
mであり、従来例で、活性層にアンドープ(Al0.工
Ga0.s)0.5In0.sPを用いた場合の発振波
長662nmをほぼ等しく、しかも、活性層にまった<
AIが含まれていない。従来例におけるA1組成比0.
1を活性層に用いたものの連続動作の発振閾値電流密度
は6〜7KA/cm2であったが、本実施例では同一発
振波長の半導体レーザ装置の発振閾値電流密度は従来例
のアンドープGaInP層活性層の場合と同様3KA/
am2と約2分の1に低減できた。また、高信頼性、高
温動作に関しても、従来例のアンドープGaInP層を
活性層に用いた場合と変わらなかった。
す。n型GaAs基板101上にMOVPE法により厚
さ1.0pmのn型GaAsバッファ層102、厚さ1
.0pmのn型(Al0.4Ga0.s)0.5In0
.5P層103、厚さ0.1pm、正孔濃度3X101
8cm−3のGa0.5In0.5P層104、厚さ1
.0pmのp型(Al0.4Ga0.s)0.5In0
.5P層105、厚さ1.0pmのn型GaAs電流ブ
ロック層106、厚さ1、Opmp型GaAsキャップ
層107を形成する。さらにp電極108、n極109
を形成する。本実施例におけるp型Ga0.5In0.
5Pを活性層に用いたレーザ装置の発振波長は664n
mであり、従来例で、活性層にアンドープ(Al0.工
Ga0.s)0.5In0.sPを用いた場合の発振波
長662nmをほぼ等しく、しかも、活性層にまった<
AIが含まれていない。従来例におけるA1組成比0.
1を活性層に用いたものの連続動作の発振閾値電流密度
は6〜7KA/cm2であったが、本実施例では同一発
振波長の半導体レーザ装置の発振閾値電流密度は従来例
のアンドープGaInP層活性層の場合と同様3KA/
am2と約2分の1に低減できた。また、高信頼性、高
温動作に関しても、従来例のアンドープGaInP層を
活性層に用いた場合と変わらなかった。
(発明の効果)
以上述べた様に、本発明によれば発振波長を全く変えず
、むしろ短波長化できる状態で、連続動作における発振
閾値を下げることにより、高信頼性、高温動作が達せら
れる半導体レーザ装置を提供することができる。
、むしろ短波長化できる状態で、連続動作における発振
閾値を下げることにより、高信頼性、高温動作が達せら
れる半導体レーザ装置を提供することができる。
第1図は本発明の実施例の、第2,3図は従来例の半導
体レーザ装置の断面図である。第4図は本発明の作用を
示す一例で、Ga0.5In0.5Pのエネルギーギャ
ップの正孔濃度依存性を示す図である。槓軸は正孔濃度
、縦軸はエネルギーギャップである。 101、201.301−n−GaAs基板、102、
202.302−n−GaAsバッファ層、103、2
03.303−n−(Al0.4Ga0.s六−0.s
P層、104−p型Ga0.5Ino−5P層、105
、205.305−=p−(AI0.4Ga0.s)0
.5InO,5P層、106、206..306・−n
型GaAs層、107.207.307−p型GaAs
層、108・p製電極、109・−n電極、204・・
・アンドープGa0.5In0.5P層、 304・・・アンドープ(AI0.1G80.9)0.
5In0.5P層。 代虚人升理士 内服 ′晋 第1図 第2図 第3図 第4図 正孔濃度 (cmづ)
体レーザ装置の断面図である。第4図は本発明の作用を
示す一例で、Ga0.5In0.5Pのエネルギーギャ
ップの正孔濃度依存性を示す図である。槓軸は正孔濃度
、縦軸はエネルギーギャップである。 101、201.301−n−GaAs基板、102、
202.302−n−GaAsバッファ層、103、2
03.303−n−(Al0.4Ga0.s六−0.s
P層、104−p型Ga0.5Ino−5P層、105
、205.305−=p−(AI0.4Ga0.s)0
.5InO,5P層、106、206..306・−n
型GaAs層、107.207.307−p型GaAs
層、108・p製電極、109・−n電極、204・・
・アンドープGa0.5In0.5P層、 304・・・アンドープ(AI0.1G80.9)0.
5In0.5P層。 代虚人升理士 内服 ′晋 第1図 第2図 第3図 第4図 正孔濃度 (cmづ)
Claims (1)
- GaAs基板上に、Ga_0_._5In_0_._5
Pまたは(Al_xGa_1_−_x)_0_._5I
n_0_._5P(0≦x<1)を活性層とし、(Al
_yGa_1_−_y)_0_._5In_0_._5
P(0≦x<y≦1)またはAl_0_._5In_0
_._5Pをクラッド層とするダブルヘテロ構造をもち
、該活性層の不純物濃度が1×10^1^8cm^−^
3以上であるp型あるいはn型結晶であることを特徴と
する半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27117886A JPS63124592A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27117886A JPS63124592A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63124592A true JPS63124592A (ja) | 1988-05-28 |
JPH0587157B2 JPH0587157B2 (ja) | 1993-12-15 |
Family
ID=17496431
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27117886A Granted JPS63124592A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63124592A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01286480A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-17 | Toshiba Corp | 可視光発光素子 |
JPH02116187A (ja) * | 1988-10-25 | 1990-04-27 | Nec Corp | 半導体レーザ |
JPH03129892A (ja) * | 1989-10-16 | 1991-06-03 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6173388A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-15 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
JPS6174386A (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-16 | Sharp Corp | 半導体素子 |
JPS61137388A (ja) * | 1984-12-10 | 1986-06-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
JPS61139082A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-26 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
JPS61207090A (ja) * | 1985-03-12 | 1986-09-13 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
-
1986
- 1986-11-14 JP JP27117886A patent/JPS63124592A/ja active Granted
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6173388A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-15 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
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JPH03129892A (ja) * | 1989-10-16 | 1991-06-03 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
JPH0572118B2 (ja) * | 1989-10-16 | 1993-10-08 | Tokyo Shibaura Electric Co |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0587157B2 (ja) | 1993-12-15 |
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