JP2002314197A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 駆動電圧が低く、かつθ//が大きく、しかも
高出力域まで光出力−注入電流特性が良好な、つまり高
いキンクレベルを有するリッジ導波路型半導体レーザ素
子を提供する。 【解決手段】 本窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レー
ザ素子は、発振波長が４１０ｎｍ付近の半導体レーザ素
子であって、リッジ２６に設けた電流狭窄層が異なるこ
とを除いて、従来の半導体レーザ素子と同じ構成を備え
ている。本素子では、膜厚６００ÅのＳｉＯ2蒸着膜４
２と、ＳｉＯ2 蒸着膜４２上に積層された膜厚３００Å
のアモルファスＳｉ蒸着膜４４との積層膜が、リッジ２
６の両側面及びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
２２上に設けられている。基本水平横モードの吸収係数
が一次水平横モードの吸収係数より大きくなるように、
ＳｉＯ2 膜及びＳｉ膜の膜厚が設定されているので、リ
ッジ幅を狭めることなく、高次水平横モードの発生を抑
制してキンクレベルを高め、かつΔｎを大きくして、θ
//を広くすることができる。
高出力域まで光出力−注入電流特性が良好な、つまり高
いキンクレベルを有するリッジ導波路型半導体レーザ素
子を提供する。 【解決手段】 本窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レー
ザ素子は、発振波長が４１０ｎｍ付近の半導体レーザ素
子であって、リッジ２６に設けた電流狭窄層が異なるこ
とを除いて、従来の半導体レーザ素子と同じ構成を備え
ている。本素子では、膜厚６００ÅのＳｉＯ2蒸着膜４
２と、ＳｉＯ2 蒸着膜４２上に積層された膜厚３００Å
のアモルファスＳｉ蒸着膜４４との積層膜が、リッジ２
６の両側面及びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
２２上に設けられている。基本水平横モードの吸収係数
が一次水平横モードの吸収係数より大きくなるように、
ＳｉＯ2 膜及びＳｉ膜の膜厚が設定されているので、リ
ッジ幅を狭めることなく、高次水平横モードの発生を抑
制してキンクレベルを高め、かつΔｎを大きくして、θ
//を広くすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リッジ導波路型半
導体レーザ素子に関し、更に詳細には、θ//が所望の値
に制御され、高出力動作時のレーザ特性が良好で、かつ
駆動電圧の低いリッジ導波路型半導体レーザ素子に関す
るものである。
導体レーザ素子に関し、更に詳細には、θ//が所望の値
に制御され、高出力動作時のレーザ特性が良好で、かつ
駆動電圧の低いリッジ導波路型半導体レーザ素子に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】長波長域のＧａＡｓ系、ＩｎＰ系半導体
レーザ素子、及び短波長域の窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体レーザ素子を含めて、半導体レーザ素子では、製
作が容易である等の理由から、リッジ導波路型半導体レ
ーザ素子が種々の分野で多用されている。リッジ導波路
型の半導体レーザ素子は、上部クラッド層の上部及びコ
ンタクト層をストライプ状リッジとして形成し、リッジ
両側面及びリッジ両脇の上部クラッド層上を絶縁膜で被
覆して電流狭窄層とすると共に横方向の実効屈折率差を
設け、モード制御を行うインデックスガイド（屈折率導
波型）の一つである。
レーザ素子、及び短波長域の窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体レーザ素子を含めて、半導体レーザ素子では、製
作が容易である等の理由から、リッジ導波路型半導体レ
ーザ素子が種々の分野で多用されている。リッジ導波路
型の半導体レーザ素子は、上部クラッド層の上部及びコ
ンタクト層をストライプ状リッジとして形成し、リッジ
両側面及びリッジ両脇の上部クラッド層上を絶縁膜で被
覆して電流狭窄層とすると共に横方向の実効屈折率差を
設け、モード制御を行うインデックスガイド（屈折率導
波型）の一つである。
【０００３】ここで、図１１を参照して、発振波長が４
１０ｎｍ付近の従来のリッジ導波路型の窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体レーザ素子（以下、窒化物系半導体レ
ーザ素子と言う）の構成を説明する。従来のリッジ導波
路型の窒化物系半導体レーザ素子１０は、基本的には、
図１１に示すように、例えばサファイア基板１２上に、
ＧａＮ横方向成長層１４、ｎ−ＧａＮコンタクト層１
６、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層１８、活性層２０、ｐ−
ＡｌＧａＮクラッド層２２、及びｐ−ＧａＮコンタクト
層２４の積層構造を備えている。
１０ｎｍ付近の従来のリッジ導波路型の窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体レーザ素子（以下、窒化物系半導体レ
ーザ素子と言う）の構成を説明する。従来のリッジ導波
路型の窒化物系半導体レーザ素子１０は、基本的には、
図１１に示すように、例えばサファイア基板１２上に、
ＧａＮ横方向成長層１４、ｎ−ＧａＮコンタクト層１
６、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層１８、活性層２０、ｐ−
ＡｌＧａＮクラッド層２２、及びｐ−ＧａＮコンタクト
層２４の積層構造を備えている。
【０００４】積層構造のうち、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド
層２２の上部及びｐ−ＧａＮコンタクト層２４は、スト
ライプ状リッジ２６として形成されている。また、ｎ−
ＧａＮコンタクト層１６の上部、ｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層１８、活性層２０、及びｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
２２の残り層２２ａは、リッジ２６と同じ方向に延在す
るメサ構造として形成されている。リッジ２６のリッジ
幅Ｗは、例えば１．７μｍ、リッジ２６の両脇のｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層２２の残り層２２ａの厚さＴは例え
ば０．１７μｍである。
層２２の上部及びｐ−ＧａＮコンタクト層２４は、スト
ライプ状リッジ２６として形成されている。また、ｎ−
ＧａＮコンタクト層１６の上部、ｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層１８、活性層２０、及びｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
２２の残り層２２ａは、リッジ２６と同じ方向に延在す
るメサ構造として形成されている。リッジ２６のリッジ
幅Ｗは、例えば１．７μｍ、リッジ２６の両脇のｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層２２の残り層２２ａの厚さＴは例え
ば０．１７μｍである。
【０００５】そして、リッジ２６の両側面、リッジ２６
の両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２上からメサ構造
の側面、及びｎ−ＡｌＧａＮコンタクト層１６上には膜
厚２０００Å程度のＳｉＯ2 膜からなる絶縁膜２８が形
成されている。ｐ側電極３０が、絶縁膜２８上に形成さ
れ、絶縁膜２８の窓を介してｐ−ＧａＮコンタクト層２
４と接触している。また、ｎ−ＧａＮコンタクト層１６
上にｎ側電極３２が形成されている。
の両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２上からメサ構造
の側面、及びｎ−ＡｌＧａＮコンタクト層１６上には膜
厚２０００Å程度のＳｉＯ2 膜からなる絶縁膜２８が形
成されている。ｐ側電極３０が、絶縁膜２８上に形成さ
れ、絶縁膜２８の窓を介してｐ−ＧａＮコンタクト層２
４と接触している。また、ｎ−ＧａＮコンタクト層１６
上にｎ側電極３２が形成されている。
【０００６】上述したリッジ導波路型の窒化物系半導体
レーザ素子１０は、リッジ２６の両側面を被覆する絶縁
膜２８が、発振したレーザ光に対して透明なため、導波
路損失が小さくなるので、低閾電流値であって、しかも
高発光効率の半導体レーザ素子であると評価されてい
る。
レーザ素子１０は、リッジ２６の両側面を被覆する絶縁
膜２８が、発振したレーザ光に対して透明なため、導波
路損失が小さくなるので、低閾電流値であって、しかも
高発光効率の半導体レーザ素子であると評価されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、リッジ導波
路型の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子（以
下、窒化物系半導体レーザ素子と言う）の用途が拡がる
につれて、キンクレベルを高めて高出力域まで良好な光
出力−注入電流特性を維持すると共にヘテロ界面に水平
方向の遠視野像（ＦＦＰ）の半値幅（以下、θ//と言
