JPS61168981A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS61168981A JPS61168981A JP60008978A JP897885A JPS61168981A JP S61168981 A JPS61168981 A JP S61168981A JP 60008978 A JP60008978 A JP 60008978A JP 897885 A JP897885 A JP 897885A JP S61168981 A JPS61168981 A JP S61168981A
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- 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
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
-
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- 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
- H01S5/3428—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 layer orientation perpendicular to the substrate
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体レーザ装置に係り、特に有機金属気相
成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と略す）・分子線エピタキシ
ー法（以下ＭＢＥ法と略す）等の非平衡な成長機構を有
する結晶成長法を用いて作製する半導体レーザ装置に関
する。
成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と略す）・分子線エピタキシ
ー法（以下ＭＢＥ法と略す）等の非平衡な成長機構を有
する結晶成長法を用いて作製する半導体レーザ装置に関
する。
半導体レーザにおいては、その内部の発振モードを安定
化させる横モード制御機構が不可決である。液相成長法
を用いて製作する半導体レーザでは、基板に溝ストライ
プを設け液相成長法に特有な成長機構を利用して活性層
を平坦に構成するＣ Ｓ Ｐ （Ｃｈａｎｎａｌａｄ
５ｕｂｓｔｒａｔｅ ｐｌａｎａｒ）レーザが実用化さ
れている。しかし、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等の非平衡
な成長機構を有する結晶成長法を用いて同様の溝ストラ
イプ付基板に成長を行うと、基板の形状を保存して成長
を行う特有な成長機構のため活性層がおれ曲がり、Ｃ８
Ｐレーザと同等の光導波効果は期待できず、かつ、おれ
曲がった活性層部において結晶欠陥が発生し信頼性が低
下する。従って活性層まで平坦に成長を行った後、活性
層の上部の成長層において横モード制御機構を設ける構
造が考えられ、その−例を第１図に示す。
化させる横モード制御機構が不可決である。液相成長法
を用いて製作する半導体レーザでは、基板に溝ストライ
プを設け液相成長法に特有な成長機構を利用して活性層
を平坦に構成するＣ Ｓ Ｐ （Ｃｈａｎｎａｌａｄ
５ｕｂｓｔｒａｔｅ ｐｌａｎａｒ）レーザが実用化さ
れている。しかし、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等の非平衡
な成長機構を有する結晶成長法を用いて同様の溝ストラ
イプ付基板に成長を行うと、基板の形状を保存して成長
を行う特有な成長機構のため活性層がおれ曲がり、Ｃ８
Ｐレーザと同等の光導波効果は期待できず、かつ、おれ
曲がった活性層部において結晶欠陥が発生し信頼性が低
下する。従って活性層まで平坦に成長を行った後、活性
層の上部の成長層において横モード制御機構を設ける構
造が考えられ、その−例を第１図に示す。
このレーザ構造はＪ、Ｊ、Ｃｏｌａｍａｎ等によってＡ
ｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｅｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９８
０．Ｖｏｌ、３フ、２６２頁に開示されている。
ｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｅｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９８
