JPS6394696A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6394696A JPS6394696A JP24033786A JP24033786A JPS6394696A JP S6394696 A JPS6394696 A JP S6394696A JP 24033786 A JP24033786 A JP 24033786A JP 24033786 A JP24033786 A JP 24033786A JP S6394696 A JPS6394696 A JP S6394696A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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-
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- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
-
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- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/341—Structures having reduced dimensionality, e.g. quantum wires
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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
本発明は光通信用等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。
ザ装置に関するものである。
従来の技術
近年、超薄膜結晶成長技術の進歩に伴い、その技術を利
用した高性能レーザの研究開発が活発に行なわれている
。従来、し〜ザの活性層として０．１μｍ程度の厚さの
薄膜が使われているが、さらに０．０１．ｇｍ以下の厚
さの単層薄膜又は０．０１μｍ以下の厚さの異なった２
種類の材料を多層に設けた構造が活性層として使用され
ている。この結果、薄膜内での量子効果を用いることが
でき、レーザの温度特性が向上し短波長発掘等の特性が
得られる。このレーザは量子井戸レーザと呼ばれている
。
用した高性能レーザの研究開発が活発に行なわれている
。従来、し〜ザの活性層として０．１μｍ程度の厚さの
薄膜が使われているが、さらに０．０１．ｇｍ以下の厚
さの単層薄膜又は０．０１μｍ以下の厚さの異なった２
種類の材料を多層に設けた構造が活性層として使用され
ている。この結果、薄膜内での量子効果を用いることが
でき、レーザの温度特性が向上し短波長発掘等の特性が
得られる。このレーザは量子井戸レーザと呼ばれている
。
以下に図面を参照しながら上述した量子井戸レーザの構
造を説明する。
造を説明する。
第２図とは着子井戸レーザの構造を示すものである。第
２図ａにおいて１１はｎ−ＧａＡｓ基板、１２はｎ Ｇ
ａ １−ｘ Ａ ｌ ｘ Ａ ｓクラッド層、１３は
Ｇ ａ Ａ ｓとＧａ１−アＡ ｌ ｙ Ａ ｓによっ
て構成された量子井戸活性層、１４はｐ−Ｇａ、−、Ａ
ｌｘＡｓクラッド層、１５はｐ−ＧａＡｓ ＝＋ｙタ
クト層、１６はストライプ窓を有するＳ １０２絶縁膜
、１７はｎおよびｐ側電極用メタルである。第２図すは
活性層１３を拡大したものである。１８は量子井戸部で
ノンドープＧ ａ Ａ ｓ層で膜厚は１００八であり、
１９はノンドープＧ ａ １−ｙ Ａ ｌ ｙ Ａ ｓ
、ｉでＭ厚は１００．４である。Ｇ ａ Ａ ｓとＧ
ａ１−ｙＡｌｙＡＳが交互にそれ−ビれ５層形成されて
いる。このような超薄膜はＭＢＥやＭＯＣＶＤ結晶成長
法によって実現される。
２図ａにおいて１１はｎ−ＧａＡｓ基板、１２はｎ Ｇ
ａ １−ｘ Ａ ｌ ｘ Ａ ｓクラッド層、１３は
Ｇ ａ Ａ ｓとＧａ１−アＡ ｌ ｙ Ａ ｓによっ
て構成された量子井戸活性層、１４はｐ−Ｇａ、−、Ａ
ｌｘＡｓクラッド層、１５はｐ−ＧａＡｓ ＝＋ｙタ
クト層、１６はストライプ窓を有するＳ １０２絶縁膜
、１７はｎおよびｐ側電極用メタルである。第２図すは
活性層１３を拡大したものである。１８は量子井戸部で
