JP2002502130A - 半導体レーザチップ - Google Patents

半導体レーザチップ

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JP2002502130A
JP2002502130A JP2000529768A JP2000529768A JP2002502130A JP 2002502130 A JP2002502130 A JP 2002502130A JP 2000529768 A JP2000529768 A JP 2000529768A JP 2000529768 A JP2000529768 A JP 2000529768A JP 2002502130 A JP2002502130 A JP 2002502130A
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ヨアヒム エーベリング カール
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オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー オッフェネ ハンデルスゲゼルシャフト
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Abstract

(57)【要約】 光共振器内にレーザ活性の半導体構造体が配置されている半導体レーザチップに関する。半導体レーザチップの同一の共振器内に直列接続された２つ以上のレーザ活性のｐｎ接合部が収容されており、このｐｎ接合部の順方向は整流されている。２つのレーザ活性のｐｎ接合部の間には各１つのｐｎ接合部が配置されており、このｐｎ接合部の順方向はレーザ活性のｐｎ接合部の順方向とは反対に配向されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、光共振器内にレーザ活性の半導体構造体が配置されている半導体レ
ーザチップに関する。
【０００２】 この種のレーザチップは例えば刊行物、米国特許第５０１６２５２号明細書、
日本国特許出願公開第２−７１５７４号公報、日本国特許出願公開第６１−２４
７０８４号公報から公知である。これらの刊行物には、ｎ導電型のカバー層、活
性層、およびｐ導電型のカバー層が連続して半導体基板上に堆積されているレー
ザダイオードチップが記載されている。
【０００３】 この種の半導体レーザチップでは、ＧａＡｓ基板上のＩｎＡｌＧａＡｓまたは
ＩｎＡｌＧａＰ、ＩｎＰ基板上のＩｎＡｌＧａＡｓＰ、またはサファイア基板ま
たはＳｉＣ基板上のＩｎＡｌＧａＮの材料系がエッジエミッタおよびバーティカ
ルエミッタ、いわゆる垂直共振器レーザＶＣＳＥＬとして設けられている。
【０００４】 本発明の課題は、従来技術に比べて高い効率および出力を有する半導体レーザ
チップを開発することである。
【０００５】 この課題は請求項１または請求項２の特徴部分に記載の構成を有する半導体レ
ーザチップにより解決される。有利な実施形態は従属請求項の対象範囲である。
【０００６】 本発明によれば、半導体レーザチップの同一の共振器に直列接続された２つ以
上のレーザ活性のｐｎ接合部が収容されている。このｐｎ接合部の順方向は整流
されている。レーザ活性のｐｎ接合部はそれ自体では周知の量子井戸を電荷キャ
リアの再結合のために有している。２つのレーザ活性のｐｎ接合部の間に各１つ
のｐｎ接合部が配置されており、後者のｐｎ接合部の順方向はレーザ活性のｐｎ
接合部の順方向とは反対に配向されており、かつ半導体チップの順方向に対して
逆方向に極性付けられている。逆方向に極性付けられた１つまたは複数のｐｎ接
合部は、半導体材料においてレーザ活性のｐｎ接合部の半導体材料よりも大きな
バンドギャップを有している。
【０００７】 エッジエミッション形半導体レーザチップではレーザ活性のｐｎ接合部は導波
ゾーン内に存在している。バーティカルエミッション形半導体レーザチップＶＣ
ＳＥＬでは、レーザ活性のｐｎ接合部の量子井戸は半導体レーザチップに発生し
た定常波領域の腹に存在しており、また逆方向に極性付けられた１つまたは複数
のｐｎ接合部の量子井戸は半導体レーザチップに発生した定常波領域の節に存在
している。
【０００８】 有利には連続する２つのレーザ活性のｐｎ接合部の間の距離は２μｍよりも小
さい。
【０００９】 有利な実施形態では量子井戸はドープされない。
【００１０】 本発明を以下に実施例に則して図に関連して詳細に説明する。図には実施例の
概略的な断面図が示されている。
【００１１】 図示された構造のエッジエミッション形多重ｐｎレーザダイオードは基板１を
有しており、この基板は例えばｎ型にドープされたＧａＡｓから成っている。基
板１の第１の主表面には電気コンタクト２、例えばｎ型コンタクトが設けられて
おり、このコンタクトは例えばＧｅＮｉＡｕから形成されている。第１の主表面
に対向する基板１の第２の主表面には第１のカバー層３が配置されており、この
カバー層は例えばＡｌＧａＡｓ、特にドープ濃度ｎ≒５＊１０17ｃｍ-3、厚さ１
μｍ〜２μｍのＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓから成っている。
【００１２】 第１のカバー層３の上に活性層のシーケンス４が配置されており、この層シー
ケンスは有利には２つのグループのドープされていない量子井戸１１（ここでは
