JP2000012971A - 半導体レーザ - Google Patents
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Abstract
帯の発光域を有する半導体レーザを開発する。 【解決手段】 活性領域401にGaAsSbから成る
量子井戸層405を設ける。当該活性領域は、GaAs
基板上に設ける事が出来る。
Description
るものであり、特に詳しくは、1.3ミクロン帯の光ア
クセス系及び光データリンク系に利用可能な端面発光又
は面発光半導体レーザに関するものである。
アクセス系の光源として重要である。この波長領域は、
主としてInP基板上のInGaAsP、InAlGa
AsやInAsPといった材料においてレーザ化が実現
されている。然しながら、GaAs基板上にこの1.3
ミクロン帯で発光する材料があれば、電子の閉じ込め層
としてGaAs基板に略格子整合するAlGaAsやA
lGaInP等の材料系を用いる事が出来る為、レーザ
の高温動作時に問題となる電子のキャリア漏れを大幅に
抑制する事が可能となる。又、GaAs基板上に1.3
ミクロン帯で発光する材料を用いれば、GaAs/Al
As系の半導体多層膜ミラーと組み合わせる事で、1.
3ミクロン帯の長波の面発光レーザを実現することが可
能となる。
ては、近藤らにより、GaInNAsを用いた構造が報
告されている。近藤らは、「アイ・イー・イー・イー、
レーザ・アンド・エレクトロオプティクス・ソサイテ
ィ、1997・アニュアル・ミーティング」第32巻、
第24号(1996年)、第2244〜2245頁に於
いて、GaAs基板上にGaInNAsの量子井戸層と
GaAs障壁層とから成る量子井戸構造を活性層とし、
1.2ミクロンに於けるレーザ発振を報告している。
材料を島状(ドット状)に成長させる方法により、例え
ば、格子不整合度3.5%のIn0.5 Ga0.5 As結晶
を成長させて、これを活性層とする長波長帯半導体レー
ザが報告された。これは、量子ドットを活性層としたレ
ーザとして、エレクトロニクス・レター、30巻、17
号、1416〜1417頁に記載されている。
導体レーザでは、量子井戸発光層がGaInNAsで構
成されており、1.3ミクロン以上の波長で発光させる
には更にN組成を上げる必要があり、高品質なGaIn
NAsエピタキシャル成長層を形成する事は困難であ
る。
を用いた場合、量子ドットの基底状態の状態数が小さい
為に、レーザ発振に必要な利得を得る為にキャリアを注
入してゆくと、高次のレベルまでキャリアが注入され、
発光波長が短波長化してしまう。その為、InGaAs
ドットの発振波長は最大で1.1μmである。従って、
GaAs基板上の量子ドットを使って1.3μmの長波
長帯レーザを作る事は困難である。
は、上記した従来の欠点を改良し、GaAs基板上にも
形成可能な1.3ミクロン帯の発光域を有する半導体レ
ーザを提供するものである。
達成するため、基本的には以下に記載されたような技術
構成を採用するものである。
域にGaAsSbから成る量子井戸層が設けられている
半導体レーザである。
は、上記したような構成を採用しており、その特徴は、
活性領域にGaAsSbから成る量子井戸層が設けられ
ている事により、当該量子井戸層がGaAs基板上に形
成可能であると共に、当該GaAsSbにより1.3ミ
クロン帯の発光域を有する半導体が得られる。
るGaAsSbは、式:GaAs1- x Sbx (但し、x
はSbのモル量をAsとSbとの合計モル量で割ったモ
ル割合である)で表される組成を有するものである。当
該GaAs1-x Sbx で表される組成を有するGaAs
Sbは、GaAsとGaSbの2種類の二元混晶を元に
する三元混晶であり、As、Sbの第V族元素が副格子
上で混じり合う。この様に、第V族元素が副格子上で混
じり合う場合、バンドギャップのボーイングが大きくな
り、バンドギャップが狭小化する。一方、GaAsSb
のSb含量xを増加していくに連れて、GaAsSbの
格子定数がGaAsの格子定数より大きくなる為、Ga
As基板上に歪みによる欠陥を生じさせない様にエピタ
キシャル成長させるには、Sb含量xが大きい程その層
厚を小さくする必要がある。この為、GaAsSb混晶
を用いて、1.2μm乃至1.3μmの波長を発光強度
を落さずに実現出来るSb含量xには最適範囲がある。
具体的には、当該GaAsSbのSb含量xが、Asと
Sbとの合計モル量1モルに対して0.2乃至0.4モ
ルの範囲内である事が好ましい。かかる範囲内に於いて
は、本発明に係る半導体レーザが1.2乃至1.35μ
mの波長範囲で発光可能となる事が確認されている。
当該Sb含量xの最適範囲である0.2乃至0.4モル
の範囲内に於いて、当該量子井戸層が、厚み方向とは異
なる方向、典型的には厚み方向とは略垂直の方向に、S
b組成の異なるGaAsSb、例えばGaAs0.6 Sb
0.4 とGaAs0.8 Sb0.2 との2種類のGaAsSb
が交互に連なる組成変調構造を有する様になる。かかる
組成変調構造を有する事により、バンドギャップの狭小
