DE69725537T2 - Halbleiterdiodenlaser - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterlaserdiode, und genauer auf eine Halbleiterlaserdiode, die für eine Verwendung geeignet ist, wo eine hohe Energieausgabe und lange Lebensdauer erforderlich sind, wie etwa die Anregungslichtquelle für optische Faserverstärker.
  • Die Entwicklung von optischen Techniken zur Informationsverarbeitung und Techniken zur optischen Kommunikation in den letzten Jahren sind bemerkenswert. So sind z. B. die Realisierung von vielen fortgeschrittenen technischen Errungenschaften, wie etwa Speichersysteme hoher Dichte durch eine magneto-optische Platte und bidirektionale Kommunikation durch Netze aus optischen Fasern eine Tatsache. Besonders auf dem Gebiet von Kommunikation werden viele Untersuchungen in Übertragungsleitungen aus optischen Fasern mit hoher Kapazität, die in der Tat die kommende Ära von Multimediakommunikation bewältigen können, und in optischen Faserverstärkern (EDFA, earth doped optical fiber amplifier), die mit seltenen Erden (wie etwa Er3+ etc.) dotiert sind, zur Verstärkung von Signalen mit Flexibilität für derartige Übertragungssysteme vorgenommen. Als eine Selbstverständlichkeit wird eine Entwicklung einer Halbleiterlaserdiode mit hoher Energieausgabe und langer Lebensdauer, die eine wesentliche Komponente eines EDFA ist, erwartet.
  • Es gibt im Prinzip drei unterschiedliche Emissionswellenlängen einer Halbleiterlaserdiode, die auf einen EDFA anwendbar ist, d. h. 800 nm, 980 nm und 1480 nm.
  • Es ist bekannt, dass wenn von dem Standpunkt des Verstärkers selbst gesehen, eine Anregung bei 980 nm in Anbetracht von Verstärkung, Rauschfaktor und anderen Faktoren wünschenswert ist. Da der wichtige Schlüsselpunkt des Lasers mit dieser Wellenlänge von 980 nm die Kopplungseffizienz mit den optischen Fasern ist, wird erwünscht, das die Laserausgabe, insbesondere sein Transversalmodus, stabil sein sollte, selbst wenn die Laserdiode Strominjektion, Temperatur, Reflexion von der Faser ändert. Ferner wird von dieser Laserdiode gefordert, wenn sie als eine Anregungslichtquelle verwendet wird, hohe Ausgabe und lange Lebensdauer zu realisieren.
  • Es gibt eine Anforderung zur Anwendung dieses Lasers als eine SHG-Lichtquelle in diesem Bereich einer Wellenlänge, und somit wurde eine Entwicklung eines Lasers mit hohem Leistungsverhalten zur Verwendung auf dem oben erwähnten und verschiedenen anderen Feldern einer Anwendung gewünscht.
  • Die bisher gemeldeten Halbleiterlaserdioden mit einer Wellenlänge um 980 nm, insbesondere Dioden mit einem Aufbau, der für eine Kopplung mit einem optischen System gestaltet ist, haben jedoch das folgende Problem involviert. In dem Bereich hoher Ausgabe, z. B. in dem Lichtausgabebereich von ungefähr 150 bis 200 mW, wird ein Phänomen von Nichtlinearität, das als "Knick" ("kink") bezeichnet wird, beobachtet. Dies ist einer Instabilität des Transversalmodus wegen verschiedenen Ursachen zuzuschreiben und für eine stabile Kopplung mit Fasern von Nachteil. Dieser Knick wird auch von einem relativ niedrigen Lichtausgabebereich in den Lasern mit den ähnlichen Schichtaufbauten beobachtet, wenn sich die Schichtzusammensetzung oder Dicke leicht ändern. Das obige Phänomen ist sogar von einem besonders niedrigen Lichtausgabebereich zu sehen, wenn die Temperatur hoch ist.
  • Als ein Ergebnis von aufwändigen Studien zum Lösen des obigen Problems wurde herausgefunden, dass in einer Halbleiterlaserdiode mit einem InGaAs-System mit einem indexgeleiteten Aufbau die Brechungsindexstufe in der horizontalen Richtung und die Breite des Strominjektionsbereiches zum Verengen des Strominjektionsdurchgangs, der für eine Laseroszillation notwendig ist, eine starke Korrelation mit dem Knickpegel und den Temperaturcharakteristika aufweisen, und durch Optimierung der definierten Bereiche dieser Parameter und ihrer Kombination wurde eine Laserdiode mit sowohl einem hohen Knickpegel als auch guten Temperaturcharakteristika realisiert. Auf der Basis des obigen wurde die vorliegende Erfindung erreicht.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen hohen Knickpegel und hohe Temperaturcharakteristika in Einklang zu bringen und eine Halbleiterlaserdiode mit z. B. einem Knickpegel von ungefähr 250 mW bei ungefähr Raumtemperatur und einer mittleren Wellenlänge von ungefähr 980 nm vorzusehen.
  • Die Erfindung wird in Anspruch 1 definiert. Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beispielhaft dargestellt, in denen:
  • 1 eine erläuternde Ansicht ist, die die effektive Brechungsindexstufe Δneff in der Halbleiterlaserdiode gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 2 eine schematische Querschnittsansicht ist, die einen epitaxialen Aufbau eines Nutentyps der Halbleiterlaserdiode gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 3 eine Grafik ist, die die typische Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C der Halbleiterlaserdiode in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 eine Grafik ist, die die typische Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C der Halbleiterlaserdiode in Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 eine Grafik ist, die die typische Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C der Halbleiterlaserdiode in Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 eine Grafik ist, die die Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C der Halbleiterlaserdiode im vergleichenden Beispiel 1 zeigt;
  • 7 eine Grafik ist, die die Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C der Halbleiterlaserdiode im vergleichenden Beispiel 2 zeigt;
  • 8 eine Grafik ist, die die Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C der Halbleiterlaserdiode im vergleichenden Beispiel 3 zeigt;
  • 9 eine Grafik ist, die die Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C der Halbleiterlaserdiode im vergleichenden Beispiel 4 zeigt;
  • 10 eine Grafik ist, die die Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C der Halbleiterlaserdiode im vergleichenden Beispiel 5 zeigt;
  • Es werden nachstehend Beispiele der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Als erstes wird der effektive Bre chungsindex detailliert beschrieben, der der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist.
