JP2001358407A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
- Publication number
- JP2001358407A JP2001358407A JP2001083190A JP2001083190A JP2001358407A JP 2001358407 A JP2001358407 A JP 2001358407A JP 2001083190 A JP2001083190 A JP 2001083190A JP 2001083190 A JP2001083190 A JP 2001083190A JP 2001358407 A JP2001358407 A JP 2001358407A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- conductivity type
- gan
- semiconductor laser
- optical waveguide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザ装置において、素子抵抗を低減
し、高品位なビームを得る。 【解決手段】 n-GaNコンタクト層19とn-Ga1-z1Alz1N/G
aN超格子クラッド層21の間にn-Ga1-z4Alz4N組成傾斜層2
0を設け、n-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層21とnあ
るいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層23の間にn-Gal-z5Alz5N組
成傾斜層22を設け、pあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層26
とp-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層28の間にp-Ga
l-z5Alz5N組成傾斜層27を設け、p-Ga1-z1Alz1N/GaN超格
子クラッド層28とp-GaNコンタクト層30の間にp-Ga1-z4A
lz4N組成傾斜層29を設ける。Ga1-z4Alz4N組成傾斜層のz
4は0からGa1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層のバンドギ
ャップに相当する組成まで連続的に組成を変化させる。
Gal-z5Alz5N組成傾斜層のz5はz2からGa1-z1Alz1N/GaN超
格子クラッド層のバンドギャップに相当する組成まで連
続的に変化させる。
し、高品位なビームを得る。 【解決手段】 n-GaNコンタクト層19とn-Ga1-z1Alz1N/G
aN超格子クラッド層21の間にn-Ga1-z4Alz4N組成傾斜層2
0を設け、n-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層21とnあ
るいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層23の間にn-Gal-z5Alz5N組
成傾斜層22を設け、pあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層26
とp-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層28の間にp-Ga
l-z5Alz5N組成傾斜層27を設け、p-Ga1-z1Alz1N/GaN超格
子クラッド層28とp-GaNコンタクト層30の間にp-Ga1-z4A
lz4N組成傾斜層29を設ける。Ga1-z4Alz4N組成傾斜層のz
4は0からGa1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層のバンドギ
ャップに相当する組成まで連続的に組成を変化させる。
Gal-z5Alz5N組成傾斜層のz5はz2からGa1-z1Alz1N/GaN超
格子クラッド層のバンドギャップに相当する組成まで連
続的に変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ装置に
関し、特に、ＧａＮ層上に活性層を含む半導体層が形成
されてなる半導体レーザ装置に関するものである。
関し、特に、ＧａＮ層上に活性層を含む半導体層が形成
されてなる半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクメモリの高密度化や感光材料
を用いた印刷などの分野において、微小スポットを有す
る400nm帯の半導体レーザは、信頼性の高いガウスビー
ムで基本横モード発振することが期待されている。
を用いた印刷などの分野において、微小スポットを有す
る400nm帯の半導体レーザは、信頼性の高いガウスビー
ムで基本横モード発振することが期待されている。
【０００３】1998年発行のJpn.Appl.phys.Lett.,Vol.3
7.pp.L1020において、中村氏らによるInGaN/GaN/AlGaN-
Based Laser Diodes Grown GaN Substrates with a Fun
damental Transverse Modeが紹介されている。これは、
サファイア基板上GaNを形成した後、SiO2をマスクとし
て、選択成長を利用して形成したGaN厚膜を剥がしたGaN
基板上に、n-GaNバッファ層、n-InGaNクラック防止層、
n-AlGaN/GaN変調ドープ超格子クラッド層、n-GaN光導波
層、n-InGaN/InGaN多重量子井戸活性層、p-AlGaNキャリ
アブロック層、p-GaN光導波層、p-AlGaN/GaN変調ドープ
超格子クラッド層、p-GaNコンタクト層からなるもので
ある。しかしながら、２μｍ程度のリッジ構造を形成す
ることにより、屈折率導波型構造を形成しているが、エ
ッチングの深さを制御するのが非常に困難であるため
に、この半導体レーザでは、30ｍＷ程度の横基本モード
発振しか得られていない。また、変調ドープ超格子クラ