う）を大きくすることが要求される。例えば窒化物系半
導体レーザ素子を光ピックアップの光源に適用する際に
は、ヘテロ界面に水平方向の遠視野像（ＦＦＰ）のθ//
を大きくすることが要求される。本発明者の研究によれ
ば、図１２に示すように、θ//は、リッジ導波路の実効
屈折率差Δｎと密接に関係しており、θ//を大きくする
ためには、Δｎを大きくする必要がある。ここで、リッ
ジ導波路の実効屈折率差Δｎとは、図１１に示すよう
に、発振波長に対するリッジでの実効屈折率ｎeff1とリ
ッジ脇の実効屈折率ｎeff2の差、ｎeff1−ｎeff2であ
る。尚、図１２の黒丸及び白丸は実験結果を示す印であ
る。
路型の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子（以
下、窒化物系半導体レーザ素子と言う）の用途が拡がる
につれて、キンクレベルを高めて高出力域まで良好な光
出力−注入電流特性を維持すると共にヘテロ界面に水平
方向の遠視野像（ＦＦＰ）の半値幅（以下、θ//と言
う）を大きくすることが要求される。例えば窒化物系半
導体レーザ素子を光ピックアップの光源に適用する際に
は、ヘテロ界面に水平方向の遠視野像（ＦＦＰ）のθ//
を大きくすることが要求される。本発明者の研究によれ
ば、図１２に示すように、θ//は、リッジ導波路の実効
屈折率差Δｎと密接に関係しており、θ//を大きくする
ためには、Δｎを大きくする必要がある。ここで、リッ
ジ導波路の実効屈折率差Δｎとは、図１１に示すよう
に、発振波長に対するリッジでの実効屈折率ｎeff1とリ
ッジ脇の実効屈折率ｎeff2の差、ｎeff1−ｎeff2であ
る。尚、図１２の黒丸及び白丸は実験結果を示す印であ
る。
【０００８】しかし、Δｎを大きくしようとすると、高
次水平横モードのカットオフ・リッジ幅が狭くなる。高
次水平横モードのカットオフ・リッジ幅とは、高次水平
横モードが発生しないリッジ幅を言い、リッジ幅がカッ
トオフ・リッジ幅以上になった場合、レーザ発振時に水
平横モードが基本モードから１次の高次モードに移り易
くなる。基本水平横モードと高次水平横モードとをから
なるハイブリッドモードが発生すると、図１３に示すよ
うに、キンクが光出力−注入電流特性に発生し、高出力
動作時のレーザ特性が悪くなる。
次水平横モードのカットオフ・リッジ幅が狭くなる。高
次水平横モードのカットオフ・リッジ幅とは、高次水平
横モードが発生しないリッジ幅を言い、リッジ幅がカッ
トオフ・リッジ幅以上になった場合、レーザ発振時に水
平横モードが基本モードから１次の高次モードに移り易
くなる。基本水平横モードと高次水平横モードとをから
なるハイブリッドモードが発生すると、図１３に示すよ
うに、キンクが光出力−注入電流特性に発生し、高出力
動作時のレーザ特性が悪くなる。
【０００９】特に、リッジ導波路型窒化物系半導体レー
ザ素子はΔｎが小さく、しかも発振波長が短いため、図
１４に示すように、高次水平横モードのカットオフ・リ
ッジ幅が狭い。図１４は、Ｇa Ｎ層の屈折率を２．５０
４とし、発振波長λを４００ｎｍとしたときの、ＧａＮ
層からなるリッジ内及びリッジ脇の実効屈折率差Δｎ
と、カットオフ・リッジ幅との関係を示すグラフであ
る。例えば、リッジ導波路の屈折率差Δｎを０．００５
〜０．０１に設定した場合、カットオフ・リッジ幅以下
のリッジ幅にするためには、リッジ幅を１μｍ程度にま
で狭める必要がある。以上のように、Δｎを大きくして
θ//を大きくしようとすると、カットオフ・リッジ幅が
小さくなるために、高出力動作時のレーザ特性が悪くな
る。つまり、リッジ幅に関し、θ//を大きくすること
と、高出力動作時のレーザ特性を高めることは、二律背
反の関係にある。
ザ素子はΔｎが小さく、しかも発振波長が短いため、図
１４に示すように、高次水平横モードのカットオフ・リ
ッジ幅が狭い。図１４は、Ｇa Ｎ層の屈折率を２．５０
４とし、発振波長λを４００ｎｍとしたときの、ＧａＮ
層からなるリッジ内及びリッジ脇の実効屈折率差Δｎ
と、カットオフ・リッジ幅との関係を示すグラフであ
る。例えば、リッジ導波路の屈折率差Δｎを０．００５
〜０．０１に設定した場合、カットオフ・リッジ幅以下
のリッジ幅にするためには、リッジ幅を１μｍ程度にま
で狭める必要がある。以上のように、Δｎを大きくして
θ//を大きくしようとすると、カットオフ・リッジ幅が
小さくなるために、高出力動作時のレーザ特性が悪くな
る。つまり、リッジ幅に関し、θ//を大きくすること
と、高出力動作時のレーザ特性を高めることは、二律背
反の関係にある。
【００１０】また、リッジ導波路型の窒化物系半導体レ
ーザ素子の用途の拡大とともに、特に携帯用機器向けの
用途が拡大すると共に、半導体レーザ素子の駆動電圧を
下げることが要求されている。しかし、リッジ幅を広げ
てコンタクト層とｐ側電極との接触面積を拡大して、動
作電圧を低下させようとすると、リッジ幅がカットオフ
・リッジ幅を超えるために、高出力動作時のレーザ特性
が悪くなる。つまり、リッジ幅に関し、駆動電圧を下げ
ることと、高出力動作時のレーザ特性を高めることと
は、二律背反の関係にある。
ーザ素子の用途の拡大とともに、特に携帯用機器向けの
用途が拡大すると共に、半導体レーザ素子の駆動電圧を
下げることが要求されている。しかし、リッジ幅を広げ
てコンタクト層とｐ側電極との接触面積を拡大して、動
作電圧を低下させようとすると、リッジ幅がカットオフ
・リッジ幅を超えるために、高出力動作時のレーザ特性
が悪くなる。つまり、リッジ幅に関し、駆動電圧を下げ
ることと、高出力動作時のレーザ特性を高めることと
は、二律背反の関係にある。
【００１１】以上のことから、リッジ幅を狭くして、高
出力動作時のレーザ特性を高めることは、θ//を大きく
すること、及び駆動電圧を下げることに対して二律背反
の関係にある。そこで、従来の窒化物系半導体レーザ素
子では、駆動電圧を高くしないために、リッジ幅を余り
狭めることができず、カットオフ・リッジ幅以上のリッ
ジ幅が用いられていて、そのため、光出力−注入電流特
性で、キンクレベルを所望の高いレベルにまで高められ
ないという問題があり、またΔｎが小さくなってθ//を
大きく出来ないと言う問題があった。以上の説明では、
窒化物系半導体レーザ素子を例に挙げて問題点を説明し
たが、この問題は窒化物系半導体レーザ素子に限らず、
窒化物系半導体レーザ素子より発振波長の長いＧａＡｓ
系、ＩｎＰ系等の長波長域のリッジ導波路型半導体レー
ザ素子にも該当する問題である。
出力動作時のレーザ特性を高めることは、θ//を大きく
すること、及び駆動電圧を下げることに対して二律背反
の関係にある。そこで、従来の窒化物系半導体レーザ素
子では、駆動電圧を高くしないために、リッジ幅を余り
狭めることができず、カットオフ・リッジ幅以上のリッ
ジ幅が用いられていて、そのため、光出力−注入電流特
性で、キンクレベルを所望の高いレベルにまで高められ
ないという問題があり、またΔｎが小さくなってθ//を
大きく出来ないと言う問題があった。以上の説明では、
窒化物系半導体レーザ素子を例に挙げて問題点を説明し
たが、この問題は窒化物系半導体レーザ素子に限らず、
窒化物系半導体レーザ素子より発振波長の長いＧａＡｓ
系、ＩｎＰ系等の長波長域のリッジ導波路型半導体レー
ザ素子にも該当する問題である。
【００１２】そこで、本発明の目的は、駆動電圧が低
く、かつθ//が大きく、しかも高出力域まで光出力−注
入電流特性が良好な、つまり高いキンクレベルを有する
リッジ導波路型半導体レーザ素子を提供することであ
る。
く、かつθ//が大きく、しかも高出力域まで光出力−注
入電流特性が良好な、つまり高いキンクレベルを有する
リッジ導波路型半導体レーザ素子を提供することであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者は、駆動電圧を
高くしないためにリッジ幅を狭めることなく、しかもΔ
ｎを大きくしてθ//を大きくすると共に高出力域まで光
出力−注入電流特性を良好に維持する半導体レーザ素子
の構成を研究する過程で、リッジの両側面に、レーザ光
を余り吸収しない絶縁膜、つまり発振波長に対して実質
的に透明な絶縁膜と、レーザ光を吸収する吸収膜とを順
次積層してなる積層膜を形成すると、図１５に示すよう
に、基本水平横モードと一次水平横モードとの吸収係数
に差が生じることを見い出した。そして、この現象を利
用することにより、リッジ幅を狭くすることなく、キン
クレベルを実用上問題ないレベルにまで向上させると共
にθ//を大きくすることができることを見い出した。更
に、本発明者は、種々の組み合わせの絶縁膜及び吸収膜
について多数回の実験を行い、以下の本発明で特定した
ような膜厚範囲の絶縁膜及び吸収膜の積層膜により、高
次の横モード発生を抑制できることを見い出し、本発明
を発明するに到った。
高くしないためにリッジ幅を狭めることなく、しかもΔ
ｎを大きくしてθ//を大きくすると共に高出力域まで光
出力−注入電流特性を良好に維持する半導体レーザ素子
の構成を研究する過程で、リッジの両側面に、レーザ光
を余り吸収しない絶縁膜、つまり発振波長に対して実質
的に透明な絶縁膜と、レーザ光を吸収する吸収膜とを順
次積層してなる積層膜を形成すると、図１５に示すよう
に、基本水平横モードと一次水平横モードとの吸収係数
に差が生じることを見い出した。そして、この現象を利
用することにより、リッジ幅を狭くすることなく、キン
クレベルを実用上問題ないレベルにまで向上させると共
にθ//を大きくすることができることを見い出した。更
に、本発明者は、種々の組み合わせの絶縁膜及び吸収膜
