JP2000031599A - Nitride based iii-v compound semiconductor laser - Google Patents

Nitride based iii-v compound semiconductor laser

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JP2000031599A
JP2000031599A JP19904598A JP19904598A JP2000031599A JP 2000031599 A JP2000031599 A JP 2000031599A JP 19904598 A JP19904598 A JP 19904598A JP 19904598 A JP19904598 A JP 19904598A JP 2000031599 A JP2000031599 A JP 2000031599A
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buried layer
semiconductor laser
layer
compound semiconductor
ridge
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Japanese (ja)
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Takeshi Tojo
剛 東條
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refractive-index guide-type GaN-based semiconductor laser, i.e., a nitride-based III-V compound semiconductor laser, which prevents the generation of a higher mode without narrowing a ridge width and which is oscillated in a basic mode. SOLUTION: A ridge shape is constituted. GaN-based buried layers 2 which absorb oscillation light are formed on both sides in the widthwise direction of its ridge. A material for the buried layers 2 or their crystal state or the like is selected in such a way that the absorption coefficient α of the buried layers 2 is set at α>=104 cm-1 which can obtain Δn>=10-3 as a value by which a refractive index difference Δn formed between the ridge part near an active layer and its both sides can obtain a refractive-index guide effect.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系III−
V族化合物半導体レーザ、いわゆるGaN系半導体レー
ザ、特に屈折率ガイド型GaN系半導体レーザに係わ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nitride III-
The present invention relates to a group V compound semiconductor laser, a so-called GaN-based semiconductor laser, and particularly to a refractive index-guided GaN-based semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaN系半導体は、そのエネルギーバン
ドギャップが広範囲に選定できることから、短波長発振
の半導体レーザを得ることができる。そこで、昨今、こ
の種のGaN系半導体レーザは、例えば光データ記録用
光源等の短波長レーザとして、注目されている。一方、
半導体レーザにおいて、屈折率ガイド型半導体レーザ
は、その発振光において、高出力まで安定した横モード
が得易いという利点を有する。
2. Description of the Related Art GaN-based semiconductors can be selected from a wide range of energy band gaps, so that short-wavelength oscillation semiconductor lasers can be obtained. Therefore, recently, this type of GaN-based semiconductor laser has been receiving attention as a short-wavelength laser such as a light source for optical data recording. on the other hand,
Among the semiconductor lasers, the refractive index guide type semiconductor laser has an advantage that a stable transverse mode up to a high output is easily obtained in the oscillation light.

【0003】従来の屈折率ガイド型GaN系半導体レー
ザは、その共振器長方向に沿って形成されるリッジの幅
方向の両側に、SiO2 等の絶縁層による埋込み層が形
成され、これによってリッジ部分との屈折率差Δnが作
り付けられるようになされた構成が採られている(Appl
ied Physics Letters vol.72 pp2014 参照)。
In a conventional refractive index guide type GaN-based semiconductor laser, a buried layer made of an insulating layer such as SiO 2 is formed on both sides in the width direction of a ridge formed along the resonator length direction. A configuration is adopted in which a refractive index difference Δn from a portion is created (Appl
ied Physics Letters vol.72 pp2014).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た屈折率ガイド型GaN系半導体レーザは、その埋込み
層を構成するSiO2 等の絶縁層が、熱伝導性が低いた
めに、熱放散効果が低く、レーザ素子内の温度が上昇し
易いことから、温度特性が悪く、信頼性、寿命に問題が
ある。
However, the refractive index guide type GaN-based semiconductor laser described above has a low heat dissipation effect because the insulating layer such as SiO 2 constituting the buried layer has low thermal conductivity. Since the temperature inside the laser element easily rises, the temperature characteristics are poor, and there are problems in reliability and life.

【0005】また、この埋込み層のSiO2 は、GaN
系レーザの発振レーザ光に対して、透明であることか
ら、横モードにおいて、1次モード以上の高次のモード
利得が余り小さくなく、高次モードのカットオフ条件を
満たさないリッジ幅では、高出力駆動時に、容易に高次
モードが立つ。こうした高次モードの発生を抑制するた
めには、リッジ幅をカットオフ条件よりも狭くする必要
があるが、リッジ幅が狭くなると、これに対する電極の
コンタクト面積が小さくなることからコンタクト抵抗、
すなわちレーザダイオードの直列抵抗が大きくなり、レ
ーザ特性の低下、すなわち駆動電圧の増大、これによる
寿命の低下等の問題が生じる。
The buried layer SiO 2 is made of GaN
Since it is transparent to the oscillation laser light of the system laser, in the transverse mode, the higher-order mode gain of the first-order mode or higher is not so small, and the ridge width that does not satisfy the cut-off condition of the higher-order mode is high. During output driving, higher order modes are easily established. In order to suppress the occurrence of such higher-order modes, it is necessary to make the ridge width narrower than the cutoff condition. However, when the ridge width becomes narrower, the contact area of the electrode with respect to the ridge width becomes smaller.
In other words, the series resistance of the laser diode increases, and problems such as a decrease in laser characteristics, that is, an increase in drive voltage and a decrease in life due to this occur.