０．Ｖｏｌ、３フ、２６２頁に開示されている。
このレーザの製造方法は、ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板１
上にｎ −Ｇ ａ Ａ ｓバラフッ層２． ｎ Ｇａ
Ａｌ２Ａｓクラッド層３．活性層４． ｐ−ＧａＡＱＡ
ｓクラッド層５、ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層６を順次ＭＯ
ＣＶＤ法により成長した後、レーザ発振を行う上部の電
流狭窄層６をフォトリソグラフィと化学エツチングによ
り除去し１次に、ｐ−ＧａＡＱＡｓクラッド層７゜ｐ
−Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層８を順次ＭＯＣＶＤ法によ
り成長する。
上にｎ −Ｇ ａ Ａ ｓバラフッ層２． ｎ Ｇａ
Ａｌ２Ａｓクラッド層３．活性層４． ｐ−ＧａＡＱＡ
ｓクラッド層５、ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層６を順次ＭＯ
ＣＶＤ法により成長した後、レーザ発振を行う上部の電
流狭窄層６をフォトリソグラフィと化学エツチングによ
り除去し１次に、ｐ−ＧａＡＱＡｓクラッド層７゜ｐ
−Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層８を順次ＭＯＣＶＤ法によ
り成長する。
次にｎ電極９ｔＰ電極１０を形成する。この構造では、
電流狭窄層６により、電流は発光領域に集中して流れ、
かつ、電流狭窄層６の光吸収により基本横モードが実現
される。しかし、第２回目の成長が開始するｐ −Ｇａ
Ａ Ｑ Ａｓクラッド層５の表面は酸化されているため
この界面に界面異常層が形成されたり、あるいは、結晶
成長の結晶面方位異存性により、転位線１１が形成され
るため、レーザ特性の悪化、信頼性の低下のような欠点
がある。
電流狭窄層６により、電流は発光領域に集中して流れ、
かつ、電流狭窄層６の光吸収により基本横モードが実現
される。しかし、第２回目の成長が開始するｐ −Ｇａ
Ａ Ｑ Ａｓクラッド層５の表面は酸化されているため
この界面に界面異常層が形成されたり、あるいは、結晶
成長の結晶面方位異存性により、転位線１１が形成され
るため、レーザ特性の悪化、信頼性の低下のような欠点
がある。
本発明の目的は、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等の非平衡な
成長機構を有する結晶成長法を用いて作製する半導体レ
ーザ装置の横モード制御機構を提供することにある。
成長機構を有する結晶成長法を用いて作製する半導体レ
ーザ装置の横モード制御機構を提供することにある。
上述したように、 ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法を用いて製
作する従来の半導体レーザにおいては、活性層のおれ曲
がり、第２回目の成長時の結晶欠陥導入という問題点が
あった。従って、半導体レーザの各成長層を平坦に作製
し、しかも横モード制御機構を有する素子構造を見い出
した。
作する従来の半導体レーザにおいては、活性層のおれ曲
がり、第２回目の成長時の結晶欠陥導入という問題点が
あった。従って、半導体レーザの各成長層を平坦に作製
し、しかも横モード制御機構を有する素子構造を見い出
した。
本発明は、そのようなレーザ構造に関するもの・である
、第２図を用いて本発明の詳細な説明する。
、第２図を用いて本発明の詳細な説明する。
第２図は本発明の一実施例であるＧ ａ Ａ ｔｓ−Ｇ
ａＡΩＡｓ系半導体レーザの断面構造を示したものであ
る。この構造では活性層４をはさんでｙＰ−ＧａＡ ４
１ Ａｓクラッド層５ 、 ｎ −ＧａＡ ｊｌ’Ａｓ
クラッド層３を形成し、そのｎ−ＧａＡΩＡｓクラッド
層３と基板１の間に超格子層１２が形成されている。
ａＡΩＡｓ系半導体レーザの断面構造を示したものであ
る。この構造では活性層４をはさんでｙＰ−ＧａＡ ４
１ Ａｓクラッド層５ 、 ｎ −ＧａＡ ｊｌ’Ａｓ
クラッド層３を形成し、そのｎ−ＧａＡΩＡｓクラッド
層３と基板１の間に超格子層１２が形成されている。
この超格子の構成は、厚さ１〜２０ｒｖ＋のＧａ１−、
Ａｆｌ、Ａｓ （０＜ｘ＜０．３）井戸層と厚さ１〜２
０ｎＩｌのＧａ１−ＩＡＱｙＡ８Ｃｙ＞Ｘ９０．１＜ｙ
〈１）障壁層の周期構造で、その周期数は１〜１５０で
ある。
Ａｆｌ、Ａｓ （０＜ｘ＜０．３）井戸層と厚さ１〜２
０ｎＩｌのＧａ１−ＩＡＱｙＡ８Ｃｙ＞Ｘ９０．１＜ｙ
〈１）障壁層の周期構造で、その周期数は１〜１５０で
ある。
この超格子層１２のうち１発光領域に相当する部分以外