について多数回の実験を行い、以下の本発明で特定した
ような膜厚範囲の絶縁膜及び吸収膜の積層膜により、高
次の横モード発生を抑制できることを見い出し、本発明
を発明するに到った。
【００１４】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づいて、本発明に係る半導体レーザ素子は、少なくと
も上部クラッド層の上部がリッジに形成されているリッ
ジ導波路型半導体レーザ素子において、発振波長に対し
て実質的に透明な絶縁膜と、絶縁膜上に積層され、発振
波長を吸収する吸収膜との積層膜が、リッジの両側面及
び両脇の上部クラッド層上に形成され、かつ積層膜の窓
を介してリッジ上面に電極膜が電気的に接続され、高次
水平横モードの吸収係数が基本水平横モードの吸収係数
より大きくなるように、絶縁膜及び吸収膜の膜厚が、そ
れぞれ、設定されていることを特徴としている。
基づいて、本発明に係る半導体レーザ素子は、少なくと
も上部クラッド層の上部がリッジに形成されているリッ
ジ導波路型半導体レーザ素子において、発振波長に対し
て実質的に透明な絶縁膜と、絶縁膜上に積層され、発振
波長を吸収する吸収膜との積層膜が、リッジの両側面及
び両脇の上部クラッド層上に形成され、かつ積層膜の窓
を介してリッジ上面に電極膜が電気的に接続され、高次
水平横モードの吸収係数が基本水平横モードの吸収係数
より大きくなるように、絶縁膜及び吸収膜の膜厚が、そ
れぞれ、設定されていることを特徴としている。
【００１５】本発明では、リッジの平面形状には、制約
はなく、例えば、ストライプ状、テーパ状、及びフレア
状のいずれかのリッジに好適に適用できる。また、高次
水平横モードの吸収係数が基本水平横モードの吸収係数
より大きくなるように、絶縁膜及び吸収膜の膜厚をそれ
ぞれ設定することにより、リッジ幅を狭めることなく、
高次水平横モードの発生を抑制してキンクレベルを高出
力域に高め、かつΔｎを大きくして、θ//を広くするこ
とができる。本発明で、絶縁膜は、発振波長に対して実
質的に透明である限り、絶縁膜の膜種には制約無く、ま
た、吸収膜は発振波長を吸収する吸収膜である限り、吸
収膜の膜種には制約は無い。発振波長に対して実質的に
透明な絶縁膜とは、膜の吸収端が発振波長より短い絶縁
膜であることを意味する。また、吸収膜とは、膜の吸収
端が発振波長より長い膜を意味する。
はなく、例えば、ストライプ状、テーパ状、及びフレア
状のいずれかのリッジに好適に適用できる。また、高次
水平横モードの吸収係数が基本水平横モードの吸収係数
より大きくなるように、絶縁膜及び吸収膜の膜厚をそれ
ぞれ設定することにより、リッジ幅を狭めることなく、
高次水平横モードの発生を抑制してキンクレベルを高出
力域に高め、かつΔｎを大きくして、θ//を広くするこ
とができる。本発明で、絶縁膜は、発振波長に対して実
質的に透明である限り、絶縁膜の膜種には制約無く、ま
た、吸収膜は発振波長を吸収する吸収膜である限り、吸
収膜の膜種には制約は無い。発振波長に対して実質的に
透明な絶縁膜とは、膜の吸収端が発振波長より短い絶縁
膜であることを意味する。また、吸収膜とは、膜の吸収
端が発振波長より長い膜を意味する。
【００１６】本発明の積層膜では、例えば、絶縁膜とし
てＳｉＯ2膜、Ａｌ2 Ｏ3 膜、ＡｌＮ膜、ＳｉＮx 膜、
Ｔａ2 Ｏ5 膜及びＺｒＯ2膜のいずれかを、かつ、吸収
膜としてＳｉ膜を用いることができる。Ｓｉ膜は、通
常、アモルファスＳｉ膜である。ＳｉＯ2 膜、Ｓｉ膜、
ＺｒＯ2膜等の絶縁膜を成膜する際には、好適には蒸着
法により成膜する。
てＳｉＯ2膜、Ａｌ2 Ｏ3 膜、ＡｌＮ膜、ＳｉＮx 膜、
Ｔａ2 Ｏ5 膜及びＺｒＯ2膜のいずれかを、かつ、吸収
膜としてＳｉ膜を用いることができる。Ｓｉ膜は、通
常、アモルファスＳｉ膜である。ＳｉＯ2 膜、Ｓｉ膜、
ＺｒＯ2膜等の絶縁膜を成膜する際には、好適には蒸着
法により成膜する。
【００１７】上部クラッド層としてＡｌＧａＮクラッド
層を備えた、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体層からな
る共振器構造を基板上に有し、上部ＡｌＧａＮクラッド
層の上部層がリッジとして形成されている半導体レーザ
素子では、絶縁膜として設けられたＳｉＯ2膜の膜厚が
２００Å以上８００Å以下であり、かつ吸収層として設
けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上である。
層を備えた、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体層からな
る共振器構造を基板上に有し、上部ＡｌＧａＮクラッド
層の上部層がリッジとして形成されている半導体レーザ
素子では、絶縁膜として設けられたＳｉＯ2膜の膜厚が
２００Å以上８００Å以下であり、かつ吸収層として設
けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上である。
【００１８】ここで、Ｓｉ膜の膜厚を５０Å以上として
いるのは、以下のシミュレーション計算に基づいてい
る。つまり、図１６（ａ）に示すように、絶縁膜として
膜厚６００ÅのＳｉＯ2 膜を使った積層膜で、Ｓｉ膜の
膜厚を変化させたときの基本水平横モードの吸収係数及
び一次水平横モードの吸収係数の変化をシミュレーショ
ン計算により求めたところ、図１６（ｂ）に示す結果を
得た。尚、図１６（ｂ）では、グラフ（１）は基本水平
横モードの吸収係数を示し、グラフ（２）は基本水平横
モードの吸収係数を示している。そして、一次水平横モ
ードの吸収係数αが少なくとも１０ｃｍ-1であることが
好ましいので、Ｓｉ膜の膜厚を５０Å以上、好ましくは
２００Å以上にする。
いるのは、以下のシミュレーション計算に基づいてい
る。つまり、図１６（ａ）に示すように、絶縁膜として
膜厚６００ÅのＳｉＯ2 膜を使った積層膜で、Ｓｉ膜の
膜厚を変化させたときの基本水平横モードの吸収係数及
び一次水平横モードの吸収係数の変化をシミュレーショ
ン計算により求めたところ、図１６（ｂ）に示す結果を
得た。尚、図１６（ｂ）では、グラフ（１）は基本水平
横モードの吸収係数を示し、グラフ（２）は基本水平横
モードの吸収係数を示している。そして、一次水平横モ
ードの吸収係数αが少なくとも１０ｃｍ-1であることが
好ましいので、Ｓｉ膜の膜厚を５０Å以上、好ましくは
２００Å以上にする。
【００１９】好適には、絶縁膜として設けられたＳｉＯ
2膜の膜厚が４００Å以上８００Å以下であり、かつ吸
収層として設けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上であ
る。更に好適には、絶縁膜として設けられたＳｉＯ2膜
の膜厚が４００Å以上８００Å以下であり、かつ吸収層
として設けられたＳｉ膜の膜厚が２００Å以上である。
ＳｉＯ2 膜の膜厚が８００Åを超えると、水平横高次モ
ードの吸収係数と水平横基本モードの吸収係数との差が
無くなり、Δｎが小さくなるからである。また、ＳｉＯ
2 膜が４００Å以下では、水平横基本モードの吸収係数
が小さくなり過ぎて、閾電流値が高くなる。
2膜の膜厚が４００Å以上８００Å以下であり、かつ吸
収層として設けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上であ
る。更に好適には、絶縁膜として設けられたＳｉＯ2膜
の膜厚が４００Å以上８００Å以下であり、かつ吸収層
として設けられたＳｉ膜の膜厚が２００Å以上である。
ＳｉＯ2 膜の膜厚が８００Åを超えると、水平横高次モ
ードの吸収係数と水平横基本モードの吸収係数との差が
無くなり、Δｎが小さくなるからである。また、ＳｉＯ
2 膜が４００Å以下では、水平横基本モードの吸収係数
が小さくなり過ぎて、閾電流値が高くなる。
【００２０】また、絶縁膜として設けられたＺｒＯ2膜
の膜厚が２００Å以上１２００Å以下であり、かつ吸収
層として設けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上である。
好適には、絶縁膜として設けられたＺｒＯ2膜の膜厚が
３００Å以上１１００Å以下であり、かつ吸収層として
設けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上である。更に好適
には、絶縁膜として設けられたＺｒＯ2膜の膜厚が６０
０Å以上１１００Å以下であり、かつ吸収層として設け
られたＳｉ膜の膜厚が２００Å以上である。ＺｒＯ2 膜
の膜厚が１２００Åを超えると、水平横高次モードの吸
収係数と水平横基本モードの吸収係数との差が無くな
り、Δｎが小さくなるからである。また、ＺｒＯ2 膜が
２００Å以下では、水平横基本モードの吸収係数が小さ
くなり過ぎて、閾電流値が高くなる。
の膜厚が２００Å以上１２００Å以下であり、かつ吸収
層として設けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上である。
好適には、絶縁膜として設けられたＺｒＯ2膜の膜厚が
３００Å以上１１００Å以下であり、かつ吸収層として
設けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上である。更に好適
には、絶縁膜として設けられたＺｒＯ2膜の膜厚が６０
０Å以上１１００Å以下であり、かつ吸収層として設け
られたＳｉ膜の膜厚が２００Å以上である。ＺｒＯ2 膜
の膜厚が１２００Åを超えると、水平横高次モードの吸
収係数と水平横基本モードの吸収係数との差が無くな