  • Bezugnehmend auf 1 wird eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleiterlaserdiode zum Erläutern der effektiven Brechungsindexstufe Δneff in der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der in der Ausführungsform von 1 verwendete Laserdiodenaufbau ist ein Aufbau, der der indexgeleitete Aufbau (index guided structure) genannt wird, in dem der horizontale Transversalmodus von Laserlicht durch die Brechungsindexstufe begrenzt wird. In dem Aufbau werden die Streifen, die einen Strominjektionsbereich definieren, ausgebildet, und es wird eine Brechungsindexstufe zwischen diesem Strominjektionsbereich und dessen äußeren in der Richtung parallel zu der aktiven Schicht durch die Stromblockierschichten (9) mit einem niedrigen Brechungsindex, abgeschieden auf beiden Seiten des Strominjektionsbereichs, erzeugt.
  • In diesem Fall wird die effektive Brechungsindexstufe Δneff annähernd eine Funktion der Zusammensetzung und Dicke von jeder Schicht und der Emissionswellenlänge. Ihre Theorie und Kalkulationsverfahren werden in H. C. Casey, Jr. und M. B. Panish: Heterostructure Lasers, Academic Press (1978), Part A, pp. 20–109, und Part B, pp. 156–276; und R. Ito und M. Nakamura: Fundamentals and Application of Semiconductor laser diodes (5th ed., Baifukan, 30. März 1995), Kapitel 3 und 5 beschrieben. Das spezielle Kalkulationsverfahren für den Laseraufbau der vorliegenden Erfindung wird nachstehend erläutert.
  • Um die effektive Brechungsindexstufe Δneff zu bestimmen, wird der Mehrschichtfilm, der sich aus der Mantelschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps (3), einer aktiven Schicht (4), einer ersten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (5) und einer zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeits typs (8) zusammensetzt, als ein Scheibenwellenleiter in dem Strominjektionsbereich (Querschnitt A-A* in 1) betrachtet, und der Wellenleitermodus von dem Laserlicht, das sich dadurch ausbreitet, wird im Sinne eines TE-Modus kalkuliert, um den effektiven Brechungsindex des Grundmodus in der mittleren Wellenlänge zu bestimmen. Bei der Kalkulation des Wellenleitermodus werden die Dicke der Mantelschicht des ersten Leitfähigkeitstyps (3) und die Dicke der zweiten Mantelschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps (8) angenähert, unendlich zu sein. In einem Fall, wo sich die aktive Schicht aus einem gestreckten Quantum-Well und optischen Führungsschichten zusammensetzt, wird eine Annäherung vorgenommen, in der der Brechungsindex des gestreckten Quantum-Wells, der in der Kalkulation verwendet wird, durch den Brechungsindex der optischen Führungsschicht ersetzt wird. Der so bestimmte effektive Brechungsindex für den Grundmodus wird durch neff(AA*) dargestellt.
  • Dann wird ähnlich der Mehrschichtfilm, der sich aus der Mantelschicht des ersten Leitfähigkeitstyps (3), einer aktiven Schicht (4), einer ersten Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (5), einer Stromblockierschicht (9) und einer zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (8) zusammensetzt, als ein Scheibenwellenleiter für die Außenseite des Strominjektionsbereichs (Querschnitt B-B* in 1) betrachtet, und der effektive Brechungsindex für den Grundmodus in dem Wellenleitermodus wird bestimmt und durch neff(BB*) dargestellt. In dem tatsächlichen Vorrichtungsaufbau sind gewöhnlich neben jenen in 1 gezeigten einige zusätzliche Schichten vorgesehen, wie etwa eine Ätzstoppschicht etc., und in diesem Fall werden neff(AA*) und neff(BB*) für den Mehrschichtfilm bestimmt, der sich aus allen Schichten zusammensetzt, die zwischen der Mantelschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps (3) und der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (8) in dem Querschnitt A-A* und dem Querschnitt B-B* vorhanden sind.
  • Auch ist in dem tatsächlichen Vorrichtungsaufbau die Form des Strominjektionsbereichs nicht rechteckig, wie in 1 gezeigt, sondern ist gewöhnlich ein umgekehrtes Tafelland, und in diesem Fall wird neff(AA*) für die Innenseite des engsten Abschnitts des Strominjektionsbereichs bestimmt, während neff (BB*) für die Außenseite des breitesten Abschnitts des Strominjektionsbereichs bestimmt wird. Aus den so bestimmten neff (AA*) und neff(BB*) ergibt sich die effektive Brechungsindexstufe: Δneff = neff(AA*) – neff(BB*).
  • In der vorliegenden Erfindung erfüllt die obige effektive Brechungsindexstufe Δneff in der horizontalen Richtung die folgende Formel (I), wobei dadurch sowohl eine hohe Knickpegelstabilität als auch eine hohe Temperaturstabilität ermöglicht werden. 2,5 × 10–3 s Δneff s 5,0 × 10–3 (I)
  • Die "horizontale Richtung", auf die in der vorliegenden Beschreibung verwiesen wird, ist die Richtung, die zu sowohl der Abscheidungsrichtung von jeder Schicht als auch der Lichtemissionsrichtung orthogonal ist.
