JPS6334993A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6334993A JPS6334993A JP17946486A JP17946486A JPS6334993A JP S6334993 A JPS6334993 A JP S6334993A JP 17946486 A JP17946486 A JP 17946486A JP 17946486 A JP17946486 A JP 17946486A JP S6334993 A JPS6334993 A JP S6334993A
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Landscapes
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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、有機金属熱分解気相成長法(以下MOVPE
と略記する)を用いて作られる高出力で信頼性の高い窓
構造型の半導体レーザ装置に関する。
と略記する)を用いて作られる高出力で信頼性の高い窓
構造型の半導体レーザ装置に関する。
(従来の技術)
AIGaAs 系短波長牛導体レーザの高出力化を阻ん
でいる最大の原因は、端面部での光吸収による端面破壊
(COD)の91象である。このCODレベルを上げる
試みとして、活性層の薄膜化、非対称コーティング等に
より端面の光密度を低減することが行われている。しか
し本質的にCODを防ぐためには、端面部を発振光の吸
収のない窓構造とするのが理想的である。このような窓
構造を有する半導体レーザの構造として、従来は第3図
に示すようなものが提案されていた。図において12は
p型GaAs基板、13はn型GaAsブロック層、1
4はI) W A l O,41Gao、soり2ラド
層、15はAl o、o6 GaO,B As活性層、
16はn型A 16A tGaosoAsクラッド層、
17はn型Ga As電極層、8はn型電極、9はp型
電極をそれぞれ示す、この構造では基板12に形成する
溝が発光部で深く、端面部で浅くなっておシ、従って活
性層は発光部で窪み端面部で平担となる。この結果第4
図(a)の断面図が示すように発光部と端面部で活性層
の位置が異なることにより、発振光は光吸収のないクラ
ッド層14を透過して端面に到シ、CODフリーな高出
力な特性が得られる(アプライド フィジックス レタ
ー Appl、Phys。
でいる最大の原因は、端面部での光吸収による端面破壊
(COD)の91象である。このCODレベルを上げる
試みとして、活性層の薄膜化、非対称コーティング等に
より端面の光密度を低減することが行われている。しか
し本質的にCODを防ぐためには、端面部を発振光の吸
収のない窓構造とするのが理想的である。このような窓
構造を有する半導体レーザの構造として、従来は第3図
に示すようなものが提案されていた。図において12は
p型GaAs基板、13はn型GaAsブロック層、1
4はI) W A l O,41Gao、soり2ラド
層、15はAl o、o6 GaO,B As活性層、
16はn型A 16A tGaosoAsクラッド層、
17はn型Ga As電極層、8はn型電極、9はp型
電極をそれぞれ示す、この構造では基板12に形成する
溝が発光部で深く、端面部で浅くなっておシ、従って活
性層は発光部で窪み端面部で平担となる。この結果第4
図(a)の断面図が示すように発光部と端面部で活性層
の位置が異なることにより、発振光は光吸収のないクラ
ッド層14を透過して端面に到シ、CODフリーな高出
力な特性が得られる(アプライド フィジックス レタ
ー Appl、Phys。
Lett、42 (5)、I March 1983
p406−408)。
p406−408)。
(発明が解決しようとする問題点)
しかし従来の構造では、発振光は端面部で光導波機構の
ないクラッド層14を通過することになυ、発振光が端
面で反射し発光部に再び入射する率が低下する。これは
共振器の反射率が低下したことと等価となシ、発振閾値
の上昇、効率の低下をもたらす、さらにこの構造では端
面部にも屈折率の高い活性I橿15があるから、発振光
