JP2001148546A - 窒化物半導体レーザ素子 - Google Patents
窒化物半導体レーザ素子Info
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- JP2001148546A JP2001148546A JP33129799A JP33129799A JP2001148546A JP 2001148546 A JP2001148546 A JP 2001148546A JP 33129799 A JP33129799 A JP 33129799A JP 33129799 A JP33129799 A JP 33129799A JP 2001148546 A JP2001148546 A JP 2001148546A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 長波長で発振する窒化物半導体レーザ素子に
おいて、しきい値電流の低い、また発光効率の高い窒化
物半導体レーザ素子を得る。 【解決手段】 それぞれＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）
からなる井戸層と障壁層を含む多重量子井戸からなる活
性層を有する、４３０ｎｍ以上で発振する窒化ガリウム
系半導体レーザ素子において、該井戸層と障壁層とのバ
ンドギャップエネルギーの差を０．２０ｅＶ以上、０．
３０ｅＶ以下とする。
おいて、しきい値電流の低い、また発光効率の高い窒化
物半導体レーザ素子を得る。 【解決手段】 それぞれＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）
からなる井戸層と障壁層を含む多重量子井戸からなる活
性層を有する、４３０ｎｍ以上で発振する窒化ガリウム
系半導体レーザ素子において、該井戸層と障壁層とのバ
ンドギャップエネルギーの差を０．２０ｅＶ以上、０．
３０ｅＶ以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体（Ａｌ
bＩｎdＧａ1-b-dＮ、０≦ｂ、０≦ｄ、ｂ＋ｄ＜１）よ
りなるレーザ素子に関する。
bＩｎdＧａ1-b-dＮ、０≦ｂ、０≦ｄ、ｂ＋ｄ＜１）よ
りなるレーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明者は、実用可能な窒化物半導体レ
ーザ素子として、例えばJpn.J.Appl.Phys.Vol.37(199
8）pp.L309-L312、Part2,No.3B,15 March 1998の文献
（以下、従来技術文献という。）に素子構造を提案して
いる。
ーザ素子として、例えばJpn.J.Appl.Phys.Vol.37(199
8）pp.L309-L312、Part2,No.3B,15 March 1998の文献
（以下、従来技術文献という。）に素子構造を提案して
いる。
【０００３】上記文献の技術は、発振波長が４００ｎｍ
付近のレーザ光が得られる窒化物半導体レーザ素子を開
示したもので、この素子は、サファイア上に成長させた
ＧａＮ層上に、ＳｉＯ2よりなる保護膜を部分的に形成
し、その上から再度ＧａＮを有機金属気相成長法（ＭＯ
ＶＰＥ）等の気相成長法により選択成長させ、厚膜のＧ
ａＮを成長させることにより得られる結晶欠陥（以下、
転位という場合がある）の少ない窒化物半導体を基板
（以下、ＥＬＯＧ基板という場合がある）とし、このＥ
ＬＯＧ基板上に、少なくとも多層膜層（超格子層）のｎ
型クラッド層と多層膜層（超格子層）のｐ型クラッド層
との間に、多重量子井戸構造の活性層を有してなる。こ
のような素子構造を有するレーザ素子は、１万時間以上
の連続発振を達成することができる。
付近のレーザ光が得られる窒化物半導体レーザ素子を開
示したもので、この素子は、サファイア上に成長させた
ＧａＮ層上に、ＳｉＯ2よりなる保護膜を部分的に形成
し、その上から再度ＧａＮを有機金属気相成長法（ＭＯ
ＶＰＥ）等の気相成長法により選択成長させ、厚膜のＧ
ａＮを成長させることにより得られる結晶欠陥（以下、
転位という場合がある）の少ない窒化物半導体を基板
（以下、ＥＬＯＧ基板という場合がある）とし、このＥ
ＬＯＧ基板上に、少なくとも多層膜層（超格子層）のｎ
型クラッド層と多層膜層（超格子層）のｐ型クラッド層
との間に、多重量子井戸構造の活性層を有してなる。こ
のような素子構造を有するレーザ素子は、１万時間以上
の連続発振を達成することができる。
【０００４】ここで活性層の井戸層の組成をＩｎdＧａ
1-dＮ（０≦ｄ＜１）とするとバンド間発光で波長を紫
外から赤外まで発光させることが可能であり、本発明者
等は、窒化物半導体を用いて、例えば４５０ｎｍ付近の
長波長のレーザ光の得られる窒化物半導体レーザ素子の
実用化の研究も行っている。
1-dＮ（０≦ｄ＜１）とするとバンド間発光で波長を紫
外から赤外まで発光させることが可能であり、本発明者
等は、窒化物半導体を用いて、例えば４５０ｎｍ付近の
長波長のレーザ光の得られる窒化物半導体レーザ素子の
実用化の研究も行っている。
【０００５】長波長のレーザ光を得る方法として、例え
ば、上記従来技術文献に記載の素子構造において、井戸
層と障壁層とで多重量子井戸を形成している活性層中の
井戸層に含まれるＩｎ混晶比を多くする、すなわちＩｎ
dＧａ1-dＮ（０≦ｄ＜１）からなる活性層のｄの値を大
きくすることにより長波長の光が得られることが知られ
ている。
ば、上記従来技術文献に記載の素子構造において、井戸
層と障壁層とで多重量子井戸を形成している活性層中の
井戸層に含まれるＩｎ混晶比を多くする、すなわちＩｎ
dＧａ1-dＮ（０≦ｄ＜１）からなる活性層のｄの値を大
きくすることにより長波長の光が得られることが知られ
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、４３０
ｎｍを越えるレーザ光の得られる長波長の窒化物半導体
レーザ素子になってくると、井戸層に含まれるＩｎ混晶
比を大きくするだけでは、発光効率が低下したり、しき
い値電流が高くなってしまい、安定した窒化物半導体レ
ーザ素子を得るのが困難であった。
ｎｍを越えるレーザ光の得られる長波長の窒化物半導体
レーザ素子になってくると、井戸層に含まれるＩｎ混晶
比を大きくするだけでは、発光効率が低下したり、しき
い値電流が高くなってしまい、安定した窒化物半導体レ
ーザ素子を得るのが困難であった。
【０００７】そこで本発明は４３０ｎｍ以上の長波長で
も安定した発振をする窒化物半導体レーザ素子を得るこ
とを目的とする。
も安定した発振をする窒化物半導体レーザ素子を得るこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、以下
のように構成することによってその目的を達成するもの
である。請求項１の窒化物半導体レーザ素子は、それぞ
れＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる井戸層と障壁
層を含む多重量子井戸からなる活性層を有する、４３０
ｎｍ以上で発振する窒化ガリウム系半導体レーザ素子に
おいて、該井戸層と該障壁層とのバンドギャップエネル
ギーの差が０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下である
ことを特徴とする。これにより井戸層と障壁層との格子
不整合を緩和し、結晶性の良好な活性層を形成すること
ができ、かつ井戸層内にミニバンドが形成できるので、
しきい値電流の低い、また発光効率の良好な窒化物半導
体レーザ素子が得られる。
のように構成することによってその目的を達成するもの
である。請求項１の窒化物半導体レーザ素子は、それぞ
れＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる井戸層と障壁
層を含む多重量子井戸からなる活性層を有する、４３０
ｎｍ以上で発振する窒化ガリウム系半導体レーザ素子に
おいて、該井戸層と該障壁層とのバンドギャップエネル
ギーの差が０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下である
ことを特徴とする。これにより井戸層と障壁層との格子
不整合を緩和し、結晶性の良好な活性層を形成すること
ができ、かつ井戸層内にミニバンドが形成できるので、
しきい値電流の低い、また発光効率の良好な窒化物半導
体レーザ素子が得られる。
【０００９】また請求項２の窒化物半導体レーザ素子
は、それぞれＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる井
戸層と障壁層を含む多重量子井戸からなる活性層を有す
る、４３０ｎｍ以上で発振する窒化物半導体レーザ素子
において、該障壁層に含まれるＩｎの混晶比Ｘが０．０
９以上、０．３０以下であり、該井戸層に含まれるＩｎ
の混晶比Ｘが０．２３以上、０．４０以下であり、かつ
井戸層内にミニバンドを有することを特徴とする。これ
により量子井戸構造の本来の機能を発揮させることがで
き、かつ活性層の結晶性を良好にできるので、しきい値
電流の低い、また発光効率の良好な窒化物半導体レーザ
素子が得られる。
は、それぞれＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる井
戸層と障壁層を含む多重量子井戸からなる活性層を有す
る、４３０ｎｍ以上で発振する窒化物半導体レーザ素子
において、該障壁層に含まれるＩｎの混晶比Ｘが０．０
９以上、０．３０以下であり、該井戸層に含まれるＩｎ
の混晶比Ｘが０．２３以上、０．４０以下であり、かつ
井戸層内にミニバンドを有することを特徴とする。これ
により量子井戸構造の本来の機能を発揮させることがで
き、かつ活性層の結晶性を良好にできるので、しきい値
電流の低い、また発光効率の良好な窒化物半導体レーザ
素子が得られる。
【００１０】また請求項３の窒化物半導体レーザ素子
は、それぞれＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる井
戸層と障壁層を含む多重量子井戸からなる活性層を有す
る窒化ガリウム系半導体レーザ素子において、該障壁層
に含まれるＩｎの混晶比Ｘが０．０９以上、０．３０以
下であり、かつ該井戸層と障壁層とのバンドギャップエ
ネルギーの差が０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下で
あることを特徴とする。これにより井戸層と障壁層との
格子不整合を緩和し、結晶性の良好な活性層を形成する
ことができ、かつ井戸層内にミニバンドが形成できるの