  • Die optimale effektive Brechungsindexstufe Δneff ändert sich abhängig von den Eigenschaften der Halbleiterlaserdiode, die durch die Emissionswellenlänge und das Gebiet der Anwendung gefordert werden. Da die Halbleiterlaserdiode der vorliegenden Erfindung eine aktive Schicht hat, die In, Ga und As enthält, definiert die obige Formel (I) den optimalen Bereich der effektiven Brechungsindexstufe Δneff in einer Emissions wellenlänge in dem Bereich von ungefähr 900 bis 1200 nm, vorzugsweise ungefähr 900 bis 1100 nm von einer derartigen aktiven Schicht.
  • Die Halbleiterlaserdiode der vorliegenden Erfindung hat einen brechungsindexgeleiteten Mechanismus und einen Schichtaufbau, umfassend, wie auf einem GaAs-Substrat in einer Reihenfolge abgeschieden, mindestens eine Mantelschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive Schicht, eine erste Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, eine Stromblockierschicht und eine zweite Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps. Ein Laser eines Hobeltyps (planer-type) kann durch Ausbilden dieses gesamten Schichtaufbaus mit Halbleitermaterialien erhalten werden, und diese Laserdiode hat eine ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit und Stabilität bei einer hohen Temperatur.
  • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Halbleiterlaserdiode eines Nutentyps als eine bevorzugte Ausführungsform mit einem epitaxialen Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • In der Halbleiterlaserdiode der vorliegenden Erfindung wird ein GaAs-Einzelkristall-Substrat aus dem Grund einer guten Gitteranpassung verwendet. Ein derartiges GaAs-Einzelkristall-Substrat (1) wird gewöhnlich aus einer Menge von Kristall davon ausgeschnitten.
  • Es wird bevorzugt, dass die Pufferschicht (2) auf dem Substrat zum Abmildern der Unvollkommenheit des Substratmengenkristalls und zum Erleichtern einer Bildung der epitaxialen dünnen Filme mit der gleichen kristallografischen Achse abgeschieden wird. Diese Pufferschicht (2) wird vorzugsweise aus der gleichen Verbindung hergestellt, wie sie für das Substrat verwendet wird, wobei gewöhnlich GaAs verwendet wird.
  • Die Mantelschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps (3) besteht gewöhnlich aus einem Material mit einem kleineren Brechungsindex als die aktive Schicht (4). In einem Fall, wo GaAs für die Pufferschicht (2) verwendet wird, wird gewöhnlich ein Material aus AlGaAs (AlvGa1–vAs) verwendet und dessen Konzentration wird richtig gewählt, sodass der Brechungsindex die oben erwähnten Bedingungen erfüllt.
  • Das Material und der Aufbau der aktiven Schicht (4) werden in Anbetracht der gewünschten Emissionswellenlänge und Ausgabe richtig gewählt. Die aktive Schicht (4) besteht aus einem Material, das mindestens In, Ga und As enthält, gewöhnlich InqGa1–qAs (0 < q < 1), und es können verschiedene Typen eines Quantum-Well-Aufbaus (wie etwa SQW und MQW) verwendet werden. Gewöhnlich wird eine optische Führungsschicht gemeinsam in einem Quantum-Well-Aufbau verwendet. Als der optische Führungsschichtaufbau können z. B. ein Aufbau, in dem die optischen Führungsschichten auf beiden Seiten der aktiven Schicht (SCH-Aufbau) abgeschieden werden, und ein Aufbau, in dem der Brechungsindex kontinuierlich durch allmähliche Änderung der Zusammensetzung der optischen Führungsschicht (GRIN-SCH-Aufbau) variiert wird, verwendet werden. Die bevorzugte Zusammensetzung einer optischen Führungsschicht in der vorliegenden Erfindung ist AlxGa1–xAs (0 ≤ x ≤ 1).
  • Die erste Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (5) besteht aus einem Material mit einem kleineren Brechungsindex als die aktive Schicht (4). Der Brechungsindex der ersten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (5) und der der Mantelschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps (3) sind gewöhnlich abgeglichen. Deshalb wird gewöhnlich auch ein Material aus AlGaAs als das Material der ersten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (5) verwendet, und seine Konzentration ist gewöhnlich die gleiche wie die der Mantel schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps (3). In diesem Aufbau entspricht die erste Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (5) einer Schicht, die aus AlwGa1–wAs besteht.
  • In 2 werden zwei Typen von Ätzstoppschichten und eine Kappenschicht gezeigt. Diese Schichten sind effektiv für eine präzise und einfache Herstellung des Strominjektionsbereichs und werden in den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angenommen.
  • Die zweite Ätzstoppschicht (6) besteht aus einem Material von AlaGa1–aAs (0 ≤ a ≤ 1), aber gewöhnlich wird vorzugsweise GaAs verwendet. Mit einer derartigen zweiten Ätzstoppschicht kann die Bildung der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps unter Aufrechterhaltung einer hohen Kristallinität bewerkstelligt werden, wenn die zweite Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps etc. insbesondere mit einem AlGaAs-Material durch ein MOCVD-Verfahren oder dergleichen wieder wachsen gelassen wird. Es wird bevorzugt, dass die Dicke der zweiten Ätzstoppschicht (6) nicht kleiner als 2 nm ist.