化が一層促進され、より少ないSb含量で長波長発光が
可能となる。図7に、かかる組成変調構造の一具体例と
して、GaAs 0.7 Sb0.3 から成る量子井戸層702
の電子顕微鏡写真のトレースを示した。この例では、G
aAs光導波層701、703の(100)面にエピタ
キシャル的に接合した当該量子井戸層702が、GaA
s0.6 Sb0.4 の領域711とGaAs00.8 Sb0.2
の領域712とが交互に連なった構造となっている。
レーザの具体例に即して、本発明に係る半導体レーザの
具体的態様について更に詳細に説明する。
略あらゆるタイプの端面発光又は面発光半導体レーザに
適用可能であり、又、その際に、GaAs基板を適用可
能である。典型的な当該端面発光又は面発光半導体レー
ザとして、当該活性領域が、夫々がGaAs等の基板上
に形成された、第1の導電性を有する第1の光導波層
と、当該第1の導電性とは異なる第2の導電性を有す第
2の光導波層との間に設けられている、所謂ダブルヘテ
ロ型の半導体レーザがあり、更に当該端面発光半導体レ
ーザとしては、埋め込み型の半導体レーザがあるが、図
1には、当該ダブルヘテロ型且つ埋め込み型の半導体レ
ーザの1例として、ダブル・チャネル・プラナー埋め込
みヘテロ構造(DCPBH)の半導体レーザが示されて
いる。即ち、図1に示した半導体レーザに於いては、例
えばn型のGaAs基板102上にn型のGaAsバッ
ファ層を介して活性領域を構成する活性層104が設け
られており、当該活性層104上にp型のGaAsクラ
ッド層105、p型のGaAsブロック層106、n型
のGaAs層107、p型のGaAs埋め込み層10
8、及びp型のGaAsキャップ層109が順次積層形
成されており、しかも当該活性層104の中央のストラ
イプ部分が、当該p型のGaAsブロッキング層106
の垂下部分111により囲繞されている。尚、図中10
1及び110は、夫々電極である。
謂リッジ導波型の半導体レーザであり、図中、n型光導
波層202上に活性領域を構成する活性層203、p型
光導波層204が順次積層形成されている。更に、当該
p型光導波層204上には、高濃度p型ドープコンタク
ト層205が形成され、又電流狭窄を実現する為、2つ
のトレンチ構造210が設けられ、これらのトレンチに
挟まれたリッジ部209以外には電流が流れない様にす
る為、絶縁体膜206が形成されている。尚、図中20
7、208は、夫々p型のコンタクト金属膜とn型のコ
ンタクト金属膜であり、又201は電圧源であり、当該
金属膜207、208間に電圧を印加すると、リッジの
部分209のみに電流が流れ、活性層203に於いて発
光する。生じた光は、上下の光導波層によりリッジスト
ライプ方向に導波する。ストライプの終端は、へき開面
になっており、光の一部は反射し全体として光共振器を
形成する。この様にして、しきい値電流密度以上でレー
ザが発振される。
光型の半導体レーザであり、図中、例えばGaAs基板
301上に形成された多層構造のn型及びp型の分布ブ
ラッグ反射器(DBR)構造のGaAs/AlAs膜3
02、304の間に、スペーサ層307を介して活性領
域を構成する活性層303が設けられている。尚、図中
305、306は、夫々アノード及びカソードである。
尚、図1乃至図3の例では、GaAs基板上に形成する
GaAs等の膜は、夫々エピタキシャル的に例えばGa
Asの(100)面に接合したエピタキシャル成長層と
して形成する事が出来る。
AsSbから成る量子井戸層を設ける場合、当該活性領
域の少なくとも一部分ないしは全部に当該量子井戸層を
含む量子井戸構造部分を設ければよく、従って例えば当
該GaAsSbから成る量子井戸層以外の量子井戸層、
或いは当該GaAsSbから成る量子井戸層を含まない
量子井戸構造を含む活性領域が併存している様な場合
も、本発明の範囲内に含まれる。その際、当該GaAs
Sbから成る量子井戸層を含む量子井戸構造部分に於い
て、当該量子井戸層の両側に、GaAsよりもバンドギ
ャップの大きな物質から成る障壁層が設けられている事
が好ましい。これは、例えばGaAsSbとGaAsと
を用いてヘテロ界面が形成されている場合、GaAsS
bの伝導帯バンド端エネルギーとGaAsの伝導帯バン
ド端エネルギーの差、即ち伝導帯不連続値が数十ミリe
V程度と、余り大きくない為、高温時の電子のキャリア
漏れを抑制する為には、GaAsよりも大きなバンドギ
ャップを有する物質でGaAsSbを挟む事で、当該伝
導帯不連続値を例えば0.1eV以上にする事が可能と
なる為、効果的である。具体的には、当該障壁層を形成
する好適な物質として、AlGaAs、GaAsP、A
lGaAsP、GaInP及びAlGaInPから成る
群から選ばれる物質が挙げられる。これらのうち、格子
定数がGaAsの格子定数より小さいと、GaAsSb
の圧縮性歪みを補償する効果がある為、構造的に安定と
なり、レーザの信頼性の点で有利となる。具体的には、
GaAsP、AlGaAsP、GaInP及びAlGa
InPから成る群から選ばれる物質である事が好まし
い。かかる物質は、第III族元素同士又は第V族元素