ッド層により素子抵抗の低減を図っているが、十分では
ないため、駆動時のジュール熱の発熱による信頼性の劣
化が見られる。
7.pp.L1020において、中村氏らによるInGaN/GaN/AlGaN-
Based Laser Diodes Grown GaN Substrates with a Fun
damental Transverse Modeが紹介されている。これは、
サファイア基板上GaNを形成した後、SiO2をマスクとし
て、選択成長を利用して形成したGaN厚膜を剥がしたGaN
基板上に、n-GaNバッファ層、n-InGaNクラック防止層、
n-AlGaN/GaN変調ドープ超格子クラッド層、n-GaN光導波
層、n-InGaN/InGaN多重量子井戸活性層、p-AlGaNキャリ
アブロック層、p-GaN光導波層、p-AlGaN/GaN変調ドープ
超格子クラッド層、p-GaNコンタクト層からなるもので
ある。しかしながら、２μｍ程度のリッジ構造を形成す
ることにより、屈折率導波型構造を形成しているが、エ
ッチングの深さを制御するのが非常に困難であるため
に、この半導体レーザでは、30ｍＷ程度の横基本モード
発振しか得られていない。また、変調ドープ超格子クラ
ッド層により素子抵抗の低減を図っているが、十分では
ないため、駆動時のジュール熱の発熱による信頼性の劣
化が見られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、上記構
造では、素子抵抗が高いため、コンタクト層との接触面
積が狭い単一モードレーザでは発熱による影響が実用上
問題となっている。
造では、素子抵抗が高いため、コンタクト層との接触面
積が狭い単一モードレーザでは発熱による影響が実用上
問題となっている。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みて、素子抵抗を低
減し、また、発熱の影響を抑制して、高出力まで信頼性
の高い、ガウス型の高品質なビームを有する半導体レー
ザ装置を提供することを目的とするものである。
減し、また、発熱の影響を抑制して、高出力まで信頼性
の高い、ガウス型の高品質なビームを有する半導体レー
ザ装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、第一導電型ＧａＮ層の上に、少なくとも、第一導
電型下部クラッド層、第一導電型下部光導波層、活性
層、第二導電型上部光導波層、第二導電型上部クラッド
層および第二導電型ＧａＮコンタクト層がこの順に積層
されてなり、活性層より上に電流注入窓を有する半導体
レーザ装置において、第一導電型ＧａＮ層と第一導電型
下部クラッド層の間に、該第一導電型ＧａＮ層から該第
一導電型下部クラッド層に向かってバンドギャップが連
続的に変化する第一のＡｌＧａＮ組成傾斜層が設けられ
ており、かつ、第二導電型上部クラッド層と第二導電型
ＧａＮコンタクト層の間に、該第二導電型上部クラッド
層から該第二導電型ＧａＮコンタクト層に向かってバン
ドギャップが連続的に変化する第二のＡｌＧａＮ組成傾
斜層が設けられていることを特徴とするものである。
置は、第一導電型ＧａＮ層の上に、少なくとも、第一導
電型下部クラッド層、第一導電型下部光導波層、活性
層、第二導電型上部光導波層、第二導電型上部クラッド
層および第二導電型ＧａＮコンタクト層がこの順に積層
されてなり、活性層より上に電流注入窓を有する半導体
レーザ装置において、第一導電型ＧａＮ層と第一導電型
下部クラッド層の間に、該第一導電型ＧａＮ層から該第
一導電型下部クラッド層に向かってバンドギャップが連
続的に変化する第一のＡｌＧａＮ組成傾斜層が設けられ
ており、かつ、第二導電型上部クラッド層と第二導電型
ＧａＮコンタクト層の間に、該第二導電型上部クラッド
層から該第二導電型ＧａＮコンタクト層に向かってバン
ドギャップが連続的に変化する第二のＡｌＧａＮ組成傾
斜層が設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】また、さらに第一導電型下部クラッド層と
第一導電型下部光導波層の間に、該第一導電型下部クラ
ッド層から該第一導電型下部光導波層に向かってバンド
ギャップが連続的に変化する第三のＡｌＧａＮ組成傾斜
層が設けられており、かつ、第二導電型上部光導波層と
第二導電型上部クラッド層の間に、該第二導電型上部光
導波層から該第二導電型上部クラッド層に向かってバン
ドギャップが連続的に変化する第四のＡｌＧａＮ組成傾
斜層が設けられていてもよい。
第一導電型下部光導波層の間に、該第一導電型下部クラ
ッド層から該第一導電型下部光導波層に向かってバンド
ギャップが連続的に変化する第三のＡｌＧａＮ組成傾斜
層が設けられており、かつ、第二導電型上部光導波層と
第二導電型上部クラッド層の間に、該第二導電型上部光
導波層から該第二導電型上部クラッド層に向かってバン
ドギャップが連続的に変化する第四のＡｌＧａＮ組成傾
斜層が設けられていてもよい。
【０００８】発振領域幅は１μｍ以上2.5μｍ以下であ
り、等価屈折率段差は0.002以上0.01以下であることが
望ましい。
り、等価屈折率段差は0.002以上0.01以下であることが
望ましい。
【０００９】また、発振領域幅は2.5μｍより大きく、
等価屈折率段差は0.002以上0.015以下であることが望ま
しい。
等価屈折率段差は0.002以上0.015以下であることが望ま
しい。
【００１０】上記「第一導電型」と「第二導電型」は、
互いに導電性が逆であり、例えば、第一導電性がｐ型で
あれば、第二導電性とはｎ型を示す。また、アンドープ
とは導電性不純物が導入されていないことを示す。
互いに導電性が逆であり、例えば、第一導電性がｐ型で
あれば、第二導電性とはｎ型を示す。また、アンドープ
とは導電性不純物が導入されていないことを示す。
【００１１】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ装置によれば、第
一導電型ＧａＮ層と第一導電型下部クラッド層の間およ
び第二導電型上部クラッド層と第二導電型ＧａＮコンタ