ノンドープＧ ａ Ａ ｓ層で膜厚は１００八であり、
１９はノンドープＧ ａ １−ｙ Ａ ｌ ｙ Ａ ｓ
、ｉでＭ厚は１００．４である。Ｇ ａ Ａ ｓとＧ
ａ１−ｙＡｌｙＡＳが交互にそれ−ビれ５層形成されて
いる。このような超薄膜はＭＢＥやＭＯＣＶＤ結晶成長
法によって実現される。
発明が解決しようとする問題点
上記のように構成された量子井戸レーザでは従来のレー
ザにくらべ、低しきい値電流発振、温度安定性の向上環
が認められる。しかしながらレーザの高性能化を望む場
合、理論的観点から活性層として１次元的にキャリアを
閉じ込める量子井戸構造を使うよりも２次元的にキャリ
アを閉じ込めるいわゆる量子細線を用いることが望まれ
る。しかしこれまで量子細線レーザの具現化に至ってい
ない。本発明は量子細線レーザを具現化した半導体レー
ザ装置を提供するものである。
ザにくらべ、低しきい値電流発振、温度安定性の向上環
が認められる。しかしながらレーザの高性能化を望む場
合、理論的観点から活性層として１次元的にキャリアを
閉じ込める量子井戸構造を使うよりも２次元的にキャリ
アを閉じ込めるいわゆる量子細線を用いることが望まれ
る。しかしこれまで量子細線レーザの具現化に至ってい
ない。本発明は量子細線レーザを具現化した半導体レー
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（１００）面を有するジンクブレンド結晶基板の表面
に、〈０〒１〉方向にのびた断面形状が逆メサ状のスト
ライプ状のりッジが形成され上記リッジの上に量子井戸
構造の活性層を含むダブルヘテロ構造が形成されて構成
されている。
は（１００）面を有するジンクブレンド結晶基板の表面
に、〈０〒１〉方向にのびた断面形状が逆メサ状のスト
ライプ状のりッジが形成され上記リッジの上に量子井戸
構造の活性層を含むダブルヘテロ構造が形成されて構成
されている。
作 用
この構成によって、リッジ上の成長結晶の幅は成長の異
方性により成長層の厚さが厚くなるに従ってリッジの幅
より狭くなって行き、最終的に断面が三角形の結晶が成
長する。成長結晶の最も上の部分は三角形の頂点に位置
する線状結晶となる。
方性により成長層の厚さが厚くなるに従ってリッジの幅
より狭くなって行き、最終的に断面が三角形の結晶が成
長する。成長結晶の最も上の部分は三角形の頂点に位置
する線状結晶となる。
この三角形の頂点付近の成長が起こる所で単−又は多層
量子井戸構造の薄膜活性層を形成することにより、成長
結晶の厚さ方向および幅方向の両方向に量子化された量
子細線が形成できる。
量子井戸構造の薄膜活性層を形成することにより、成長
結晶の厚さ方向および幅方向の両方向に量子化された量
子細線が形成できる。
実施例
第１図ａは本発明の実施例における半導体レーザ装置の
断面を示すものである。第１図ａにおいて１はｎ−Ｇａ
Ａｓ基板、２は逆メサ状のリッジ部、３はｎ−Ｇａ １
−ｘＡ７ｘＡｓクラッド層、９，１ｏはノンドープ量子
井戸構造部（活性領域）、４はｐ−Ｇａ １−、Ａｌｌ
！Ａｔｓクラッド層、５はｐ −Ｇ ａ Ａ ｓ層、
６はＳ １０２膜、７はストライプ状電極用窓、８は電
極用メタルである。第１図すは活性領域の拡大図である
。９はＧ ａ １− 、ｚ Ａ Ｉｔ ｚ Ａ哄戸層、
１゜はＧａ１−アＡ ｌ ｙ Ａ ８ 障壁層である
。
断面を示すものである。第１図ａにおいて１はｎ−Ｇａ
Ａｓ基板、２は逆メサ状のリッジ部、３はｎ−Ｇａ １
−ｘＡ７ｘＡｓクラッド層、９，１ｏはノンドープ量子
井戸構造部（活性領域）、４はｐ−Ｇａ １−、Ａｌｌ
！Ａｔｓクラッド層、５はｐ −Ｇ ａ Ａ ｓ層、
６はＳ １０２膜、７はストライプ状電極用窓、８は電
極用メタルである。第１図すは活性領域の拡大図である
。９はＧ ａ １− 、ｚ Ａ Ｉｔ ｚ Ａ哄戸層、
１゜はＧａ１−アＡ ｌ ｙ Ａ ８ 障壁層である
。
本発明の半導体レーザは以下のように作製される。
（１ｏｏ）面を有するｎ−ＧａＡｓ基板１上に＜ｏＮ〒
〉方向にのびたストライプ状のりッジ２を形成する。
〉方向にのびたストライプ状のりッジ２を形成する。
リッジ２のｉｊ’４２７１１１ｎ 、高さ１．０μｍに
設定する。
設定する。
ＭＯＣＶＤ結晶成長法を用い、ｎ−Ｇａ１−エＡｌｘＡ
ｓクラッド層３をリッジ上で１．３μｍの厚さに成長す
る。リッジ２上での成長結晶は（１１１）面を出して成
長するため、リッジ表面と（１１１）面とのなす角は５