【0006】このような問題を回避するには、リッジ幅
を大きく選定することになるが、この場合は、上述した
ように高次のモードが立つ。すなわち、図11にそのI
(電流)−L(光出力)特性を示すように、この光出力
特性にキンクが発生する。そして、この高次モードが、
動作範囲で発生する場合、不安定となり、また、高次の
モードによって、例えば光記録、再生におけるノイズの
発生となる。
In order to avoid such a problem, the ridge width is selected to be large. In this case, a higher-order mode is set as described above. That is, FIG.
As shown by the (current) -L (light output) characteristics, a kink occurs in the light output characteristics. And this higher mode is
If it occurs in the operating range, it becomes unstable, and the higher-order mode causes noise in, for example, optical recording and reproduction.

【0007】本発明においては、リッジ幅を狭めること
なく、高次モードの発生を回避し、基本モードの発振が
なされる屈折率ガイド型GaN系すなわち窒化物系II
I−V族化合物半導体レーザを得ることができるように
する。
In the present invention, a refractive index guide type GaN system, that is, a nitride system II, in which a higher order mode is avoided and a fundamental mode oscillation is performed without reducing the ridge width.
A group IV compound semiconductor laser can be obtained.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による窒化物系I
II−V族化合物半導体レーザは、リッジ型構成とし、
そのリッジの幅方向の両側に、発振レーザ光を吸収する
GaN系の埋込み層を形成して成る。この埋込み層の吸
収係数αは、活性層近傍の、リッジ部とその両側で形成
される屈折率差Δnが、屈折率ガイド効果が得られる値
の、Δn≧10-3を得ることのできるα≧104 cm-1
に、この埋込み層の材料、結晶状態、不純物濃度等を選
定するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a nitride system I is provided.
The II-V compound semiconductor laser has a ridge type configuration,
On both sides in the width direction of the ridge, a GaN-based buried layer that absorbs oscillation laser light is formed. The absorption coefficient α of this buried layer is such that the refractive index difference Δn formed between the ridge portion and both sides near the active layer can obtain Δn ≧ 10 −3, which is the value at which the refractive index guiding effect is obtained. ≧ 10 4 cm -1
Next, the material, crystal state, impurity concentration, and the like of the buried layer are selected.

【0009】このように、本発明においては、リッジの
両側に配置する発振光を吸収するGaN系の埋込み層を
配置することによって、1次モード以上の高次のモード
をカットオフする条件を満たすことのできるリッジ幅を
大とする。
As described above, in the present invention, by arranging the GaN-based buried layers arranged on both sides of the ridge to absorb the oscillating light, the condition for cutting off higher-order modes higher than the first-order mode is satisfied. The ridge width that can be used is increased.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明は、リッジ型構成半導体レ
ーザを構成するものであり、このリッジの幅方向の両側
に、発振レーザ光を吸収するGaN系の埋込み層を形成
した屈折率ガイド型半導体レーザとする。そして、本発
明においては、この埋込み層を、活性層近傍における、
リッジとその両側で形成される屈折率差Δnが、屈折率
ガイド動作が得られる値、Δn≧10-3を得ることので
きる発振レーザ光に対する光吸収係数αが、α≧104
cm-1を示す材料、もしくは結晶状態、不純物濃度等に
選定するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention constitutes a ridge type semiconductor laser, and has a refractive index guide type in which a GaN-based buried layer for absorbing oscillation laser light is formed on both sides of the ridge in the width direction. Semiconductor laser. In the present invention, the buried layer is formed in the vicinity of the active layer.
The refractive index difference Δn formed on the ridge and on both sides of the ridge is a value at which the refractive index guiding operation is obtained, and the light absorption coefficient α for the oscillating laser beam capable of obtaining Δn ≧ 10 −3 is α ≧ 10 4
The material is selected so as to indicate cm −1 , or a crystalline state, an impurity concentration, or the like.