クト層の間にバンドギャップが連続的に変化する、第一
のＡｌＧａＮ組成傾斜層および第二のＡｌＧａＮ組成傾
斜層を設けているので、該組成傾斜層を挟んでいる２つ
の層間で生じるバンドオフセットによって生じる障壁高
さを低減することができ、素子抵抗を低減でき、発熱に
よる特性劣化を抑制することができる。よって、特性お
よび信頼性が向上し、高品位なビームを得ることができ
る。
一導電型ＧａＮ層と第一導電型下部クラッド層の間およ
び第二導電型上部クラッド層と第二導電型ＧａＮコンタ
クト層の間にバンドギャップが連続的に変化する、第一
のＡｌＧａＮ組成傾斜層および第二のＡｌＧａＮ組成傾
斜層を設けているので、該組成傾斜層を挟んでいる２つ
の層間で生じるバンドオフセットによって生じる障壁高
さを低減することができ、素子抵抗を低減でき、発熱に
よる特性劣化を抑制することができる。よって、特性お
よび信頼性が向上し、高品位なビームを得ることができ
る。
【００１２】さらに、第一導電型下部クラッド層と第一
導電型下部光導波層の間、および第二導電型上部光導波
層と第二導電型上部クラッド層の間に、バンドギャップ
が連続的に変化する第三のＡｌＧａＮ組成傾斜層および
第四のＡｌＧａＮ組成傾斜層が設けられていることによ
り、上記同様、バンドオフセットによって生じる障壁高
さの変化を低減でき、素子抵抗を低減することができる
ので、特性および信頼性が向上し、高品位なビームを得
ることができる。
導電型下部光導波層の間、および第二導電型上部光導波
層と第二導電型上部クラッド層の間に、バンドギャップ
が連続的に変化する第三のＡｌＧａＮ組成傾斜層および
第四のＡｌＧａＮ組成傾斜層が設けられていることによ
り、上記同様、バンドオフセットによって生じる障壁高
さの変化を低減でき、素子抵抗を低減することができる
ので、特性および信頼性が向上し、高品位なビームを得
ることができる。
【００１３】また、発振領域幅は１μｍ以上2.5μｍ以
下であり、等価屈折率段差は0.002以上0.01以下である
ことにより、高品位な基本横モード発振を得ることがで
きる。
下であり、等価屈折率段差は0.002以上0.01以下である
ことにより、高品位な基本横モード発振を得ることがで
きる。
【００１４】また、発振領域幅は2.5μｍより大きく、
等価屈折率段差は0.002以上0.015以下であることによ
り、マルチモードであっても安定した発振モードを得る
ことができる。
等価屈折率段差は0.002以上0.015以下であることによ
り、マルチモードであっても安定した発振モードを得る
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。
を用いて詳細に説明する。
【００１６】本発明の第１の実施の形態による半導体レ
ーザ装置について説明し、その半導体レーザ装置の断面
図を図１に示す。成長原料としては、トリメチルガリウ
ム（TMG）、トリメチルインジュウム（TMI）、トリメチ
ルアルミニウム（TMA）およびアンモニアを用い、ｎ型
ドーパントとしてシランガスを用い、ｐ型ドーパントと
してシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)を用い
る。図１に示すように、有機金属気相成長法により、
（０００１）面サファイア基板11上に、温度500℃でGaN
バッファ層12を20nm程度の膜厚で形成する。続いて、温
度を1050℃にして、GaN層13を２μｍ程度成長させる。
その後、SiO2膜14（図示せず）を形成し、レジスト15
（図示せず）を塗布後、通常のリソグラフィを用いて、
ーザ装置について説明し、その半導体レーザ装置の断面
図を図１に示す。成長原料としては、トリメチルガリウ
ム（TMG）、トリメチルインジュウム（TMI）、トリメチ
ルアルミニウム（TMA）およびアンモニアを用い、ｎ型
ドーパントとしてシランガスを用い、ｐ型ドーパントと
してシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)を用い
る。図１に示すように、有機金属気相成長法により、
（０００１）面サファイア基板11上に、温度500℃でGaN
バッファ層12を20nm程度の膜厚で形成する。続いて、温
度を1050℃にして、GaN層13を２μｍ程度成長させる。
その後、SiO2膜14（図示せず）を形成し、レジスト15
（図示せず）を塗布後、通常のリソグラフィを用いて、
【数１】 方向に、３μｍ幅のSiO2膜14（図示せず）を除去したス
トライプ領域を10μｍ程度の間隔でラインアンドスペー
スのパターンを形成する。レジスト15とSiO2膜14をマス
クとして、塩素系のガスを用いてGaN層12とGaN層13をド
ライエッチングにより、サファイア基板11上面まで除去
する。このとき、サファイア基板11をエッチングしても
よい。レジスト15（図示せず）とSiO2膜14（図示せず）
を除去後、GaN層16を10μｍ程度選択成長させる。この
とき、横方向の成長により、最終的にストライプが合体
して表面が平坦化する。次に、SiO2膜17を形成し、通常
のリソグラフィによりGaN層13が存在していた上部を覆
うように７μｍ程度の領域以外のSiO2膜17をストライプ
状に除去する。次に、GaN層18を成長し、横方向の成長
により最終的にストライプが合体し、表面を平坦化させ
る。
トライプ領域を10μｍ程度の間隔でラインアンドスペー
スのパターンを形成する。レジスト15とSiO2膜14をマス
クとして、塩素系のガスを用いてGaN層12とGaN層13をド
ライエッチングにより、サファイア基板11上面まで除去
する。このとき、サファイア基板11をエッチングしても
よい。レジスト15（図示せず）とSiO2膜14（図示せず）
を除去後、GaN層16を10μｍ程度選択成長させる。この
とき、横方向の成長により、最終的にストライプが合体
して表面が平坦化する。次に、SiO2膜17を形成し、通常
のリソグラフィによりGaN層13が存在していた上部を覆
うように７μｍ程度の領域以外のSiO2膜17をストライプ
状に除去する。次に、GaN層18を成長し、横方向の成長