り、Δｎが小さくなるからである。また、ＺｒＯ2 膜が
２００Å以下では、水平横基本モードの吸収係数が小さ
くなり過ぎて、閾電流値が高くなる。
【００２１】更に、言えば、絶縁膜として、膜厚が２０
０Å以上１０００Å以下のＡｌ2 Ｏ 3 膜、膜厚が２００
Å以上１２００Å以下のＳｉＮx 膜、膜厚が２００Å以
上１４００Å以下のＡｌＮ膜、膜厚が２００Å以上１２
００Å以下のＴａ2 Ｏ5 膜、及び膜厚が２００Å以上１
２００Å以下のＺｒＯ2膜のいずれかが設けられ、かつ
吸収層として設けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上であ
る。
０Å以上１０００Å以下のＡｌ2 Ｏ 3 膜、膜厚が２００
Å以上１２００Å以下のＳｉＮx 膜、膜厚が２００Å以
上１４００Å以下のＡｌＮ膜、膜厚が２００Å以上１２
００Å以下のＴａ2 Ｏ5 膜、及び膜厚が２００Å以上１
２００Å以下のＺｒＯ2膜のいずれかが設けられ、かつ
吸収層として設けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上であ
る。
【００２２】また、積層膜では、絶縁膜として、膜厚が
２００Å以上１０００Å以下のＡｌ 2 Ｏ3 膜、膜厚２０
０Å以上１２００Å以下のＳｉＮx 膜、膜厚２００Å以
上１４００Å以下のＡｌＮ膜、膜厚２００Å以上１２０
０Å以下のＴａ2 Ｏ5 膜、及び２００Å以上１０００Å
以下のＺｒＯ2膜のいずれかを、かつ吸収膜として金属
膜の組み合わせでも良い。絶縁膜として１００Å以上８
００Å以下のＳｉＯ2膜又は２００Å以上１０００Å以
下のＺｒＯ2膜を、かつ吸収膜として金属膜との積層膜
を用いることできる。金属膜には、例えば、膜厚１０／
１００／３００ｎｍのＮｉ、Ｐｔ、Ａｕを用いることが
でき、また電極としても機能させることができる。
２００Å以上１０００Å以下のＡｌ 2 Ｏ3 膜、膜厚２０
０Å以上１２００Å以下のＳｉＮx 膜、膜厚２００Å以
上１４００Å以下のＡｌＮ膜、膜厚２００Å以上１２０
０Å以下のＴａ2 Ｏ5 膜、及び２００Å以上１０００Å
以下のＺｒＯ2膜のいずれかを、かつ吸収膜として金属
膜の組み合わせでも良い。絶縁膜として１００Å以上８
００Å以下のＳｉＯ2膜又は２００Å以上１０００Å以
下のＺｒＯ2膜を、かつ吸収膜として金属膜との積層膜
を用いることできる。金属膜には、例えば、膜厚１０／
１００／３００ｎｍのＮｉ、Ｐｔ、Ａｕを用いることが
でき、また電極としても機能させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。尚、以下の実施形態例で示す成膜方法、化合
物半導体層の組成及び膜厚、リッジ幅、プロセス条件等
は、本発明の理解を容易にするための一つの例示であっ
て、本発明はこの例示に限定されるものではない。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明に係る半導体レーザ素子を窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子（以下、窒化物
系半導体レーザ素子と言う）に適用した実施形態の一例
であって、図１は本実施形態例の窒化物系半導体レーザ
素子の要部の構成を示す断面図である。本実施形態例の
窒化物系半導体レーザ素子は、図１に示すように、窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体層からなる共振器構造を基
板上に備え、ＡｌＧａＮからなる上部クラッド層の上部
層がリッジとして形成されている窒化物系半導体レーザ
素子であって、リッジ２６の両脇の上部クラッド層２２
上に設けた電流狭窄層が異なることを除いて、従来の窒
化物系半導体レーザ素子１０と同じ構成を備えている。
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。尚、以下の実施形態例で示す成膜方法、化合
物半導体層の組成及び膜厚、リッジ幅、プロセス条件等
は、本発明の理解を容易にするための一つの例示であっ
て、本発明はこの例示に限定されるものではない。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明に係る半導体レーザ素子を窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子（以下、窒化物
系半導体レーザ素子と言う）に適用した実施形態の一例
であって、図１は本実施形態例の窒化物系半導体レーザ
素子の要部の構成を示す断面図である。本実施形態例の
窒化物系半導体レーザ素子は、図１に示すように、窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体層からなる共振器構造を基
板上に備え、ＡｌＧａＮからなる上部クラッド層の上部
層がリッジとして形成されている窒化物系半導体レーザ
素子であって、リッジ２６の両脇の上部クラッド層２２
上に設けた電流狭窄層が異なることを除いて、従来の窒
化物系半導体レーザ素子１０と同じ構成を備えている。
【００２４】本実施形態例では、リッジ２６の両脇の上
部クラッド層２２上の電流狭窄層として、発振波長に対
して実質的に透明なＳｉＯ2膜と、ＳｉＯ2 膜上に積層
され、発振波長を吸収するＳｉ膜との積層膜が、高次横
モードの発生を抑制するように設定されたそれぞれの膜
厚でリッジの両側面に形成されている。また、ｐ側電極
３０は、積層膜の窓を介してリッジ２６のｐ−ＧａＮコ
ンタクト層２４に電気的に接続されている。積層膜の形
成に際しては、ＳｉＯ2 膜及びＳｉ膜X を、順次、蒸着
法により体積させ、次いでフォトリソグラフィ処理とＲ
ＩＥ法によるエッチング加工を行って、ｐ側電極３０形
成のために積層膜の窓明けを行う。
部クラッド層２２上の電流狭窄層として、発振波長に対
して実質的に透明なＳｉＯ2膜と、ＳｉＯ2 膜上に積層
され、発振波長を吸収するＳｉ膜との積層膜が、高次横
モードの発生を抑制するように設定されたそれぞれの膜
厚でリッジの両側面に形成されている。また、ｐ側電極
３０は、積層膜の窓を介してリッジ２６のｐ−ＧａＮコ
ンタクト層２４に電気的に接続されている。積層膜の形
成に際しては、ＳｉＯ2 膜及びＳｉ膜X を、順次、蒸着
法により体積させ、次いでフォトリソグラフィ処理とＲ
ＩＥ法によるエッチング加工を行って、ｐ側電極３０形
成のために積層膜の窓明けを行う。
【００２５】本実施形態例を評価するために、アモルフ
ァスＳｉ蒸着膜４４の厚さを３００Åに固定し、ＳｉＯ
2 蒸着膜４２の厚さを変えて、基本水平横モードの吸収
係数及び一次水平横モードの吸収係数の変化を調べ、図
２に示す結果を得た。図２は、アモルファスＳｉ蒸着膜
４４の膜厚を３００Åに固定し、ＳｉＯ2 蒸着膜４２の
膜厚を変えたときの、ＳｉＯ2蒸着膜４２の膜厚と基本
水平横モードの吸収係数との関係をグラフ（１）で示
し、ＳｉＯ2蒸着膜４２の膜厚と一次水平横モードの吸
収係数との関係をグラフ（２）で示す。本実施形態例で
は、リッジ２６にＳｉＯ2 蒸着膜４２とアモルファスＳ
ｉ膜４４との積層膜を設けることにより、図２のグラフ
（１）に示すように、基本水平横モードの吸収係数を小
さい値に保ちつつ、グラフ（２）で示すように、一次水
平横モードの吸収係数を増大させることができるので、
リッジ幅を変えることなく、Δｎを大きくすることでき
る。
ァスＳｉ蒸着膜４４の厚さを３００Åに固定し、ＳｉＯ
2 蒸着膜４２の厚さを変えて、基本水平横モードの吸収
係数及び一次水平横モードの吸収係数の変化を調べ、図
２に示す結果を得た。図２は、アモルファスＳｉ蒸着膜
４４の膜厚を３００Åに固定し、ＳｉＯ2 蒸着膜４２の
膜厚を変えたときの、ＳｉＯ2蒸着膜４２の膜厚と基本
水平横モードの吸収係数との関係をグラフ（１）で示
し、ＳｉＯ2蒸着膜４２の膜厚と一次水平横モードの吸
収係数との関係をグラフ（２）で示す。本実施形態例で
は、リッジ２６にＳｉＯ2 蒸着膜４２とアモルファスＳ
ｉ膜４４との積層膜を設けることにより、図２のグラフ
（１）に示すように、基本水平横モードの吸収係数を小
さい値に保ちつつ、グラフ（２）で示すように、一次水
平横モードの吸収係数を増大させることができるので、
リッジ幅を変えることなく、Δｎを大きくすることでき
る。
【００２６】本実施形態例では、ＳｉＯ2蒸着膜４２の
膜厚は４００Å以上８００Å以下の範囲に設定するのが
望ましい。ＳｉＯ2 蒸着膜の膜厚が４００Å以下では、
基本水平横モードの吸収係数αが、１５ｃｍ-1以上にな
るので、閾電流値が高くなり、発光効率が低下するから
である。また、８００Å以上になると、一次水平横モー
ドの吸収係数と基本水平横モードの吸収係数との差がな
くなり、Δｎが小さくなるからである。
膜厚は４００Å以上８００Å以下の範囲に設定するのが
望ましい。ＳｉＯ2 蒸着膜の膜厚が４００Å以下では、
基本水平横モードの吸収係数αが、１５ｃｍ-1以上にな
るので、閾電流値が高くなり、発光効率が低下するから
である。また、８００Å以上になると、一次水平横モー
ドの吸収係数と基本水平横モードの吸収係数との差がな
くなり、Δｎが小さくなるからである。
【００２７】また、本実施形態例の変形例として、絶縁
膜として６００ÅのＳｉＯ2 蒸着膜を、吸収膜として４
００ÅのアモルファスＳｉ蒸着膜を使い、かつ上部クラ
ッド層２２の残し厚さ（リッジ脇の上部クラッド層の厚
さ）を変えて、種々のリッジ導波路の実効屈折率差Δｎ
を有するように構成したことを除いて、従来の窒化物系
半導体レーザ素子と同じ構成の試料窒化物系半導体レー