の領域はたとえば基板全面に超格子層を形成しておき、
不要な部分の超格子層にｐ型の不純物拡散あるいはイオ
ン打ちこみにより超格子を無秩序化した層１３となして
いる。この無秩序化の時の不純物拡散としてはＺｎが５
００〜８００℃の温度でよく用いられイオン注入として
はＢｅ”あるいはＳｉイオンが２００ｋｅｙ程度のエネ
ルギーで打ちこまれている。超格子を無秩序化し混晶に
すると、その屈折率は減少すること自体は銘木らにより
Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ １２（１
９８３）ｐ３９７．に報告されている。従って超格子層
１２の屈折率は超格子層を無秩序化した領域１３の屈折
率よりも大きくなり、活性層４で発生した光は、上記の
屈折率差を感じ、その結果横モードは安定に導波される
。なお、ｎ −ＧａＡ ７１ Ａｓクラッド層３の膜厚
は光が領域１３にしみ出す程度となす、又、超格子領域
の実効的な禁制帯幅は活性層のそれより通常大ならしめ
る。さらに、超格子層を無秩序化した層１３とｎ −Ｇ
ａＡ Ｑ Ａｓクラッド層３の間のｐ−ｎ逆接合により
、この部分は電流狭窄層を形成するので、電流は発光領
域に集中的に流れることになる。この第２図においては
１発光領域以外の超格子は、すべて無秩序化し、ｐ反転
したＧ ａ Ａ ｓ層１４が形成されているが、第３図
のように発光領域以外に無秩序化されない超格子を残し
ても、はぼ同様の効果が得られる。
の領域はたとえば基板全面に超格子層を形成しておき、
不要な部分の超格子層にｐ型の不純物拡散あるいはイオ
ン打ちこみにより超格子を無秩序化した層１３となして
いる。この無秩序化の時の不純物拡散としてはＺｎが５
００〜８００℃の温度でよく用いられイオン注入として
はＢｅ”あるいはＳｉイオンが２００ｋｅｙ程度のエネ
ルギーで打ちこまれている。超格子を無秩序化し混晶に
すると、その屈折率は減少すること自体は銘木らにより
Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ １２（１
９８３）ｐ３９７．に報告されている。従って超格子層
１２の屈折率は超格子層を無秩序化した領域１３の屈折
率よりも大きくなり、活性層４で発生した光は、上記の
屈折率差を感じ、その結果横モードは安定に導波される
。なお、ｎ −ＧａＡ ７１ Ａｓクラッド層３の膜厚
は光が領域１３にしみ出す程度となす、又、超格子領域
の実効的な禁制帯幅は活性層のそれより通常大ならしめ
る。さらに、超格子層を無秩序化した層１３とｎ −Ｇ
ａＡ Ｑ Ａｓクラッド層３の間のｐ−ｎ逆接合により
、この部分は電流狭窄層を形成するので、電流は発光領
域に集中的に流れることになる。この第２図においては
１発光領域以外の超格子は、すべて無秩序化し、ｐ反転
したＧ ａ Ａ ｓ層１４が形成されているが、第３図
のように発光領域以外に無秩序化されない超格子を残し
ても、はぼ同様の効果が得られる。
以上述べたように１本発明により、ＭＯＣＶＤ法あるい
はＭＢＥ法で結晶成長を行う半導体レーザにおいて不純
物拡散あるいはイオン打ちこみの簡単なプロセスだけで
安定した基本横モードを継持し、しかも自己整合的に電
流狭窄構造を有する半導体レーザを実現できることにな
る。なお、超格子構造の実効的な禁制帯幅の計算式は、
量子力学の教科書に解説されである。たとえば、室間書
店「量子力学」 （著者：シッフ）の４３ページに記載
されている。
はＭＢＥ法で結晶成長を行う半導体レーザにおいて不純
物拡散あるいはイオン打ちこみの簡単なプロセスだけで
安定した基本横モードを継持し、しかも自己整合的に電
流狭窄構造を有する半導体レーザを実現できることにな
る。なお、超格子構造の実効的な禁制帯幅の計算式は、
量子力学の教科書に解説されである。たとえば、室間書
店「量子力学」 （著者：シッフ）の４３ページに記載
されている。
以下１本発明の実施例を第２図、第３図、第４図、第５
図、第６図および第７図を用いて説明する。
図、第６図および第７図を用いて説明する。
実施例１
第２図は１本発明もＧａＡ ４１ Ａｓ系半漂体レーザ
に適用した場合のレーザ装置の断面図である。第２図に
示すごと＜、ｎ−ＧａＡｓ基板１−１上にｎ−Ｇ ａ
Ａ ｓ層（バッファ層、厚さ〜０．５μｍ）２、ｎ−超
格子層（厚さ〜０．４ μｍ）１２を順次周知の有機金
属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）で成長させる。このｎ−
超格子層１２は、活性層４で発生した光（波長〜７８０
ｎｍ）を吸収しないために、Ｇ ａ Ａ ｓ Ｚｎｍ、
Ｇａ、０．ＡＭ、、、Ａｓ５ｎｍを用い交互に各５５
層積層して形成した。ｎ−超格子層１２の表面にＳｉｏ
２と５ｉＮＩＩの２層膜（厚さ〜１２゜ｎ＋ｍ）をスパ