【0011】このGaN系埋込み層は、発振レーザ光を
バンド端で吸収するエネルギーバンドギャップを有す
る、すなわち発振レーザ光のエネルギーに相当する活性
層のエネルギーバンドギャップより小さいバンドギャッ
プを有するGaN系の材料層、例えば(AlX Gay
1-X -y)Nで、0≦x≦1のInGaN,AlGaI
nNによって構成する。
The GaN-based buried layer has an energy band gap for absorbing the oscillation laser light at the band edge, that is, a GaN-based material having a band gap smaller than the energy band gap of the active layer corresponding to the energy of the oscillation laser light. layer, for example, (Al X Ga y I
n 1−X −y ) N, 0 ≦ x ≦ 1 InGaN, AlGaI
nN.

【0012】あるいは、GaN系埋込み層として、バン
ド端吸収によらないものの、光吸収効果を有する、例え
ば結晶性を低下させたGaN系材料層によって構成す
る。このGaN系材料としては、例えば(AlX Gay
In1-X -y)Nで、0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+
y≦1の、例えばGaN,AlGaN等によって構成す
る。
[0012] Alternatively, the GaN-based buried layer is formed of a GaN-based material layer having a light absorption effect, for example, having reduced crystallinity, without relying on band edge absorption. As the GaN-based material, for example, (Al X Ga y
In 1−X −y ) N, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x +
It is composed of, for example, GaN, AlGaN or the like with y ≦ 1.

【0013】次に、本発明による半導体レーザを例示す
るが、本発明は、この例に限られるものではない。図1
は、本発明による半導体レーザの一例の概略断面図を示
す。この例においては、リッジ1の両側に配置する埋込
み層2が、バンド端吸収による発振レーザ光を吸収する
InGaNによって構成した場合である。この半導体レ
ーザを、図2〜図6の主要工程における概略断面図を参
照して、その製造方法の一例と共に説明する。
Next, a semiconductor laser according to the present invention will be illustrated, but the present invention is not limited to this example. FIG.
1 shows a schematic sectional view of an example of a semiconductor laser according to the present invention. In this example, the buried layers 2 arranged on both sides of the ridge 1 are made of InGaN that absorbs the oscillating laser light due to band edge absorption. This semiconductor laser will be described together with an example of a manufacturing method thereof with reference to schematic sectional views in main steps of FIGS.

【0014】図2に示すように、基板11としての例え
ばC面サファイア基板上に、第1の導電型、この例では
n型のGaN層によるバッファ層となり、かつ後述する
n側電極がコンタクトされるコンタクト層12をエピタ
キシャル成長する。続いて、この上に、同様のn型の第
1クラッド層13としての例えばAlGaN層、同様に
n型の第1ガイド層14としての例えばGaN層、更
に、例えばGa1-X InX NとGa1-y Iny N(x≠
y)による多重量子井戸構造の活性層15、この活性層
15を保護する第2導電型、この例ではp型の保護層1
6としてのAlGaN層、第2ガイド層17として同様
のp型の例えばGaN層、第2クラッド層18としての
同様にp型の例えばAlGaN層、更に、コンタクト層
19としてのp型のGaN層を順次MOCVD(Metalo
rganic Chemical Vapor Deposition: 有機金属気相成
長)法によってエピタキシャル成長する。
As shown in FIG. 2, on a C-plane sapphire substrate, for example, as a substrate 11, a buffer layer of a first conductivity type, in this example, an n-type GaN layer, and an n-side electrode described later are contacted. The contact layer 12 is epitaxially grown. Subsequently, on this, for example, an AlGaN layer as the same n-type first cladding layer 13, a GaN layer as the same n-type first guide layer 14, and further, for example, Ga 1-x In x N Ga 1-y In y N (x ≠
y), an active layer 15 having a multiple quantum well structure, a second conductivity type protecting this active layer 15, in this example a p-type protective layer
6, a similar p-type GaN layer as the second guide layer 17, a similar p-type AlGaN layer as the second cladding layer 18, and a p-type GaN layer as the contact layer 19. MOCVD (Metalo
It is grown epitaxially by the rganic Chemical Vapor Deposition method.

【0015】次に、図3に示すように、コンタクト層1
9上の、リッジ形成部に、図においては、紙面と直交す
る方向に延びるストライプ状のマスク層20を形成す
る。このマスク層20は、例えば全面的に蒸着、CVD
(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長) 法によ
ってSiO2 を形成し、フォトリソグラフィによって例
えば弗酸系のエッチング液によってパターンエッチング
して、所要の幅を有するストライプ状に形成する。
Next, as shown in FIG.
9, a stripe-shaped mask layer 20 extending in a direction perpendicular to the plane of the drawing is formed on the ridge forming portion. The mask layer 20 is, for example, entirely deposited, CVD
SiO 2 is formed by a (Chemical Vapor Deposition) method, and pattern etching is performed by photolithography using, for example, a hydrofluoric acid-based etchant to form a stripe having a required width.

