DE69922427T2

DE69922427T2 - Halbleiterlaser

Info

Publication number: DE69922427T2
Application number: DE69922427T
Authority: DE
Inventors: Hideki Ashigarakami-gun Asano; Mitsugu Ashigarakami-gun Wada; Toshiaki Ashigarakami-gun Fukunaga
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2019-02-11
Also published as: DE69922427D1; EP0936709A2; JPH11298086A; JP3317335B2; US6285695B1; EP0936709A3; EP0936709B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Halbleiter-Laser und insbesondere die Zusammensetzung der Halbleiter-Schichten eines Halbleiter-Lasers.
Beschreibung des Standes der Technik
Als ein Halbleiter-Laser im 1060 nm-Band, der vollständig aluminiumfrei ist, wurde von einem Halbleiter-Laser mit einer Belastungskompensations-Struktur berichtet, der eine n-InGaAsP-Mantelschicht, eine undotierte optische InGaAsP-Wellenleiterschicht, eine InGaAsP-Grenzschicht, die 0,7% Dehnungsbelastung hat, eine aktive InGaAs-Quantenschachtschicht, die 2,1% Kompensationsbelastung hat, eine InGaAs-Grenzschicht, die 0,7% Dehnungsbelastung hat, eine undotierte optische InGaAsP-Wellenleiterschicht, eine p-InGaAsP-Mantelschicht und eine p-GaAs-Deckschicht umfaßt, die in dieser Reihenfolge auf einem n-GaAs-Substrat angeordnet sind. Siehe z. B. "Applied Physics Letters, Vol. 69, Nr. 2, 8. Juli 1996", Seiten 248 bis 250. Jedoch besitzt der Al-freie Halbleiter-Laser nur ungefähr in der 250 mW Klasse Zuverlässigkeit und kann praktisch nicht als ein Halbleiter-Laser höherer Leistung eingesetzt werden.
Des weiteren wurde als ein Halbleiter-Laser im 680 nm-Band, dessen aktive Schicht frei von Aluminium ist, von einem Halbleiter-Laser berichtet, in dem eine aktive GaInP-Schicht mit Kompressionsbelastung ausgestattet ist, wobei eine Seitengrenzschicht mit einer AlGalnP-Schicht mit ausreichender Dehnungsbelastung ausgestattet ist, um die Kompressionsbelastung der aktiven Schicht aufzuheben, und die Stirnseiten-Bandlücke durch Relaxation in einer Kristallstruktur in der Nähe der strahlenden Stirnseite des Lasers vergrößert wird, wobei eine Absorption von Licht während einer Oszillation reduziert wird und eine Schädigung der Stirnseiten aufgrund von Absorption von Licht unterdrückt wird. Jedoch muß eine aktive InGaAs-Schicht verwendet werden, die einen hohen Anteil von In hat, und die Dicke der aktiven Schicht muß so klein wie die kritische Filmdicke sein, die den Kristall unstabil macht, um die dehnungsbelastete Seitengrenzschicht in einem Halbleiter-Laser im 1000 nm-Band zu benutzen. Des weiteren ist es aufgrund von Diffusion von In schwierig, einen hochqualitativen Kristall zu erhalten, und dementsprechend ist es schwierig einen Halbleiter-Laser von hoher Zuverlässigkeit zu erhalten.
Zusammenfassung der Erfindunug
Im Hinblick auf die vorgenannten Beobachtungen und die Beschreibung, ist das hauptsächliche Ziel der vorliegenden Erfindung einen Halbleiter-Laser im 1,0 μm-Band bereitzustellen, der eine gute Haltbarkeit besitzt und der sogar während einer Oszillation bei hoher Leistung hoch zuverlässig ist.