で、しきい値電流の低い、また発光効率の良好な窒化物
半導体レーザ素子が得られる。
は、それぞれＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる井
戸層と障壁層を含む多重量子井戸からなる活性層を有す
る窒化ガリウム系半導体レーザ素子において、該障壁層
に含まれるＩｎの混晶比Ｘが０．０９以上、０．３０以
下であり、かつ該井戸層と障壁層とのバンドギャップエ
ネルギーの差が０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下で
あることを特徴とする。これにより井戸層と障壁層との
格子不整合を緩和し、結晶性の良好な活性層を形成する
ことができ、かつ井戸層内にミニバンドが形成できるの
で、しきい値電流の低い、また発光効率の良好な窒化物
半導体レーザ素子が得られる。
【００１１】また、請求項４の窒化物半導体レーザ素子
は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の窒化物半
導体レーザ素子において、発振領域は４３０ｎｍ以上、
４８０ｎｍ以下であることを特徴とし、この範囲ではす
べての波長においてしきい値電流を低下させることがで
き、さらにこの範囲ではしきい値電流が４００ｍＡ以下
と非常に優れた値を示す。
は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の窒化物半
導体レーザ素子において、発振領域は４３０ｎｍ以上、
４８０ｎｍ以下であることを特徴とし、この範囲ではす
べての波長においてしきい値電流を低下させることがで
き、さらにこの範囲ではしきい値電流が４００ｍＡ以下
と非常に優れた値を示す。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に図を用いて本発明を詳細に
説明する。図１は本発明の窒化物半導体レーザ素子の一
実施の形態を示した模式的な断面図であり、レーザ光の
共振方向に垂直な方向で素子を切断した際の図を示して
いる。本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子では、こ
の図のように異種基板１０１上にバッファ層１０２、ｎ
型コンタクト層１０３、ｎ型クラッド層１０４、ｎ型光
ガイド層１０５、多重量子井戸からなる活性層１０６、
ｐ側キャップ層１０７、ｐ型光ガイド層１０８、ｐ型ク
ラッド層１０９、ｐ型コンタクト層１１０が順に形成さ
れ、リッジストライプとなったｐ型コンタクト層１１０
上にｐ側オーミック電極１２０、ｐ側層からエッチング
することによって露出されたｎ型コンタクト層１０３上
にｎ側オーミック電極１２２が形成され、さらにそのほ
かの露出された窒化物半導体層上にはｐ側オーミック電
極１２０の一部とｎ側オーミック電極１２２の一部を覆
うように絶縁膜１３０が覆っており、さらにｐ側層上に
はｐ側オーミック電極１２０に接してｐ側パッド電極１
２１が、ｎ側層上にはｎ側オーミック電極１２２に接し
てｎ側パッド電極１２３が形成されている。
説明する。図１は本発明の窒化物半導体レーザ素子の一
実施の形態を示した模式的な断面図であり、レーザ光の
共振方向に垂直な方向で素子を切断した際の図を示して
いる。本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子では、こ
の図のように異種基板１０１上にバッファ層１０２、ｎ
型コンタクト層１０３、ｎ型クラッド層１０４、ｎ型光
ガイド層１０５、多重量子井戸からなる活性層１０６、
ｐ側キャップ層１０７、ｐ型光ガイド層１０８、ｐ型ク
ラッド層１０９、ｐ型コンタクト層１１０が順に形成さ
れ、リッジストライプとなったｐ型コンタクト層１１０
上にｐ側オーミック電極１２０、ｐ側層からエッチング
することによって露出されたｎ型コンタクト層１０３上
にｎ側オーミック電極１２２が形成され、さらにそのほ
かの露出された窒化物半導体層上にはｐ側オーミック電
極１２０の一部とｎ側オーミック電極１２２の一部を覆
うように絶縁膜１３０が覆っており、さらにｐ側層上に
はｐ側オーミック電極１２０に接してｐ側パッド電極１
２１が、ｎ側層上にはｎ側オーミック電極１２２に接し
てｎ側パッド電極１２３が形成されている。
【００１３】図１のような構造で、井戸層のＩｎの混晶
比を大きくすることで、長波長で発振する窒化物半導体
レーザ素子を得ることができるが、その場合障壁層に関
しては、従来は井戸層内にミニバンドを形成させる必要
があるため、波長が変化してもＩｎの混晶比を変えるこ
とはなく、ＧａＮやＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎなど、活性層を
挟む光ガイド層やクラッド層と同じか、またはそれに近
い組成を用いていた。
比を大きくすることで、長波長で発振する窒化物半導体
レーザ素子を得ることができるが、その場合障壁層に関
しては、従来は井戸層内にミニバンドを形成させる必要
があるため、波長が変化してもＩｎの混晶比を変えるこ
とはなく、ＧａＮやＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎなど、活性層を
挟む光ガイド層やクラッド層と同じか、またはそれに近
い組成を用いていた。
【００１４】しかしながら、ＧａＮやそれに近い組成の
障壁層を用いると、長波長のレーザ素子になるにつれ
て、井戸層と障壁層とのＩｎの混晶比の差が大きくな
る。この点に、４３０ｎｍを越える窒化物半導体レーザ
素子において安定したレーザ特性が得られない原因があ
ると考え、検討した結果、本発明をなしたものである。
すなわち井戸層と障壁層との間に発生する格子不整合が
無視できなくなってしまう。この格子不整合が大きくな
ってしまうと、活性層の結晶性が悪くなってしまうた
め、しきい値電流の上昇や発光効率の低下などを招いて
しまう。
障壁層を用いると、長波長のレーザ素子になるにつれ
て、井戸層と障壁層とのＩｎの混晶比の差が大きくな
る。この点に、４３０ｎｍを越える窒化物半導体レーザ
素子において安定したレーザ特性が得られない原因があ
ると考え、検討した結果、本発明をなしたものである。
すなわち井戸層と障壁層との間に発生する格子不整合が
無視できなくなってしまう。この格子不整合が大きくな
ってしまうと、活性層の結晶性が悪くなってしまうた
め、しきい値電流の上昇や発光効率の低下などを招いて
しまう。
【００１５】また、上記問題点を解決するために、障壁
層のＩｎ混晶比を井戸層のＩｎ混晶比近くまで大きくす
ることにより、格子不整合は緩和されるが、大きくしす
ぎると井戸層内にミニバンドが形成されなくなり、活性
層が多重量子井戸構造ではなくなってしまい、発光効率
が大きく低下してしまう。
層のＩｎ混晶比を井戸層のＩｎ混晶比近くまで大きくす
ることにより、格子不整合は緩和されるが、大きくしす
ぎると井戸層内にミニバンドが形成されなくなり、活性
層が多重量子井戸構造ではなくなってしまい、発光効率
が大きく低下してしまう。
【００１６】そこで本発明は、それぞれＩｎXＧａ1-XＮ
（０≦Ｘ≦１）からなる井戸層と障壁層を含む多重量子
井戸からなる活性層を有し、該井戸層と該障壁層とのバ
ンドギャップエネルギーの差を０．２０ｅＶ以上、０．
３０ｅＶ以下とするもので、これにより井戸層と障壁層
との格子不整合を緩和し、結晶性の良好な活性層を形成
することができ、しきい値電流の低い、また発光効率の
良好な窒化物半導体レーザ素子を得るものである。
（０≦Ｘ≦１）からなる井戸層と障壁層を含む多重量子
井戸からなる活性層を有し、該井戸層と該障壁層とのバ
ンドギャップエネルギーの差を０．２０ｅＶ以上、０．
３０ｅＶ以下とするもので、これにより井戸層と障壁層
との格子不整合を緩和し、結晶性の良好な活性層を形成
することができ、しきい値電流の低い、また発光効率の
良好な窒化物半導体レーザ素子を得るものである。
【００１７】すなわち、本発明では、井戸層と障壁層と
のバンドギャップエネルギーの差を０．２０ｅＶ以上と
することで、井戸層内にミニバンドが形成されるように
して、量子井戸構造の本来の機能を発揮させ、０．３０
ｅＶ以下とすることで井戸層と障壁層との間の格子不整
合を緩和して、結晶性の悪化による特性劣化を防止して
いるのである。
のバンドギャップエネルギーの差を０．２０ｅＶ以上と
することで、井戸層内にミニバンドが形成されるように
して、量子井戸構造の本来の機能を発揮させ、０．３０
ｅＶ以下とすることで井戸層と障壁層との間の格子不整
合を緩和して、結晶性の悪化による特性劣化を防止して
いるのである。
【００１８】さらに本発明は井戸層と障壁層とのバンド
ギャップエネルギー差を０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅ
Ｖ以下とすることで、４３０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下
で発振する窒化物半導体レーザ素子のしきい値電流が４
００ｍＡ以下と非常に優れた値を示す。
ギャップエネルギー差を０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅ
Ｖ以下とすることで、４３０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下
で発振する窒化物半導体レーザ素子のしきい値電流が４
００ｍＡ以下と非常に優れた値を示す。
【００１９】本発明の窒化物半導体レーザ素子は４３０
ｎｍ以上で発振するレーザ素子としては活性層の井戸層
に含まれるＩｎの混晶比を０．２４以上とする必要があ
る。この下限値である４３０ｎｍで発振するレーザ素子
において井戸層とのバンドギャップエネルギーの差が
０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下の範囲となる障壁
層のＩｎ混晶比は０．０９以上、０．１３以下となる。
ｎｍ以上で発振するレーザ素子としては活性層の井戸層
に含まれるＩｎの混晶比を０．２４以上とする必要があ
る。この下限値である４３０ｎｍで発振するレーザ素子
において井戸層とのバンドギャップエネルギーの差が
０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下の範囲となる障壁
層のＩｎ混晶比は０．０９以上、０．１３以下となる。
【００２０】また、本発明の窒化物半導体レーザ素子の
長波長側の上限である４８０ｎｍにおいては、活性層の
井戸層に含まれるＩｎの混晶比を０．４０とする必要が
あり、この井戸層とのバンドギャップエネルギーの差が