【0016】図4に示すように、マスク層20をエッチ
ングマスクとしてRIE(ReactiveIon Etching:反応
性イオンエッチング)によって、マスク層20によって
覆われず外部に露呈したコンタクト層19を横切り、第
2のクラッド層18に入り込む深さにエッチングを行っ
て、マスク層20下にリッジ1を形成する。すなわちリ
ッジ1の両側に溝21を形成する。
As shown in FIG. 4, by using the mask layer 20 as an etching mask, RIE (Reactive Ion Etching) crosses the contact layer 19 which is not covered by the mask layer 20 and is exposed to the outside. The ridge 1 is formed under the mask layer 20 by etching to a depth that enters the layer 18. That is, the grooves 21 are formed on both sides of the ridge 1.

【0017】図5に示すように、溝21内に埋込み層2
をMOCVDあるいはMBE(Molecular Beam Epitax
y: 分子線エピタキシー)法等によって形成し、マスク
層20を除去する。
As shown in FIG. 5, the buried layer 2 is
To MOCVD or MBE (Molecular Beam Epitax)
y: formed by a molecular beam epitaxy method or the like, and the mask layer 20 is removed.

【0018】コンタクト層19および埋込み層2上に、
開口がリッジ1の例えば1側に形成された埋込み層2上
形成されたエッチングマスク層(図示せず)を形成し、
例えばRIEによって図6に示すように、コンタクト層
12を外部に露呈させる位置までエッチングする。
On the contact layer 19 and the buried layer 2,
Forming an etching mask layer (not shown) formed on the buried layer 2 having an opening formed on one side of the ridge 1, for example;
For example, as shown in FIG. 6, etching is performed by RIE to a position where the contact layer 12 is exposed to the outside.

【0019】そして、図1に示すように、コンタクト層
12上に金属電極による一方の電極、この例ではn側電
極22をオーミックに被着し、リッジ1のコンタクト層
19上から埋込み層2上に差し渡って金属電極による他
方の電極、この例ではp側の電極23をオーミックに被
着する。このようにして、本発明による半導体レーザを
得る。この半導体レーザはいうまでもなく、通常のよう
に、共通の基板11上に多数個のレーザ素子を同時に形
成し、チップ化することによって量産的に製造すること
ができる。
As shown in FIG. 1, one electrode of a metal electrode, in this example, an n-side electrode 22 is ohmic-coated on the contact layer 12, and the contact layer 19 of the ridge 1 extends from the contact layer 19 to the buried layer 2. , And the other electrode made of a metal electrode, in this example, the p-side electrode 23 is applied in ohmic contact. Thus, the semiconductor laser according to the present invention is obtained. Needless to say, this semiconductor laser can be mass-produced by forming a large number of laser elements on the common substrate 11 at the same time and forming chips as usual.

【0020】この図1の構成によって発振波長410n
mのGaN系レーザを構成した。そして、この場合、埋
込み層2は、活性層15のバンドギャップ、すなわち発
振波長のエネルギーに相当するバンドギャップより小さ
いバンドギャップを有し、発振レーザ光を吸収する埋込
み層とした。
The configuration shown in FIG.
m GaN-based laser was constructed. In this case, the buried layer 2 has a band gap smaller than the band gap of the active layer 15, that is, a band gap smaller than the band gap corresponding to the energy of the oscillation wavelength, and is a buried layer that absorbs oscillation laser light.

【0021】図7は、埋込み層2をIn0.2 Ga0.8
とした場合の、この埋込み層2下における第2クラッド
層18の厚さdと、屈折率差Δnとの関係を示したもの
で、厚さd=1500ÅでΔn=3×10-3となり、d
=1000ÅでΔn=5×10-3が得られる。これによ
れば、屈折率ガイド型構成のGaN系レーザが構成され
ることが分かる。すなわち、屈折率ガイドは、通常Δn
≧1×10-3、更に確実にはΔ≧3×10-3とすること
によって得られることから、上述の構成において、d≦
1500Åで屈折率ガイド型のレーザが得られることが
分かる。
FIG. 7 shows that the buried layer 2 is made of In 0.2 Ga 0.8 N
This shows the relationship between the thickness d of the second cladding layer 18 under the buried layer 2 and the refractive index difference Δn, where Δn = 3 × 10 −3 at the thickness d = 1500 °, d
= 1000 °, Δn = 5 × 10 −3 is obtained. According to this, it is understood that a GaN-based laser having a refractive index guide type configuration is configured. That is, the refractive index guide is usually Δn
≧ 1 × 10 −3 , and more certainly Δ ≧ 3 × 10 −3 , so that d ≦
It can be seen that a refractive index guide type laser can be obtained at 1500 °.