ザ素子を作製し、Δｎとキンクレベルとの関係を調べ
た。その結果、図３に示す通りで、試料窒化物系半導体
レーザ素子は、従来の窒化物系半導体レーザ素子に比べ
て、大きなΔｎで同じキンクレベルを維持することがで
きる。例えばキンクレベルが６０ｍＷでは、Δｎを０．
００９にでき、１００ｍＷのキンクレベルにするには、
Δｎが０．００８５で良いことが判る。一方、従来の半
導体レーザ素子では、キンクレベルを６０ｍＷ及び１０
０ｍＷにするには、Δｎが、それぞれ、０．００６５及
び０．００４５になり、著しく小さい値になるので、θ
//が小さくなる。
膜として６００ÅのＳｉＯ2 蒸着膜を、吸収膜として４
００ÅのアモルファスＳｉ蒸着膜を使い、かつ上部クラ
ッド層２２の残し厚さ（リッジ脇の上部クラッド層の厚
さ）を変えて、種々のリッジ導波路の実効屈折率差Δｎ
を有するように構成したことを除いて、従来の窒化物系
半導体レーザ素子と同じ構成の試料窒化物系半導体レー
ザ素子を作製し、Δｎとキンクレベルとの関係を調べ
た。その結果、図３に示す通りで、試料窒化物系半導体
レーザ素子は、従来の窒化物系半導体レーザ素子に比べ
て、大きなΔｎで同じキンクレベルを維持することがで
きる。例えばキンクレベルが６０ｍＷでは、Δｎを０．
００９にでき、１００ｍＷのキンクレベルにするには、
Δｎが０．００８５で良いことが判る。一方、従来の半
導体レーザ素子では、キンクレベルを６０ｍＷ及び１０
０ｍＷにするには、Δｎが、それぞれ、０．００６５及
び０．００４５になり、著しく小さい値になるので、θ
//が小さくなる。
【００２８】また、同じ試料窒化物系半導体レーザ素子
を使って、キンクレベルとθ//との関係を調べ、図４に
示す結果を得た。図４から判る通り、試料窒化物系半導
体レーザ素子は、従来の窒化物系半導体レーザ素子に比
べて、同じキンクレベルでθ//が大きい。
を使って、キンクレベルとθ//との関係を調べ、図４に
示す結果を得た。図４から判る通り、試料窒化物系半導
体レーザ素子は、従来の窒化物系半導体レーザ素子に比
べて、同じキンクレベルでθ//が大きい。
【００２９】以上のことから、本実施形態例の窒化物系
半導体レーザ素子は、低い駆動電流で、高いキンクレベ
ルと大きなθ//とを有する窒化物系半導体レーザ素子で
あると評価できる。
半導体レーザ素子は、低い駆動電流で、高いキンクレベ
ルと大きなθ//とを有する窒化物系半導体レーザ素子で
あると評価できる。
【００３０】実施例１ 本実施例の窒化物系半導体レーザ素子は、実施形態例１
の具体例であって、発振波長が４１０ｎｍ付近の窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子である。本実施例
は、リッジ２６に設けた電流狭窄層が異なることを除い
て、従来の窒化物系半導体レーザ素子１０と同じ構成を
備えている。リッジ２６のリッジ幅及び、リッジ２６の
両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２の膜厚は、それぞ
れ、従来の窒化物系半導体レーザ素子１０と同様に、
１．７μｍ及び０．１７μｍである。本実施例の窒化物
系半導体レーザ素子では、それぞれ、蒸着法で成膜し
た、膜厚６００ÅのＳｉＯ2蒸着膜４２と、ＳｉＯ2 蒸
着膜４２上に積層された膜厚３００ÅのアモルファスＳ
ｉ蒸着膜４４との積層膜が、図１に示すように、リッジ
２６の両側面及びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド
層２２上に設けられている。ｐ側電極３０は積層膜の窓
を介してｐ−ＧａＮコンタクト層２４と電気的に接続し
ている。本実施例の窒化物系半導体レーザ素子は、以上
の構成を備えることにより、キンクレベルが１００ｍＷ
であり、θ//が９．５°である。
の具体例であって、発振波長が４１０ｎｍ付近の窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子である。本実施例
は、リッジ２６に設けた電流狭窄層が異なることを除い
て、従来の窒化物系半導体レーザ素子１０と同じ構成を
備えている。リッジ２６のリッジ幅及び、リッジ２６の
両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２の膜厚は、それぞ
れ、従来の窒化物系半導体レーザ素子１０と同様に、
１．７μｍ及び０．１７μｍである。本実施例の窒化物
系半導体レーザ素子では、それぞれ、蒸着法で成膜し
た、膜厚６００ÅのＳｉＯ2蒸着膜４２と、ＳｉＯ2 蒸
着膜４２上に積層された膜厚３００ÅのアモルファスＳ
ｉ蒸着膜４４との積層膜が、図１に示すように、リッジ
２６の両側面及びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド
層２２上に設けられている。ｐ側電極３０は積層膜の窓
を介してｐ−ＧａＮコンタクト層２４と電気的に接続し
ている。本実施例の窒化物系半導体レーザ素子は、以上
の構成を備えることにより、キンクレベルが１００ｍＷ
であり、θ//が９．５°である。
【００３１】実施形態例２ 本実施形態例は、本発明に係る半導体レーザ素子を窒化
物系半導体レーザ素子に適用した実施形態の一例であっ
て、図５は本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子の
要部の構成を示す断面図である。本実施形態例の窒化物
系半導体レーザ素子は、リッジ２６に設けた電流狭窄層
が異なることを除いて、実施形態例１の窒化物系半導体
レーザ素子と同じ構成を備えている。本実施形態例の窒
化物系半導体レーザ素子では、絶縁膜として設けられた
ＳｉＯ2蒸着膜４６と、吸収膜として設けられたｐ側電
極３０との積層膜が、図５に示すように、リッジ２６の
両側面及びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２
上に設けられている。
物系半導体レーザ素子に適用した実施形態の一例であっ
て、図５は本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子の
要部の構成を示す断面図である。本実施形態例の窒化物
系半導体レーザ素子は、リッジ２６に設けた電流狭窄層
が異なることを除いて、実施形態例１の窒化物系半導体
レーザ素子と同じ構成を備えている。本実施形態例の窒
化物系半導体レーザ素子では、絶縁膜として設けられた
ＳｉＯ2蒸着膜４６と、吸収膜として設けられたｐ側電
極３０との積層膜が、図５に示すように、リッジ２６の
両側面及びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２
上に設けられている。
【００３２】本実施形態例を評価するために、ｐ側電極
３０の厚さを４０ｎｍに固定し、ＳｉＯ2 蒸着膜４６の
厚さを変えて、基本水平横モードの吸収係数及び一次水
平横モードの吸収係数の変化を調べ、図６に示す結果を
得た。図６は、ｐ側電極３０の厚さを４０ｎｍに固定
し、ＳｉＯ2 蒸着膜４６の膜厚を変えたときの、ＳｉＯ
2蒸着膜４６の膜厚と基本水平横モードの吸収係数との
関係をグラフ（１）で示し、ＳｉＯ2蒸着膜４６の膜厚
と一次水平横モードの吸収係数との関係をグラフ（２）
で示す。本実施形態例では、リッジ２６にＳｉＯ2 蒸着
膜４６とｐ側電極３０との積層膜を設けることにより、
図６のグラフ（１）に示すように、基本水平横モードの
吸収係数を小さい値に保ちつつ、グラフ（２）で示すよ
うに、一次水平横モードの吸収係数を増大させることが
できるので、リッジ幅を変えることなく、Δｎを大きく
することできる。
３０の厚さを４０ｎｍに固定し、ＳｉＯ2 蒸着膜４６の
厚さを変えて、基本水平横モードの吸収係数及び一次水
平横モードの吸収係数の変化を調べ、図６に示す結果を
得た。図６は、ｐ側電極３０の厚さを４０ｎｍに固定
し、ＳｉＯ2 蒸着膜４６の膜厚を変えたときの、ＳｉＯ
2蒸着膜４６の膜厚と基本水平横モードの吸収係数との
関係をグラフ（１）で示し、ＳｉＯ2蒸着膜４６の膜厚
と一次水平横モードの吸収係数との関係をグラフ（２）
で示す。本実施形態例では、リッジ２６にＳｉＯ2 蒸着
膜４６とｐ側電極３０との積層膜を設けることにより、
図６のグラフ（１）に示すように、基本水平横モードの
吸収係数を小さい値に保ちつつ、グラフ（２）で示すよ
うに、一次水平横モードの吸収係数を増大させることが
できるので、リッジ幅を変えることなく、Δｎを大きく
することできる。
【００３３】本実施形態例では、ＳｉＯ2蒸着膜４６の
膜厚は１００Å以上８００Å以下の範囲に設定するのが
望ましい。ＳｉＯ2 蒸着膜４６の膜厚が１００Å以下で
は、基本水平横モードの吸収係数αが、１５ｃｍ-1以上
になるので、閾電流値が高くなり、発光効率が低下する
からである。また、８００Å以上になると、一次水平横
モードの吸収係数と基本水平横モードの吸収係数との差
がなくなり、Δｎが小さくなるからである。以上のこと
から、本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子は、低
い駆動電流で、高いキンクレベルと大きなθ//とを有す
る窒化物系半導体レーザ素子であると評価できる。
膜厚は１００Å以上８００Å以下の範囲に設定するのが
望ましい。ＳｉＯ2 蒸着膜４６の膜厚が１００Å以下で
は、基本水平横モードの吸収係数αが、１５ｃｍ-1以上
になるので、閾電流値が高くなり、発光効率が低下する
からである。また、８００Å以上になると、一次水平横
モードの吸収係数と基本水平横モードの吸収係数との差