４°となる。断面が三角形となるためには成長結晶の厚
さを１．３８．Ｉｉｍとしなければならない。１，３／
ｌ１ｍ厚さのｎ−クラッド層３の上にノンドープＧ ａ
１−ｙ Ａ ｌ ｙ Ａ ｓ層１ｏおよびＧａ １−
２Ａｌ ２Ａｓ層９を交互に１ｏｏ人ごとに５層ずつ形
成する。
ｓクラッド層３をリッジ上で１．３μｍの厚さに成長す
る。リッジ２上での成長結晶は（１１１）面を出して成
長するため、リッジ表面と（１１１）面とのなす角は５
４°となる。断面が三角形となるためには成長結晶の厚
さを１．３８．Ｉｉｍとしなければならない。１，３／
ｌ１ｍ厚さのｎ−クラッド層３の上にノンドープＧ ａ
１−ｙ Ａ ｌ ｙ Ａ ｓ層１ｏおよびＧａ １−
２Ａｌ ２Ａｓ層９を交互に１ｏｏ人ごとに５層ずつ形
成する。
これによって、ノンドープ活性領域９，１０中に幅が１
００Å以下になる量子細線領域が形成される。この形成
方法においてはりフジ上で断面が三角形の形状が形成さ
れると結晶成長は一時停止する。引き続き、ｐ−Ｇａ１
−ｘＡｌｘＡｓクラッド層４を２μｍ（平坦部での厚さ
）成長し、クラッド層４で活性領域９，１１を埋め込む
ように形成する。
００Å以下になる量子細線領域が形成される。この形成
方法においてはりフジ上で断面が三角形の形状が形成さ
れると結晶成長は一時停止する。引き続き、ｐ−Ｇａ１
−ｘＡｌｘＡｓクラッド層４を２μｍ（平坦部での厚さ
）成長し、クラッド層４で活性領域９，１１を埋め込む
ように形成する。
次はｐ ＧａＡｓ層６を０．５ ｐ ｍ 形成した後、
Ｓ ｔ Ｏ２膜６を３０ｏＯ人付け、リッジ２の直上で
幅２μｍの窓７をあける。ｎ側およびｐ側にオーミック
電極形成用のメタル８を付ける。ストライプ状リッジ方
向に垂直にへき開することによりキャビティを形成し、
レーザテップとする。
Ｓ ｔ Ｏ２膜６を３０ｏＯ人付け、リッジ２の直上で
幅２μｍの窓７をあける。ｎ側およびｐ側にオーミック
電極形成用のメタル８を付ける。ストライプ状リッジ方
向に垂直にへき開することによりキャビティを形成し、
レーザテップとする。
以上のように構成された量子細線レーザは室温連続発振
を行ない、活性領域の幅を１μｍとして作製した同構造
の量子井戸レーザと比べ、発振しきい電流値に２０％の
減少がみられ、しきい値電流の温度特性も大きく改良さ
れた。
を行ない、活性領域の幅を１μｍとして作製した同構造
の量子井戸レーザと比べ、発振しきい電流値に２０％の
減少がみられ、しきい値電流の温度特性も大きく改良さ
れた。
なお、実施例では活性領域に多重量子井戸構造を用いた
が、単一量子井戸でもよく、又、活性領域の量子井戸構
造も実施例に限定されるものではない。材料もＧ ａ
Ａ ｌ！Ａ ｓ 系だけでな（ＩｎＰ系をはじめすべて
の結晶に応用できる。結晶成長法としてＭＯＣＶＤ法を
用いたが、ＭＢＥ法や他の気相成長法も使用できる。
が、単一量子井戸でもよく、又、活性領域の量子井戸構
造も実施例に限定されるものではない。材料もＧ ａ
Ａ ｌ！Ａ ｓ 系だけでな（ＩｎＰ系をはじめすべて
の結晶に応用できる。結晶成長法としてＭＯＣＶＤ法を
用いたが、ＭＢＥ法や他の気相成長法も使用できる。
さらに本実施例では活性層の最上層が頂点を有する三角
形の断面をなすまで成長させているが、その途中の過程
で成長を中止し、台形状の断面としても、本発明の効果
は奏される。
形の断面をなすまで成長させているが、その途中の過程
で成長を中止し、台形状の断面としても、本発明の効果
は奏される。
発明の効果
以上のように本発明はジンクブレンド結晶の（１００）
面上に＜ｏｉ〒〉方向にのびたりフジ上に成長方向に量
子井戸構造を有する活性領域を含むダブルヘテロ構造が
形成され、量子細線レーザを具現化でき、その実用的効
果は大なるものがある。
面上に＜ｏｉ〒〉方向にのびたりフジ上に成長方向に量
子井戸構造を有する活性領域を含むダブルヘテロ構造が
形成され、量子細線レーザを具現化でき、その実用的効
果は大なるものがある。
第１図は本発明の実施例における半導体レーザ装置の構
造図、第２図は従来の量子井戸レーザの構造図の一例で
ある。 １・・・・・・ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・・
・・リッジ、３・・・・・ｎ −Ｇａ Ａ１３
Ａｓ、 ４ ＝−＝−ｐ−Ｇａ１−、Ａ７ｘＡｓ。 １−Ｘ Ｘ ９・・・・・ノンドープＧ ａ １−２Ａ ｌ ２Ａ