【0022】そして、また、このGaN系レーザにおい
て、その第2クラッド層18の埋込み層2下の厚さdを
1000Åとしたときの、リッジ1の幅Wと、このレー
ザの光出射端からの出射光の面方向の広がり角θH との
関係を図8に示す。この広がり角θH は、例えばDVD
(デジタル・ビデオ・ディスク)において、スポット形
状を円形に近づける上で、θH ≧8°が必要とされてい
ることから、図8から、θH =8°とするリッジ幅は
2.3μmとなる。
Further, in this GaN-based laser, when the thickness d of the second cladding layer 18 under the buried layer 2 is 1000 °, the width W of the ridge 1 and the distance from the light emitting end of the laser are measured. FIG. 8 shows the relationship between the outgoing light and the spread angle θ H in the surface direction. This spread angle θ H is, for example, DVD
(Digital video disk) requires θ H ≧ 8 ° in order to make the spot shape close to a circle. Therefore, from FIG. 8, the ridge width for θ H = 8 ° is 2.3 μm. Become.

【0023】上述したGaN系レーザにおいては、その
埋込み層2を、発振レーザ光のエネルギーに相当する活
性層のエネルギーバンドギャップに比し、小さいエネル
ギーバンドギャップの材料層によって構成した場合であ
るが、図1の構造と同様の構造によるものの、その埋込
み層2の構成材料を、発振レーザ光のエネルギーに相当
する活性層のエネルギーバンドギャップに比し、大きい
エネルギーバンドギャップの材料、すなわちバンド端吸
収がなされない材料の例えばGaNによって構成するこ
ともできる。この場合においては、その埋込み層2を形
成する工程において、その形成条件を選定して、結晶性
の低い層として成膜することによって、あるいは例えば
この埋込み層2にドープする不純物濃度、例えばMgの
ドープ濃度を高めるとか、III 族およびV族の各原料供
給比の選定によってその吸収係数を1×104 cm-1
上とする。
In the above-mentioned GaN-based laser, the buried layer 2 is made of a material layer having an energy band gap smaller than the energy band gap of the active layer corresponding to the energy of the oscillation laser light. Although the structure of the buried layer 2 is the same as that of FIG. 1, the material of the buried layer 2 has a larger energy band gap than the energy band gap of the active layer corresponding to the energy of the oscillating laser light, that is, the band edge absorption is smaller. It can also be made of a material not made, for example, GaN. In this case, in the step of forming the buried layer 2, the formation conditions are selected and the film is formed as a layer having low crystallinity. The absorption coefficient is set to 1 × 10 4 cm −1 or more by increasing the doping concentration or selecting the feed ratio of each of the group III and group V materials.

【0024】図9は、この構成によるGaN系レーザに
おける、埋込み層2のGaNを、その成膜における上述
した温度、III 族およびV族の各原料供給比、不純物ド
ープ量等の選定によって、発振レーザ光(波長410n
m)に対する吸収係数αを変化させた場合の、各値と屈
折率差Δnとの関係を示したもので、これによって明ら
かなように、Δn≧10-3を得るには、その吸収係数α
が1×104 cm-1であれば良いことが分かる。また、
実際にはこの吸収係数は、5×105 cm-1以下なかん
づく1×105 cm-1以下で良い。
FIG. 9 shows that the GaN of the buried layer 2 in the GaN-based laser having this configuration is oscillated by selecting the above-mentioned temperature, the supply ratio of each of the group III and group V materials, the impurity doping amount, and the like. Laser light (wavelength 410n
This shows the relationship between each value and the refractive index difference Δn when the absorption coefficient α for m) is changed. As is apparent from this, in order to obtain Δn ≧ 10 −3 , the absorption coefficient α
Is 1 × 10 4 cm −1 . Also,
In practice, this absorption coefficient may be 5 × 10 5 cm -1 or less, preferably 1 × 10 5 cm -1 or less.