ッタにより形成し、フォトリソグラフィとエツチングに
より、幅４μｍの２層スパッタ膜ストライプを除いてス
パッタ膜を除去し、選択拡散マスクとする。Ｚｎの拡散
は超格子層１２を突きぬけるように６７５℃５分行うこ
とにより深さ１μｍになった。その結果、ｐ反転したＧ
ａ Ａ ｓ層１４が形成されている０選択拡散マスク
を除去した後、再びｎ−Ｇａｍ、ｍ＆Ａｍ０．４ｍＡ”
層（クラッド層、厚さ〜０．４ μｍ）３、アンドープ
Ｐ Ｇａ、 、＊ｓＡ Ｑ １１．１４Ａｌ１層（活
性層、厚さ〜０．０６ μｍ）４、Ｐ Ｇａ、、１
ｍＡｎ ｏ 、ａｓＡＢ層（クラッド層、厚さ〜１．５
ｐｍ）５、ｐ −Ｑ ａ Ａ ｓ層（キャップ層、
厚さ〜０．５ μｍ）８を順次Ｎ０ＣＶＤ法で成長させ
る。最後に１通常の半導体レーザと同様にＡ ｕ ／
Ｍ ｏ ／ Ｔ ｉ電極１０．Ａｕ／Ａ ｕ −Ｇ ｅ
−Ｎ ｉ電極９を形成し、共振器長３００μｍにへき
かいした。
に適用した場合のレーザ装置の断面図である。第２図に
示すごと＜、ｎ−ＧａＡｓ基板１−１上にｎ−Ｇ ａ
Ａ ｓ層（バッファ層、厚さ〜０．５μｍ）２、ｎ−超
格子層（厚さ〜０．４ μｍ）１２を順次周知の有機金
属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）で成長させる。このｎ−
超格子層１２は、活性層４で発生した光（波長〜７８０
ｎｍ）を吸収しないために、Ｇ ａ Ａ ｓ Ｚｎｍ、
Ｇａ、０．ＡＭ、、、Ａｓ５ｎｍを用い交互に各５５
層積層して形成した。ｎ−超格子層１２の表面にＳｉｏ
２と５ｉＮＩＩの２層膜（厚さ〜１２゜ｎ＋ｍ）をスパ
ッタにより形成し、フォトリソグラフィとエツチングに
より、幅４μｍの２層スパッタ膜ストライプを除いてス
パッタ膜を除去し、選択拡散マスクとする。Ｚｎの拡散
は超格子層１２を突きぬけるように６７５℃５分行うこ
とにより深さ１μｍになった。その結果、ｐ反転したＧ
ａ Ａ ｓ層１４が形成されている０選択拡散マスク
を除去した後、再びｎ−Ｇａｍ、ｍ＆Ａｍ０．４ｍＡ”
層（クラッド層、厚さ〜０．４ μｍ）３、アンドープ
Ｐ Ｇａ、 、＊ｓＡ Ｑ １１．１４Ａｌ１層（活
性層、厚さ〜０．０６ μｍ）４、Ｐ Ｇａ、、１
ｍＡｎ ｏ 、ａｓＡＢ層（クラッド層、厚さ〜１．５
ｐｍ）５、ｐ −Ｑ ａ Ａ ｓ層（キャップ層、
厚さ〜０．５ μｍ）８を順次Ｎ０ＣＶＤ法で成長させ
る。最後に１通常の半導体レーザと同様にＡ ｕ ／
Ｍ ｏ ／ Ｔ ｉ電極１０．Ａｕ／Ａ ｕ −Ｇ ｅ
−Ｎ ｉ電極９を形成し、共振器長３００μｍにへき
かいした。
本実施例において、波長７８０ｒｖで発振し、しきい値
電流２５ ｍ Ａ 、光出力５０ｍＶＣ１ｆまで基本横
モードで発振する素子を再現性良く得ることができた。
電流２５ ｍ Ａ 、光出力５０ｍＶＣ１ｆまで基本横
モードで発振する素子を再現性良く得ることができた。
実施例２
第３図は、実施例１の上記半導体レーザ装置において、
ｎ−超格子層１２をＧ ａ Ａ ｓ Ｚｎｍ、 Ｇａｏ
。
ｎ−超格子層１２をＧ ａ Ａ ｓ Ｚｎｍ、 Ｇａｏ
。
ＡＭ、、、Ａｓ５ｎｍ各１００層で形成し、０．７
ｐｍの厚さにし、Ｚｎ拡散の深さを０．５ μｍとし、
ストライプ以外の超格子層の一部を無秩序化せずに残し
たものである。他の構造は実施例１のものと同様である
０本実施例においても、実施例１と同様の特性が得られ
た。
ｐｍの厚さにし、Ｚｎ拡散の深さを０．５ μｍとし、
ストライプ以外の超格子層の一部を無秩序化せずに残し
たものである。他の構造は実施例１のものと同様である
０本実施例においても、実施例１と同様の特性が得られ
た。
実施例３
第４図は、実施例１あるいは実施例２の半導体のレーザ
装置において、ｐ−ＧａＡｓ基板１を用い、全ての半導
体層の導電型を反対（ｐ型をｎ型に、ｎ型をｐ型に置き
かえた構造）にし、ｐ−超格子７１１５の無秩序化をＳ
ｉイオンの打ちこみにより行ったものである０本構造の
超格子層１５はＧ ａ Ａ ｓ Ｚｎｍ、 に６、、Ａ
ｆｉａｏ、Ａｓ５ｎｍ各５５層で形成され１発光領域以
外では、約２００ＫｅＶのＳｉイオン注入により超格子
が無秩序化１６されている０本実施例においても実施例
１と同様の効果が得られた。
装置において、ｐ−ＧａＡｓ基板１を用い、全ての半導
体層の導電型を反対（ｐ型をｎ型に、ｎ型をｐ型に置き
かえた構造）にし、ｐ−超格子７１１５の無秩序化をＳ
ｉイオンの打ちこみにより行ったものである０本構造の
超格子層１５はＧ ａ Ａ ｓ Ｚｎｍ、 に６、、Ａ
ｆｉａｏ、Ａｓ５ｎｍ各５５層で形成され１発光領域以
外では、約２００ＫｅＶのＳｉイオン注入により超格子
が無秩序化１６されている０本実施例においても実施例
１と同様の効果が得られた。
実施例４
実施例１、実施例２あるいは実施例３の半導体レーザ装