同士の組成を変化させる事により、GaAsよりも格子
定数を小とする事が可能である。
ャップを有する障壁層でGaAsSbから成る量子井戸
層を挟む場合、電子の量子準位が大きく変化し、より短
波長化を起し、所望する1.3ミクロン波長帯の発光を
難しくする可能性がある。それは、当該量子井戸層の厚
みが歪みの制約により、10ナノメートル以下に抑えら
れた場合に、顕著に生ずる現象である。その場合には、
当該量子井戸層と当該障壁層との間に、当該量子井戸層
を形成するGaAsSbのバンド端エネルギーと、当該
障壁層を形成するGaAsよりもバンドギャップの大き
な物質のバンド端エネルギーとの間のバンド端エネルギ
ーを有する物質から成る、例えば数分子程度の、中間層
を設けると、電子の量子準位変化を抑制する事が出来る
為、好ましい。当該中間層を形成する好適な物質として
は、GaAs、GaAsP及びGaAsNから成る群か
ら選ばれる物質が挙げられる。具体的には、例えば、当
該障壁層がAl0.2Ga0.8Asから成るとき、中間層と
して例えばGaAs3分子層程度で効果がある。又これ
らの物質のうち、格子定数がGaAsの格子定数より小
さい物質であると、積層構造の歪みに対する安定性を増
加させ、又量子の電子準位変化の抑制に効果を上げる事
が可能となる為、好ましい。具体的には、GaAsN及
びGaAsPから成る群から選ばれる物質が挙げられ
る。かかる物質は、第III族元素同士又は第V族元素
同士の組成を変化させる事により、GaAsよりも格子
定数を小とする事が可能である。
む量子井戸構造が設けられた活性層104(図2のA部
分を拡大)、203、303の具体例を示す。即ち、図
4に示した活性層401に於いては、下部及び上部光導
波層402及び403の間に、Bを含有する複数の量子
井戸層405が設けられ、当該各量子井戸層405の両
側には夫々障壁層404が設けられている。又、以下の
実施例に於いて詳述する図5の例も、図4と同様の構造
を有する。次に、図6の例では、図5の活性層512と
は異なる活性層構造を有し、下部及び上部光導波層60
1及び602の間に、Bを含有する複数の量子井戸層6
04が設けられ、当該各量子井戸層604の両側には夫
々障壁層603が設けられ、更に当該量子井戸層604
と当該障壁層603との間には、夫々中間層605が設
けられている。当該量子井戸層の典型的な厚みは、50
乃至100Åであり、層数は1乃至5層、好ましくは2
乃至3層、障壁層の典型的な厚みは100乃至300Å
であり、中間層の厚みは、3乃至5原子分、即ち9乃至
15Åである。
実施例を説明するが、当該実施例は本発明の効果を例証
する為のものであり、いかなる意味においても、本発明
を制限して解釈する為のものではない。
型の半導体レーザの製造方法について説明する。GaA
s基板への各層のエピタキシャル成長は、ガスソース分
子線エピタキシー法を用いて実施した。図5に示した様
に、まずSiドープ(3×1018cm-3)GaAs基板
501上にSiドープ(1×1018cm -3)GaAsバ
ッファ層502、1.5μm層厚のSiドープ(1×1
018cm -3)Al0.4 Ga0.6 As層503を順次積層
形成し、n型光導波層511を形成した。次に、40ナ
ノメートルのアンドープAl0.2 Ga0.8 As層506
を積層形成し、次いで10ナノメートルのアンドープG
aAs障壁層505と8ナノメートルの歪GaAs0.7
Sb0.3 量子井戸層504を4周期積層し、更に40ナ
ノメートルのアンドープAl0.2 Ga0.8 As層50
6′を積層して、活性領域を構成する活性層512を形
成した。更に、当該活性層512上に、1.5μmのB
eドープ(1×1018cm-3)Al0.4 Ga0.6 As層
507を積層し、p型光導波層513を形成し、最後
に、p型コンタクト層として50ナノメートルの厚みの
Beドープ(1×1018cm-3)GaAsコンタクト層
508を形成した。図2に示した様なリッジストライプ
レーザ化には、まずリソグラフィーと化学エッチングに
よりリッジストライプの両側にトレンチ構造210を形
成した。リッジストライプの上面以外の領域に200ナ
ノメートルの厚みのSiO2絶縁体膜206を形成し、
電流がリッジストライプ部のみに注入出来る様にした。
その後、Ti/Auのp型のコンタクト金属膜207と
Ti/Auのn型コンタクト金属膜208を形成し、合
金化した。この半導体レーザの室温における発振波長は
1.29μm、しきい値電流密度は1.0kA/cm2
であった。又、室温から85℃迄の特性温度は約80K
が得られた。
バンド構造図である。図中、801、802、803、
804は、夫々GaAs基板501、GaAsバッファ
層502、Al0.4 Ga0.6 As層503、アンドープ
Al0.2 Ga0.8 As層506の各バンドである。80
5、806は夫々アンドープGaAs障壁層505と歪
GaAs0.7 Sb0.3 量子井戸層504のバンド、80
7、808、809は夫々アンドープAl0.2 Ga0.8
As層506′、Al0.4 Ga0.6 As層507、p型