により最終的にストライプが合体し、表面を平坦化させ
る。
【００１７】次に、n-GaNコンタクト層19、n-Ga1-z4Al
z4N組成傾斜層20（厚さ0.2μｍ程度）、n-Ga1-z1Alz1N/
GaN超格子クラッド層21、n-Gal-z5Alz5N組成傾斜層（厚
さ0.1μｍ程度）22、nあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層2
3、Inx2Ga1-x2N(Siドープ)/Inx1Ga1-x1N多重量子井戸活
性層（0.5＞x1＞x2≧0）24、p-Ga1-z3Alz3Nキャリアブ
ロッキング層25、pあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層26、
p-Gal-z5Alz5N組成傾斜層（厚さ0.1μｍ程度）27、p-G
a1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層28、p-Ga1-z4Alz4N組
成傾斜層（厚さ0.2μｍ程度）29、p-GaNコンタクト層30
を成長する。引き続き、SiO2膜31（図示せず）とレジス
ト（図示せず）を形成し、通常のリソグラフィにより、
１〜2.5μｍの幅よりなるストライプ領域以外のレジス
トとSiO2膜31を除去する。RIE（反応性イオンエッチン
グ装置）で選択エッチングによりp-Ga1-z1Alz1N/GaN超
格子クラッド層28の途中までエッチングを行い、リッジ
部を形成する。このエッチングのp-Ga1-z1Alz1N/GaN超
格子クラッド層の残し厚は基本横モード発振が達成でき
る厚さとする。
z4N組成傾斜層20（厚さ0.2μｍ程度）、n-Ga1-z1Alz1N/
GaN超格子クラッド層21、n-Gal-z5Alz5N組成傾斜層（厚
さ0.1μｍ程度）22、nあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層2
3、Inx2Ga1-x2N(Siドープ)/Inx1Ga1-x1N多重量子井戸活
性層（0.5＞x1＞x2≧0）24、p-Ga1-z3Alz3Nキャリアブ
ロッキング層25、pあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層26、
p-Gal-z5Alz5N組成傾斜層（厚さ0.1μｍ程度）27、p-G
a1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層28、p-Ga1-z4Alz4N組
成傾斜層（厚さ0.2μｍ程度）29、p-GaNコンタクト層30
を成長する。引き続き、SiO2膜31（図示せず）とレジス
ト（図示せず）を形成し、通常のリソグラフィにより、
１〜2.5μｍの幅よりなるストライプ領域以外のレジス
トとSiO2膜31を除去する。RIE（反応性イオンエッチン
グ装置）で選択エッチングによりp-Ga1-z1Alz1N/GaN超
格子クラッド層28の途中までエッチングを行い、リッジ
部を形成する。このエッチングのp-Ga1-z1Alz1N/GaN超
格子クラッド層の残し厚は基本横モード発振が達成でき
る厚さとする。
【００１８】次に、レジスト（図示せず）とSiO2膜31
(図示せず)を除去し、引き続きSiO2膜（図示せず）とレ
ジスト（図示せず）を形成し、ストライプの20μｍ外側
の領域外のSiO2膜とレジストを除去し、RIEでn-GaNコン
タクト層19が露出するまでエッチングを行う。その後、
レジストとSiO2膜を除去する。
(図示せず)を除去し、引き続きSiO2膜（図示せず）とレ
ジスト（図示せず）を形成し、ストライプの20μｍ外側
の領域外のSiO2膜とレジストを除去し、RIEでn-GaNコン
タクト層19が露出するまでエッチングを行う。その後、
レジストとSiO2膜を除去する。
【００１９】次に、絶縁膜32を形成し、通常のリソグラ
フィ技術を用いて、Ti/Auよりなるｎ電極36とｐ型コン
タクト層の表面にストライプ状にNi/Auよりなるｐ電極3
4を形成する。その後、基板を研磨し、試料を劈開して
形成した共振器面に高反射コート、低反射コートを行
い、その後チップ化して半導体レーザ装置を作製する。
フィ技術を用いて、Ti/Auよりなるｎ電極36とｐ型コン
タクト層の表面にストライプ状にNi/Auよりなるｐ電極3
4を形成する。その後、基板を研磨し、試料を劈開して
形成した共振器面に高反射コート、低反射コートを行
い、その後チップ化して半導体レーザ装置を作製する。
【００２０】上記AlGaNの組成は、0≦z2＜z1＜1およびz
2＜z3＜0.4とする。z4は0から超格子クラッド層のバン
ドギャップに相当する組成まで連続的に組成を変化させ
る。z5はz2から超格子クラッド層のバンドギャップに相
当する組成まで連続的に組成を変化させる。
2＜z3＜0.4とする。z4は0から超格子クラッド層のバン
ドギャップに相当する組成まで連続的に組成を変化させ
る。z5はz2から超格子クラッド層のバンドギャップに相
当する組成まで連続的に組成を変化させる。
【００２１】また、リッジ底辺の垂直方向に伝搬する光
の等価屈折率をｎAとし、リッジ部の垂直方向に伝搬す
る光の等価屈折率をｎBとし、p-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子
クラッド層28の厚さを制御することにより、ｎB−ｎAで
表される等価屈折率段差を、２×１０-3＜ｎB−ｎA＜１
×１０-2に制御できる。
の等価屈折率をｎAとし、リッジ部の垂直方向に伝搬す
る光の等価屈折率をｎBとし、p-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子
クラッド層28の厚さを制御することにより、ｎB−ｎAで
表される等価屈折率段差を、２×１０-3＜ｎB−ｎA＜１
×１０-2に制御できる。
【００２２】上記半導体レーザ装置が発振する波長λに
関しては、活性層の組成により360＜λ＜550（nm）の範
囲で制御が可能である。
関しては、活性層の組成により360＜λ＜550（nm）の範
囲で制御が可能である。