置において、光共振器内に周期的凹凸によって光帰還を
行う回折格子を設けることにより。
置において、光共振器内に周期的凹凸によって光帰還を
行う回折格子を設けることにより。
分布帰還型半導体レーザとしても良い、第５図はそのう
ち、実施例１の場合の構造を分布帰還型に適用した時の
ストライプ内の側面図を示したものである。第５図に示
すごとく、実施例１と同様の工程を用いて超格子の無秩
序化のための選択Ｚｎ拡散を行った後、Ｐ Ｇａｓ
、ｓｓＡ １１ ｏ 、５ｓＡｆ１層（光ガイド層、厚
さ〜０．２ μｍ）２０までＭＯＣＶＤ法で成長させる
＃ Ｐ −ＧａＡ ４１ Ａｓｓ光ガイド層２０の表面
にフォトレジスト層を形成し、周知の干渉露光法と化学
エツチングにより周期２２３０人の周期的凹凸（深さ〜
５００人）を形成する。この周期的凹凸を形成後、再び
Ｐ −Ｇａ、 、１＠Ａ Ｑ ａ 、ｇ、、Ａｓ層（ク
ラッド層、厚さ〜１．５ μｍ）２１、ｐ−ＧａＡｓ
層（キャップ層、厚さ〜０．５ μｍ）８を順次ＭＯ
ＣＶＤ法で成長させる。最後にオーミック電極９゜１０
を形成する。
ち、実施例１の場合の構造を分布帰還型に適用した時の
ストライプ内の側面図を示したものである。第５図に示
すごとく、実施例１と同様の工程を用いて超格子の無秩
序化のための選択Ｚｎ拡散を行った後、Ｐ Ｇａｓ
、ｓｓＡ １１ ｏ 、５ｓＡｆ１層（光ガイド層、厚
さ〜０．２ μｍ）２０までＭＯＣＶＤ法で成長させる
＃ Ｐ −ＧａＡ ４１ Ａｓｓ光ガイド層２０の表面
にフォトレジスト層を形成し、周知の干渉露光法と化学
エツチングにより周期２２３０人の周期的凹凸（深さ〜
５００人）を形成する。この周期的凹凸を形成後、再び
Ｐ −Ｇａ、 、１＠Ａ Ｑ ａ 、ｇ、、Ａｓ層（ク
ラッド層、厚さ〜１．５ μｍ）２１、ｐ−ＧａＡｓ
層（キャップ層、厚さ〜０．５ μｍ）８を順次ＭＯ
ＣＶＤ法で成長させる。最後にオーミック電極９゜１０
を形成する。
本実施例において、波長７８０ｎｍで発振し、しきい値
電流３０ ｍ Ａ 、光出力３０ｍＷまで縦モードの跳
びは見られず１発振波長の温度依存性の小さい素子を再
現性良く得ることができた。
電流３０ ｍ Ａ 、光出力３０ｍＷまで縦モードの跳
びは見られず１発振波長の温度依存性の小さい素子を再
現性良く得ることができた。
実施例５
実施例１、実施例２、実施例３あるいは実施例４に示し
た構造の半導体レーザ装置において、活性層に量子井戸
型構造を適用することができる。
た構造の半導体レーザ装置において、活性層に量子井戸
型構造を適用することができる。
このうち、実施例１の構造に適用した例を第６図に示す
、第６図（ａ）は装置の断面図、同（ｂ）は活性層４の
微細構造の部分を示したものである。
、第６図（ａ）は装置の断面図、同（ｂ）は活性層４の
微細構造の部分を示したものである。
この実施例の特徴は活性層４の構造にあり、厚さ〜１０
ｎｍのＧａ、 、ｓｎＡ ｆＬａ 、、、Ａｓ量子井戸
層を４層。
ｎｍのＧａ、 、ｓｎＡ ｆＬａ 、、、Ａｓ量子井戸
層を４層。
厚さ〜３μｍのＧａ、 、、、Ａ Ｑ 、、、、Ａｓ障
壁層を３Ｍ交互に配置させた多重量子井戸型の活性層に
した。
壁層を３Ｍ交互に配置させた多重量子井戸型の活性層に
した。
本実施例においては、波長７８０ｎ−で発振し、低しき
い値電流（１５ｍＡ）で光出力８０１１ｗＣｗまで基本
横モードで発振する素子を再現性良く得ることができた
。勿論、これまで各実施例で述べてきた各構造の活性層
を量子井戸型構造としても良いことはいうまでもない。
い値電流（１５ｍＡ）で光出力８０１１ｗＣｗまで基本
横モードで発振する素子を再現性良く得ることができた
。勿論、これまで各実施例で述べてきた各構造の活性層
を量子井戸型構造としても良いことはいうまでもない。
実施例６
実施例１〜５の半導体レーザ装置において、レーザ発振
を行うストライプを複数個形成したフェーズド・アレイ
半導体レーザ装置にすることができる。第７図は、この
うち、実施例１の場合のストライプを５連にした実施例
である。製作方法は実施例１とほぼ同様である０本実施
例において、ストライプ幅を３μｍ、ストライプ間隙を
４μｍとした時、波長７８０ｎｍで発振し、しきい値電
流１０５ｍＡ、最大光出力８００ｍＷが得られた。
を行うストライプを複数個形成したフェーズド・アレイ
半導体レーザ装置にすることができる。第７図は、この
うち、実施例１の場合のストライプを５連にした実施例
である。製作方法は実施例１とほぼ同様である０本実施
例において、ストライプ幅を３μｍ、ストライプ間隙を
４μｍとした時、波長７８０ｎｍで発振し、しきい値電
流１０５ｍＡ、最大光出力８００ｍＷが得られた。
上記各実施例ではそれぞれの半導体層を形成するのにＭ