Ein Halbleiter-Laser gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiter-Laser bereitgestellt, umfassend eine erste Mantelschicht mit entweder einer p-Typ-Leitfähigkeit oder einer n-Typ-Leitfähigkeit, eine erste optische Wellenleiterschicht, eine erste Grenzschicht aus GaAs_1–y2P_y2, eine aktive Quantenschachtschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3, eine zweite Grenzschicht aus GaAs_1–y2P_y2, eine zweite optische Wellenleiterschicht und eine zweite Mantelschicht mit entweder der p-Typ-Leitfähigkeit oder der n-Typ-Leitfähigkeit, die in dieser Reihenfolge auf einem GaAs-Substrat angeordnet sind, wobei die Verbesserung umfaßt, daß
jede der ersten und zweiten Mantelschichten eine Zusammensetzung hat, die mit einem GaAs-Substrat im Gitter übereinstimmt,
jede der ersten und zweiten optischen Wellenleiterschichten eine InGaAsP-Zusammensetzung hat, die mit dem GaAs-Substrat im Gitter übereinstimmt,
jede der ersten und zweiten Grenzschichten 10–30 nm dick ist und eine Zusammensetzung mit einer Dehnungsbelastung im Verhältnis zu dem GaAs-Substrat hat, wobei das Produkt der Dehnungsbelastung der Dicke einer jeden der ersten und zweiten Grenzschichten 5–20% nm ist,
die aktive Quantenschachtschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 6 bis 10 nm dick ist und eine Zusammensetzung mit einer Kompressionsbelastung von nicht weniger als 1,0% im Verhältnis zu dem GaAs-Substrat hat, und
die Summe des Produktes der Dehnungsbelastung und der Dicke der ersten Grenzschicht und desjenigen der zweiten Grenzschicht größer ist, als das Produkt der Kompressionsbelastung und der Dicke der aktiven Quantenschachtschicht.
Es wird bevorzugt, daß die Summe des Produktes der Dehnungsbelastung und der Dicke der ersten Grenzschicht und desjenigen der zweiten Grenzschicht wenigstens um 3% nm größer ist als das Produkt der Kompressionsbelastung und der Dicke der aktiven Quantenschachtschicht.
Grundsätzlich sind die ersten und die zweiten Grenzschichten in der Zusammensetzung, Belastung und Dicke gleich und dementsprechend ist das Produkt der Dehnungsbelastung und der Dicke der ersten Grenzschicht grundsätzlich gleich dem der zweiten Grenzschicht.
Die Dehnungsbelastung Δ, jeder der ersten und zweiten Grenzschichten relativ zu dem GaAs-Substrat wird wie folgt ausgedrückt: Δ1 = (|aGaAs – a1|/aGaAs) × 100 (%)wobei a_GaAs die Gitterkonstante des GaAs-Substrats repräsentiert und a₁ die Gitterkonstante der Grenzschicht repräsentiert:
Ähnlich wird die Kompressionsbelastung Δ₂ der aktiven Quantenschachtschicht relativ zu dem GaAs-Substrat wie folgt ausgedrückt. Δ2 = (|aGaAs – a2|/aGaAs) × 100 (%)wobei a_GaAs die Gitterkonstante des GaAs-Substrates repräsentiert und a₂ die Gitterkonstante der aktiven Schicht repräsentiert.
In dem Halbleiter-Laser gemäß der vorliegenden Erfindung wird Haltbarkeit erhöht, da die aktive Schicht kein Al umfaßt. Des weiteren wird aufgrund der dehnungsbelasteten GaAsP-Grenzschichten die Bandlücke durch Gitter-Relaxation in der Nachbarschaft der aktiven Schicht vergrößert, wodurch eine Absorption von Licht an der strahlenden Stirnseite des Lasers reduziert werden kann. Des weiteren kann während eines Kristallwachstums eine aktive Schicht von hoher Qualität erlangt werden, aufgrund der ersten und zweiten Grenzschichten, deren Dehnungsbelastung einen Teil der Kompressionsbelastung der aktiven Schicht kompensiert, die nahe an der kritischen Dicke ist. Des weiteren kann während eines Kristallwachstums eine Diffusion von In aufgrund der GaAsP-Schicht unterdrückt werden, wodurch ein Kristall von hoher Qualität erlangt werden kann. Des weiteren wird die Höhe der Grenze zwischen der aktiven Schicht und den Grenzschichten aufgrund der dehnungsbelasteten GaAsP-Grenzschichten vergrößert, wodurch Elektronenlecks und positive Löcher von der aktiven Schicht zu optischen Wellenleiterschichten reduziert werden können, wodurch der Antriebsstrom reduziert werden kann und eine Erzeugung von Hitze an den Stirnseiten des Lasers reduziert werden kann.