０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下の範囲となる障壁
層のＩｎ混晶比は０．２４以上、０．３０以下となる。
長波長側の上限である４８０ｎｍにおいては、活性層の
井戸層に含まれるＩｎの混晶比を０．４０とする必要が
あり、この井戸層とのバンドギャップエネルギーの差が
０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下の範囲となる障壁
層のＩｎ混晶比は０．２４以上、０．３０以下となる。
【００２１】これらから本請求項２，３の障壁層のＩｎ
混晶比は０．０９以上、０．３０以下としている。
混晶比は０．０９以上、０．３０以下としている。
【００２２】本発明の請求項４では４３０ｎｍ以上４８
０ｎｍ以下で発振する窒化物半導体レーザ素子としてい
るが、活性層において、井戸層とのバンドギャップエネ
ルギーの差が０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下の範
囲となる障壁層を形成すれば４８０ｎｍ以上でも安定し
たレーザ発振は可能である。
０ｎｍ以下で発振する窒化物半導体レーザ素子としてい
るが、活性層において、井戸層とのバンドギャップエネ
ルギーの差が０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下の範
囲となる障壁層を形成すれば４８０ｎｍ以上でも安定し
たレーザ発振は可能である。
【００２３】本発明において、ＩｎdＧａ1-dＮ（０≦ｄ
≦１）からなるＩｎの混晶比ｄは、以下に示すバンドギ
ャップエネルギーとの関係式、 Ｅｇ＝３．４×（１−ｄ）＋１．９５×ｄ−Ａ×ｄ×
（１−ｄ） において、Ａ＝１とし、その式を用いて概算された値で
ある。
≦１）からなるＩｎの混晶比ｄは、以下に示すバンドギ
ャップエネルギーとの関係式、 Ｅｇ＝３．４×（１−ｄ）＋１．９５×ｄ−Ａ×ｄ×
（１−ｄ） において、Ａ＝１とし、その式を用いて概算された値で
ある。
【００２４】例えば、波長が４３０ｎｍでのフォトンエ
ネルギー（Ｅｇ）は２．８８ｅＶであり、上記関係式か
らｄの値として０．２３を算出し、井戸層のＩｎ混晶比
としている。
ネルギー（Ｅｇ）は２．８８ｅＶであり、上記関係式か
らｄの値として０．２３を算出し、井戸層のＩｎ混晶比
としている。
【００２５】図２は本発明において、井戸層と障壁層と
のバンドギャップエネルギーの差を０．２５ｅＶとした
ときの本発明に係る窒化物半導体レーザ素子のしきい値
電流（○印、障壁層インジウム高混晶として示したも
の）を、従来の窒化物半導体レーザ素子のしきい値電流
（×印で示したもの）と比較した図である。４３０ｎｍ
から４８０ｎｍにおいて、従来の窒化物半導体レーザ素
子よりしきい値電流が低下していることがわかる。ま
た、この範囲においては井戸層と障壁層とのバンドギャ
ップエネルギーの差が０．２０ｅＶ〜０．３０ｅＶの範
囲で従来の窒化物半導体レーザ素子よりしきい値電流が
小さくなることが確認されている。個々の点については
実施例１〜６で示す。
のバンドギャップエネルギーの差を０．２５ｅＶとした
ときの本発明に係る窒化物半導体レーザ素子のしきい値
電流（○印、障壁層インジウム高混晶として示したも
の）を、従来の窒化物半導体レーザ素子のしきい値電流
（×印で示したもの）と比較した図である。４３０ｎｍ
から４８０ｎｍにおいて、従来の窒化物半導体レーザ素
子よりしきい値電流が低下していることがわかる。ま
た、この範囲においては井戸層と障壁層とのバンドギャ
ップエネルギーの差が０．２０ｅＶ〜０．３０ｅＶの範
囲で従来の窒化物半導体レーザ素子よりしきい値電流が
小さくなることが確認されている。個々の点については
実施例１〜６で示す。
【００２６】また、本発明の活性層において、井戸層の
膜厚としては１００オングストローム以下、好ましくは
１０オングストローム以上、７０オングストローム以下
であり、より好ましくは３０オングストローム以上、６
０オングストローム以下である。また、障壁層の膜厚と
しては２００オングストローム以下、好ましくは１０オ
ングストローム以上、１５０オングストローム以下であ
り、より好ましくは７０オングストローム以上、１００
オングストローム以下である。
膜厚としては１００オングストローム以下、好ましくは
１０オングストローム以上、７０オングストローム以下
であり、より好ましくは３０オングストローム以上、６
０オングストローム以下である。また、障壁層の膜厚と
しては２００オングストローム以下、好ましくは１０オ
ングストローム以上、１５０オングストローム以下であ
り、より好ましくは７０オングストローム以上、１００
オングストローム以下である。
【００２７】また、本発明の活性層を構成する層は不純
物をドープしても良く、例えば井戸層および障壁層のい
ずれか一方または両方に不純物をドープしてもよい。特
に障壁層に不純物をドープさせると、しきい値が低下し
好ましい。不純物としては、ｎ型でもｐ型でもよく、例
えばｎ型ではＳｉ、ｐ型ではＭｇなどが挙げられる。
物をドープしても良く、例えば井戸層および障壁層のい
ずれか一方または両方に不純物をドープしてもよい。特
に障壁層に不純物をドープさせると、しきい値が低下し
好ましい。不純物としては、ｎ型でもｐ型でもよく、例
えばｎ型ではＳｉ、ｐ型ではＭｇなどが挙げられる。
【００２８】また、本発明の窒化物半導体レーザ素子に
おいて、活性層を構成する障壁層と井戸層の積層順とし
ては、障壁層から始まり井戸層で終わっても、障壁層か
ら始まり障壁層で終わっても、井戸層から始まり障壁層
で終わっても、また井戸層から始まり井戸層で終わって
もよい。好ましくは障壁層から始まり、井戸層と障壁層
とのペアを２〜５回繰り返してなるもの、より好ましく
は井戸層と障壁層とのペアを３回繰り返してなるものが
しきい値を低くし寿命特性を向上させるのに好ましい。
おいて、活性層を構成する障壁層と井戸層の積層順とし
ては、障壁層から始まり井戸層で終わっても、障壁層か
ら始まり障壁層で終わっても、井戸層から始まり障壁層
で終わっても、また井戸層から始まり井戸層で終わって
もよい。好ましくは障壁層から始まり、井戸層と障壁層
とのペアを２〜５回繰り返してなるもの、より好ましく
は井戸層と障壁層とのペアを３回繰り返してなるものが
しきい値を低くし寿命特性を向上させるのに好ましい。
【００２９】また、本発明の窒化物半導体レーザ素子に
おいて、活性層の井戸層と障壁層との間に、障壁層より
もエネルギーギャップの大きいＡｌZＧａ1-ZＮ（０≦Ｚ
≦１）よりなる中間層を少なくとも１つの井戸層上に形
成しても良い。この中間層を形成することで、特にしき
い値電圧を下げることができる。この中間層を形成する
場合、中間層は多重量子井戸からなる活性層のすべての
井戸層上に形成することが最も好ましい。
おいて、活性層の井戸層と障壁層との間に、障壁層より
もエネルギーギャップの大きいＡｌZＧａ1-ZＮ（０≦Ｚ
≦１）よりなる中間層を少なくとも１つの井戸層上に形
成しても良い。この中間層を形成することで、特にしき
い値電圧を下げることができる。この中間層を形成する
場合、中間層は多重量子井戸からなる活性層のすべての
井戸層上に形成することが最も好ましい。
【００３０】次に、活性層１０６以外の窒化物半導体層
などの他の構成について説明する。いうまでもないが、
本発明は以下の構成に限られるものではない。
などの他の構成について説明する。いうまでもないが、
本発明は以下の構成に限られるものではない。
【００３１】基板１０１としてはサファイアなどの異種
基板、または公知の方法によって得られたＧａＮ基板を
用いることができる。また基板１０１上には、ＧａＮよ
りなるバッファ層１０２を形成することが好ましく、こ
れによって後に基板上に形成する窒化物半導体の結晶性
を良好にすることができる。このバッファ層１０２は異
種基板上に窒化物半導体を形成するときに特に有効であ
る。なお、異種基板とは窒化物半導体とは異なる材料か
らなる基板のことをいう。
基板、または公知の方法によって得られたＧａＮ基板を
用いることができる。また基板１０１上には、ＧａＮよ
りなるバッファ層１０２を形成することが好ましく、こ
れによって後に基板上に形成する窒化物半導体の結晶性
を良好にすることができる。このバッファ層１０２は異
種基板上に窒化物半導体を形成するときに特に有効であ
る。なお、異種基板とは窒化物半導体とは異なる材料か
らなる基板のことをいう。
【００３２】ｎ型コンタクト層１０３はｎ側電極を形成
するための層であって、Ｓｉなどのｎ型不純物をドープ
することで、オーミック性が良好となるようにする。こ
の層は、ｐ側層を形成した後にｐ側層からエッチングし
てｎ型コンタクト層の一部を露出させて、露出させたｎ
型コンタクト層１０３上にｎ側電極を形成する。
するための層であって、Ｓｉなどのｎ型不純物をドープ
することで、オーミック性が良好となるようにする。こ
の層は、ｐ側層を形成した後にｐ側層からエッチングし
てｎ型コンタクト層の一部を露出させて、露出させたｎ
型コンタクト層１０３上にｎ側電極を形成する。
【００３３】ｎ型コンタクト層１０３上にクラック防止
層を形成してもよく、このクラック防止層はアンドープ
とすることで基板側からのクラックを低減させるために
形成される。またこのクラック防止層は、ＩｎＧａＮな
どで形成し、上部ｎ型クラッド層との屈折率差を設ける
ことで、発光層から発せられた光が異種基板に当たって
反射して再び窒化物半導体層に戻ってくるのを防ぐ層と
して機能させることができる。またこの層は省略しても
よい。
層を形成してもよく、このクラック防止層はアンドープ
とすることで基板側からのクラックを低減させるために
形成される。またこのクラック防止層は、ＩｎＧａＮな
どで形成し、上部ｎ型クラッド層との屈折率差を設ける
ことで、発光層から発せられた光が異種基板に当たって
反射して再び窒化物半導体層に戻ってくるのを防ぐ層と
して機能させることができる。またこの層は省略しても
よい。
【００３４】ｎ型クラッド層１０４は発光層への電子の
供給層であると共にキャリアおよび光を活性層に閉じこ
める層としてはたらき、例えばＳｉなどのｎ型不純物を
ドープした単層、またアンドープ層とｎ型不純物ドープ
層とを交互に積層した超格子構造とすることができる。
供給層であると共にキャリアおよび光を活性層に閉じこ
める層としてはたらき、例えばＳｉなどのｎ型不純物を
ドープした単層、またアンドープ層とｎ型不純物ドープ
層とを交互に積層した超格子構造とすることができる。
【００３５】ｎ型光ガイド層１０５は、多重量子井戸構
造などの膜厚が薄くなった活性層１０６の膜厚を補うこ