ＯＣＶＤ法を用いたが１ＭＢＥ法を用いてもほぼ同様の
効果が得られる。なお本発明は実施例に示した波長７８
０ｎｍに限らず、波長６９０ｎｍ〜８９０ｎｍのＧａＡ
Ｑ Ａｓ系半導体レーザ装置で同様の結果が得られた
０本発明による半導体レーザ装置はＧａＡ Ｑ Ａｓ系
以外のレーザ材料、例えばＩｎＧａＡｓＰ系がＩｎＧａ
Ｐ系等化合物半導体材料に関しても同様に適用できる。
ＯＣＶＤ法を用いたが１ＭＢＥ法を用いてもほぼ同様の
効果が得られる。なお本発明は実施例に示した波長７８
０ｎｍに限らず、波長６９０ｎｍ〜８９０ｎｍのＧａＡ
Ｑ Ａｓ系半導体レーザ装置で同様の結果が得られた
０本発明による半導体レーザ装置はＧａＡ Ｑ Ａｓ系
以外のレーザ材料、例えばＩｎＧａＡｓＰ系がＩｎＧａ
Ｐ系等化合物半導体材料に関しても同様に適用できる。
本発明によれば、 ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法等の非平衡
な成長機構を有する結晶成長法を用いて半導体レーザを
製作するとき、不純物拡散あるいはイオン打込みで超格
子を無秩序化するだけで横モード制御機構と電流狭窄が
自己整合的に形成できる。
な成長機構を有する結晶成長法を用いて半導体レーザを
製作するとき、不純物拡散あるいはイオン打込みで超格
子を無秩序化するだけで横モード制御機構と電流狭窄が
自己整合的に形成できる。
従って、従来の横モード制御機構の欠点である活性層の
おれ曲がりや結晶欠陥は除去することができ、しかも、
プロセスの簡便が計れた。その結果。
おれ曲がりや結晶欠陥は除去することができ、しかも、
プロセスの簡便が計れた。その結果。
波長７８０ｎｍ、光出力５０ｍ１ｌＣ１１まで基本横モ
ードの素子が歩留り良く得られるようになった。また、
活性層を量子井戸型にすれば、しきい値電流の低減が得
られ、光出力８０ｍｗＣＶまで基本横モードが継持され
た。また、平均寿命も光出力４０１ｍＩＩＩＣｗ。
ードの素子が歩留り良く得られるようになった。また、
活性層を量子井戸型にすれば、しきい値電流の低減が得
られ、光出力８０ｍｗＣＶまで基本横モードが継持され
た。また、平均寿命も光出力４０１ｍＩＩＩＣｗ。
７０℃において１００００時間以上であった。従って本
発明が横モード安定化と高信頼性の半導体レーザを実現
することに相当効果があることが明らかになった。
発明が横モード安定化と高信頼性の半導体レーザを実現
することに相当効果があることが明らかになった。
第１図は従来の横モード制御型レーザの断面図、第２図
は本発明による横モード制御型レーザの断面図、第３図
、第４図は本発明による他の実施例のレーザの断面図、
第５図は、本発明において光帰還を分布帰還型にした横
モード制御型レーザの側断面図、第６図（ａ）は本発明
において活性層を量子井戸型にしたレーザの断面図、第
６図（ｂ）は活性層の断面図、第７図は本発明において
ストライプを多重化した横モード制御型レーザの断面図
である。 １−ｎ ＧａＡｓ基板−１’ −ｐ ＧａＡｓ基板、
２°１°ｎ−ＧａＡｓバッファ層、３− ｎ −Ｇａ１
１６．、Ａ Ｑ 、、４．Ａｓクラッド層、４・・・ア
ンドープａａａ、５ｓＡｕｏ、ｔ＊＾Ｓ活性層＊ ５−
Ｐ Ｇａａ、ｇｓＡ１！ｏ、ｎｓＡ＋クラッド層、
６・・・ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ光吸層、７・・・ｐ−Ｇ
ａ、 、ｓｓＡ ｎ＠ 、、、Ａｇ埋めこみ層、８・・
・ｐ−ＧａＡｓキャップ層、９・・・ｎ−電極、１０・
・・ｐ−電極。 １１・・・結晶欠陥、１２・・・ｎ−超格子層２１３・
・・超格子を無秩序化したｎ−ＧａＡｓ基板層、１４・
・・ｐ反転したＧ ａ Ａ ｓ層、１５・・・ｐ−超格
子層。 １６・・・超格子を無秩序化したｐ−ＧａＡｓ基板層。 １７− ｎ反転したＧ ａ Ａ ｓ層、１８−ｐ−Ｇａ
Ａｇバッファ層、１９・・・ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓキャ
ップ層、２０ ・＝ ｐ −Ｇａ、、、、、Ａ Ｑ 、
、、、Ａｓ光ガイド層、２１ ・・・ＶＪｚ 口 ｌθ ￥ｒ ３ 図 第 ４ 図 菖５図 葛 に 図 ′￥：Ｊ ７ 国
は本発明による横モード制御型レーザの断面図、第３図
、第４図は本発明による他の実施例のレーザの断面図、
第５図は、本発明において光帰還を分布帰還型にした横
モード制御型レーザの側断面図、第６図（ａ）は本発明
において活性層を量子井戸型にしたレーザの断面図、第
６図（ｂ）は活性層の断面図、第７図は本発明において
ストライプを多重化した横モード制御型レーザの断面図
である。 １−ｎ ＧａＡｓ基板−１’ −ｐ ＧａＡｓ基板、
２°１°ｎ−ＧａＡｓバッファ層、３− ｎ −Ｇａ１