Dementsprechend kann ein Laser bereitgestellt werden, der selbst während einer Oszillation bei hoher Leistung hoch zuverlässig ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Querschnitt-Ansicht eines Halbleiter-Lasers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2A bis 2F sind Querschnitt-Ansichten, die einen Halbleiter-Laser und dessen Herstellungsschritte zeigen,
3 ist ein Graph, der die Temperaturabhängigkeit des Festkörper-Lasers der ersten Ausführungsform im Vergleich mit einem Steuer-Halbleiter-Laser zeigt, und
4A bis 4F sind Querschnitt-Ansichten, die einen Halbleiter-Laser und dessen Herstellungsschritte zeigen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ein Halbleiter-Laser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf dessen Herstellungsschritte beschrieben.
Eine n-In_0,48Ga_0,52P-Mantelschicht 2, eine optische n- oder i-In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1-Wellenleiterschicht 3, eine dehnungsbelastete i-GaA_1–y2P_y2-Grenzschicht 4, eine kompressionsbelastete aktive In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3-Quantenschachtschicht 5, eine dehnungsbelastete i-GaAs_1–y2P_y2-Grenzsschicht 6, eine optische p- oder i-In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1-Wellenleiterschicht 7, eine p-In_0,48Ga_0,52P-Mantelschicht 8 und eine p-GaAs-Kontaktschicht 9 werden auf einem n-GaAs-Substrat 1 in dieser Reihenfolge durch MOCVD gebildet. Dann wird eine p-Seitenelektrode 10 auf der Kontaktschicht 9 gebildet. Danach wird das Substrat 1 poliert und eine n-Seitenelektrode 11 auf dem Substrat 1 gebildet. Damit ist der Halbleiter-Laser dieser Ausführungsform fertig.
Jede der Mantelschichten 2 und 8 und der optischen Wellenleiterschichten 3 und 7 ist von einer Zusammensetzung, die mit dem GaAs-Substrat im Gitter übereinstimmt. Die aktive Quantenschachtschicht 5 ist 6 nm dick und ist von einer Zusammensetzung, die eine Kompressionsbelastung von 1,5% relativ zu dem GaAs-Substrat 1 hat. Jede der dehnungsbelasteten Grenzschichten 4 und 6 ist 10 nm dick und ist von einer Zusammensetzung, die eine Dehnungsbelastung von 0,7% relativ zu dem GaAs-Substrat 1 hat. Die Belastung und die Dicke jeder der Schichten braucht nicht auf die oben beschriebenen beschränkt sein, so lange die aktive Quantenschachtschicht 5 eine Dicke im Bereich von 6 bis 10 nm hat und eine Zusammensetzung hat, die relativ zu dem GaAs-Substrat 1 eine Kompressionsbelastung von vorzugsweise einschließlich 1,0% bis 3,0% hat, und besonders bevorzugt von einschließlich 1,0% bis 2,5% hat, wobei jede der Grenzschichten 4 und 6 eine Dicke im Bereich von 10 bis 30 nm hat und eine Zusammensetzung hat, die relativ zu dem GaAs-Substrat 1 eine Dehnungsbelastung hat, die, wenn sie mit der Dicke multipliziert wird, ein Produkt von 5 bis 20% nm ergibt, und die Summe des Produktes der Dehnungsbelastung und der Dicke der Grenzschicht 4 und desjenigen der Grenzschicht 6 vorzugsweise um wenigstens 3% nm größer ist, als das Produkt der Kompressionsbelastung und der Dicke der aktiven Quantenschachtschicht.