【００２３】上記各層の成長法しては、固体あるいはガ
スを原料とする分子線エピタキシャル成長法を用いても
よい。
スを原料とする分子線エピタキシャル成長法を用いても
よい。
【００２４】本実施の形態においては、基板はｎ型を用
いたが、ｐ型でもよく、その場合上記各層の導電性を反
転（ｐ型とｎ型を入れ替える）すればよい。
いたが、ｐ型でもよく、その場合上記各層の導電性を反
転（ｐ型とｎ型を入れ替える）すればよい。
【００２５】本実施の形態では、リッジ構造の屈折率導
波型レーザについて説明したが、本発明は、内部に電流
狭窄構造を有するレーザや、リッジ構造を埋め込んだ屈
折率導波型機構を作りつけたレーザにも適用することが
できる。
波型レーザについて説明したが、本発明は、内部に電流
狭窄構造を有するレーザや、リッジ構造を埋め込んだ屈
折率導波型機構を作りつけたレーザにも適用することが
できる。
【００２６】基板はサファイア基板を用いたが、SiC基
板、ZnO、LiGaO2、LiAlO2、GaAs、GaP、GeあるいはSi等
を用いてもよい。
板、ZnO、LiGaO2、LiAlO2、GaAs、GaP、GeあるいはSi等
を用いてもよい。
【００２７】また、本発明による層構成を、サファイア
基板等を除去して形成した導電性GaN基板上に成長して
形成してもよい。
基板等を除去して形成した導電性GaN基板上に成長して
形成してもよい。
【００２８】また、本実施の形態では基本横モード発振
する半導体レーザについて説明したが、ストライプ幅を
2.5μｍ以上にして低雑音の幅広ストライプ半導体レー
ザを形成してもよく、この半導体レーザを、波長変換素
子やファイバーレーザの励起光源として用いることもで
きる。
する半導体レーザについて説明したが、ストライプ幅を
2.5μｍ以上にして低雑音の幅広ストライプ半導体レー
ザを形成してもよく、この半導体レーザを、波長変換素
子やファイバーレーザの励起光源として用いることもで
きる。
【００２９】本実施の形態では、バンドギャップが連続
的に変化するAlGaN組成傾斜層を設けているため、バン
ドオフセットによって生じる障壁高さを低減することが
できるので、素子抵抗を低減することができる。よっ
て、素子の発熱を低減することができ、信頼性の向上
と、ガウス型の高品位なビームを得ることができる。
的に変化するAlGaN組成傾斜層を設けているため、バン
ドオフセットによって生じる障壁高さを低減することが
できるので、素子抵抗を低減することができる。よっ
て、素子の発熱を低減することができ、信頼性の向上
と、ガウス型の高品位なビームを得ることができる。
【００３０】次に、本発明の上記第１の実施の形態によ
る半導体レーザ装置のバンドギャップエネルギーについ
て説明し、その図を図２に示す。図中の符号は図１の符
号と対応しており、説明は省略する。
る半導体レーザ装置のバンドギャップエネルギーについ
て説明し、その図を図２に示す。図中の符号は図１の符
号と対応しており、説明は省略する。
【００３１】図２に示すように、n-Ga1-z4Alz4N組成傾
斜層20のz4は、n-GaNコンタクト層19のバンドギャップ
エネルギーからn-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層21
のバンドギャップエネルギーまで連続的にバンドギャッ
プが変化するように増加させるものである。
斜層20のz4は、n-GaNコンタクト層19のバンドギャップ
エネルギーからn-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層21
のバンドギャップエネルギーまで連続的にバンドギャッ
プが変化するように増加させるものである。
【００３２】また、n-Gal-z5Alz5N組成傾斜層22のz5
は、n-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層21のバンドギ
ャップエネルギーからnあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層
23のバンドギャップエネルギーまで連続的にバンドギャ
ップが変化するように減少させるものである。
は、n-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層21のバンドギ
ャップエネルギーからnあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層
23のバンドギャップエネルギーまで連続的にバンドギャ
ップが変化するように減少させるものである。
【００３３】また、p-Gal-z5Alz5N組成傾斜層27のz5
は、pあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層26のバンドギャッ
プエネルギーからp-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層2
8のバンドギャップエネルギーまでバンドギャップが連
続的に変化するように増加させるものである。
は、pあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層26のバンドギャッ
プエネルギーからp-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層2
8のバンドギャップエネルギーまでバンドギャップが連
続的に変化するように増加させるものである。
【００３４】また、p-Ga1-z4Alz4N組成傾斜層29のz4
は、p-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層28のバンドギ
ャップエネルギーからp-GaNコンタクト層30のバンドギ
ャップエネルギーまでバンドギャップが連続的に変化す
るように減少させるものである。
は、p-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層28のバンドギ
ャップエネルギーからp-GaNコンタクト層30のバンドギ