の一部がこの活性層15で導波され、発光近視野像がふ
たつのスポットに分離しやすい。こうした発振閾値の上
昇、効率の低下、発光スポットの分離が従来の構造の問
題点であった。
ないクラッド層14を通過することになυ、発振光が端
面で反射し発光部に再び入射する率が低下する。これは
共振器の反射率が低下したことと等価となシ、発振閾値
の上昇、効率の低下をもたらす、さらにこの構造では端
面部にも屈折率の高い活性I橿15があるから、発振光
の一部がこの活性層15で導波され、発光近視野像がふ
たつのスポットに分離しやすい。こうした発振閾値の上
昇、効率の低下、発光スポットの分離が従来の構造の問
題点であった。
(問題点を解決するだめの手段)
前述の問題点を解決するために本発明が提供する半導体
装置は、発光部となる主部と端面近傍の副部とから成り
、前記主部が形成された部分の基板は前記副部が形成さ
れた部分の基板より高く、前記主部部分と前記副部部分
との境界において前記基板は段差を有し、その段差は(
111)B面でなシ、第一導電型の第一半導体層、活性
層、第二導電型の第二半導体層、第二導電型の第三半導
体層および第二導電型の第四半導体層が前記基板上に順
次に形成してあシ、前記第三半導体層の屈折率は前記第
一、二及び四半導体層の屈折率より大きく、前記主部の
前記活性層と前記副部の前記第三半導体層とは高さ方向
の位置が一致していることを特徴とする。
装置は、発光部となる主部と端面近傍の副部とから成り
、前記主部が形成された部分の基板は前記副部が形成さ
れた部分の基板より高く、前記主部部分と前記副部部分
との境界において前記基板は段差を有し、その段差は(
111)B面でなシ、第一導電型の第一半導体層、活性
層、第二導電型の第二半導体層、第二導電型の第三半導
体層および第二導電型の第四半導体層が前記基板上に順
次に形成してあシ、前記第三半導体層の屈折率は前記第
一、二及び四半導体層の屈折率より大きく、前記主部の
前記活性層と前記副部の前記第三半導体層とは高さ方向
の位置が一致していることを特徴とする。
(作用)
有機金属熱分解気相成長法(MOVPE)により結晶成
長を行う場合(111)B面の結晶成長速度は、他の結
晶面に比べて極端に遅くほとんどゼロである。このため
(L 11) B面を段差面にもつ凸凹基板上にMOv
PEにより結晶成長を行うとその段差が埋ってしまうま
では成長居は段差面でとぎれ基板底面に平行な層構造が
得られる。従って、本発明の構造では、基板が低くなっ
ている端面部において発光部の活性層3の位置に第三半
導体層(光ガイド層5)が位置し、かつ上述の成長効果
により、発光部の活性層3が、他の層をほとんど介さず
直接第三半導体層と結合するので共振器の反射率の等測
的な低下をもたらすことなく、端面での光吸収のないC
ODフリーな高出力特性が得られる。さらに端面部の第
三半導体層は周囲を屈折率の低い第二、四半導体層(p
型クラッド層4,6)で囲まれているから、端面部にも
完全な光導波機構が存在することになり、光利用率が高
く低閾値で高効率な特性が期待できる。また端面部の第
三半導体層は端面部の活性fi、43から第二半導体層
(p型クラッド層4)を介して分離しているから、発振
光が端面部の活性層3に導波することなく単一な光ビー
ムを得ることが出来る。
長を行う場合(111)B面の結晶成長速度は、他の結
晶面に比べて極端に遅くほとんどゼロである。このため
(L 11) B面を段差面にもつ凸凹基板上にMOv
PEにより結晶成長を行うとその段差が埋ってしまうま
では成長居は段差面でとぎれ基板底面に平行な層構造が
得られる。従って、本発明の構造では、基板が低くなっ
ている端面部において発光部の活性層3の位置に第三半
導体層(光ガイド層5)が位置し、かつ上述の成長効果
により、発光部の活性層3が、他の層をほとんど介さず
直接第三半導体層と結合するので共振器の反射率の等測
的な低下をもたらすことなく、端面での光吸収のないC
ODフリーな高出力特性が得られる。さらに端面部の第
三半導体層は周囲を屈折率の低い第二、四半導体層(p
型クラッド層4,6)で囲まれているから、端面部にも
完全な光導波機構が存在することになり、光利用率が高
く低閾値で高効率な特性が期待できる。また端面部の第
三半導体層は端面部の活性fi、43から第二半導体層