  • Die erste Ätzstoppschicht (7) besteht vorzugsweise aus der Zusammensetzung von InbGa1–bP (0 ≤ b ≤ 1). In einem Fall, wo GaAs als ein Substratmaterial wie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird gewöhnlich ein gitterangepasstes System mit b = 0,5 verwendet. Die Dicke der ersten Ätzstoppschicht ist gewöhnlich nicht kleiner als 5 nm, vorzugsweise nicht kleiner als 10 nm, wobei die obere Grenze vorzugsweise 100 nm ist. Wenn die Schichtdicke kleiner als 5 nm ist, wird es unmöglich, Ätzen wegen einer Unregelmäßigkeit einer Schichtdicke zu verhindern. Der Grund der oberen Grenze der Dicke besteht darin, dass die thermische Leitfähigkeit von In0.5Ga0.5P kleiner als die von AlGaAs ist. Ein gestrecktes System mit b = 0 oder b = 1 kann abhängig von der Schicht dicke verwendet werden. Die Schichtdicke eines derartigen gestreckten Systems sollte von einer Monoschicht bis 15 nm, vorzugsweise bis zu 10 nm sein. Mit einer derartigen dünnen Schichtdicke kann eine pseudomorphische Bedingung gehalten werden und es gibt keine Notwendigkeit, eine Gitteranpassung beizubehalten.
  • Die Kappenschicht (10) wird als eine Schutzschicht für die Stromblockierschicht (9) in dem ersten Wachstum verwendet und dient auch zum Erleichtern des Wachstums der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (8). Die Kappenschicht wird teilweise oder ganz entfernt, bevor der Diodenaufbau erhalten wird.
  • Da es erforderlich ist, dass die Stromblockierschicht (9) buchstäblich den Strom blockiert, d. h. im wesentlichen den Fluss eines Trägers verhindert, wird deren Leitfähigkeitstyp vorzugsweise mit der Mantelschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyps oder einem nominell nicht-dotierten Typ davon abgeglichen. Es wird auch bevorzugt, dass diese Schicht einen kleineren Brechungsindex als die zweite Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (8) aufweist, die sich gewöhnlich aus AlyGa1–yAs (0 < y ≤ 1) zusammensetzt. Gewöhnlich besteht diese Stromblockierschicht auch aus AlzGa1–zAs (0 ≤ z ≤ 1), und deshalb ist deren Konzentration vorzugsweise z ≥ y. In Beziehung mit der zweiten optischen Führungsschicht ist deren Konzentration vorzugsweise x < y ≤ z.
  • Eine Stromblockierschicht kann auch aus In0.5Ga0.5P bestehen. Wenn die Stromblockierschicht aus InGaP besteht, ist die erste Ätzstoppschicht nicht notwendig, da nur die zweite Ätzstoppschicht aus AlaGa1–aAs ausreicht, um Ätzen der Stromblockierschicht aus In0.5Ga0.5P zu stoppen und das erneute Wachstum der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps aus AlyGa1–yAs zu erleichtern.
  • Um eine Halbleiterlaserdiode mit einer längeren Lebensdauer zu realisieren, sollten Materialien mit einer nicht sehr hohen Al-Konzentration für die Schichten, wie etwa die erste Mantelschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps (3), die erste Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (5) und die zweite Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (8) verwendet werden. Aus diesem Grund ist jedes von v, w und y vorzugsweise nicht größer als 0,4. Ferner ist jedes von v, w und y vorzugsweise nicht kleiner als 0,3, da eine Laserdiode mit einer derartigen Zusammensetzung wünschenswerte Temperaturcharakteristika erreichen kann.
  • Der Aufbau wird gebildet, sodass die effektive Brechungsindexstufe Δneff zwischen dem Querschnitt, der die Stromblockierschicht (9) enthält, und dem Querschnitt ohne Stromblockierschicht die Formel (I), wie oben erwähnt, erfüllt. In einem Fall z. B., wo die zweite Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und die Stromblockierschicht mit einem AlGaAs-Systemmaterial gebildet werden, muss die Al-Konzentration genau gesteuert werden, um die Formel (I) zu erfüllen. Als ein Ergebnis ist eine Al-Konzentration z einer Stromblockierschicht vorzugsweise nicht größer als 0,5, wünschenswerter 0,3 ≤ z ≤ 0,5.
  • Auch ist zum Erhalten eines hohen Knickpegels, wenn die effektive Brechungsindexstufe Δneff in dem Bereich ist, der die Formel (I) erfüllt, die Breite W des Strominjektionsbereichs, der durch die Stromblockierschicht und die zweite Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet wird, nicht größer als 2,5 μm. Wenn W zu klein ist, kann der Laser wegen der sehr hohen Lichtdichte an der Laserfacette zerstört sein, bevor eine ausreichende Lichtausgabe erreicht wird. Als ein Ergebnis ist die untere Grenze von W 1,5 μm. Die "Breite W des Strominjektionsbereichs" bezieht sich auf eine Breite des Bodenteils des Strominjektionsbereichs, d. h. die Breite an der Grenzfläche zwischen der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps in dem Strominjektionsbereich und der Schicht unterhalb der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps.
  • Der Brechungsindex der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (8) wird gewöhnlich kleiner als der der aktiven Schicht (4) gemacht. Auch ist gewöhnlich die zweite Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (8) der Mantelschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps (3) und der ersten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (5) identisch. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden alle von der ersten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und der Stromblockierschicht aus einem Material der gleichen Zusammensetzung gebildet. In diesem Fall wird die effektive Brechungsindexstufe durch die erste Ätzstoppschicht bestimmt. Selbst in einem Fall, wo die Kappenschicht nicht vollständig entfernt wurde, wird die effektive Brechungsindexstufe durch die Ätzstoppschicht plus die Kappenschicht bestimmt. Dieser Schichtaufbau macht es möglich, von den Problemen frei zu bleiben, die aus dem Zusammensetzungsunterschied an den Schnittstellen zwischen den drei Schichten resultieren.
  • Es wird bevorzugt, dass eine Kontaktschicht (11) an der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (8) zum Zweck einer Verringerung einer Kontaktwiderstandsgröße zur Elektrode gebildet wird. Die Kontaktschicht (11) besteht gewöhnlich aus einem GaAs-Material. Diese Schicht wird gewöhnlich in einer Trägerkonzentration höher als die anderen Schichten zum Absenken der Kontaktwiderstandsgröße mit Elektroden gemacht.