がなくなり、Δｎが小さくなるからである。以上のこと
から、本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子は、低
い駆動電流で、高いキンクレベルと大きなθ//とを有す
る窒化物系半導体レーザ素子であると評価できる。
【００３４】実施例２ 本実施例の窒化物系半導体レーザ素子は、実施形態例２
の具体例であって、発振波長が４１０ｎｍ付近の窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子である。本実施例
は、リッジ２６に設けた電流狭窄層が異なることを除い
て、従来の窒化物系半導体レーザ素子１０と同じ構成を
備えている。リッジ２６のリッジ幅Ｗ及び、リッジ２６
の両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２の膜厚Ｔは、そ
れぞれ、従来の窒化物系半導体レーザ素子１０と同様で
ある。本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子では、
絶縁膜として設けられた膜厚４００ÅのＳｉＯ2蒸着膜
４６と、吸収膜として設けられた膜厚１０／１００／３
００ｎｍでＮｉ／Ｐｔ／Ａｕの金属膜からなるｐ側電極
３０との積層膜が、図５に示すように、リッジ２６の両
側面及びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２上
に設けられている。ｐ側電極３０は、ＳｉＯ2 蒸着膜４
６の窓を介してｐ−ＧａＮコンタクト層２４と電気的に
接続している。本実施例の窒化物系半導体レーザ素子
は、以上の構成を備えることにより、キンクレベルが８
０ｍＷであり、θ//が９．８°である。
の具体例であって、発振波長が４１０ｎｍ付近の窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子である。本実施例
は、リッジ２６に設けた電流狭窄層が異なることを除い
て、従来の窒化物系半導体レーザ素子１０と同じ構成を
備えている。リッジ２６のリッジ幅Ｗ及び、リッジ２６
の両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２の膜厚Ｔは、そ
れぞれ、従来の窒化物系半導体レーザ素子１０と同様で
ある。本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子では、
絶縁膜として設けられた膜厚４００ÅのＳｉＯ2蒸着膜
４６と、吸収膜として設けられた膜厚１０／１００／３
００ｎｍでＮｉ／Ｐｔ／Ａｕの金属膜からなるｐ側電極
３０との積層膜が、図５に示すように、リッジ２６の両
側面及びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２上
に設けられている。ｐ側電極３０は、ＳｉＯ2 蒸着膜４
６の窓を介してｐ−ＧａＮコンタクト層２４と電気的に
接続している。本実施例の窒化物系半導体レーザ素子
は、以上の構成を備えることにより、キンクレベルが８
０ｍＷであり、θ//が９．８°である。
【００３５】実施形態例３ 本実施形態例は、本発明に係る半導体レーザ素子を窒化
物系半導体レーザ素子に適用した実施形態の一例であっ
て、図７は本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子の
要部の構成を示す断面図である。本実施形態例の窒化物
系半導体レーザ素子は、絶縁膜が異なることを除いて、
実施形態例１の窒化物系半導体レーザ素子と同じ構成を
備えている。本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子
では、絶縁膜として設けられたＺｒＯ2蒸着膜４８と、
吸収膜として設けられたアモルファスＳｉ蒸着膜４４と
の積層膜が、図７に示すように、リッジ２６の両側面及
びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２上に設け
られている。
物系半導体レーザ素子に適用した実施形態の一例であっ
て、図７は本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子の
要部の構成を示す断面図である。本実施形態例の窒化物
系半導体レーザ素子は、絶縁膜が異なることを除いて、
実施形態例１の窒化物系半導体レーザ素子と同じ構成を
備えている。本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子
では、絶縁膜として設けられたＺｒＯ2蒸着膜４８と、
吸収膜として設けられたアモルファスＳｉ蒸着膜４４と
の積層膜が、図７に示すように、リッジ２６の両側面及
びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２上に設け
られている。
【００３６】本実施形態例を評価するために、アモルフ
ァスＳｉ蒸着膜４４の厚さを３００Åに固定し、ＺｒＯ
2蒸着膜４８の厚さを変えて、基本水平横モードの吸収
係数及び一次水平横モードの吸収係数の変化を調べ、図
８に示す結果を得た。図８は、アモルファスＳｉ蒸着膜
４４の膜厚を３００Åに固定し、ＺｒＯ2蒸着膜４８の
膜厚を変えたときの、ＺｒＯ2蒸着膜４８の膜厚と基本
水平横モードの吸収係数との関係をグラフ（１）で示
し、ＺｒＯ2蒸着膜４８の膜厚と一次水平横モードの吸
収係数との関係をグラフ（２）で示す。本実施形態例で
は、リッジ２６にＺｒＯ2蒸着膜４８とアモルファスＳ
ｉ膜４４との積層膜を設けることにより、図８のグラフ
（１）に示すように、基本水平横モードの吸収係数を小
さい値に保ちつつ、グラフ（２）で示すように、一次水
平横モードの吸収係数を増大させることができるので、
リッジ幅を変えることなく、Δｎを大きくすることでき
る。
ァスＳｉ蒸着膜４４の厚さを３００Åに固定し、ＺｒＯ
2蒸着膜４８の厚さを変えて、基本水平横モードの吸収
係数及び一次水平横モードの吸収係数の変化を調べ、図
８に示す結果を得た。図８は、アモルファスＳｉ蒸着膜
４４の膜厚を３００Åに固定し、ＺｒＯ2蒸着膜４８の
膜厚を変えたときの、ＺｒＯ2蒸着膜４８の膜厚と基本
水平横モードの吸収係数との関係をグラフ（１）で示
し、ＺｒＯ2蒸着膜４８の膜厚と一次水平横モードの吸
収係数との関係をグラフ（２）で示す。本実施形態例で
は、リッジ２６にＺｒＯ2蒸着膜４８とアモルファスＳ
ｉ膜４４との積層膜を設けることにより、図８のグラフ
（１）に示すように、基本水平横モードの吸収係数を小
さい値に保ちつつ、グラフ（２）で示すように、一次水
平横モードの吸収係数を増大させることができるので、
リッジ幅を変えることなく、Δｎを大きくすることでき
る。
【００３７】本実施形態例では、ＺｒＯ2蒸着膜４８の
膜厚は６００Å以上１１００Å以下の範囲に設定するの
が望ましい。ＺｒＯ2蒸着膜４８の膜厚が６００Å以下
では、基本水平横モードの吸収係数αが、１５ｃｍ-1以
上になるので、閾電流値が高くなり、発光効率が低下す
るからである。また、１１００Å以上になると、一次水
平横モードの吸収係数と基本水平横モードの吸収係数と
の差がなくなり、Δｎが小さくなるからである。以上の
ことから、本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子
は、低い駆動電流で、高いキンクレベルと大きなθ//と
を有する窒化物系半導体レーザ素子であると評価でき
る。
膜厚は６００Å以上１１００Å以下の範囲に設定するの
が望ましい。ＺｒＯ2蒸着膜４８の膜厚が６００Å以下
では、基本水平横モードの吸収係数αが、１５ｃｍ-1以
上になるので、閾電流値が高くなり、発光効率が低下す
るからである。また、１１００Å以上になると、一次水
平横モードの吸収係数と基本水平横モードの吸収係数と
の差がなくなり、Δｎが小さくなるからである。以上の
ことから、本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子
は、低い駆動電流で、高いキンクレベルと大きなθ//と
を有する窒化物系半導体レーザ素子であると評価でき
る。
【００３８】実施例３ 本実施例の窒化物系半導体レーザ素子は、実施形態例３
の具体例であって、図７に示すように、リッジ２６に設
けた絶縁膜として、膜厚６００ÅのＳｉＯ2 蒸着膜４２
に代えて、膜厚８００ÅのＺｒＯ2蒸着膜４８を備えて
いるを除いて、実施例１の窒化物系半導体レーザ素子と
同じ構成を備えている。本実施例例の窒化物系半導体レ
ーザ素子は、以上の構成を備えることにより、キンクレ
ベルが９５ｍＷであり、θ//が９．６°である。
の具体例であって、図７に示すように、リッジ２６に設
けた絶縁膜として、膜厚６００ÅのＳｉＯ2 蒸着膜４２
に代えて、膜厚８００ÅのＺｒＯ2蒸着膜４８を備えて
いるを除いて、実施例１の窒化物系半導体レーザ素子と
同じ構成を備えている。本実施例例の窒化物系半導体レ
ーザ素子は、以上の構成を備えることにより、キンクレ
ベルが９５ｍＷであり、θ//が９．６°である。
【００３９】実施形態例４ 本実施形態例は、本発明に係る半導体レーザ素子を窒化
物系半導体レーザ素子に適用した実施形態の一例であっ
て、図９は本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子の
要部の構成を示す断面図である。本実施形態例の窒化物
系半導体レーザ素子は、リッジ２６に設けた絶縁膜が異
なることを除いて、実施形態例２の窒化物系半導体レー
ザ素子と同じ構成を備えている。本実施形態例の窒化物