(p型クラッド層4)を介して分離しているから、発振
光が端面部の活性層3に導波することなく単一な光ビー
ムを得ることが出来る。
(実施例)
次に実施例を挙げて本発明を一層詳しく説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2図(a)
は7fg 1図のA−A’矢視断面図、第2図(b)は
第1図のB−B’矢視断面図、第2図(c)は第1図C
−C’矢視断面図である。但し、第1図はおいて破断面
を示す直線A −A’、 B−B’及びCC/はいずれ
もp型電極10上に接するものとする。これら図に於て
、1はn型GaAs基板、2はn型AI0,41 Ga
o、so Asクラッド層、3はAl@oaGaalH
A8活性層、4はp型Alo41 Gaa、B As第
1クラッド層、5はp型A l olgo G a O
,?OA s光ガイド層、6はp型AIQ41 Gao
、so As第2クラッド層、7はn型GaAsfK極
層、8はP拡散層、9はn型電極、10はp型電極、1
1は(t t L) B面をそれぞれ示す。
は7fg 1図のA−A’矢視断面図、第2図(b)は
第1図のB−B’矢視断面図、第2図(c)は第1図C
−C’矢視断面図である。但し、第1図はおいて破断面
を示す直線A −A’、 B−B’及びCC/はいずれ
もp型電極10上に接するものとする。これら図に於て
、1はn型GaAs基板、2はn型AI0,41 Ga
o、so Asクラッド層、3はAl@oaGaalH
A8活性層、4はp型Alo41 Gaa、B As第
1クラッド層、5はp型A l olgo G a O
,?OA s光ガイド層、6はp型AIQ41 Gao
、so As第2クラッド層、7はn型GaAsfK極
層、8はP拡散層、9はn型電極、10はp型電極、1
1は(t t L) B面をそれぞれ示す。
この実施例の製造においては、まずフォトレジストヲマ
スクとして化学エツチングにより、基板1上に幅300
μm1高さ1.6μmで段差面が(111)B面でなる
メサストライプを形成する。
スクとして化学エツチングにより、基板1上に幅300
μm1高さ1.6μmで段差面が(111)B面でなる
メサストライプを形成する。
次にMOV P Eを用いて半導体層2. 3. 4.
5゜6.7を順次成長する。原料物質として、トリメ
チルガリウム(CuI2) 3 Ga、 )リメチルア
ルミニウム(CHs) s A 1 zアルシン、As
hs、p型ドーパントのジメチル亜鉛(CH3) 2
zn、 n型ドーパントのセレン化水素Ho5eを用い
た。成長条件は、成長温度750℃、成長圧力9330
Pa、V族原料気体と■族原料気体(2種以上のときは
その合計)のモル比を30/11キヤリアガス(Hl)
の総流量5L/minとした。それぞれの層厚は順に1
.0.0.1. L、0.0.3. L、0.0.
7/jmとする。この成長ではメサの高さと同じ厚みの
結晶層が成長するまでは先に述べた成長効果でメサ上面
、および底面に平行な結晶膜が成長する。このとき形成
される新しい段差面は(t t 1)B面ではなく、こ
のだめそれ以降形成される結晶膜は、この新しい段差面
にも成長し始める。しかしながら(111) B面が消
失してから光ガイド層5までの眉は薄いから、発光部の
活性層3は、他の層を1−2とんど介さず直接光ガイド
層5と結合する。この光ガイド層5は屈折率の低いp型
苗11第2クラッド層4,6で囲まれているから、端面
まで完全な光導波機構が存在することになる。最後に、
発光領域のみKSi02をマスクとしてストライプ状の
P拡散層8を形成し、n型電極、p型電極10を形成し
て、本発明に係わる一実施例が形成される。
5゜6.7を順次成長する。原料物質として、トリメ
チルガリウム(CuI2) 3 Ga、 )リメチルア
ルミニウム(CHs) s A 1 zアルシン、As
hs、p型ドーパントのジメチル亜鉛(CH3) 2
zn、 n型ドーパントのセレン化水素Ho5eを用い
た。成長条件は、成長温度750℃、成長圧力9330
Pa、V族原料気体と■族原料気体(2種以上のときは
その合計)のモル比を30/11キヤリアガス(Hl)
の総流量5L/minとした。それぞれの層厚は順に1
.0.0.1. L、0.0.3. L、0.0.