In dem Halbleiter-Laser gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Haltbarkeit erhöht, weil die aktive Schicht kein Al enthält. Des weiteren ist aufgrund der dehnungsbelasteten GaAsP-Grenzschichten 4 und 6 die Band-Lücke durch Gitter-Relaxation in der Nähe der aktiven Schicht vergrößert, wobei eine Absorption von Licht an der strahlenden Stirnseite des Lasers reduziert werden kann. Des weiteren kann aufgrund der Grenzschichten 4 und 6, deren Dehnungsbelastung einen Teil der Kompressionsbelastung der aktiven Schicht 5 kompensiert, die nahe an der kritischen Dicke ist, während eines Kristallwachstums die aktive Schicht 5 von hoher Qualität sein. Aufgrund der dehnungsbelasteten GaAsP-Grenzschichten 4 und 6 wird des weiteren die Höhe der Grenze der aktiven Schicht 5 und den Grenzschichten 4 und 6 vergrößert, wodurch Elektronenlecks und positive Löcher von der aktiven Schicht 5 zu den optischen Wellenleiterschichten 3 und 7 reduziert werden können. Als ein Ergebnis kann der Antriebsstrom reduziert werden und eine Erzeugung von Hitze kann an den Stirnseiten des Lasers reduziert werden. Dementsprechend kann ein Laser im 1,0 μm-Band, der sogar während einer Oszillation hoch zuverlässig ist, bei einer hohen Leistung realisiert werden.
Obwohl in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform das Substrat 1 von einem Typ ist, der eine n-Typ-Leitfähigkeit hat, kann das Substrat 1 von einem Typ sein, der eine p-Typ-Leitfähigkeit hat. In diesem Fall wird auf dem Substrat 1 zunächst eine p-Typ-Halbleiter-Schicht geformt.
Obwohl die vorliegende Erfindung in der ersten Ausführungsform auf einen Halbleiter-Laser mit Elektroden angewendet wird, die über dessen gesamter Oberfläche gebildet sind, kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Verstärkungs-Wellenleiterstreifen-Laser angewendet werden, der auf seiner Kontaktschicht mit einem isolierenden Film mit einem streifenartigen Stromeinspeisungs-Fenster ausgestattet ist. Des weiteren kann die Schichtanordnung der ersten Ausführungsform auf einen Halbleiter-Laser mit einem optischen Index-Wellenleiter, einen Halbleiter-Laser mit Beugungsgitter, einen optischen integrierten Schaltkreis und desgleichen angewendet werden, welche durch die normale Photolithographie und/oder Trockenätzen gebildet werden.
Ein Halbleiter-Laser gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird im Zusammenhang mit dessen Herstellungsschritten mit Bezug auf 2A bis 2F beschrieben.
Eine n-In_x4Ga_1–x4As_1–y4P_y4-Mantelschicht 22, eine optische n- oder i-In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1-Wellenleiterschicht 23, eine dehnungsbelastete i-GaAs_1–y2P_y2-Grenzschicht 24, eine kompressionsbelastete aktive In_x3Ga_1–x3As-Quantenschachtschicht 25, eine dehnungsbelastete i-GaAs_1–y2P_y2-Grenzschicht 26, eine optische p- oder i-In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1-Wellenleiterschicht 27, eine obere erste p-In_0,48Ga_0,52P-Mantelschicht 28, eine p-GaAs-Ätzstoppschicht 29 und eine obere zweite p-In_0,48Ga_0,52P-Mantelschicht 30 wird durch MOCVD auf einem n-GaAs-Substrat 21 in dieser Reihenfolge gebildet. Dann wird ein isolierender Film 31 z. B. aus SiO₂ auf der oberen zweiten Mantelschicht 30 gebildet (2A). Dann wird der isolierende Film 31 durch gewöhnliche Lithographie bis auf einem ungefähr 3 μm breiten streifenähnlichen Abschnitt 31a entfernt, der dort wie in 2B gezeigt hinterlassen wird. Danach werden unter Verwendung des streifenähnlichen isolierenden Films 31a als eine Maske, die epitaktischen