系半導体レーザ素子では、絶縁膜として設けられたＺｒ
Ｏ2蒸着膜５０と、吸収膜ととして設けられたｐ側電極
３０との積層膜が、図９に示すように、リッジ２６の両
側面及びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２上
に設けられている。
物系半導体レーザ素子に適用した実施形態の一例であっ
て、図９は本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子の
要部の構成を示す断面図である。本実施形態例の窒化物
系半導体レーザ素子は、リッジ２６に設けた絶縁膜が異
なることを除いて、実施形態例２の窒化物系半導体レー
ザ素子と同じ構成を備えている。本実施形態例の窒化物
系半導体レーザ素子では、絶縁膜として設けられたＺｒ
Ｏ2蒸着膜５０と、吸収膜ととして設けられたｐ側電極
３０との積層膜が、図９に示すように、リッジ２６の両
側面及びリッジ両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２上
に設けられている。
【００４０】本実施形態例を評価するために、ｐ側電極
３０の厚さを４０ｎｍに固定し、ＺｒＯ2蒸着膜５０の
厚さを変えて、基本水平横モードの吸収係数及び一次水
平横モードの吸収係数の変化を調べ、図１０に示す結果
を得た。図１０は、ｐ側電極３０の厚さを４０ｎｍに固
定し、ＺｒＯ2蒸着膜５０の膜厚を変えたときの、Ｚｒ
Ｏ2蒸着膜５０の膜厚と基本水平横モードの吸収係数と
の関係をグラフ（１）で示し、ＺｒＯ2蒸着膜５０の膜
厚と一次水平横モードの吸収係数との関係をグラフ
（２）で示す。本実施形態例では、リッジ２６にＺｒＯ
2蒸着膜５０とｐ側電極３０との積層膜を設けることに
より、図１０のグラフ（１）に示すように、基本水平横
モードの吸収係数を小さい値に保ちつつ、グラフ（２）
で示すように、一次水平横モードの吸収係数を増大させ
ることができるので、リッジ幅を変えることなく、Δｎ
を大きくすることできる。
３０の厚さを４０ｎｍに固定し、ＺｒＯ2蒸着膜５０の
厚さを変えて、基本水平横モードの吸収係数及び一次水
平横モードの吸収係数の変化を調べ、図１０に示す結果
を得た。図１０は、ｐ側電極３０の厚さを４０ｎｍに固
定し、ＺｒＯ2蒸着膜５０の膜厚を変えたときの、Ｚｒ
Ｏ2蒸着膜５０の膜厚と基本水平横モードの吸収係数と
の関係をグラフ（１）で示し、ＺｒＯ2蒸着膜５０の膜
厚と一次水平横モードの吸収係数との関係をグラフ
（２）で示す。本実施形態例では、リッジ２６にＺｒＯ
2蒸着膜５０とｐ側電極３０との積層膜を設けることに
より、図１０のグラフ（１）に示すように、基本水平横
モードの吸収係数を小さい値に保ちつつ、グラフ（２）
で示すように、一次水平横モードの吸収係数を増大させ
ることができるので、リッジ幅を変えることなく、Δｎ
を大きくすることできる。
【００４１】本実施形態例では、ＺｒＯ2蒸着膜５０の
膜厚は２００Å以上１０００Å以下の範囲に設定するの
が望ましい。ＺｒＯ2蒸着膜５０の膜厚が２００Å以下
では、基本水平横モードの吸収係数αが、１５ｃｍ-1以
上になるので、閾電流値が高くなり、発光効率が低下す
るからである。また、１０００Å以上になると、一次水
平横モードの吸収係数と基本水平横モードの吸収係数と
の差がなくなり、Δｎが小さくなるからである。以上の
ことから、本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子
は、低い駆動電流で、高いキンクレベルと大きなθ//と
を有する窒化物系半導体レーザ素子であると評価でき
る。
膜厚は２００Å以上１０００Å以下の範囲に設定するの
が望ましい。ＺｒＯ2蒸着膜５０の膜厚が２００Å以下
では、基本水平横モードの吸収係数αが、１５ｃｍ-1以
上になるので、閾電流値が高くなり、発光効率が低下す
るからである。また、１０００Å以上になると、一次水
平横モードの吸収係数と基本水平横モードの吸収係数と
の差がなくなり、Δｎが小さくなるからである。以上の
ことから、本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子
は、低い駆動電流で、高いキンクレベルと大きなθ//と
を有する窒化物系半導体レーザ素子であると評価でき
る。
【００４２】実施例４ 本実施例の窒化物系半導体レーザ素子は、実施形態例４
の具体例であって、発振波長が４１０ｎｍ付近の窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子である。本実施例
は、絶縁膜が異なることを除いて、実施例２の窒化物系
半導体レーザ素子と同じ構成を備えている。本実施形態
例の窒化物系半導体レーザ素子では、絶縁膜として設け
られた膜厚６００ÅのＺｒＯ2蒸着膜５０と、吸収膜と
として設けられた膜厚１０／１００／３００ｎｍでＮｉ
／Ｐｔ／Ａｕの金属膜からなるｐ側電極３０との積層膜
が、図９に示すように、リッジ２６の両側面及びリッジ
両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２上に設けられてい
る。ｐ側電極３０は、ＺｒＯ2蒸着膜５０の窓を介して
ｐ−ＧａＮコンタクト層２４と電気的に接続している。
本実施例の窒化物系半導体レーザ素子は、以上の構成を
備えることにより、キンクレベルが１００ｍＷであり、
θ//が９．５°である。
の具体例であって、発振波長が４１０ｎｍ付近の窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子である。本実施例
は、絶縁膜が異なることを除いて、実施例２の窒化物系
半導体レーザ素子と同じ構成を備えている。本実施形態
例の窒化物系半導体レーザ素子では、絶縁膜として設け
られた膜厚６００ÅのＺｒＯ2蒸着膜５０と、吸収膜と
として設けられた膜厚１０／１００／３００ｎｍでＮｉ
／Ｐｔ／Ａｕの金属膜からなるｐ側電極３０との積層膜
が、図９に示すように、リッジ２６の両側面及びリッジ
両脇のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２２上に設けられてい
る。ｐ側電極３０は、ＺｒＯ2蒸着膜５０の窓を介して
ｐ−ＧａＮコンタクト層２４と電気的に接続している。
本実施例の窒化物系半導体レーザ素子は、以上の構成を
備えることにより、キンクレベルが１００ｍＷであり、
θ//が９．５°である。
【００４３】上記実施例１から４の絶縁膜及び吸収膜の
膜厚は、リッジ幅１Ｗが１．７μｍ及びｐ−ＡｌＧａＮ
クラッド層２２の残し膜厚が０．１７μｍのときの値で
あって、リッジの形状及び寸法がが変わると、膜厚の適
正値も変わる。一次モードの吸収係数が基本モードの吸
収係数と比較して大きくなる構造であれば、同様な効果
が得られるので、リッジ幅、リッジ両脇のクラッド層
厚、絶縁膜層の厚さ及び種類は、実施例１から４の限り
ではない。
膜厚は、リッジ幅１Ｗが１．７μｍ及びｐ−ＡｌＧａＮ
クラッド層２２の残し膜厚が０．１７μｍのときの値で
あって、リッジの形状及び寸法がが変わると、膜厚の適
正値も変わる。一次モードの吸収係数が基本モードの吸
収係数と比較して大きくなる構造であれば、同様な効果
が得られるので、リッジ幅、リッジ両脇のクラッド層
厚、絶縁膜層の厚さ及び種類は、実施例１から４の限り
ではない。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、発振波長に対して実質
的に透明な絶縁膜と、絶縁膜上に積層され、発振波長を
吸収する吸収膜との積層膜をリッジの両側面及び両脇の
クラッド層上に設け、かつ、高次水平横モードの吸収係
数が基本水平横モードの吸収係数より大きくなるよう
に、絶縁膜及び吸収膜の膜厚を、それぞれ、設定するこ
とにより、リッジ導波路型の窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体レーザ素子のリッジ幅を狭めることなく、高次水
平横モードの発生を抑制してキンクレベルを高出力域に
高め、かつΔｎを大きくして、θ//を広くすることがで
きる。
的に透明な絶縁膜と、絶縁膜上に積層され、発振波長を
吸収する吸収膜との積層膜をリッジの両側面及び両脇の
クラッド層上に設け、かつ、高次水平横モードの吸収係
数が基本水平横モードの吸収係数より大きくなるよう
に、絶縁膜及び吸収膜の膜厚を、それぞれ、設定するこ
とにより、リッジ導波路型の窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体レーザ素子のリッジ幅を狭めることなく、高次水
平横モードの発生を抑制してキンクレベルを高出力域に
高め、かつΔｎを大きくして、θ//を広くすることがで
きる。
【００４５】キンクレベルが高くなるので、窒化物系II
I −Ｖ族化合物半導体レーザ素子の長期信頼性が向上
し、ノイズ特性も向上する。また、Δｎを拡げることが
できるので、プロセスマージンが大きくなる。また、キ
ンクレベルは共振器長に依存するため、従来構造では共
振器長の自由度も制限されていたが、本発明を適用する
ことにより、共振器長の自由度も大きくなる。更には、
キンクレベルはリッジ幅に依存し、キンクレベル向上の
ためにはリッジ幅を狭める必要があったが、本発明を適
用することにより、リッジ幅を広くすることもできる。
その結果、駆動電圧を下げることができるため、長期信
頼性も改善できる。
I −Ｖ族化合物半導体レーザ素子の長期信頼性が向上
し、ノイズ特性も向上する。また、Δｎを拡げることが
できるので、プロセスマージンが大きくなる。また、キ