【0025】、上述したコンタクト層19は、好ましく
はその厚さを0.3μm程度とする。そして、このコン
タクト層19は、上述した例におけるように、リッジ1
上にのみ形成する場合に限られるものではなく、図10
にその概略断面図を示すように、同様のコンタクト層2
5をリッジ1上から埋込み層2上に差し渡って形成し、
この上にp側電極23をコンタクトするようにして、コ
ンタクト抵抗の、より低減化をはかることができる。図
10において、図1と対応する部分には同一符号を付し
て重複説明を省略する。
The above-mentioned contact layer 19 preferably has a thickness of about 0.3 μm. The contact layer 19 is formed on the ridge 1 as in the above-described example.
It is not limited to the case of forming only on the
As shown in the schematic sectional view of FIG.
5 is formed over the ridge 1 and the buried layer 2.
By contacting the p-side electrode 23 thereon, the contact resistance can be further reduced. 10, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

【0026】上述したように、本発明によれば、屈折率
ガイド型レーザを構成することから、高出力においても
横モードの安定化を図ることができる。そして、本発明
構成においては、埋込み層2が、発振レーザ光に対して
吸収性を有する埋込み層としたことによって、透過性の
埋込み層による場合に比し、横モードにおける、高次モ
ードのカットオフ条件を緩和でき、リッジ幅を大とする
ことができることから、レーザダイオードの直列抵抗の
低減化をはかることができる。すなわち、リッジを構成
する例えばAlGaNは、その抵抗率が比較的高いこと
から、このリッジ幅を広くできることは、動作電圧の低
減化、発熱の改善、長寿命化を図ることができる。
As described above, according to the present invention, since a refractive index guide type laser is formed, the transverse mode can be stabilized even at a high output. Further, in the configuration of the present invention, the buried layer 2 is a buried layer having absorptivity to the oscillation laser light. Since the off condition can be relaxed and the ridge width can be increased, the series resistance of the laser diode can be reduced. That is, since, for example, AlGaN constituting the ridge has a relatively high resistivity, the ability to increase the ridge width can reduce the operating voltage, improve heat generation, and extend the life.

【0027】また、埋込み層2を、GaN系材料、すな
わちレーザ本体すなわちレーザ駆動部と構成材料とを同
系材料によって構成することから、両者の熱膨張係数に
大きな差が生じることがない。したがって、外囲温度
や、動作時の発熱による熱歪みを効果的に回避でき、動
作の安定化、長寿命化を図ることができる。
Further, since the buried layer 2 is made of the same material as the GaN-based material, ie, the laser body, that is, the laser driver and the constituent material, there is no large difference in the thermal expansion coefficient between the two. Therefore, thermal distortion due to ambient temperature and heat generated during operation can be effectively avoided, and operation can be stabilized and life can be extended.

【0028】そして、図10におけるように、コンタク
ト層25と、これにオーミックにコンタクトする電極2
3を、リッジ1上より埋込み層2上に渡る位置まで延在
させる構成とすることができ、この場合には、電極23
からの注入電流を効果的にリッジ1に導入することがで
きるものである。
Then, as shown in FIG. 10, the contact layer 25 and the electrode 2 which is in ohmic contact with the contact layer 25 are formed.
3 can extend from over the ridge 1 to a position extending over the buried layer 2.
Can be effectively introduced into the ridge 1.

【0029】尚、上述した例は、第1および第2のガイ
ド層が設けられたSCH(SeparateConfinement Heteros
tructure)構造とした場合であるが、これらガイド層が
設けられないいわゆるDH(Double Hetero)構造の半導
体レーザとすることもできるなど、上述した例に限られ
ず、本発明は、種々の構造によるリッジ型の屈折率ガイ
ド型の窒化物系III−V族化合物半導体レーザを構成
することができるものであり、また上述の第1導電型を
p型とし、第2の導電型をn型とすることができる。し
かしながら、図6で示したコンタクト層12の一部を露
出する場合、その表面の欠陥によってn型となり易いこ
とを考慮するときは、第1導電型をn型とし、第2導電
型をp型とすることができる。
In the example described above, the SCH (Separate Confinement Heteros) provided with the first and second guide layers is used.
However, the present invention is not limited to the above example. For example, a semiconductor laser having a so-called DH (Double Hetero) structure without these guide layers can be used. Index-guided nitride-based III-V compound semiconductor laser, wherein the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. Can be. However, in the case where a part of the contact layer 12 shown in FIG. 6 is exposed, considering that the surface of the contact layer 12 is likely to be n-type due to a defect on the surface, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. It can be.