  • Gewöhnlich ist die Dicke der Pufferschicht (2) in dem Bereich von 0,1 bis 1 μm, vorzugsweise 0,5 bis 1 μm; die Dicke der Mantelschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps (3) ist in dem Bereich von 0,5 bis 3 μm, vorzugsweise 1 bis 2,5 μm; die Dicke einer Schicht in der aktiven Schicht ist in dem Bereich von 0,0005 bis 0,02 μm, vorzugsweise 0,003 bis 0,02 μm, in dem Fall eines Quantum-Well-Aufbaus; die Dicke der ersten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (5) ist in dem Bereich von 0,05 bis 0,3 μm, vorzugsweise 0,05 bis 0,2 μm; die Dicke der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (8) ist in dem Bereich von 0,5 bis 3 μm, vorzugsweise 1 bis 2,5 μm; die Dicke der Kappenschicht (10) ist in dem Bereich von 0,005 bis 0,5 μm, vorzugsweise 0,005 bis 0,3 μm; und die Dicke der Stromblockierschicht (9) ist in dem Bereich von 0,3 bis 2 μm, vorzugsweise 0,3 bis 1 μm.
  • Es werden ferner Elektroden (12) und 13) gebildet, wobei dadurch die Halbleiterlaserdiode erhalten wird, die in 2 gezeigt wird. Die Elektrode (12) wird in dem Fall eines p-Typs durch Abscheiden geeigneter Metalle, wie etwa Ti, Pt und Au aufeinanderfolgend in einer Reihenfolge auf der Oberfläche der Kontaktschicht (11), gefolgt durch eine Legierungsbehandlung, gebildet. Die Elektrode (13) wird auf der Oberfläche des Substrats (1) gebildet. In dem Fall einer Elektrode eines n-Typs wird die Elektrode (13) durch Abscheiden geeigneter Metalle (oder Metalllegierungen), wie etwa AuGe, Ni und Au aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge auf der Substratoberfläche, gefolgt durch eine Legierungsbehandlung, gebildet.
  • Der erhaltene Laserdiodenwafer durch Bildung der Elektroden wird in Laserstäbe gespalten. Die Facetten der Laserstäbe werden gewöhnlich mit Si, Al2O3 oder SiNx asymmetrisch beschichtet, um das Reflexionsvermögen der Vorderfacette ungefähr 3,5% und das der Hinterfacette ungefähr 93% zu machen.
  • Dann werden die Laserstäbe in diskrete Chips unterteilt und als Laserdioden(LD) genutzt.
  • Die vorangehende Erläuterung richtet sich auf Halbleiterlaserdioden eines Nutentyps, aber die vorliegende Erfindung kann ebenso auf Halbleiterlaserdioden eines Stegtyps angewendet werden, solange wie die effektive Brechungsindexstufe innerhalb des Bereichs fällt, der im Obigen definiert wird.
  • Die Halbleiterlaserdiode der vorliegenden Erfindung erlaubt den Abgleich eines hohen Knickpegels und hervorragender Temperaturcharakteristika durch Definieren der effektiven Brechungsindexstufe Δneff in der horizontalen Richtung und der Breite W des Strominjektionsbereichs in den speziellen Bereichen, und bietet so ein großes Maß an industriellen Vorteilen.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird durch Aufzeigen von Beispielen von ihr detaillierter erläutert, es sollte aber verstanden werden, dass diese Beispiele lediglich gedacht sind, veranschaulichend zu sein und nicht ausgelegt werden, den Bereich der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.
  • Beispiel 1
  • Eine in 2 gezeigte Laserdiode eines Nutentyps wird auf dem folgenden Weg hergestellt.
  • Auf einem GaAs-Substrat eines n-Typs (1) mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3 werden die folgenden Schichten aufeinanderfolgend durch ein MBE-Verfahren abgeschieden: eine GaAs-Schicht eines n-Typs mit 1 μm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3 als eine Pufferschicht (2), eine Al0.35Ga0.35As-Schicht eines n-Typs mit 1,5 μm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3 als eine Mantelschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps (3), dann eine nichtdotierte In0.2Ga0.8As aktive Schicht mit 6 nm Dicke mit einem einzelnen Quantum-Well-(SQW, single quantum well) Aufbau, der zwischen zwei nicht-dotierten GaAs optischen Führungsschichten mit 30 nm Dicke eingelegt ist, eine Al0.35Ga0.65As-Schicht eines p-Typs mit 0,1 μm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3 als eine erste Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (5), eine GaAs-Schicht eines p-Typs mit 10 nm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3 als eine zweite Ätzstoppschicht (6), eine In0.49Ga0.51P-Schicht eines n-Typs mit 20 nm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 5 × 101 cm–3 als eine erste Ätzstoppschicht (7), eine Al0.3gGa0.61As-Schicht eines n-Typs mit 0,5 μm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 5 × 101 cm–3 als eine Stromblockierschicht (9) und eine GaAs-Schicht eines n-Typs mit 10 nm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3 als eine Kappenschicht (10).
  • Es wird eine Silizium-Nitrid-Maske mit einer Öffnungsbreite von 1,5 μm auf der oberen Schicht ausschließlich des Strominjektionsbereichs abgeschieden. Ätzen wird mit der ersten Ätzstoppschicht ausgeführt, die als ein Ätzstopper dient, um die Kappenschicht (10) und die Stromblockierschicht (9) des Strominjektionsbereichs zu entfernen. Ätzen wird bei 25°C für 30 Sekunden mit einem Ätzmittel durchgeführt, das aus einem 1 : 1 : 5 (nach Volumen) Gemisch aus Schwefelsäure (98-Gewichts%), Wasserstoffperoxid (30 Gewichts% wässrige Lösung) und Wasser besteht.