7/jmとする。この成長ではメサの高さと同じ厚みの
結晶層が成長するまでは先に述べた成長効果でメサ上面
、および底面に平行な結晶膜が成長する。このとき形成
される新しい段差面は(t t 1)B面ではなく、こ
のだめそれ以降形成される結晶膜は、この新しい段差面
にも成長し始める。しかしながら(111) B面が消
失してから光ガイド層5までの眉は薄いから、発光部の
活性層3は、他の層を1−2とんど介さず直接光ガイド
層5と結合する。この光ガイド層5は屈折率の低いp型
苗11第2クラッド層4,6で囲まれているから、端面
まで完全な光導波機構が存在することになる。最後に、
発光領域のみKSi02をマスクとしてストライプ状の
P拡散層8を形成し、n型電極、p型電極10を形成し
て、本発明に係わる一実施例が形成される。
こうしてつくられた窓構造型半導体レーザは、同様の亜
鉛拡散ストライプ構造の、通常のダブルへテロ構造型半
導体レーザに比べて20係程度量子効率が低下した。こ
れは従来の窓構造型半導体レーザの量子効率の低下が5
0チ程度であることを考えると、小さな効率の低下に抑
えられていることがわかる。また発光近視野保がふたつ
のスポットに分離する素子は全く無かった。
鉛拡散ストライプ構造の、通常のダブルへテロ構造型半
導体レーザに比べて20係程度量子効率が低下した。こ
れは従来の窓構造型半導体レーザの量子効率の低下が5
0チ程度であることを考えると、小さな効率の低下に抑
えられていることがわかる。また発光近視野保がふたつ
のスポットに分離する素子は全く無かった。
以上に実施例を挙げてAlGaAs系について説明を行
ったが、GaInAsP、AIGaInP等の他の化合
物半導体に本発明を適用しても全く同様の効果がある。
ったが、GaInAsP、AIGaInP等の他の化合
物半導体に本発明を適用しても全く同様の効果がある。
また実施例では説明を容易にするために亜鉛拡散と言う
簡単な素子構造を用いたが、種々の横モード制御構造に
本発明を適用して高性能半導体レーザを作ることが出来
る。
簡単な素子構造を用いたが、種々の横モード制御構造に
本発明を適用して高性能半導体レーザを作ることが出来
る。
(発明の効果)
本発明の構造では、基板が低くなっている端面部では、
発光部の活性層3の位置に第三半導体層(光ガイド層5
)が他の屑をほとんど介さず位置するから、端面での反
射率の低下なしに端面での光吸収がないCODフリーな
高出力特性が得られる。さらに端面部の第三半導体層は
周囲を屈折率の低い第二、四半導体層(p型クラッド層
4,6)で囲まれていをから、端面部にも完全な光導波
機構が存在することになシ、光利用率が高く低閾値で高
効率な特性が期待できる。また端面部の第三半導体層は
端面部の活性層3から第二半導体層(p型クラッド、層
4)を介して分離しているから、発振光は端面部の活性
層3に導波されることがなく、従って単一な光ビームを
得ることが出来る。
発光部の活性層3の位置に第三半導体層(光ガイド層5
)が他の屑をほとんど介さず位置するから、端面での反
射率の低下なしに端面での光吸収がないCODフリーな
高出力特性が得られる。さらに端面部の第三半導体層は
周囲を屈折率の低い第二、四半導体層(p型クラッド層
4,6)で囲まれていをから、端面部にも完全な光導波
機構が存在することになシ、光利用率が高く低閾値で高
効率な特性が期待できる。また端面部の第三半導体層は
端面部の活性層3から第二半導体層(p型クラッド、層
4)を介して分離しているから、発振光は端面部の活性
層3に導波されることがなく、従って単一な光ビームを
得ることが出来る。
そこで、本発明によれば、低閾値、高効率、高出力で信
頼性の高い半導体レーザが実現できる。
頼性の高い半導体レーザが実現できる。
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2図(a)
、 (b)及び(c)は第1図の線A −A’。 B −B’及びC−C’における断面でそれぞれ見た矢
視断面図、第3図は従来の窓構造半導体レーザの斜視図
、第4図(a)及び(b)は第3図の縮AA/及びC−
C’でそれぞれ見た矢視1所面図である。 これら図において、11/′!、n型GaAs基板、2
はn型AI0,41 Gao、so Asクラッド層、
3はA16J)BGao、at As活性層、4はp型
Alo、it Gao、、 As第1クラッド層、5は
p型A 10.so G a [+、TOA S光ガイ
ド層、6はp型A 1 a41 G an、s 9A
3 第2クラッド層、7はn型GaAs電極層、8はP
拡散層、9はn型電極、10ばp型電極、11は(L
L 1) B面、12はn型GaAs基板、13はn型
Ga Asブロック居、14はp型AIQ、41 Ga
o、so Asクラッド、′、J1l5はAlo、as
Gao、ox As活性層、16はn型AIQ41G
aO,59A3クラッド層、17はn型GaAs電極層
をそれぞれ示す。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 2: n 9AI0.410ao、s、As 7う・・
ド層3 : Afo、osGaoりzAsテ占、 、
)I I#4:p型A!o、a+Gao、59Asll
7う・IF層5 : ρ型Afo3Gao7As ’
L Q−イド/16:ρ”iA!o4+Gao、5iA
s 第27うば層7 : n ”i GaAs層 第1図 (a) 第2図 14 p−Ajlo、z+Gao、5sAs 7
う、7ト層15 Ajlo、oaGao 9zAs
;4+)1層15 n−Affio4+Gao、5
9As 7う・7ド層t、、7; 3図 (a> (b) 第4図 手続補正 書(自発)