ャップエネルギーまでバンドギャップが連続的に変化す
るように減少させるものである。
【００３５】上記のように、組成組成傾斜層の組成は、
隣接するクラッド層あるいは光導波層との界面で、各々
のバンドギャップとほぼ一致していることが望ましい。
隣接するクラッド層あるいは光導波層との界面で、各々
のバンドギャップとほぼ一致していることが望ましい。
【００３６】次に、AlGaN組成傾斜層を用いた場合と用
いない場合の半導体レーザ装置の素子抵抗について説明
し、その半導体レーザ装置の電圧−電流特性のグラフを
図３に示す。
いない場合の半導体レーザ装置の素子抵抗について説明
し、その半導体レーザ装置の電圧−電流特性のグラフを
図３に示す。
【００３７】図３に示す評価に用いた半導体レーザ装置
は、上記第１の実施の形態の半導体レーザ装置の構成に
おいて、組成をz1＝0.14、z2＝0、z3＝0.15、x1＝0.1
4、x2＝0.02とし、超格子クラッド層の平均組成を0.07
としたものであり、電極サイズが5μｍ×500μｍで評価
したものである。図中のｃは、上記半導体レーザ装置に
おいて、AlGaN組成傾斜層20、22、27および29が設けら
れていない構成である。また、図中ａは超格子クラッド
層21とn-GaN層19の間および超格子クラッド層28とn-GaN
コンタクト層30の間にのみAlGaN組成傾斜層を入れた場
合であり、ｂはａに示す構成に加えて、nあるいはi-Ga
1-z2Alz2N光導波層23と超格子クラッド層21の間、およ
びpあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層26と超格子クラッド
層28の間にもAlGaN組成傾斜層を導入した場合である。
は、上記第１の実施の形態の半導体レーザ装置の構成に
おいて、組成をz1＝0.14、z2＝0、z3＝0.15、x1＝0.1
4、x2＝0.02とし、超格子クラッド層の平均組成を0.07
としたものであり、電極サイズが5μｍ×500μｍで評価
したものである。図中のｃは、上記半導体レーザ装置に
おいて、AlGaN組成傾斜層20、22、27および29が設けら
れていない構成である。また、図中ａは超格子クラッド
層21とn-GaN層19の間および超格子クラッド層28とn-GaN
コンタクト層30の間にのみAlGaN組成傾斜層を入れた場
合であり、ｂはａに示す構成に加えて、nあるいはi-Ga
1-z2Alz2N光導波層23と超格子クラッド層21の間、およ
びpあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層26と超格子クラッド
層28の間にもAlGaN組成傾斜層を導入した場合である。
【００３８】図３に示すように、ｃのAlGaN組成傾斜層
がない場合に比べ、ａおよびｂのAlGaN組成傾斜層を設
けた場合では素子抵抗が低減している。また、ａに比べ
ｂの光導波層とクラッド層の間にも組成傾斜層を設けた
場合は、さらに素子抵抗が低減しており、より好ましい
形態であることが判る。
がない場合に比べ、ａおよびｂのAlGaN組成傾斜層を設
けた場合では素子抵抗が低減している。また、ａに比べ
ｂの光導波層とクラッド層の間にも組成傾斜層を設けた
場合は、さらに素子抵抗が低減しており、より好ましい
形態であることが判る。
【００３９】本発明による半導体レーザ装置は、素子抵
抗が低く、高品位なガウス型のビームを有しているた
め、高速な情報・画像処理及び通信、計測、医療、印刷
の分野での光源として応用可能である。
抗が低く、高品位なガウス型のビームを有しているた
め、高速な情報・画像処理及び通信、計測、医療、印刷
の分野での光源として応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ
装置を示す断面図
装置を示す断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ
装置のバンドギャップエネルギーを示す図
装置のバンドギャップエネルギーを示す図
【図３】AlGaN組成傾斜層を用いた場合と用いない場合
の半導体レーザ装置の電圧−電流特性を示すグラフ
の半導体レーザ装置の電圧−電流特性を示すグラフ
11 サファイア基板 12 GaNバッファ層 13 GaN層 16 GaN層 17 SiO2膜 18 GaN層 19 n-GaNコンタクト層 20 n-Ga1-z4Alz4N組成傾斜層 21 n-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層 22 n-Gal-z5Alz5N組成傾斜層 23 nあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層 24 Inx2Ga1-x2N(Siドープ)/Inx1Ga1-x1N多重量子井
戸活性層 25 p-Ga1-z3Alz3Nキャリアブロッキング層 26 pあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層 27 p-Gal-z5Alz5N組成傾斜層 28 p-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層 29 p-Ga1-z4Alz4N組成傾斜層 30 p-GaNコンタクト層 32 絶縁膜 34 ｐ電極 36 ｎ電極
戸活性層 25 p-Ga1-z3Alz3Nキャリアブロッキング層 26 pあるいはi-Ga1-z2Alz2N光導波層 27 p-Gal-z5Alz5N組成傾斜層 28 p-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層 29 p-Ga1-z4Alz4N組成傾斜層 30 p-GaNコンタクト層 32 絶縁膜 34 ｐ電極 36 ｎ電極
Claims (4)
- 【請求項１】 第一導電型ＧａＮ層の上に、少なくと
も、第一導電型下部クラッド層、第一導電型下部光導波
層、活性層、第二導電型上部光導波層、第二導電型上部
クラッド層および第二導電型ＧａＮコンタクト層がこの
順に積層されてなり、活性層より上に電流注入窓を有す