ｓ井戸層、１Ｑ・・・・・・ノンドープＧａ１−アＡ
ｌ ｙ Ａ ｓ障壁層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／／
−−−ｎ−Ｑｏ−ＡｓＬ＆ ／４−−− Ｐ −ｃｒａ−ｔ−χＡＪ！ｘ ＡＳ１５
−−− Ｐ −ＱｏＬＡ３ ／６−−− Ｓｉ ０２ 縁 １７− 電極メダル １Ｂ −−−Ｃｒａ−Ａｓ
造図、第２図は従来の量子井戸レーザの構造図の一例で
ある。 １・・・・・・ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・・
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Ａｓ、 ４ ＝−＝−ｐ−Ｇａ１−、Ａ７ｘＡｓ。 １−Ｘ Ｘ ９・・・・・ノンドープＧ ａ １−２Ａ ｌ ２Ａ
ｓ井戸層、１Ｑ・・・・・・ノンドープＧａ１−アＡ
ｌ ｙ Ａ ｓ障壁層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／／
−−−ｎ−Ｑｏ−ＡｓＬ＆ ／４−−− Ｐ −ｃｒａ−ｔ−χＡＪ！ｘ ＡＳ１５
−−− Ｐ −ＱｏＬＡ３ ／６−−− Ｓｉ ０２ 縁 １７− 電極メダル １Ｂ −−−Ｃｒａ−Ａｓ
Claims (1)
- （１００）面またはそれと等価な結晶面を有するジンク
ブレンド型結晶基板の表面に、＜０＠１１＠＞方向にの
びたストライプ状リッジが形成され、前記リッジの上に
量子細線の活性領域を含むダブルヘテロ構造が形成され
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 |
|---|---|---|---|
| JP61240337A JPH0799785B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61240337A JPH0799785B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6394696A true JPS6394696A (ja) | 1988-04-25 |
| JPH0799785B2 JPH0799785B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=17057985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61240337A Expired - Lifetime JPH0799785B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799785B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63299113A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 一次元量子細線の製造方法 |
| JPS63299114A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 一次元量子細線の製造方法 |
| EP0525779A2 (en) * | 1991-07-31 | 1993-02-03 | Nec Corporation | Method of manufacturing optical semiconductor element |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6114788A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-22 | Nec Corp | ２次元量子井戸構造の作製方法 |
| JPS6144485A (ja) * | 1984-08-08 | 1986-03-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP61240337A patent/JPH0799785B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0799785B2 (ja) | 1995-10-25 |
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