、 (b)及び(c)は第1図の線A −A’。 B −B’及びC−C’における断面でそれぞれ見た矢
視断面図、第3図は従来の窓構造半導体レーザの斜視図
、第4図(a)及び(b)は第3図の縮AA/及びC−
C’でそれぞれ見た矢視1所面図である。 これら図において、11/′!、n型GaAs基板、2
はn型AI0,41 Gao、so Asクラッド層、
3はA16J)BGao、at As活性層、4はp型
Alo、it Gao、、 As第1クラッド層、5は
p型A 10.so G a [+、TOA S光ガイ
ド層、6はp型A 1 a41 G an、s 9A
3 第2クラッド層、7はn型GaAs電極層、8はP
拡散層、9はn型電極、10ばp型電極、11は(L
L 1) B面、12はn型GaAs基板、13はn型
Ga Asブロック居、14はp型AIQ、41 Ga
o、so Asクラッド、′、J1l5はAlo、as
Gao、ox As活性層、16はn型AIQ41G
aO,59A3クラッド層、17はn型GaAs電極層
をそれぞれ示す。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 2: n 9AI0.410ao、s、As 7う・・
ド層3 : Afo、osGaoりzAsテ占、 、
)I I#4:p型A!o、a+Gao、59Asll
7う・IF層5 : ρ型Afo3Gao7As ’
L Q−イド/16:ρ”iA!o4+Gao、5iA
s 第27うば層7 : n ”i GaAs層 第1図 (a) 第2図 14 p−Ajlo、z+Gao、5sAs 7
う、7ト層15 Ajlo、oaGao 9zAs
;4+)1層15 n−Affio4+Gao、5
9As 7う・7ド層t、、7; 3図 (a> (b) 第4図 手続補正 書(自発)
Claims (1)
- 発光部となる主部と端面近傍の副部とから成り、前記主
部が形成された部分の基板は前記副部が形成された部分
の基板より高く、前記主部部分と前記副部部分との境界
において前記基板は段差を有し、その段差(111)B
面でなり、第一導電型の第一半導体層、活性層、第二導
電型の第二半導体層、第二導電型の第三半導体層および
第二導電型の第四半導体層が前記基板上に順次に形成し
てあり、前記第三半導体層の屈折率は前記第一、二及び
四半導体層の屈折率より大きく、前記主部の前記活性層
と前記副部の前記第三半導体層とは高さ方向の位置が一
致してい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 |
---|---|---|---|
JP17946486A JPS6334993A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17946486A JPS6334993A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6334993A true JPS6334993A (ja) | 1988-02-15 |
Family
ID=16066308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17946486A Pending JPS6334993A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6334993A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0332723A1 (en) * | 1988-03-15 | 1989-09-20 | International Business Machines Corporation | High-power semiconductor diode laser |
JPH0312981A (ja) * | 1989-06-12 | 1991-01-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置の製造方法 |
JP2004140142A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよび光通信用素子 |
JP2007095776A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子およびレーザアレイ |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP17946486A patent/JPS6334993A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0332723A1 (en) * | 1988-03-15 | 1989-09-20 | International Business Machines Corporation | High-power semiconductor diode laser |
JPH0312981A (ja) * | 1989-06-12 | 1991-01-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置の製造方法 |
JP2004140142A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよび光通信用素子 |
JP2007095776A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子およびレーザアレイ |
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