る半導体レーザ装置において、 前記第一導電型ＧａＮ層と前記第一導電型下部クラッド
層の間に、該第一導電型ＧａＮ層から該第一導電型下部
クラッド層に向かってバンドギャップが連続的に変化す
る第一のＡｌＧａＮ組成傾斜層が設けられており、か
つ、 前記第二導電型上部クラッド層と前記第二導電型ＧａＮ
コンタクト層の間に、該第二導電型上部クラッド層から
該第二導電型ＧａＮコンタクト層に向かってバンドギャ
ップが連続的に変化する第二のＡｌＧａＮ組成傾斜層が
設けられていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記第一導電型下部クラッド層と前記第
一導電型下部光導波層の間に、該第一導電型下部クラッ
ド層から該第一導電型下部光導波層に向かってバンドギ
ャップが連続的に変化する第三のＡｌＧａＮ組成傾斜層
が設けられており、かつ、 前記第二導電型上部光導波層と前記第二導電型上部クラ
ッド層の間に、該第二導電型上部光導波層から該第二導
電型上部クラッド層に向かってバンドギャップが連続的
に変化する第四のＡｌＧａＮ組成傾斜層が設けられてい
ることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 発振領域幅が１μｍ以上2.5μｍ以下で
あり、等価屈折率段差が0.002以上0.01以下であること
を特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項４】 発振領域幅が2.5μｍより大きく、等価
屈折率段差が0.002以上0.015以下であることを特徴とす
る請求項１または２記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001083190A JP2001358407A (ja) | 2000-04-10 | 2001-03-22 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107462 | 2000-04-10 | ||
| JP2000-107462 | 2000-04-10 | ||
| JP2001083190A JP2001358407A (ja) | 2000-04-10 | 2001-03-22 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001358407A true JP2001358407A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=26589747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001083190A Withdrawn JP2001358407A (ja) | 2000-04-10 | 2001-03-22 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001358407A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085790A1 (fr) * | 2002-04-04 | 2003-10-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Dispositif laser a semi-conducteur |
| JP2007110049A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2007335804A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Opnext Japan Inc | 半導体光素子およびその製造方法 |
| WO2009084431A1 (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | 半導体材料、半導体材料の製造方法及び半導体素子 |
| JP2010258033A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置及びその製造方法 |
| KR101330898B1 (ko) | 2007-04-05 | 2013-11-18 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 |
-
2001
- 2001-03-22 JP JP2001083190A patent/JP2001358407A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085790A1 (fr) * | 2002-04-04 | 2003-10-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Dispositif laser a semi-conducteur |
| US7177336B2 (en) | 2002-04-04 | 2007-02-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US7421000B2 (en) | 2002-04-04 | 2008-09-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| JP2007110049A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2007335804A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Opnext Japan Inc | 半導体光素子およびその製造方法 |
| KR101330898B1 (ko) | 2007-04-05 | 2013-11-18 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 |