１６．、Ａ Ｑ 、、４．Ａｓクラッド層、４・・・ア
ンドープａａａ、５ｓＡｕｏ、ｔ＊＾Ｓ活性層＊ ５−
Ｐ Ｇａａ、ｇｓＡ１！ｏ、ｎｓＡ＋クラッド層、
６・・・ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ光吸層、７・・・ｐ−Ｇ
ａ、 、ｓｓＡ ｎ＠ 、、、Ａｇ埋めこみ層、８・・
・ｐ−ＧａＡｓキャップ層、９・・・ｎ−電極、１０・
・・ｐ−電極。 １１・・・結晶欠陥、１２・・・ｎ−超格子層２１３・
・・超格子を無秩序化したｎ−ＧａＡｓ基板層、１４・
・・ｐ反転したＧ ａ Ａ ｓ層、１５・・・ｐ−超格
子層。 １６・・・超格子を無秩序化したｐ−ＧａＡｓ基板層。 １７− ｎ反転したＧ ａ Ａ ｓ層、１８−ｐ−Ｇａ
Ａｇバッファ層、１９・・・ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓキャ
ップ層、２０ ・＝ ｐ −Ｇａ、、、、、Ａ Ｑ 、
、、、Ａｓ光ガイド層、２１ ・・・ＶＪｚ 口 ｌθ ￥ｒ ３ 図 第 ４ 図 菖５図 葛 に 図 ′￥：Ｊ ７ 国
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、活性層の基板側の光閉じこめ層と基板との間に少な
くとも超格子構造を有し、レーザ発振を行うストライプ
に相当する部分以外の該超格子構造の少なくとも一部に
該超格子の無秩序化した領域を有することを特徴とする
半導体レーザ装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置にお
いて、超格子構造の実効的な禁制帯幅が活性層の禁制帯
幅よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ装置。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項の半導体レーザ装
置において、超格子構造の導電型を基板の導電型と同一
にし、超格子構造を無秩序化した半導体層の導電型を基
板の導電型と異にし、超格子構造を無秩序化した半導体
層を電流狭窄層とすることを特徴とする半導体レーザ装
置。 ４、特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載し
た半導体レーザ装置において活性層が１層以上の厚さ５
Åないし３００Åの量子井戸層を有することを特徴とす
る半導体レーザ装置。 ５、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載し
た半導体レーザ装置において、レーザ発振を行うストラ
イプを２本以上有するように超格子構造の無秩序化を行
うことを特徴とする半導体レーザ装置。 ６、特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載し
た半導体レーザ装置において、光共振器内に周期的凹凸
によって光帰還を行う回折格子を設け分布帰還型構造を
有することを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60008978A JPS61168981A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | 半導体レ−ザ装置 |
| US06/817,038 US4752933A (en) | 1985-01-23 | 1986-01-08 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60008978A JPS61168981A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61168981A true JPS61168981A (ja) | 1986-07-30 |
Family
ID=11707777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60008978A Pending JPS61168981A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4752933A (ja) |
| JP (1) | JPS61168981A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62158388A (ja) * | 1985-12-30 | 1987-07-14 | ゼロツクス コ−ポレ−シヨン | フエイズドアレイ半導体レ−ザ− |