ンクレベルは共振器長に依存するため、従来構造では共
振器長の自由度も制限されていたが、本発明を適用する
ことにより、共振器長の自由度も大きくなる。更には、
キンクレベルはリッジ幅に依存し、キンクレベル向上の
ためにはリッジ幅を狭める必要があったが、本発明を適
用することにより、リッジ幅を広くすることもできる。
その結果、駆動電圧を下げることができるため、長期信
頼性も改善できる。
【図１】実施形態例１及び実施例１の窒化物系半導体レ
ーザ素子の要部の構成を示す断面図である。
ーザ素子の要部の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態例１の窒化物系半導体レーザ素子のＳ
ｉＯ2蒸着膜の膜厚と基本水平横モードの吸収係数及び
一次水平横モードの吸収係数との関係を示す。
ｉＯ2蒸着膜の膜厚と基本水平横モードの吸収係数及び
一次水平横モードの吸収係数との関係を示す。
【図３】実施形態例１の窒化物系半導体レーザ素子と従
来の窒化物系半導体レーザ素子のそれぞれのΔｎとキン
クレベルとの関係を示すグラフである。
来の窒化物系半導体レーザ素子のそれぞれのΔｎとキン
クレベルとの関係を示すグラフである。
【図４】実施形態例１の窒化物系半導体レーザ素子と従
来の窒化物系半導体レーザ素子のそれぞれのθ//とキン
クレベルとの関係を示すグラフである。
来の窒化物系半導体レーザ素子のそれぞれのθ//とキン
クレベルとの関係を示すグラフである。
【図５】実施形態例２及び実施例２の窒化物系半導体レ
ーザ素子の要部の構成を示す断面図である。
ーザ素子の要部の構成を示す断面図である。
【図６】実施形態例２の窒化物系半導体レーザ素子のＳ
ｉＯ2蒸着膜の膜厚と基本水平横モードの吸収係数及び
一次水平横モードの吸収係数との関係を示す。
ｉＯ2蒸着膜の膜厚と基本水平横モードの吸収係数及び
一次水平横モードの吸収係数との関係を示す。
【図７】実施形態例３及び実施例３の窒化物系半導体レ
ーザ素子の要部の構成を示す断面図である。
ーザ素子の要部の構成を示す断面図である。
【図８】実施形態例３の窒化物系半導体レーザ素子のＺ
ｒＯ2蒸着膜の膜厚と基本水平横モードの吸収係数及び
一次水平横モードの吸収係数との関係を示す。
ｒＯ2蒸着膜の膜厚と基本水平横モードの吸収係数及び
一次水平横モードの吸収係数との関係を示す。
【図９】実施形態例４及び実施例４の窒化物系半導体レ
ーザ素子の要部の構成を示す断面図である。
ーザ素子の要部の構成を示す断面図である。
【図１０】実施形態例４の窒化物系半導体レーザ素子の
ＺｒＯ2蒸着膜の膜厚と基本水平横モードの吸収係数及
び一次水平横モードの吸収係数との関係を示す。
ＺｒＯ2蒸着膜の膜厚と基本水平横モードの吸収係数及
び一次水平横モードの吸収係数との関係を示す。
【図１１】従来の窒化物系半導体レーザ素子の構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１２】窒化物系半導体レーザ素子のΔｎとθ//との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図１３】光出力−注入電流特性でキンクレベルを示す
グラフである。
グラフである。
【図１４】窒化物系半導体レーザ素子のΔｎとカットオ
フ・リッジ幅との関係を示すグラフである。
フ・リッジ幅との関係を示すグラフである。
【図１５】水平横基本モード及び水平横一次モードの吸
収損失をそれぞれ説明する模式図である。
収損失をそれぞれ説明する模式図である。
【図１６】図１６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、積層
膜の構成、及びＳｉ膜の膜厚と基本水平横モードの吸収
係数及び一次水平横モードの吸収係数の関係を示すグラ
フである。
膜の構成、及びＳｉ膜の膜厚と基本水平横モードの吸収
係数及び一次水平横モードの吸収係数の関係を示すグラ
フである。
１０……従来のリッジ導波路型の窒化物系III −Ｖ族化
合物半導体レーザ素子、１２……サファイア基板、１４
……ＧａＮ横方向成長層、１６……ｎ−ＧａＮコンタク
ト層、１８……ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層、２０……活
性層、２２……ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層、２４……ｐ
−ＧａＮコンタクト層、２６……ストライプ状リッジ、
２８……ＳｉＯ2 膜、３０……ｐ側電極、３２……ｎ側
電極、４２……ＳｉＯ2 蒸着膜、４４……アモルファス
Ｓ蒸着膜、４６……ＳｉＯ2 蒸着膜、４８、５０……Ｚ
ｒＯ2蒸着膜。
合物半導体レーザ素子、１２……サファイア基板、１４
……ＧａＮ横方向成長層、１６……ｎ−ＧａＮコンタク
ト層、１８……ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層、２０……活
性層、２２……ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層、２４……ｐ
−ＧａＮコンタクト層、２６……ストライプ状リッジ、
２８……ＳｉＯ2 膜、３０……ｐ側電極、３２……ｎ側
電極、４２……ＳｉＯ2 蒸着膜、４４……アモルファス
Ｓ蒸着膜、４６……ＳｉＯ2 蒸着膜、４８、５０……Ｚ
ｒＯ2蒸着膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 喜嶋 悟 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の２ ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA13 BA04 CA07 CB22 EA16 EA18
Claims (9)
- 【請求項１】 少なくとも上部クラッド層の上部がリッ
ジに形成されているリッジ導波路型半導体レーザ素子に
おいて、 発振波長に対して実質的に透明な絶縁膜と、絶縁膜上に
積層され、発振波長を吸収する吸収膜との積層膜が、リ
ッジの両側面及び両脇の上部クラッド層上に形成され、
かつ積層膜の窓を介してリッジ上面に電極膜が電気的に
接続され、 高次水平横モードの吸収係数が基本水平横モードの吸収
係数より大きくなるように、絶縁膜及び吸収膜の膜厚
が、それぞれ、設定されていることを特徴とする半導体
レーザ素子。 - 【請求項２】 リッジが、ストライプ状、テーパ状、及
びフレア状のいずれかであることを特徴とする請求項１
に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 絶縁膜としてＳｉＯ2膜、Ａｌ2 Ｏ
3 膜、ＡｌＮ膜、ＳｉＮx 膜、Ｔａ2 Ｏ5 膜及びＺｒＯ2
膜のいずれかが、かつ吸収膜としてＳｉ膜が、それぞ
れ、設けられていることを特徴とする請求項１又は２に
記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 窒化物系III −Ｖ族化合物半導体層から
なる共振器構造を基板上に備え、ＡｌＧａＮからなる上
部クラッド層の上部がリッジとして形成されていること
を特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記
載の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 絶縁膜として設けられたＳｉＯ2膜の膜
厚が２００Å以上８００Å以下であり、かつ吸収層とし
て設けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上であることを特
徴とする請求項４に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項６】 絶縁膜として、膜厚が２００Å以上１０
００Å以下のＡｌ2Ｏ3 膜、膜厚が２００Å以上１２０
０Å以下のＳｉＮx 膜、膜厚が２００Å以上１４００Å
以下のＡｌＮ膜、膜厚が２００Å以上１２００Å以下の
Ｔａ2 Ｏ5 膜、及び膜厚が２００Å以上１２００Å以下
のＺｒＯ2膜のいずれかが設けられ、かつ吸収層として
設けられたＳｉ膜の膜厚が５０Å以上であることを特徴
とする請求項４に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項７】 絶縁膜として、膜厚が１００Å以上８０
０Å以下のＳｉＯ2膜、膜厚が１００Å以上８００Å以
下のＡｌ2 Ｏ3 膜、膜厚２００Å以上１０００Å以下の
ＳｉＮx 膜、膜厚２００Å以上１２００Å以下のＡｌＮ
膜、膜厚２００Å以上１０００Å以下のＴａ2 Ｏ5 膜、
及び２００Å以上１０００Å以下のＺｒＯ2膜のいずれ
かが設けられ、かつ吸収膜として金属膜が設けられてい
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素
子。 - 【請求項８】 吸収層として設けられた金属膜が、電極
として機能し、絶縁膜の窓を介してリッジ上面に電気的
に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項９】 窒化物系III −Ｖ族化合物半導体層から
なる共振器構造を基板上に備え、ＡｌＧａＮからなる上
部クラッド層の上部層がリッジとして形成されているこ
とを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザ素子。
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