【0030】[0030]

【発明の効果】上述したように、本発明による窒化物系
III−V族化合物半導体レーザは、屈折率ガイド型構
成とするものであるが、リッジの両側に配置される埋込
み層を、発振レーザ光に対して吸収性を有する埋込み層
としたことによって、光透過性の埋込み層による場合に
比し、横モードにおける、高次モードのカットオフ条件
を緩和でき、リッジ幅を大とすることができることか
ら、レーザダイオードの直列抵抗の低減化をはかること
ができる。すなわち、リッジを構成する例えばAlGa
Nは、その抵抗率が比較的高いことから、このリッジ幅
を広くできることは、動作電圧の低減化、発熱の改善、
長寿命化を図ることができる。
As described above, the nitride-based III-V compound semiconductor laser according to the present invention has a refractive index guide structure, but the buried layers disposed on both sides of the ridge are provided with an oscillating laser. By using a buried layer that absorbs light, the cutoff condition of the higher-order mode in the transverse mode can be relaxed and the ridge width can be made larger than in the case of a buried layer that transmits light. As a result, the series resistance of the laser diode can be reduced. That is, for example, AlGa
Since N has a relatively high resistivity, the fact that the ridge width can be widened can reduce operating voltage, improve heat generation,
The service life can be extended.

【0031】また、GaN系材料、すなわちレーザ本体
すなわちレーザ駆動部と構成材料とを同系材料によって
構成することから、両者の熱膨張係数に大きな差が生じ
ることがない。したがって、外囲温度や、動作時の発熱
による熱歪みを効果的に回避でき、動作の安定化、長寿
命化を図ることができる。
Further, since the GaN-based material, that is, the laser body, that is, the laser driver, and the constituent material are made of the same material, there is no large difference in the thermal expansion coefficient between the two. Therefore, thermal distortion due to ambient temperature and heat generated during operation can be effectively avoided, and operation can be stabilized and life can be extended.

【0032】また、埋込み層を、SiO2 に比し熱伝導
性にすぐれたGaN系材料によって構成したことから、
長時間の駆動によっても温度上昇を効果的に回避できる
ことから、動作の安定化、信頼性の向上、長時間の連続
使用、長寿命化を図ることができる。
Further, since the buried layer is made of a GaN-based material having better thermal conductivity than SiO 2 ,
Since the temperature rise can be effectively avoided even by driving for a long time, the operation can be stabilized, the reliability can be improved, the continuous use can be performed for a long time, and the life can be prolonged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による半導体レーザの一例の概略断面図
である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of a semiconductor laser according to the present invention.

【図2】本発明による半導体レーザの一例の一工程にお
ける概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in one step of an example of a semiconductor laser according to the present invention.

【図3】本発明による半導体レーザの一例の一工程にお
ける概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in one step of an example of a semiconductor laser according to the present invention.

【図4】本発明による半導体レーザの一例の一工程にお
ける概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view in one step of an example of a semiconductor laser according to the present invention.

【図5】本発明による半導体レーザの一例の一工程にお
ける概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in one step of an example of a semiconductor laser according to the present invention.

【図6】本発明による半導体レーザの一例の一工程にお
ける概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in one step of an example of a semiconductor laser according to the present invention.

【図7】クラッド層の厚さdと屈折率差Δnとの関係を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a thickness d of a cladding layer and a refractive index difference Δn.

【図8】リッジ幅Wと出射レーザ光の面方向の出射角と
の関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a ridge width W and an emission angle of an emitted laser beam in a plane direction.

【図9】半導体レーザにおける埋込み層のGaNの光吸
収係数αと屈折率差Δnとの関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a light absorption coefficient α of GaN of a buried layer and a refractive index difference Δn in a semiconductor laser.

【図10】本発明による半導体レーザの他の例の概略断
面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view of another example of the semiconductor laser according to the present invention.

【図11】従来の半導体レーザの光出力特性を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing light output characteristics of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・リッジ、2・・・埋込み層、11・・・基板、
12・・・コンタクト層、13・・・第1クラッド層、
14・・・第1ガイド層、15・・・活性層、16・・
・保護層、17・・・第2クラッド層、18・・・第2
ガイド層、19・・・コンタクト層、20・・・マスク
層、21・・・溝、22・・・n側電極、23・・・p
側電極
1 ... ridge, 2 ... buried layer, 11 ... substrate,
12 contact layer, 13 first clad layer,
14 ... first guide layer, 15 ... active layer, 16 ...
-Protective layer, 17 ... second cladding layer, 18 ... second
Guide layer, 19 contact layer, 20 mask layer, 21 groove, 22 n-side electrode, 23 p
Side electrode