Schichten durch Naßätzen bis zu der oberen Oberfläche der p-GaAs-Ätzstoppschicht 29 entfernt, wodurch ein Hochstreifen wie in 2C gezeigt gebildet wird. Wenn eine Salzsäuren-Ätzlösung angewandt wird, wird zu diesem Zeitpunkt eine Ätzung automatisch an der p-GaAs-Ätzstoppschicht 29 gestoppt. Die Dicke der oberen ersten p-In_0,48Ga_0,52P-Mantelschicht 28 sollte so sein, daß optisches Index-Wellenleiten in einem grundlegenden Transversal-Modus in dem Hochstreifen-Wellenleiter bis zu einer hohen Ausgabeleistung realisiert werden kann. Eine strombeschränkende n-In_0,48(Ga_1–z5Al_z5)_0,52P-Schicht 32 wird auf jeder Seite des Hochstreifens so wie in 2D gezeigt gebildet. Nachdem der streifenähnliche isolierende Film 31a entfernt wird (2E), wird eine p-GaAs-Kontaktschicht 33 veranlaßt, über die ungeschützte obere zweite p-In_0,48Ga_0,52P-Schicht 30 und die stromblockierende n-In_0,48(Ga_1–z5Al_z5)_0,52P-Schicht 32 zu wachsen, und eine p-Seitenelektrode 34 wird auf der p-GaAs-Kontaktschicht 33 gebildet. Dann wird das Substrat 21 poliert und eine n-Seitenelektrode 35 wird darauf gebildet (2F).
Danach werden Resonator-Seiten durch Spalten der Probe gebildet. Eine hoch reflektierende Beschichtung wird auf einer der Resonator-Seiten angebracht und eine gering reflektierende Beschichtung wird auf der anderen Resonator-Seite angebracht. Dann wird die Probe in eine Spitze geformt, wodurch ein Halbleiter-Laser-Element erhalten wird. Mit der oben beschriebenen Struktur kann das so erhaltene Halbleiter-Laserelement einen Hochleistungs-Laserstrahl erzeugen, während ein grundlegender Transversal-Modus gehalten wird.
Ein Halbleiter-Laserelement dieser Ausführungsform, bei dem die Summe des Produktes der Dehnungsbelastung und der Dicke der ersten Grenzschicht und desjenigen der zweiten Grenzschicht um 5% nm größer ist als das Produkt der Kompressionsbelastung der Dicke der aktiven Quantenschachtschicht, d. h. die Belastung der aktiven Schicht wird um 5% nm in Richtung der Dehnungsbelastungs-Seite kompensiert, und ein Vergleichsbeispiel, bei dem die Belastung der aktiven Schicht vollständig kompensiert wird, wurden bewertet und das Ergebnis ist in 3 gezeigt. In 3 zeigt o die Temperaturabhängigkeit des Schwellenstroms des Halbleiter-Laserelementes dieser Ausführungsform und • zeigt diejenige des Vergleichsbeispiels. Wie in 3 zu sehen ist, ist das Halbleiter-Laserelement dieser Ausführungsform bei der Temperaturabhängigkeit des Schwellenstroms kleiner als das Vergleichsbeispiel.
Grundsätzlich wird die Temperaturabhängigkeit I_th des Schwellenstroms durch die Formel Ith(T) = I0e(T/To) ausgedrückt, wobei To die charakteristische Temperatur repräsentiert. Wenn die charakteristische Temperatur höher ist, ist die Temperaturabhängigkeit des Schwellenstroms des Halbleiter-Laserelements kleiner und die Stabilität des Halbleiter-Laserelements während einer Oszillation bei hoher Ausgangsleistung ist höher. In dem Halbleiter-Laserelement dieser Ausführungsform, bei dem die Belastung der aktiven Schicht um 5% nm in Richtung der Dehnungsbelastungsseite kompensiert ist, ist die charakteristische Temperatur To 1467 K im Bereich von 20°C bis 50°C und um ungefähr 973 K höher als das Halbleiter-Laserelement-Beispiel, bei dem die Belastung der aktiven Schicht vollständig kompensiert ist. Des weiteren ist auch in einem höheren Temperaturbereich von 50°C bis 80°C die charakteristische Temperatur des Halbleiter-Laserelements der vorliegenden Erfindung 261 K und um ungefähr 107 K höher als das Vergleichsbeispiel.