| US4871690A (en) * | 1986-01-21 | 1989-10-03 | Xerox Corporation | Semiconductor structures utilizing semiconductor support means selectively pretreated with migratory defects |
| JPH01293688A (ja) * | 1988-05-23 | 1989-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| US4965806A (en) * | 1989-06-15 | 1990-10-23 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Semiconductor laser devices having lateral refractive index tailoring |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4786951A (en) * | 1985-02-12 | 1988-11-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical element and a process for producing the same |
| SE511719C2 (sv) | 1997-07-04 | 1999-11-15 | Ericsson Telefon Ab L M | Begravd heterostrukturlaser med ströminneslutande skikt |
| JP3804335B2 (ja) * | 1998-11-26 | 2006-08-02 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ |
| CN113258442B (zh) * | 2021-07-14 | 2021-11-09 | 华芯半导体研究院(北京)有限公司 | 垂直腔面发射激光器及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4378255A (en) * | 1981-05-06 | 1983-03-29 | University Of Illinois Foundation | Method for producing integrated semiconductor light emitter |
| US4594603A (en) * | 1982-04-22 | 1986-06-10 | Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Semiconductor device with disordered active region |
-
1985
- 1985-01-23 JP JP60008978A patent/JPS61168981A/ja active Pending
-
1986
- 1986-01-08 US US06/817,038 patent/US4752933A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62158388A (ja) * | 1985-12-30 | 1987-07-14 | ゼロツクス コ−ポレ−シヨン | フエイズドアレイ半導体レ−ザ− |
| US4871690A (en) * | 1986-01-21 | 1989-10-03 | Xerox Corporation | Semiconductor structures utilizing semiconductor support means selectively pretreated with migratory defects |
| JPH01293688A (ja) * | 1988-05-23 | 1989-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| US4965806A (en) * | 1989-06-15 | 1990-10-23 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Semiconductor laser devices having lateral refractive index tailoring |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4752933A (en) | 1988-06-21 |
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