とで、活性層１０６とともに光導波路を構成するもので
ある。従って、上部活性層１０６と屈折率差があまりな
く、ｎ型クラッド層１０４との屈折率差を十分に設ける
ような組成とする。またこの層は、例えばｎ型不純物を
ドープしてもよく、アンドープでもよく、ｎ型不純物が
ドープされた層とアンドープの層との超格子としてもよ
い。
造などの膜厚が薄くなった活性層１０６の膜厚を補うこ
とで、活性層１０６とともに光導波路を構成するもので
ある。従って、上部活性層１０６と屈折率差があまりな
く、ｎ型クラッド層１０４との屈折率差を十分に設ける
ような組成とする。またこの層は、例えばｎ型不純物を
ドープしてもよく、アンドープでもよく、ｎ型不純物が
ドープされた層とアンドープの層との超格子としてもよ
い。
【００３６】活性層１０６上にあるｐ側キャップ層１０
７はＭｇなどのｐ型不純物を高ドープすることで活性層
１０６に供給されるｎ側からの電子に対して不足しがち
な正孔を補うことができる。またｐ型光ガイド層１０
８、ｐ型クラッド層１０９よりもｐ型不純物濃度を高く
することで、ｐ側キャップ層１０７上に形成されるｐ側
層にｐ型不純物が拡散するようになり好ましい。さらに
この層は活性層１０６のＩｎの分解を抑える効果もあ
り、その機能を主として発揮させる場合はアンドープで
もよい。また、このｐ側キャップ層１０７は省略するこ
ともできる。
７はＭｇなどのｐ型不純物を高ドープすることで活性層
１０６に供給されるｎ側からの電子に対して不足しがち
な正孔を補うことができる。またｐ型光ガイド層１０
８、ｐ型クラッド層１０９よりもｐ型不純物濃度を高く
することで、ｐ側キャップ層１０７上に形成されるｐ側
層にｐ型不純物が拡散するようになり好ましい。さらに
この層は活性層１０６のＩｎの分解を抑える効果もあ
り、その機能を主として発揮させる場合はアンドープで
もよい。また、このｐ側キャップ層１０７は省略するこ
ともできる。
【００３７】ｐ型光ガイド層１０８はＭｇなどのｐ型不
純物が含まれた層であるが、意図的にｐ型不純物をドー
プして形成するのはもちろんのこと、ｐ側キャップ層１
０７をｐ型不純物をドープして形成した場合はｐ型不純
物がｐ側キャップ層１０７から拡散されるので、アンド
ープで形成してもよい。このｐ型光ガイド層１０８はｎ
型光ガイド層１０５と同様に、光導波路を設けるための
層で、下部活性層１０６と屈折率差があまりなく、ｐ型
クラッド層１０９との屈折率差を十分に設けるような組
成とする。
純物が含まれた層であるが、意図的にｐ型不純物をドー
プして形成するのはもちろんのこと、ｐ側キャップ層１
０７をｐ型不純物をドープして形成した場合はｐ型不純
物がｐ側キャップ層１０７から拡散されるので、アンド
ープで形成してもよい。このｐ型光ガイド層１０８はｎ
型光ガイド層１０５と同様に、光導波路を設けるための
層で、下部活性層１０６と屈折率差があまりなく、ｐ型
クラッド層１０９との屈折率差を十分に設けるような組
成とする。
【００３８】ｐ型クラッド層１０９は発光層への正孔の
供給層としてはたらき、例えばＭｇなどのｐ型不純物を
ドープした単層、またアンドープ層とｐ型不純物ドープ
層とを交互に積層した超格子構造を用いて構成すること
ができる。
供給層としてはたらき、例えばＭｇなどのｐ型不純物を
ドープした単層、またアンドープ層とｐ型不純物ドープ
層とを交互に積層した超格子構造を用いて構成すること
ができる。
【００３９】ｐ型コンタクト層１１０はｐ側電極を形成
する層であり、Ｍｇなどのｐ型不純物を比較的多くドー
プすることで、ｐ側電極とのオーミック性が良好となる
ようにする。
する層であり、Ｍｇなどのｐ型不純物を比較的多くドー
プすることで、ｐ側電極とのオーミック性が良好となる
ようにする。
【００４０】さらに窒化物半導体レーザ素子において
は、最上層からｐ側クラッド層１０９とｐ側光ガイド層
１０８との界面付近までエッチングを行い、幅１．５μ
ｍのストライプ状の導波路を形成する。このように、活
性層１０６よりも上部にある層をストライプ状のリッジ
形状とすることにより、活性層１０６の発光がストライ
プリッジの下に集中するようになってしきい値を低下さ
せることができる。特にｐ側クラッド層以上の層をリッ
ジ形状とすることが望ましい。
は、最上層からｐ側クラッド層１０９とｐ側光ガイド層
１０８との界面付近までエッチングを行い、幅１．５μ
ｍのストライプ状の導波路を形成する。このように、活
性層１０６よりも上部にある層をストライプ状のリッジ
形状とすることにより、活性層１０６の発光がストライ
プリッジの下に集中するようになってしきい値を低下さ
せることができる。特にｐ側クラッド層以上の層をリッ
ジ形状とすることが望ましい。
【００４１】ｐ側電極はｐ型コンタクト層１１０のリッ
ジ最表面に形成されたｐ側オーミック電極１２０と、そ
の上に形成されたｐ側パッド電極１２１とからなり、ｐ
型コンタクト層１１０と好ましいオーミックが得られる
ｐ側オーミック電極１２０の材料としては、例えばＮ
ｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｐｔ
／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ等を挙げることができる。またｐ側
パッド電極１２１は実質的なｐ側オーミック電極１２０
の表面積を広げて、ｐ電極側をワイヤーボンディング、
ダイボンディングできるようにするためのものでＡｕな
どが挙げられる。
ジ最表面に形成されたｐ側オーミック電極１２０と、そ
の上に形成されたｐ側パッド電極１２１とからなり、ｐ
型コンタクト層１１０と好ましいオーミックが得られる
ｐ側オーミック電極１２０の材料としては、例えばＮ
ｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｐｔ
／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ等を挙げることができる。またｐ側
パッド電極１２１は実質的なｐ側オーミック電極１２０
の表面積を広げて、ｐ電極側をワイヤーボンディング、
ダイボンディングできるようにするためのものでＡｕな
どが挙げられる。
【００４２】ｎ側電極はｎ型コンタクト層１０３上にｎ
側オーミック電極１２２、さらにその上にｎ側パッド電
極１２３があり、ｎ型コンタクト層１０３と好ましいオ
ーミックが得られるｎ側オーミック電極１２２の材料と
してはＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の金
属もしくは合金が挙げられる。またｎ側パッド電極１２
３はｎ側オーミック電極１２２の剥がれを防止する作用
があり、Ａｕなどが挙げられる。
側オーミック電極１２２、さらにその上にｎ側パッド電
極１２３があり、ｎ型コンタクト層１０３と好ましいオ
ーミックが得られるｎ側オーミック電極１２２の材料と
してはＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の金
属もしくは合金が挙げられる。またｎ側パッド電極１２
３はｎ側オーミック電極１２２の剥がれを防止する作用
があり、Ａｕなどが挙げられる。
【００４３】
【実施例】以下に、図１を用いて実施例１〜８について
説明する。なお、本発明の窒化物半導体レーザ素子は図
１の構造に限定されるものではない。 ［実施例１］ （バッファ層１０２）２インチφ、Ｃ面を主面とするサ
ファイア上に公知の方法によって得られたＧａＮ基板１
０１をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）を用い、Ｇａ
Ｎよりなる第１のバッファ層を２００オングストローム
の膜厚で成長させる。第１のバッファ層成長後、昇温し
て同じくＧａＮよりなる第２のバッファ層を１．５μｍ
の膜厚で成長させる。
説明する。なお、本発明の窒化物半導体レーザ素子は図
１の構造に限定されるものではない。 ［実施例１］ （バッファ層１０２）２インチφ、Ｃ面を主面とするサ
ファイア上に公知の方法によって得られたＧａＮ基板１
０１をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）を用い、Ｇａ
Ｎよりなる第１のバッファ層を２００オングストローム
の膜厚で成長させる。第１のバッファ層成長後、昇温し
て同じくＧａＮよりなる第２のバッファ層を１．５μｍ
の膜厚で成長させる。
【００４４】（ｎ側コンタクト層１０３）次にアンモニ
アとＴＭＧ、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉ
を１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなるｎ側コ
ンタクト層１０３を４μｍの膜厚で成長させる。
アとＴＭＧ、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉ
を１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなるｎ側コ
ンタクト層１０３を４μｍの膜厚で成長させる。
【００４５】（クラック防止層）次に、ＴＭＧ、ＴＭＩ
（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、温度を
８００℃にしてＩｎ0.06Ｇａ0.94Ｎよりなるクラック防
止層を０．１５μｍの膜厚で成長させる。
（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、温度を
８００℃にしてＩｎ0.06Ｇａ0.94Ｎよりなるクラック防
止層を０．１５μｍの膜厚で成長させる。
【００４６】（ｎ側クラッド層１０４）続いて、ＴＭＡ
（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、アンモニアを用
い、１０５０℃でアンドープＡｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりな
る層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いて
ＴＭＡを止めて、シランガスを流し、Ｓｉを１×１０19
／ｃｍ3ドープしたｎ型ＧａＮよりなる層を２５オング
ストロームの膜厚で成長させる。それらの層を交互積層
して超格子層を構成し、総膜厚１．２μｍの超格子より
なるｎ側クラッド層１０４を成長させる。
（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、アンモニアを用
い、１０５０℃でアンドープＡｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりな
る層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いて
ＴＭＡを止めて、シランガスを流し、Ｓｉを１×１０19
／ｃｍ3ドープしたｎ型ＧａＮよりなる層を２５オング
ストロームの膜厚で成長させる。それらの層を交互積層
して超格子層を構成し、総膜厚１．２μｍの超格子より
なるｎ側クラッド層１０４を成長させる。
【００４７】（ｎ側光ガイド層１０５）次に、原料ガス
にＴＭＧ及びアンモニアを用い、同様の温度で、アンド
ープのＧａＮよりなるｎ型光ガイド層１０５を７５０オ
ングストロームの膜厚で成長させる。
にＴＭＧ及びアンモニアを用い、同様の温度で、アンド
ープのＧａＮよりなるｎ型光ガイド層１０５を７５０オ
ングストロームの膜厚で成長させる。
【００４８】（活性層１０６）次に、温度を８８０℃に
して、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用
い、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを５×１
０18／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.24Ｇａ0.76Ｎよりなる障
壁層を１００オングストロームの膜厚で成長させる。続
いて、温度を８２０℃に下げ、シランガスを止め、アン
ドープのＩｎ0.37Ｇａ0.63Ｎよりなる井戸層を５０オン
グストロームの膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層
をさらに２回繰り返して積層し、最後に障壁層を形成し
て、総膜厚５５０オングストロームの多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）からなる活性層１０６を成長させる。このときの
井戸層と障壁層とのバンドギャップエネルギーの差は
０．２５ｅＶとなる。
して、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用
い、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを５×１
０18／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.24Ｇａ0.76Ｎよりなる障
壁層を１００オングストロームの膜厚で成長させる。続
いて、温度を８２０℃に下げ、シランガスを止め、アン
ドープのＩｎ0.37Ｇａ0.63Ｎよりなる井戸層を５０オン
グストロームの膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層
をさらに２回繰り返して積層し、最後に障壁層を形成し
て、総膜厚５５０オングストロームの多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）からなる活性層１０６を成長させる。このときの
井戸層と障壁層とのバンドギャップエネルギーの差は
０．２５ｅＶとなる。
【００４９】（ｐ側キャップ層１０７）次にＴＭＩを止
め、Ｃｐ2Ｍｇを流し、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープ
したｐ型ＧａＮよりなるｐ側キャップ層１０７を１００
オングストロームの膜厚で成長させる。
め、Ｃｐ2Ｍｇを流し、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープ
したｐ型ＧａＮよりなるｐ側キャップ層１０７を１００
オングストロームの膜厚で成長させる。
【００５０】（ｐ側光ガイド層１０８）続いてＣｐ2Ｍ
ｇ、ＴＭＡを止め、１０５０℃で、アンドープＧａＮよ
りなるｐ側光ガイド層１０８を０．１μｍの膜厚で成長
させる。このｐ型光ガイド層１０８は、アンドープとし
て成長させるが、ｐ側キャップ層１０７からのＭｇの拡
散により、Ｍｇ濃度が５×１０16／ｃｍ3となりｐ型を
示す。
ｇ、ＴＭＡを止め、１０５０℃で、アンドープＧａＮよ
りなるｐ側光ガイド層１０８を０．１μｍの膜厚で成長
させる。このｐ型光ガイド層１０８は、アンドープとし
て成長させるが、ｐ側キャップ層１０７からのＭｇの拡
散により、Ｍｇ濃度が５×１０16／ｃｍ3となりｐ型を
示す。
【００５１】（ｐ側クラッド層１０９）続いてＣｐ2Ｍ
ｇを止め、ＴＭＡを流し、１０５０℃でアンドープＡｌ
0.2Ｇａ 0.8Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚
で成長させ、続いてＴＭＡを止め、Ｃｐ2Ｍｇを流し、
Ｍｇ濃度が１×１０19／ｃｍ3からなるアンドープＧａ
Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長さ
せ、総膜厚０．６μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド
層１０９を成長させる。
ｇを止め、ＴＭＡを流し、１０５０℃でアンドープＡｌ
0.2Ｇａ 0.8Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚
で成長させ、続いてＴＭＡを止め、Ｃｐ2Ｍｇを流し、
Ｍｇ濃度が１×１０19／ｃｍ3からなるアンドープＧａ
Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長さ
せ、総膜厚０．６μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド
層１０９を成長させる。
【００５２】（ｐ側コンタクト層１１０）最後に、ｐ側
クラッド層１０９の上に、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ド
ープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層１１０を
１５０オングストロームの膜厚で成長させる。
クラッド層１０９の上に、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ド
ープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層１１０を
１５０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００５３】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウエハーを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コン
タクト層１１０の表面に、所定の形状のマスクを介し
て、幅１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ2よりな
る保護膜を作製する。保護膜形成後、ＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）を用い、図１に示すように、ｐ側クラ
ッド層１０９とｐ側光ガイド層１０８との界面付近まで
エッチングを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波
路を形成する。
たウエハーを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コン
タクト層１１０の表面に、所定の形状のマスクを介し
て、幅１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ2よりな
る保護膜を作製する。保護膜形成後、ＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）を用い、図１に示すように、ｐ側クラ
ッド層１０９とｐ側光ガイド層１０８との界面付近まで
エッチングを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波
路を形成する。
【００５４】ストライプ導波路形成後、ＳｉＯ2マスク
をつけたまま、窒化物半導体層の表面にＺｒＯ2よりな
る絶縁膜を形成する。絶縁膜形成後、バッファードフッ
酸に浸潰して、ｐ側コンタクト層１１０上に形成したＳ
ｉＯ2を溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ2と共
に、ｐ側コンタクト１１０層上にあるＺｒＯ2を除去す
る。
をつけたまま、窒化物半導体層の表面にＺｒＯ2よりな
る絶縁膜を形成する。絶縁膜形成後、バッファードフッ
酸に浸潰して、ｐ側コンタクト層１１０上に形成したＳ
ｉＯ2を溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ2と共
に、ｐ側コンタクト１１０層上にあるＺｒＯ2を除去す
る。
【００５５】次にリッジ表面にＳｉＯ2マスクを形成
し、ＲＩＥにてエッチングを行い、ｎ側コンタクト層１
０３の表面を露出させる。
し、ＲＩＥにてエッチングを行い、ｎ側コンタクト層１
０３の表面を露出させる。
【００５６】次にｐ側コンタクト層１１０のリッジ最表
面にＮｉとＡｕよりなるｐ側オーミック電極１２０をス
トライプ状に形成する。
面にＮｉとＡｕよりなるｐ側オーミック電極１２０をス
トライプ状に形成する。
【００５７】一方、ＴｉとＡｌよりなるｎ側オーミック
電極１２２を先ほど露出させたｎ側コンタクト層１０３
の表面にストライプ状に形成する。
電極１２２を先ほど露出させたｎ側コンタクト層１０３
の表面にストライプ状に形成する。
【００５８】次に図１に示すようにｐ側オーミック電極
１２０と、ｎ側オーミック電極１２２との間に露出した
窒化物半導体層の表面にＳｉＯ2よりなる絶縁膜１３０
を形成し、この絶縁膜１３０を介してｐ側オーミック電
極１２０と電気的に接続したｐ側パッド電極１２１、お
よびｎ側オーミック電極１２２と電気的に接続したｎ側
パッド電極１２３を形成する。
１２０と、ｎ側オーミック電極１２２との間に露出した
窒化物半導体層の表面にＳｉＯ2よりなる絶縁膜１３０
を形成し、この絶縁膜１３０を介してｐ側オーミック電
極１２０と電気的に接続したｐ側パッド電極１２１、お
よびｎ側オーミック電極１２２と電気的に接続したｎ側
パッド電極１２３を形成する。
【００５９】以上のようにして、ｐ、ｎ両パッド電極形
成後、サファイア基板のＡ面に沿った、窒化物半導体の
Ｍ面（窒化物半導体を六角柱で表した場合にその六角柱
の側面に相当する面）でＧａＮを劈開してウエハーをバ