Also ist in dem Halbleiter-Laserelement gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperaturabhängigkeit des Schwellenstroms im Vergleich zu dem konventionellen Halbleiter-Laserelement, bei dem die Belastung der aktiven Schicht vollständig kompensiert ist, weitestgehend reduziert. Das Halbleiter-Laserelement gemäß der vorliegenden Erfindung kann ohne Verwendung einer Temperatursteuerung in dem oben beschriebenen Temperaturbereich betrieben werden und dementsprechend kann das Antriebssystem bei sehr geringen Kosten hergestellt werden.
Ein Halbleiter-Laser gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Zusammenhang mit dessen Herstellungsschritten mit Bezug auf die 4A bis 4F beschrieben.
Eine n-In_0,48Ga_0,52P-Mantelschicht 42, eine optische n- oder i-In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1-Wellenleiterschicht 43, eine dehnungsbelastete i-GaAs_1–y2P_y2-Grenzschicht 44, eine kompressionsbelastete aktive In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3-Quantenschachtschicht 45, eine dehnungsbelastete i-GaAs_1–y2P_y2-Grenzschicht 46, eine optische p- oder i-In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1-Wellenleiterschicht 47, eine obere erste p-In_x4Ga_1–x4As_1–y4P_y4-Mantelschicht 48, eine obere zweite p-In_0,48Ga_0,52P-Mantelschicht 49 und eine p-GaAs-Kontaktschicht 50 werden durch MOCVD auf einem n-GaAs-Substrat 41 in dieser Reihenfolge gebildet. Dann wird ein isolierender Film 52 z. B. aus SiO₂ auf der Kontaktschicht 50 gebildet (4A).
Dann wird der isolierende Film 52 durch gewöhnliche Lithographie mit einem ungefähr 3 μm breiten streifenartigen Abschnitt 52a, der wie in 4B gezeigt gelassen wird, entfernt. Danach werden die epitaktischen Schichten unter Verwendung des streifenartigen isolierenden Films 52a als eine Maske durch Naßätzen bis zu der oberen Oberfläche der ersten p-In_x4Ga_1–x4As_1–y4P_y4- Mantelschicht 48 entfernt, wobei ein Hochstreifen wie in 4C gezeigt gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Ätzen automatisch an der oberen ersten p-In_x4Ga_1–x4As_1–y4P_y4-Mantelschicht 48 gestoppt, wenn Sulfonsäure und Wasserstoffperoxid als die Ätzlösungen zum Entfernen der p-GaAs-Kontaktschicht 50 verwendet werden und Salzsäure als die Ätzlösung zum Entfernen der oberen zweiten p-In_0,48Ga_0,52P-Mantelschicht 49 verwendet wird. Die Dicke der oberen ersten p-In_x4Ga_1–x4As_1–y4P_y4-Mantelschicht 48 sollte so sein, daß optisches Index-Wellenleiten in einem grundlegenden Transversal-Modus in dem Hochstreifen-Wellenleiter bis zu einer hohen Ausgangsleistung realisiert werden kann. Dann wird der isolierende Film 53 über der oberen Oberfläche und den linken und rechten Seitenoberflächen des Hochstreifens und die ungeschützte obere Oberfläche der oberen ersten Mantelschicht 48 so wie in 4D gezeigt geformt.
Danach wird der isolierende Film 53 über der oberen Oberfläche des Hochstreifens durch gewöhnliche Lithographie so wie in 4E gezeigt entfernt. Eine p-Seitenelektrode 54 wird über der ungeschätzten Kontaktschicht 50 gebildet, wobei das Substrat 41 poliert wird und eine n-Seitenelektrode 55 darauf gebildet wird (4F).