GaAsコンタクト層508のバンドである。本実施例
においては、GaAs障壁層505と歪GaAsSb量
子井戸層504との交互積層で量子井戸構造が形成され
ている。本発明で特徴的なところは、図8に示した様
に、Sb系材料を発光層に用いる事で、GaAs基板上
に、波長1.3μm以上の発光が得られた事である。こ
のGaAsSb層の構造を[−110]断面の透過型電
子顕微鏡観察を行ったところ、図7に示した様に、積層
方向と垂直な方向に1ナノメートル程度の間隔でSb組
成が変化する、所謂組成変調構造が観察された。
造の活性領域を設けた半導体レーザを作製した場合のバ
ンド構造図である。本実施例に於いては、40ナノメー
トルのアンドープAl0.2 Ga0.8 As層506、10
ナノメートルのアンドープAlGaAs障壁層505と
8ナノメートルの歪GaAs0.7 Sb0. 3 量子井戸層5
04とを3周期積層し、その上に50ナノメートルのア
ンドープAl0.2 Ga0.8 As層506′を積層して活
性層512を形成した。図9に於いて、901、90
2、903、904は、夫々GaAs基板501、Ga
Asバッファ層502、Al0.4 Ga0.6 As層50
3、アンドープAl0.2 Ga0. 8 As層506の各バン
ドである。905、906は夫々アンドープGaAs障
壁層505と歪GaAs0.7 Sb0.3 量子井戸層504
のバンド、907、908、909は夫々アンドープA
l0.2 Ga0.8 As層506′、Al0.4 Ga0. 6 As
層507、p型GaAsコンタクト層508のバンドで
ある。量子井戸構造の障壁層505にAl0.2 Ga0.8
As層を用いる事で、伝導帯バンド不連続値を約200
meVにする事が出来、十分な電子閉じ込めが実現され
た。この活性領域を有する半導体積層構造を、第1の実
施例と同様にリッジ半導体レーザにすると、半導体レー
ザの室温に於ける発振波長は1.26μm、しきい値電
流密度は1.1kA/cm2 であった。又、室温から8
5℃迄の特性温度は約100Kが得られた。発振波長が
30ナノメートル程GaAsを障壁層にもつ第1の実施
例の半導体レーザに比べて短波長化しているのは、障壁
層にAlGaAsを用いた事により、主に電子の量子準
位エネルギーが高エネルギー側にシフトした事による。
又、AlGaAsを用いて十分な電子閉じ込め構造にな
っている為、室温から85℃迄の特性温度は約100K
と、大きくなっている。本実施例では、障壁層としてA
lGaAsを例にとって説明したが、これがGaAs
P、AlGaAsP、GaInP及びAlGaInP等
であってもよい。特に、GaAsPの様に格子定数がG
aAsよりも小さい材料系の場合、GaAsSbの圧縮
性歪みを補償する効果があるため、構造的に安定とな
り、レーザの信頼性の点で有利となる。
構造の活性領域を設けた半導体レーザを作製した場合の
バンド構造図である。活性層512は、40ナノメート
ルのアンドープAl0.2 Ga0.8 As層601、障壁層
として10ナノメートルのアンドープAlGaAs層6
03を有し、量子井戸層604は8ナノメートルの歪G
aAs0.7 Sb0.3 であり、その量子井戸層604の両
側に、障壁層603と量子井戸層604の間の伝導帯バ
ンドエネルギーを有する中間層605を有している。本
実施例では、中間層として、0.9ナノメートルのGa
As層を用いた。この様な量子井戸構造を3周期積層
し、その上に50ナノメートルのアンドープAl0.2G
a0.8As層602を積層して活性領域512を形成し
た。図10に於いて、1001、1002、1003、
1004は、夫々GaAs基板501、GaAsバッフ
ァ層502、Al0.4 Ga0.6 As層503、アンドー
プAl0.2 Ga0.8 As層601の各バンドである。1
005、1006、1007は夫々アンドープGaAs
障壁層603、歪GaAs0.7 Sb0.3 量子井戸層60
4、中間層605の各バンド、1008、1009、1
010は夫々アンドープAl0.2 Ga0.8 As層50
6′、Al0.4 Ga0.6 As層507、p型GaAsコ
ンタクト層508のバンドである。量子井戸構造の障壁
層603にAl0.2 Ga0.8 As層を用いる事で、伝導
帯バンド不連続値を約200meVにする事が出来、十
分な電子閉じ込めが実現された。更に、GaAs中間層
605を量子井戸層604と障壁層603との間に設け
る事で、電子の量子準位エネルギーが高エネルギーシフ
ト化を抑制する事と、AlGaAs層が有する非発光結
合中心の影響を低減する事が可能となる。この活性領域
を有する半導体積層構造を、第1の実施例と同様にリッ
ジ半導体レーザにすると、半導体レーザの室温に於ける
発振波長は1.28μm、しきい値電流密度は0.9k
A/cm2であった。又、室温から85℃迄の特性温度
は約100Kが得られた。発振波長が20ナノメートル
程AlGaAsを障壁層にもつ第2の実施例の半導体レ
ーザに比べて長波長化しているのは、中間層にGaAs
を用いた事により、主に電子の量子準位エネルギーの高
エネルギーシフト化を抑制した事による。又、GaAs