ー状とし、そのバーの劈開面に共振面を作製する。共振
面作製後、さらに共振面に垂直な方向でバー状のウエハ
ーを切断してレーザチップとした。
成後、サファイア基板のＡ面に沿った、窒化物半導体の
Ｍ面（窒化物半導体を六角柱で表した場合にその六角柱
の側面に相当する面）でＧａＮを劈開してウエハーをバ
ー状とし、そのバーの劈開面に共振面を作製する。共振
面作製後、さらに共振面に垂直な方向でバー状のウエハ
ーを切断してレーザチップとした。
【００６０】次にそれぞれの電極をワイヤーボンディン
グして、室温でレーザ発振を試みたところ、室温におい
てしきい値電流は２４５ｍＡ、しきい値電圧４．２Ｖ、
発振波長４７０ｎｍの連続発振が１０００時間以上の寿
命で確認された。
グして、室温でレーザ発振を試みたところ、室温におい
てしきい値電流は２４５ｍＡ、しきい値電圧４．２Ｖ、
発振波長４７０ｎｍの連続発振が１０００時間以上の寿
命で確認された。
【００６１】［比較例１］実施例１と比較するために、
活性層を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層）次に、温度を８８０℃にして、原料ガスにＴ
ＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガスとして
シランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープし
たＧａＮよりなる障壁層を１００オングストロームの膜
厚で成長させる。続いて、温度を８２０℃に下げ、シラ
ンガスを止め、アンドープのＩｎ0.37Ｇａ0.63Ｎよりな
る井戸層を５０オングストロームの膜厚で成長させる。
この障壁層、井戸層をさらに２回繰り返して積層し、最
後に障壁層を形成して、総膜厚５５０オングストローム
の多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層を成長させ
る。このときの井戸層と障壁層とのバンドギャップエネ
ルギーの差は０．７７ｅＶとなる。
活性層を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層）次に、温度を８８０℃にして、原料ガスにＴ
ＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガスとして
シランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープし
たＧａＮよりなる障壁層を１００オングストロームの膜
厚で成長させる。続いて、温度を８２０℃に下げ、シラ
ンガスを止め、アンドープのＩｎ0.37Ｇａ0.63Ｎよりな
る井戸層を５０オングストロームの膜厚で成長させる。
この障壁層、井戸層をさらに２回繰り返して積層し、最
後に障壁層を形成して、総膜厚５５０オングストローム
の多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層を成長させ
る。このときの井戸層と障壁層とのバンドギャップエネ
ルギーの差は０．７７ｅＶとなる。
【００６２】以上のようにした他は実施例１と同様にし
てレーザ素子を作製したところ、室温においてしきい値
電流は３５２ｍＡ、しきい値電圧４．４Ｖ、発振波長４
７０ｎｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認さ
れた。
てレーザ素子を作製したところ、室温においてしきい値
電流は３５２ｍＡ、しきい値電圧４．４Ｖ、発振波長４
７０ｎｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認さ
れた。
【００６３】［実施例２］実施例１において、活性層１
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層１０６）次に、温度を８８０℃にして、原料ガ
スにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガス
としてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.19Ｇａ0.81Ｎよりなる障壁層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８
２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ
0.34Ｇａ0.66Ｎよりなる井戸層を５０オングストローム
の膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回
繰り返して積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５
５０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からな
る活性層１０６を成長させる。
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層１０６）次に、温度を８８０℃にして、原料ガ
スにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガス
としてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.19Ｇａ0.81Ｎよりなる障壁層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８
２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ
0.34Ｇａ0.66Ｎよりなる井戸層を５０オングストローム
の膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回
繰り返して積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５
５０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からな
る活性層１０６を成長させる。
【００６４】以上のようにすることで井戸層と障壁層と
のバンドギャップエネルギーの差は０．２５ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
１４８ｍＡ、しきい値電圧４．２Ｖ、発振波長４６０ｎ
ｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
のバンドギャップエネルギーの差は０．２５ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
１４８ｍＡ、しきい値電圧４．２Ｖ、発振波長４６０ｎ
ｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
【００６５】［実施例３］実施例１において、活性層１
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層１０６）次に、温度を８８０℃にして、原料ガ
スにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガス
としてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.17Ｇａ0.83Ｎよりなる障壁層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８
２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ
0.30Ｇａ0.70Ｎよりなる井戸層を５０オングストローム
の膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回
繰り返して積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５
５０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からな
る活性層１０６を成長させる。
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層１０６）次に、温度を８８０℃にして、原料ガ
スにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガス
としてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.17Ｇａ0.83Ｎよりなる障壁層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８
２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ
0.30Ｇａ0.70Ｎよりなる井戸層を５０オングストローム
の膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回
繰り返して積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５
５０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からな
る活性層１０６を成長させる。
【００６６】以上のようにすることで井戸層と障壁層と
のバンドギャップエネルギーの差は０．２５ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
１１６ｍＡ、しきい値電圧４．１Ｖ、発振波長４５０ｎ
ｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
のバンドギャップエネルギーの差は０．２５ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
１１６ｍＡ、しきい値電圧４．１Ｖ、発振波長４５０ｎ
ｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
【００６７】［実施例４］実施例１において、活性層１
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層１０６）次に、温度を８８０℃にして、原料ガ
スにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガス
としてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎよりなる障壁層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８
２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ
0.27Ｇａ0.73Ｎよりなる井戸層を５０オングストローム
の膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回
繰り返して積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５
５０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からな
る活性層１０６を成長させる。
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層１０６）次に、温度を８８０℃にして、原料ガ
スにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガス
としてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎよりなる障壁層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８
２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ
0.27Ｇａ0.73Ｎよりなる井戸層を５０オングストローム
の膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回
繰り返して積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５
５０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からな
る活性層１０６を成長させる。
【００６８】以上のようにすることで井戸層と障壁層と
のバンドギャップエネルギーの差は０．２５ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
８０ｍＡ、しきい値電圧４．１Ｖ、発振波長４４０ｎｍ
の連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
のバンドギャップエネルギーの差は０．２５ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
８０ｍＡ、しきい値電圧４．１Ｖ、発振波長４４０ｎｍ
の連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
【００６９】［実施例５］実施例１において、活性層１
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層１０６）次に、温度を８８０℃にして、原料ガ
スにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガス
としてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.12Ｇａ0.88Ｎよりなる障壁層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８
２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ
0.24Ｇａ0.76Ｎよりなる井戸層を５０オングストローム
の膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回
繰り返して積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５
５０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からな
る活性層１０６を成長させる。
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層１０６）次に、温度を８８０℃にして、原料ガ
スにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガス
としてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.12Ｇａ0.88Ｎよりなる障壁層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８
２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ
0.24Ｇａ0.76Ｎよりなる井戸層を５０オングストローム
の膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回
繰り返して積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５
５０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からな
る活性層１０６を成長させる。
【００７０】以上のようにすることで井戸層と障壁層と
のバンドギャップエネルギーの差は０．２５ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
６５ｍＡ、しきい値電圧４．０Ｖ、発振波長４３０ｎｍ
の連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
のバンドギャップエネルギーの差は０．２５ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
６５ｍＡ、しきい値電圧４．０Ｖ、発振波長４３０ｎｍ
の連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
【００７１】［実施例６］実施例１において、活性層１
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層１０６）次に、温度を８８０℃にして、原料ガ
スにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガス
としてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.26Ｇａ0.74Ｎよりなる障壁層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８
２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ
0.40Ｇａ0.60Ｎよりなる井戸層を５０オングストローム
の膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回
繰り返して積層し、最後に障壁層１３を形成して、総膜
厚５５０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）か
らなる活性層１０６を成長させる。
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層１０６）次に、温度を８８０℃にして、原料ガ
スにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガス
としてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.26Ｇａ0.74Ｎよりなる障壁層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８
２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ
0.40Ｇａ0.60Ｎよりなる井戸層を５０オングストローム
の膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回
繰り返して積層し、最後に障壁層１３を形成して、総膜
厚５５０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）か
らなる活性層１０６を成長させる。
【００７２】以上のようにすることで井戸層と障壁層と
のバンドギャップエネルギーの差は０．２５ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
３８２ｍＡ、しきい値電圧４．４Ｖ、発振波長４８０ｎ
ｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
のバンドギャップエネルギーの差は０．２５ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
３８２ｍＡ、しきい値電圧４．４Ｖ、発振波長４８０ｎ
ｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
【００７３】［実施例７］実施例１において、活性層１
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層）次に、温度を８８０℃にして、原料ガスにＴ
ＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガスとして
シランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープし
たＩｎ0.26Ｇａ0.74Ｎよりなる障壁層を１００オングス
トロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８２０℃
に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ0.37Ｇａ
0.63Ｎよりなる井戸層を５０オングストロームの膜厚で
成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回繰り返し
て積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５５０オン
グストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層
１０６を成長させる。
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層）次に、温度を８８０℃にして、原料ガスにＴ
ＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガスとして
シランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープし
たＩｎ0.26Ｇａ0.74Ｎよりなる障壁層を１００オングス
トロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８２０℃
に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ0.37Ｇａ
0.63Ｎよりなる井戸層を５０オングストロームの膜厚で
成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回繰り返し
て積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５５０オン
グストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層
１０６を成長させる。
【００７４】以上のようにすることで井戸層と障壁層と
のバンドギャップエネルギーの差は０．２０ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
３１０ｍＡ、しきい値電圧４．３Ｖ、発振波長４７０ｎ
ｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
のバンドギャップエネルギーの差は０．２０ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
３１０ｍＡ、しきい値電圧４．３Ｖ、発振波長４７０ｎ
ｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
【００７５】［実施例８］実施例１において、活性層１
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層）次に、温度を８８０℃にして、原料ガスにＴ
ＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガスとして
シランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープし
たＩｎ0.19Ｇａ0.81Ｎよりなる障壁層を１００オングス
トロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８２０℃
に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ0.37Ｇａ
0.63Ｎよりなる井戸層を５０オングストロームの膜厚で
成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回繰り返し
て積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５５０オン
グストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層
１０６を成長させる。
０６を以下のようにしてレーザ素子を作製した。 （活性層）次に、温度を８８０℃にして、原料ガスにＴ
ＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガスとして
シランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープし
たＩｎ0.19Ｇａ0.81Ｎよりなる障壁層を１００オングス
トロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８２０℃
に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ0.37Ｇａ
0.63Ｎよりなる井戸層を５０オングストロームの膜厚で
成長させる。この障壁層、井戸層をさらに２回繰り返し
て積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５５０オン
グストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層
１０６を成長させる。
【００７６】以上のようにすることで井戸層と障壁層と
のバンドギャップエネルギーの差は０．３０ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
２８３ｍＡ、しきい値電圧４．２Ｖ、発振波長４７０ｎ
ｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
のバンドギャップエネルギーの差は０．３０ｅＶとな
り、その他活性層以外の層は実施例１と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、室温においてしきい値電流は
２８３ｍＡ、しきい値電圧４．２Ｖ、発振波長４７０ｎ
ｍの連続発振が１０００時間以上の寿命で確認された。
【００７７】
【発明の効果】以上説明したように、４３０ｎｍ以上で
発振する窒化物半導体レーザ素子において、それぞれＩ
ｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる井戸層と障壁層を
含む多重量子井戸からなる活性層を有する窒化ガリウム
系半導体レーザ素子において、該井戸層と該障壁層との
バンドギャップエネルギーの差が０．２０ｅＶ以上、
０．３０ｅＶ以下とし、また／さらに前記障壁層に含ま
れるＩｎの混晶比Ｘを０．０９以上、０．３０以下、前
記井戸層に含まれるＩｎの混晶比Ｘを０．２３以上、
０．４０以下とすることで、井戸層と障壁層との格子不
整合を緩和し、結晶性の良好な活性層を形成することが
でき、しきい値電流の低い、また発光効率の良好な窒化
物半導体レーザ素子を得ることができた。
発振する窒化物半導体レーザ素子において、それぞれＩ
ｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる井戸層と障壁層を
含む多重量子井戸からなる活性層を有する窒化ガリウム
系半導体レーザ素子において、該井戸層と該障壁層との
バンドギャップエネルギーの差が０．２０ｅＶ以上、
０．３０ｅＶ以下とし、また／さらに前記障壁層に含ま
れるＩｎの混晶比Ｘを０．０９以上、０．３０以下、前
記井戸層に含まれるＩｎの混晶比Ｘを０．２３以上、
０．４０以下とすることで、井戸層と障壁層との格子不
整合を緩和し、結晶性の良好な活性層を形成することが
でき、しきい値電流の低い、また発光効率の良好な窒化
物半導体レーザ素子を得ることができた。
【００７８】さらにこれらの窒化物半導体レーザ素子に
おいて、４３０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下の発振領域内
において、しきい値電流は４００ｍＡ以下と非常に優れ
た特性を有する窒化物半導体レーザ素子を得ることがで
きた。
おいて、４３０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下の発振領域内
において、しきい値電流は４００ｍＡ以下と非常に優れ
た特性を有する窒化物半導体レーザ素子を得ることがで
きた。
【図１】 本発明の一実施例に係る窒化物半導体レーザ
素子の構造を示す模式的な断面図。
素子の構造を示す模式的な断面図。
【図２】 本発明の窒化物半導体レーザと従来の窒化物
半導体レーザにおける、発振波長としきい値電流との関
係を示す図。
半導体レーザにおける、発振波長としきい値電流との関
係を示す図。
１０１・・・ＧａＮ基板（またはサファイア基板）、 １０２・・・バッファ層、 １０３・・・ｎ型コンタクト層、 １０４・・・ｎ型クラッド層、 １０５・・・ｎ型光ガイド層、 １０６・・・活性層、 １０７・・・ｐ側キャップ層、 １０８・・・ｐ型光ガイド層、 １０９・・・ｐ型クラッド層、 １１０・・・ｐ型コンタクト層、 １２０・・・ｐ側オーミック電極、 １２１・・・ｐ側パッド電極、 １２２・・・ｎ側オーミック電極、 １２３・・・ｎ側パッド電極、 １３０・・・絶縁膜。
Claims (4)
- 【請求項１】 それぞれＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）
からなる井戸層と障壁層を含む多重量子井戸からなる活
性層を有する窒化ガリウム系半導体レーザ素子におい
て、該井戸層と該障壁層とのバンドギャップエネルギー
の差が０．２０ｅＶ以上、０．３０ｅＶ以下であること
を特徴とする４３０ｎｍ以上で発振する窒化物半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項２】 それぞれＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）
からなる井戸層と障壁層を含む多重量子井戸からなる活
性層を有する窒化ガリウム系半導体レーザ素子におい
て、該障壁層に含まれるＩｎの混晶比Ｘが０．０９以
上、０．３０以下であり、該井戸層に含まれるＩｎの混
晶比Ｘが０．２３以上、０．４０以下であり、かつ井戸
層にミニバンドを有することを特徴とする４３０ｎｍ以
上で発振する窒化物半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 それぞれＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）
からなる井戸層と障壁層を含む多重量子井戸からなる活
性層を有する窒化ガリウム系半導体レーザ素子におい
て、該障壁層に含まれるＩｎの混晶比Ｘが０．０９以
上、０．３０以下であり、かつ該井戸層と障壁層とのバ
ンドギャップエネルギーの差が０．２０ｅＶ以上、０．
３０ｅＶ以下であることを特徴とする窒化物半導体レー
ザ素子。 - 【請求項４】 前記窒化物半導体レーザ素子の発振波長
は４３０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下であることを特徴と
する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の窒化物半
導体レーザ素子。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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