  • Dann wird der erhaltene Aufbau in eine Ätzlösung, die aus einem 1 : 6 (nach Volumen) Gemisch aus HF (49%) und NH4F (40%) besteht, für 2 Minuten und 30 Sekunden getaucht, um die Silizium-Nitrid-Schicht zu entfernen, gefolgt durch zusätzliches Ätzen mit der zweiten Ätzstoppschicht, die als ein Ätzstopper dient, um die erste Ätzstoppschicht des Strominjektionsbereichs zu entfernen. Dieses Ätzen wird bei 25°C für zwei Minuten mit einem Ätzmittel durchgeführt, das aus einem 2 : 1 (nach Volumen) Gemisch aus Hydrochlorsäure (35 Gewichts%) und Wasser besteht.
  • Dann wird die Al0.35Ga0.65As-Schicht eines p-Typs mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3 mit einer Dicke von 1,5 μm in dem in der Schicht vergrabenen Abschnitt (der Abschnitt des Strominjektionsbereichs) als die zweite Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps (8) durch ein MOCVD-Verfahren gezogen, und schließlich wird eine GaAs-Schicht eines p-Typs mit 3 μm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1019 cm–3 als die Kontaktschicht (11) auch durch ein MOCVD-Verfahren gezogen, um guten Kontakt mit den Elektroden zu halten, wobei dadurch ein Laserdiodenwafer gebildet wird. Der erhaltene Laserdiodenwafer wird in Laserstäbe gespalten, deren Facetten in Übereinstimmung mit einem konventionellen Verfahren asymmetrisch beschichtet werden. Das Reflexionsvermögen der Vorderfacette ist 3,5% und das Reflexionsvermögen der Hinterfacette ist 93%. Dann werden die Laserstäbe in diskrete Chips unterteilt, um Laserdioden zu bilden. Die Breite W des Strominjektionsbereichs, nämlich die Breite an der Grenzfläche zwischen der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und der zweiten Ätzstoppschicht dieser Laserdiode ist 2,2 μm.
  • Als ein Ergebnis von Kalkulationen wird die effektive Brechungsindexstufe Δneff in der horizontalen Richtung dieser Laserdiode bestimmt, 3,71 × 10–3 zu sein. Die typische Beziehung zwischen Strom und Schichtausgabe bei 25°C und 70°C dieser Laserdiode wird in 3 gezeigt.
  • Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 22 mA und der erste Knick ist bei 350 mA–250 mW zu sehen. Bei 70°C ist der Schwellwertstrom 35 mA und der erste Knick ist bei 340 mA–240 mW zu sehen.
  • Auch wird das Ergebnis von Beispiel 1 zusammen mit den Ergebnissen von Beispielen 2 und 3 und vergleichenden Beispielen 1 bis 5 in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 stellt z eine Al-Konzentration der AlzGa1–zAs-Stromblockierschichten dar. Ith stellt den Schwellwertstrom dar. In der Zeile von "Knickpegel" stellen Zahlen mit Stern einen katastrophalen optischen Schadens-(catastrophic optical damage) Grad dar, was bedeutet, dass die Laserdiode in diesem Punkt zerstört ist.
  • Beispiel 2
  • Die gleiche Prozedur, wie in Beispiel 1 definiert, wird ausgeführt, mit Ausnahme dessen, dass die Stromblockierschichtzusammensetzung zu Al0.382Ga0.618As geändert wird, um eine Laserdiode zu erhalten. Die typische Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C dieser Laserdiode wird in 4 gezeigt. In diesem Fall ist die effektive Brechungsindexstufe Δneff 3,0 × 10–3. Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 23 mA und der erste Knick ist bei 360 mA–260 mW zu sehen. Bei 70°C ist der Schwellwertstrom 37 mA und der erste Knick ist bei 330 mA–200 mW zu sehen.
  • Beispiel 3
  • Die gleiche Prozedur, wie in Beispiel 1 definiert, wird ausgeführt, mit Ausnahme dessen, dass die Stromblockierschichtzusammensetzung zu Al0.40Ga0.60As geändert wird, um eine Laserdiode zu erhalten. Die typische Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C dieser Laserdiode wird in 5 gezeigt. In diesem Fall ist die effektive Brechungsindexstufe Δneff 4,5 × 10–3.
  • Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 21 mA und der erste Knick ist bei 340 mA–240 mW zu sehen. Bei 70°C ist der Schwellwertstrom 34,5 mA und der erste Knick ist bei 330 mA–220 mW zu sehen.
  • Vergleichendes Beispiel 1
  • Die gleiche Prozedur, wie in Beispiel 1 definiert, wird ausgeführt, mit Ausnahme dessen, dass die Stromblockierschichtzusammensetzung zu Al0.36Ga0.64As geändert wird, um eine Laserdiode zu erhalten. Die typische Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C dieser Laserdiode wird in 6 gezeigt. In diesem Fall ist die effektive Brechungsindexstufe Δneff 5,40 × 10–4.
  • Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 24 mA und der erste Knick ist bei 375 mA–275 mW zu sehen. Bei 70°C ist der Schwellwertstrom 40 mA und der erste Knick ist bei 220 mA–105 mW zu sehen.
  • Vergleichendes Beispiel 2
  • Die gleiche Prozedur, wie in Beispiel 1 definiert, wird ausgeführt, mit Ausnahme dessen, dass die Stromblockierschichtzusammensetzung zu Al0.413Ga0.587As geändert wird, um eine Laserdiode zu erhalten. Die typische Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C dieser Laserdiode wird in 7 gezeigt. In diesem Fall ist die effektive Brechungsindexstufe Δneff 5,5 × 10–3.
  • Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 18 mA und der erste Knick ist bei 265 mA–210 mW zu sehen. Bei 70°C ist der Schwell wertstrom 33,5 mA und der erste Knick ist bei 290 mA–180 mW zu sehen.