中間層を用いる事で、しきい値電流密度は、AlGaA
sを用いた第2の実施例の半導体レーザに比べて低減さ
れている。本実施例では、中間層としてGaAsを例に
とって説明したが、これがGaAsP及びGaAsN等
であってもよい。この場合も、GaAsNの様に格子定
数がGaAsよりも小さな材料の場合、GaAsSbの
圧縮性歪みを補償する効果がある為、構造的に安定とな
り、レーザの信頼性の点で有利となる。尚、図8乃至図
10に於いて、811、911、1011は夫々活性層
の範囲を示している。
タキシー法により製造可能であるが、例えば有機金属気
相成長(MOVPE)法により製造してもよく、又活性
層の光閉じ込め構造に、AlGaAsの組成を変えたG
RIN−SCH(Graded Index Sepa
rate Confinement Heterost
ructure)構造であってもよい。
したような技術構成を採用しているので、活性領域にG
aAsSbから成る量子井戸層が設けられている事によ
り、当該量子井戸層がGaAs基板上に形成可能である
と共に、当該GaAsSbにより1.3ミクロン帯の発
光域を有する半導体レーザが得られる。
CPBH型の半導体レーザの断面図である。
ッジ導波型の半導体レーザの断面図である。
発光半導体レーザの断面図である。
域の構成を説明する為の断面図である。
す活性領域の構成を説明する為の断面図である。
域の構成を説明する為の断面図である。
変調構造を説明する為の断面図である。
のバンド構造図である。
のバンド構造図である。
ザのバンド構造図である。
活性層 405、504、604 量子井戸層 404、505、603 障壁層 605 中間層
8)
む量子井戸構造が設けられた活性層104(図2のA部
分を拡大)、203、303の具体例を示す。即ち、図
4に示した活性層401に於いては、下部及び上部光導
波層402及び403の間に、Sbを含有する複数の量
子井戸層405が設けられ、当該各量子井戸層405の
両側には夫々障壁層404が設けられている。又、以下
の実施例に於いて詳述する図5の例も、図4と同様の構
造を有する。次に、図6の例では、図5の活性層512
とは異なる活性層構造を有し、下部及び上部光導波層6
01及び602の間に、Sbを含有する複数の量子井戸
層604が設けられ、当該各量子井戸層604の両側に
は夫々障壁層603が設けられ、更に当該量子井戸層6
04と当該障壁層603との間には、夫々中間層605
が設けられている。当該量子井戸層の典型的な厚みは、
50乃至100Åであり、層数は1乃至5層、好ましく
は2乃至3層、障壁層の典型的な厚みは100乃至30
0Åであり、中間層の厚みは、3乃至5原子分、即ち9
乃至15Åである。
Claims (15)
- 【請求項1】 活性領域にGaAsSbから成る量子井
戸層が設けられている事を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項2】 当該GaAsSbのSb含量が、Asと
Sbとの合計モル量1モルに対して0.2乃至0.4モ
ルの範囲内である事を特徴とする請求項1に記載の半導
体レーザ。 - 【請求項3】 当該量子井戸層が、厚み方向とは異なる
方向に、Sb組成の異なるGaAsSbが交互に連なる
組成変調構造を有する事を特徴とする請求項1又は2に
記載の半導体レーザ。 - 【請求項4】 当該量子井戸層が、厚み方向とは略垂直
の方向に、Sb組成の異なるGaAsSbが交互に連な
る組成変調構造を有する事を特徴とする請求項3に記載
の半導体レーザ。 - 【請求項5】 当該活性領域がGaAs基板上に設けら
れている事を特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載
の半導体レーザ。 - 【請求項6】 当該活性領域が、夫々がGaAs基板上
に形成された、第1の導電性を有する第1の光導波層
と、当該第1の導電性とは異なる第2の導電性を有す第
2の光導波層との間に設けられている事を特徴とする請
求項5に記載の半導体レーザ。 - 【請求項7】 当該活性領域の少なくとも一部分に当該
量子井戸層を含む量子井戸構造部分が設けられている事
を特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の半導体レ
ーザ。 - 【請求項8】 当該量子井戸構造部分に於いて、当該量
子井戸層の両側に、GaAsよりもバンドギャップの大
きな物質から成る障壁層が設けられている事を特徴とす
る請求項7に記載の半導体レーザ。 - 【請求項9】 当該障壁層を形成する物質がAlGaA
s、GaAsP、AlGaAsP、GaInP及びAl
GaInPから成る群から選ばれる事を特徴とする請求
項8に記載の半導体レーザ。 - 【請求項10】 当該障壁層を形成する物質の格子定数
が、GaAsの格子定数より小さい事を特徴とする請求
項8に記載の半導体レーザ。 - 【請求項11】 当該障壁層を形成する物質が、GaA
sP、AlGaAsP、GaInP及びAlGaInP
から成る群から選ばれる物質である事を特徴とする請求