| WO2009084431A1 (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | 半導体材料、半導体材料の製造方法及び半導体素子 |
| JP2009158804A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 半導体材料、半導体材料の製造方法及び半導体素子 |
| JP4592742B2 (ja) * | 2007-12-27 | 2010-12-08 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 半導体材料、半導体材料の製造方法及び半導体素子 |
| US8344356B2 (en) | 2007-12-27 | 2013-01-01 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | Semiconductor material, method of making the same, and semiconductor device |
| JP2010258033A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置及びその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6535536B2 (en) | Semiconductor laser element | |
| US7026182B2 (en) | Semiconductor device, semiconductor laser, their manufacturing methods and etching methods | |
| US6072818A (en) | Semiconductor light emission device | |
| JP3897186B2 (ja) | 化合物半導体レーザ | |
| EP1492209B1 (en) | Nitride semiconductor laser device having current blocking layer and method of manufacturing the same | |
| US20050127394A1 (en) | Nitride semiconductor device | |
| JPH10190142A (ja) | 選択成長法を用いた窒化ガリウム系半導体レーザの製造方法及び窒化ガリウム系半導体レーザ | |
| US7830940B2 (en) | Nitride semiconductor laser element having nitride semiconductor substrate and nitride semiconductor layer laminated thereon with nitride semiconductor substrate and nitride semiconductor layer having recesses formed in high dislocation density region of nitride semiconductor substrate and nitride semiconductor layer having portions with different film thicknesses | |
| JP2007235107A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3647236B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP2002237648A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH1051070A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH09266352A (ja) | 半導体発光素子 | |
| US6452954B2 (en) | High-power semiconductor laser device having current confinement structure and index-guided structure and oscillating in transverse mode | |
| JP2001358407A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2004055611A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3735638B2 (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2007281527A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH09266351A (ja) | ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子 | |
| JP2008028375A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP5023567B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP2002057410A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2002164617A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2000299530A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP2004014818A (ja) | 半導体レーザ素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080603 |