Danach werden Resonator-Seiten durch ein Spalten der Probe gebildet. Eine hoch reflektierende Beschichtung wird auf einer der Resonator-Seiten angebracht und eine gering reflektierende Beschichtung wird auf der anderen Resonator-Seite angebracht. Dann wird die Probe in eine Spitze geformt, wodurch ein Halbleiter-Laserelement erhalten wird. Mit der oben beschriebenen Struktur kann das somit erhaltene Halbleiter-Laserelement einen Hochleistungs-Laserstrahl erzeugen, während ein grundlegender Transversal-Modus gehalten wird.
Durch dreimaliges Wiederholen eines Kristallwachstum-Schrittes unter Verwendung des gleichen wie dem oben beschriebenen Ätzstopp-Mechanismus, ist es möglich, einen optischen Index-Wellenleiter-Laser einer eingebetteten Struktur zu bilden.
Des weiteren kann durch Steuern der Zusammensetzung und ähnlichem der aktiven In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3-Schicht die Oszillationswellenlänge in dem Bereich von 950 nm < λ < 1100 nm gesteuert werden.
Ein weiteres Kristallwachstum kann auch durch ein epitaktisches Molekularstrahl-Wachstumsverfahren unter Verwendung von festen oder gasförmigen Rohmaterialien bewirkt werden.
Der Halbleiter-Laser gemäß der vorliegenden Erfindung kann als Lichtquelle bei einer Hochgeschwindigkeits-Informations-/Bild-Verarbeitung, Kommunikation, Meßtechnik, Medizin, Drucken und desgleichen verwendet werden.

Claims

Ein Halbleiter-Laser umfassend eine erste Mantelschicht mit entweder einer p-Typ-Leitfähigkeit oder einer n-Typ-Leitfähigkeit, eine erste optische Wellenleiterschicht, eine erste Grenzschicht aus GaAs_1–y2P_y2 (0 ≤ y2 ≤ 1), eine aktive Quantenschachtschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 (0 ≤ x3 ≤ 1, 0 ≤ y3 ≤ 3), eine zweite Grenzschicht GaAs_1–y2P_y2 (0 ≤ y2 ≤ 1), eine zweite optische Wellenleiterschicht und eine zweite Mantelschicht mit entweder einer p-Typ-Leitfähigkeit oder einer n-Typ-Leitfähigkeit, die in dieser Reihenfolge auf einen GaAs-Substrat gebildet sind, wobei jede der ersten und zweiten Mantelschichten eine Zusammensetzung hat, die mit dem GaAs-Substrat im Gitter übereinstimmt, jede der ersten und zweiten optischen Wellenleiterschichten eine InGaAsP-Zusammensetzung hat, die mit dem GaAs-Substrat im Gitter übereinstimmt, jede der ersten und zweiten Grenzschichten 10 bis 30 nm dick ist und eine Zusammensetzung mit einer Dehnungsbelastung im Verhältnis zudem GaAs-Substrat hat, wobei das Produkt der Dehnungsbelastung und der Dicke einer jeden der ersten und zweiten Grenzschichten 5 bis 20% nm ist, die aktive Quantenschachtschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 6 bis 10 nm dick ist und eine Zusammensetzung mit einer Kompressionsbelastung von nicht weniger als 1,0% im Verhältnis zu dem GaAs-Substrat hat und eine Oszillation von 950 bis 1100 nm realisieren kann, und die Summe des Produktes der Dehnungsbelastung und der Dicke der ersten Grenzschicht und desjenigen der zweiten Grenzschicht größer ist, als das Produkt der Kompressionsbelastung und der Dicke der aktiven Quantenschachtschicht.
Ein Halbleiter-Laser nach Anspruch 1, bei dem die Summe des Produktes der Dehnungsbelastung und der Dicke der ersten Grenzschicht und desjenigen der zweiten Grenzschicht wenigstens um 3% nm größer ist als das Produkt der Kompressionsbelastung und der Dicke der aktiven Quantenschachtschicht.