項10に記載の半導体レーザ。 - 【請求項12】 当該量子井戸層と当該障壁層との間
に、当該量子井戸層を形成するGaAsSbのバンド端
エネルギーと、当該障壁層を形成するGaAsよりもバ
ンドギャップの大きな物質のバンド端エネルギーとの間
のバンド端エネルギーを有する物質から成る中間層が設
けられている事を特徴とする請求項8乃至11のうちの
何れかに記載の半導体レーザ。 - 【請求項13】 当該中間層を形成する物質が、GaA
s、GaAsP及びGaAsNから成る群から選ばれる
物質である事を特徴とする請求項12に記載の半導体レ
ーザ。 - 【請求項14】 当該中間層を形成する物質の格子定数
が、GaAsの格子定数より小さい事を特徴とする請求
項12に記載の半導体レーザ。 - 【請求項15】 当該中間層を形成する物質が、GaA
sN及びGaAsPから成る群から選ばれる物質である
事を特徴とする請求項14に記載の半導体レーザ。
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Cited By (8)
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---|---|---|---|---|
JP2001223437A (ja) * | 2000-02-07 | 2001-08-17 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置 |
JP2003258384A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Agilent Technol Inc | GaAsSb量子井戸層を含む長波長フォトニクスデバイス |
JP2004296845A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Ricoh Co Ltd | 量子井戸構造および半導体発光素子および光送信モジュールおよび光伝送システム |
JP2005243722A (ja) * | 2004-02-24 | 2005-09-08 | Sony Corp | 半導体レーザ素子 |
JP2008124498A (ja) * | 2008-01-28 | 2008-05-29 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子とその窒化物半導体発光素子を備える窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子。 |
US7714338B2 (en) | 2002-11-21 | 2010-05-11 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light emitter |
JP2011109148A (ja) * | 2005-07-11 | 2011-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
CN108346972A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种具有超晶格限制层的AlGaInP半导体激光器 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US7058112B2 (en) * | 2001-12-27 | 2006-06-06 | Finisar Corporation | Indium free vertical cavity surface emitting laser |
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US6898224B2 (en) * | 2001-08-22 | 2005-05-24 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
US6822995B2 (en) | 2002-02-21 | 2004-11-23 | Finisar Corporation | GaAs/AI(Ga)As distributed bragg reflector on InP |
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US7860137B2 (en) | 2004-10-01 | 2010-12-28 | Finisar Corporation | Vertical cavity surface emitting laser with undoped top mirror |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4599728A (en) * | 1983-07-11 | 1986-07-08 | At&T Bell Laboratories | Multi-quantum well laser emitting at 1.5 μm |