  • Vergleichendes Beispiel 3
  • Die gleiche Prozedur, wie in Beispiel 1 definiert, wird ausgeführt, mit Ausnahme dessen, dass die Stromblockierschichtzusammensetzung zu Al0.60Ga0.40As geändert wird, um eine Laserdiode zu erhalten. Die typische Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C und 70°C dieser Laserdiode wird in 8 gezeigt. Die effektive Brechungsindexstufe Δneff dieser Laserdiode ist 1,17 × 10–2.
  • Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 17 mA, der erste Knick ist bei 250 mA–200 mW zu sehen, und die Laserdiode ist bei 410 mA–300 mW zerstört. Bei 70°C ist der Schwellwertstrom 33 mA und der erste Knick ist bei 260 mA–160 mW zu sehen, und die Laserdiode ist bei 390 mA – 200 mW zerstört.
  • Vergleichendes Beispiel 4
  • Eine Laserdiode wird auf dem gleichen Weg hergestellt, wie in Beispiel 1 definiert, mit Ausnahme dessen, dass die Öffnungsbreite der Silizium-Nitrid-Maske 0,7 μm gemacht wird. Die typische Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C dieser Laserdiode wird in 9 gezeigt. Die Breite des Strominjektionsbereichs dieser Laserdiode ist 1,2 μm.
  • Der Schwellwertstrom ist 16 mA und die Laserdiode ist bei 210 mA–150 mW zerstört, ohne dass ein Knick beobachtet wird.
  • Vergleichendes Beispiel 5
  • Eine Laserdiode wird auf dem gleichen Weg hergestellt, wie in Beispiel 1 definiert, mit Ausnahme dessen, dass die Öffnungs breite der Silizium-Nitrid-Maske 3,0 μm gemacht wird. Die typische Beziehung zwischen Strom und Lichtausgabe bei 25°C dieser Laserdiode wird in 10 gezeigt. Die Breite des Strominjektionsbereichs dieser Laserdiode ist 4,0 μm.
  • Der Schwellwertstrom ist 30 mA und der erste Knick ist bei 170 mA–100 mW zu sehen. Es ist danach auch ein Knick über mehrere Stufen (bei 356 mA–150 mW etc.) zu sehen.
  • Beispiel 4
  • Auf einem Si-gedopten GaAs-Substrat eines n-Typs mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3 werden die folgenden Schichten aufeinanderfolgend durch ein MBE-Verfahren abgeschieden: eine Si-gedopte GaAs-Pufferschicht eines n-Typs mit 1 μm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3, eine Si-gedopte Al0.4Ga0.6As erste Mantelschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps eines n-Typs mit 1,5 μm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3, eine nicht-gedopte In0.2Ga0.8As aktive Schicht mit 6 nm Dicke mit einem einzelnen Quantum-well-(SQW)Aufbau, eingelegt zwischen zwei nicht-gedopten GaAs optischen Führungsschichten mit 30 nm Dicke, eine Be-gedopte Al0.4Ga0.6As erste Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps eines p-Typs mit 0,1 nm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3, eine Be-gedopte GaAs-Ätzstoppschicht eines p-Typs mit 10 nm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3, eine Si-gedopte In0.5Ga0.5P-Stromblockierschicht eines n-Typs mit 0,5 μm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3, eine Si-gedopte GaAs-Kappenschicht eines n-Typs mit 0,1 μm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3.
  • Es wird eine SiNx-Maske als eine Schutzschicht auf der Kappenschicht ausgebildet, und die SiNx-Maske wird durch ein fotolithografisches Verfahren teilweise entfernt, um einen Streifen mit einer Öffnungsbreite von 3,0 μm zu bilden. Dann wird Ätzen bei 25°C mit einem Ätzmittel ausgeführt, das aus einem 3 : 1 : 1 (nach Volumen) Gemisch aus Schwefelsäure (98 Gewichts%), Wasserstoffperoxid (30 Gewichts% wässrige Lösung) und Wasser besteht, um die Kappenschicht selektiv zu entfernen. Ferner wird die Stromblockierschicht bei 25°C selektiv mit einem Ätzmittel geätzt, das aus einem 4 : 1 (nach Volumen) Gemisch aus Hydrochlorsäure (36 Gewichts%) und Wasser besteht, um eine Nut auszubilden.
  • Dann wird eine Zn-gedopte Al0.40Ga0.60As-Schicht eines p-Typs mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1018 cm–3 durch ein MOCVD-Verfahren mit einer Dicke von 1,5 μm sowohl in dem in der Schicht vergrabenen Abschnitt (der Abschnitt des Strominjektionsbereichs) als auch in der verbleibenden Kappenschicht als die zweite Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps gezogen, und schließlich wird eine Zn-gedopte GaAs-Schicht eines p-Typs mit 3,0 μm Dicke mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1019 cm–3 auch durch ein MOCVD-Verfahren als die Kontaktschicht gezogen, wobei dadurch ein Laserdiodenwafer gebildet wird. Der erhaltene Laserdiodenwafer wird in Laserstäbe gespalten, deren Facetten in Übereinstimmung mit einem konventionellen Verfahren asymmetrisch beschichtet werden. Das Reflexionsvermögen der Vorderfacette ist 3,5% und das Reflexionsvermögen der Hinterfacette ist 93%. Dann werden die Laserstäbe in diskrete Chips unterteilt, um Laserdioden zu bilden. Die Breite W des Strominjektionsbereichs, nämlich die Breite an der Grenzfläche zwischen der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und der Ätzstoppschicht dieser Laserdiode ist 2,2 μm.
  • Als ein Ergebnis von Kalkulationen wird die effektive Brechungsindexstufe Δneff in der horizontalen Richtung dieser Laserdiode bestimmt, 3,7 × 10–3 zu sein.
  • Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 18 mA und der erste Knick ist bei 340 mA–250 mW zu sehen. Bei 70°C ist der Schwellwertstrom 34 mA und der erste Knick ist bei 320 mA–220 mW zu sehen.
  • Auch wird das Ergebnis von Beispiel 4 zusammen mit den Ergebnissen der vergleichenden Beispiele 6 bis 9 in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 stellt y eine Al-Konzentration der AlyGa1–yAs zweiten Mantelschichten eines zweiten Leitfähigkeitstyps dar. Ith stellt den Schwellwertstrom dar. In der Zeile von "Knickpegel" stellen die Zahlen mit Stern einen katastrophalen optischen Schadens-(COD-)Grad dar, was bedeutet, dass die Laserdiode in diesem Punkt zerstört ist.
  • Vergleichendes Beispiel 6
  • Es wird die gleiche Prozedur ausgeführt, wie in Beispiel 4 definiert, mit Ausnahme dessen, dass die Zusammensetzung der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps zu Al0.415Ga0.585As geändert wird, um eine Laserdiode zu erhalten. In diesem Fall ist die effektive Brechungsindexstufe Δneff 1,0 × 10–3.
  • Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 20 mA und der erste Knick ist bei 365 mA–270 mW zu sehen. Bei 70°C ist der Schwellwertstrom 38 mA und der erste Knick ist bei 270 mA–150 mW zu sehen.
  • Vergleichendes Beispiel 7
  • Es wird die gleiche Prozedur ausgeführt, wie in Beispiel 4 definiert, mit Ausnahme dessen, dass die Zusammensetzung der zweiten Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps zu Al0.37Ga0.63As geändert wird, um eine Laserdiode zu erhalten.
  • In diesem Fall ist die effektive Brechungsindexstufe Δneff 6,0 × 10–3.
  • Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 17 mA und der erste Knick ist bei 240 mA–190 mW zu sehen. Bei 70°C ist der Schwellwertstrom 38 mA und der erste Knick ist bei 280 mA–170 mW zu sehen.
  • Vergleichendes Beispiel 8
  • Es wird die gleiche Prozedur ausgeführt, wie in Beispiel 4 definiert, mit Ausnahme dessen, dass die Öffnungsbreite der SiNx-Maske 1,8 μm gemacht wird. Die Breite des Strominjektionsbereichs dieser Laserdiode ist 1,0 μm.
  • Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 16 mA und die Laserdiode wird bei 200 mA–155 mW zerstört.
  • Vergleichendes Beispiel 9
  • Es wird die gleiche Prozedur ausgeführt, wie in Beispiel 4 definiert, mit Ausnahme dessen, dass die Öffnungsbreite der SiNx-Maske 4,8 μm gemacht wird. Die Breite des Strominjektionsbereichs dieser Laserdiode ist 4,0 μm.
  • Bei 25°C ist der Schwellwertstrom 24 mA und der erste Knick ist bei 160 mA–100 mW zu sehen.
  • Figure 00250001
  • Figure 00260001

Claims (7)

  1. Halbleiterlaserdiode, die eine Emissionswellenlänge in dem Bereich von 900 bis 1.200 nm aufweist und ein GaAs-Substrat (1) und zumindest eine Mantelschicht (3) eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive Schicht (4), die In, Ga und As als Komponentenelemente enthält, eine erste Mantelschicht (5) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, eine Stromblockierschicht (9) und eine zweite Mantelschicht (8) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf dem Substrat abgeschieden sind, umfasst, wobei ein Strominjektionsbereich durch die Stromblockierschicht (9) und die zweite Mantelschicht (8) des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, und die Breite (W) des Strominjektionsbereichs in dem Bereich von 1,5 bis 2,5 μm liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die effektive Brechungsindexstufe Δneff in der Richtung orthogonal zu sowohl der Abscheiderichtung der Schichten auf Substrat (1) als auch der Lichtemissionsrichtung in der Bereich von 2,5 × 10–3 bis 5,0 × 10–3 bei der Emissionswellenlänge liegt.
  2. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei die Stromblockierschicht (9) und die zweite Mantelschicht (8) vom zweiten Leitfähigkeitstyp Al, Ga und As enthalten.
  3. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 2, wobei die Stromblockierschicht (9) AlzGa1–zAs (0 ≦ z ≦ 1) umfasst, und die zweite Mantelschicht (8) vom zweiten Leitfähigkeitstyp AlyGa1–yAs (0 < y ≦ 1) umfasst.
  4. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, die einen Strominjektionsbereich vom Steg-Typ oder Nuten-Typ aufweist, und wobei die aktive Schicht (4) einen gestreckten Quantum-Well-Aufbau, der eine dünne Schicht der Zusammensetzung InqGa1–qAs (0 < 0 < 1) umfasst, und eine optische Führungsschicht der Zusammensetzung AlxGa1–xAs (0 < x < 1) aufweist, wobei die zweite Mantelschicht (8) des zweiten Leitfähigkeitstyps die Zusammensetzung AlyGa1–yAs (0 < y ≦ 1) aufweist und die Stromblockierschicht (9) die Zusammensetzung AlzGa1–zAs (0 < z < 1) aufweist, wobei x < y < z ist.
  5. Halbleiterlaserdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die eine zweite Ätzstoppschicht (6) der Zusammensetzung AlaGa1–aAs (0 ≦ a ≦ 1) und eine erste Ätzstoppschicht (7) der Zusammensetzung InbGa1–bP (0 ≦ b ≦ 1) zwischen der ersten Mantelschicht (5) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und der Stromblockierschicht (9) aufweist.
  6. Halbleiterlaserdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Emissionswellenlänge in dem Bereich von 900 bis 1.100 nm ist.
  7. Halbleiterlaserdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, verwendet als eine Anregungslichtquelle für einen optischen Faserverstärker.
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