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リッジ型窒化物系III−V族化合物半
導体レーザであって、 リッジの幅方向の両側に、発振レーザ光を吸収するGa
N系の埋込み層が形成されて成ることを特徴とする窒化
物系III−V族化合物半導体レーザ。
1. A ridge-type nitride III-V compound semiconductor laser, comprising: a Ga-absorbing laser beam on both sides in the width direction of the ridge.
A nitride-based III-V compound semiconductor laser, comprising an N-based buried layer.
【請求項2】 上記埋込み層が、 発振レーザ光に対する吸収係数が104 cm-1以上のG
aN系埋込み層によって形成されて成ることを特徴とす
る請求項1に記載の窒化物系III−V族化合物半導体
レーザ。
2. The buried layer according to claim 1, wherein said buried layer has an absorption coefficient of 10 4 cm −1 or more for oscillation laser light
3. The nitride-based III-V compound semiconductor laser according to claim 1, wherein the nitride-based III-V compound semiconductor laser is formed by an aN-based buried layer.
【請求項3】 上記埋込み層が、 発振レーザ光のエネルギーに相当するエネルギーバンド
ギャップより小なるエネルギーバンドギャップを有し、
バンド端吸収によって、発振レーザ光を吸収する埋込み
層によって形成されて成ることを特徴とする請求項1に
記載の窒化物系III−V族化合物半導体レーザ。
3. The buried layer has an energy band gap smaller than an energy band gap corresponding to the energy of oscillation laser light,
2. The nitride III-V compound semiconductor laser according to claim 1, wherein the laser is formed by a buried layer that absorbs the oscillation laser light by band edge absorption.
【請求項4】 上記埋込み層が、 発振レーザ光のエネルギーに相当するエネルギーバンド
ギャップより小なるエネルギーバンドギャップを有し、
バンド端吸収によって、発振レーザ光を吸収する(Al
X Gay In1-X -y)Nで、0≦x≦1の材料によって
構成されたことを特徴とする請求項1に記載の窒化物系
III−V族化合物半導体レーザ。
4. The buried layer has an energy band gap smaller than an energy band gap corresponding to the energy of oscillation laser light,
Oscillation laser light is absorbed by band edge absorption (Al
X Ga y In In 1-X -y) N, 0 ≦ x ≦ 1 of the nitride III-V compound semiconductor laser according to claim 1, characterized in that it is constituted by the material.
【請求項5】 上記埋込み層が、 発振レーザ光のエネルギーに相当するエネルギーバンド
ギャップより大なるエネルギーバンドギャップを有し、
発振レーザ光に対する吸収係数が104 cm-1以上10
5 cm-1以下のGaN系埋込み層によって形成されて成
ることを特徴とする請求項1に記載の窒化物系III−
V族化合物半導体レーザ。
5. The buried layer has an energy band gap larger than an energy band gap corresponding to the energy of the oscillation laser light,
Absorption coefficient for oscillation laser light is 10 4 cm -1 or more and 10
2. The nitride III- according to claim 1, wherein the nitride III- is formed by a GaN-based buried layer of 5 cm -1 or less.
Group V compound semiconductor laser.
【請求項6】 上記埋込み層が、 結晶性が低くなされて発振レーザ光に対する吸収係数が
104 cm-1以上とされたGaN系埋込み層によって形
成されて成ることを特徴とする請求項5に記載の窒化物
系III−V族化合物半導体レーザ。
6. The buried layer according to claim 5, wherein the buried layer is formed of a GaN-based buried layer having low crystallinity and having an absorption coefficient of 10 4 cm −1 or more for oscillation laser light. The nitride-based group III-V compound semiconductor laser according to the above.
【請求項7】 上記埋込み層が、 高不純物濃度とされて発振レーザ光に対する吸収係数が
104 cm-1以上とされたGaN系埋込み層によって形
成されて成ることを特徴とする請求項5に記載の窒化物
系III−V族化合物半導体レーザ。
7. The buried layer according to claim 5, wherein said buried layer is formed of a GaN-based buried layer having a high impurity concentration and an absorption coefficient of 10 4 cm −1 or more for oscillation laser light. The nitride-based group III-V compound semiconductor laser according to the above.
【請求項8】 上記埋込み層が、(AlX Gay In
1-X -y)Nで、0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦
1の材料によって構成されたことを特徴とする請求項5
に記載の窒化物系III−V族化合物半導体レーザ。
8. The buried layer is, (Al X Ga y In
1-X -y ) N, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦
6. The method according to claim 5, wherein the first material is made of a material.
3. A nitride-based III-V compound semiconductor laser according to item 1.
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