JPH06125135A (ja) * | 1992-10-14 | 1994-05-06 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
US5737353A (en) * | 1993-11-26 | 1998-04-07 | Nec Corporation | Multiquantum-well semiconductor laser |
EP0752165B1 (de) * | 1994-03-25 | 1998-07-15 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. | Quantenschichtstruktur |
JPH08316588A (ja) * | 1995-05-23 | 1996-11-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 歪量子井戸構造を有する半導体光素子 |
AU4588597A (en) * | 1996-09-25 | 1998-04-17 | Picolight Incorporated | Extended wavelength strained layer lasers |
-
1998
- 1998-06-19 JP JP17336898A patent/JP3189791B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1999
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- 1999-06-18 DE DE1999604265 patent/DE69904265T2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001223437A (ja) * | 2000-02-07 | 2001-08-17 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置 |
JP2003258384A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Agilent Technol Inc | GaAsSb量子井戸層を含む長波長フォトニクスデバイス |
JP4663964B2 (ja) * | 2002-02-28 | 2011-04-06 | アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー(シンガポール)プライベート・リミテッド | GaAsSb量子井戸層を含む長波長フォトニクスデバイス |
US7714338B2 (en) | 2002-11-21 | 2010-05-11 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light emitter |
US7872270B2 (en) | 2002-11-21 | 2011-01-18 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light emitter |
JP2004296845A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Ricoh Co Ltd | 量子井戸構造および半導体発光素子および光送信モジュールおよび光伝送システム |
JP2005243722A (ja) * | 2004-02-24 | 2005-09-08 | Sony Corp | 半導体レーザ素子 |
JP4617684B2 (ja) * | 2004-02-24 | 2011-01-26 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ素子 |
JP2011109148A (ja) * | 2005-07-11 | 2011-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
JP2008124498A (ja) * | 2008-01-28 | 2008-05-29 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子とその窒化物半導体発光素子を備える窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子。 |
CN108346972A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种具有超晶格限制层的AlGaInP半导体激光器 |
CN108346972B (zh) * | 2017-01-24 | 2020-09-18 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种具有超晶格限制层的AlGaInP半导体激光器 |
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