具体的にそれぞれ２つずつの量子井戸１１）を有しており、バリア層１２および
トラップ層１３〜１５によって取り囲まれている。量子井戸は例えばドープされ
ていないＩｎＧａＡｓ（例えばＩｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓの量子井戸）から成っており
、バリア層１２およびトラップ層１３〜１５は例えばＧａＡｓまたはＡｌ0.2Ｇ ａ0.8Ａｓから成っている。
【００１３】 量子井戸１１はそれぞれ順方向で駆動されるｐｎダイオードの空乏ゾーンに位
置している。ｐｎダイオードはそれぞれ２つの量子井戸１１、２つのバリア層１
２、ｎ導電型のトラップ層およびｐ導電型のトラップ層から成っている。２つの
グループの量子井戸１１の間に配置されたトラップ層１４はレーザ活性のｐｎ接
合部８、９に対して逆方向に極性付けられた高濃度ドープのダイオードとして構
成されており（ｎ≒５＊１０18ｃｍ-3およびｐ≒５＊１０19ｃｍ-3）、レーザ活
性のｐｎ接合部よりも大きなバンドギャップを有する。
【００１４】 活性層のシーケンス４の上には第２のカバー層５が配置されており、このカバ
ー層は例えばＡｌＧａＡｓ、特にドープ濃度ｐ≒５＊１０17ｃｍ-3、厚さ１μｍ
〜２μｍのＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓから成っている。このカバー層５上にはコンタク
ト層６が位置しており、このコンタクト層上には電気コンタクト７、ここではｐ
型コンタクトが設けられている。コンタクト層６は例えばｐ++型にドープされた
ＧａＡｓから成っており、約１０ｎｍの厚さである。またｐ型コンタクト７は例
えばＴｉＰｔＡｕから成っている。
【００１５】 図１に示された構造体は直接にエッジエミッション形のブロードストライプレ
ーザとして形成することができる。このレーザは、例えばリブ型導波体構造で実
現すれば、エッジエミッション形のトランスバーサルシングルモードレーザダイ
オードとしても使用することができる。
【００１６】 別の実施例はバーティカルエミッション形半導体レーザチップに関する。ここ
では図１の実施例の２つのカバー層３、５に代えて周知のようにブラッグ反射層
、例えばＡｌＡｓ‐ＧａＡｓブラッグ鏡が使用される。
【００１７】 前述の層シーケンスの製造は例えば分子線エピタキシを用いて行うことができ
る。ｐ型ドーピングに対して例えば炭素が用いられ、ｎ型ドーピングに対しては
シリコンが用いられる。こうした製造は有機金属の気相エピタキシによっても行
うことができる。
【００１８】 半導体レーザチップの本発明の構造体は活性層のシーケンス内で獲得すべき利
得を増大させ、ひいては低い閾値電流密度での動作をもたらす。これにより最も
効率の良い大きな光共振器構造（Large Optical Cavity Structure）の設計が得
られる。
【００１９】 本発明の構造体はＩｎＡｌＧａＡｓの半導体系に限定されるものではなく、例
えばＩｎＰ基板のＩｎＡｌＧａＡｓＰの材料系、またはＩｎＡｌＧａＮＡｓ系に
おいても実現可能である。またＩＩ‐ＶＩ族半導体系、例えばＺｎＭｇＢｅＳＳ
ｅでもこのレーザ構造体を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 第１の実施例の上方部分の概略的な断面図が示されている。
【図１Ｂ】 第１の実施例の下方部分の概略的な断面図が示されている。
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光共振器内にレーザ活性の半導体構造体が配置されている エッジエミッション形半導体レーザチップにおいて、 半導体レーザチップの同一の共振器内に直列接続された２つ以上のレーザ活性
    のｐｎ接合部が収容されており、該ｐｎ接合部の順方向は整流されており、 レーザ活性のｐｎ接合部は電荷キャリアを再結合するための量子井戸を有して
    おり、 ２つのレーザ活性のｐｎ接合部の間に各１つのｐｎ接合部が配置されており、
    後者のｐｎ接合部の順方向はレーザ活性のｐｎ接合部の順方向とは反対に配向さ
    れており、 逆方向に極性付けられた後者のｐｎ接合部は半導体材料においてレーザ活性の
    ｐｎ接合部の半導体材料よりも大きなバンドギャップを有しており、 レーザ活性のｐｎ接合部は導波ゾーンに位置している、 ことを特徴とするエッジエミッション形半導体レーザチップ。
  2. 【請求項２】 光共振器内にレーザ活性の半導体構造体が配置されている バーティカルエミッション形半導体レーザチップにおいて、 半導体レーザチップの同一の共振器内に直列接続された２つ以上のレーザ活性
    のｐｎ接合部が収容されており、該ｐｎ接合部の順方向は整流されており、 レーザ活性のｐｎ接合部は電荷キャリアを再結合するための量子井戸を有して
    おり、 ２つのレーザ活性のｐｎ接合部の間に各１つのｐｎ接合部が配置されており、
    後者のｐｎ接合部の順方向はレーザ活性のｐｎ接合部の順方向とは反対に配向さ
    れており、 逆方向に極性付けられた後者のｐｎ接合部は半導体材料においてレーザ活性の
    ｐｎ接合部の半導体材料よりも大きなバンドギャップを有しており、 レーザ活性のｐｎ接合部の量子井戸は半導体レーザチップに発生した定常波領
    域の腹に存在しており、逆方向に極性付けられた１つまたは複数のｐｎ接合部の
    量子井戸は半導体レーザチップに発生した定常波領域の節に存在している、 ことを特徴とするバーティカルエミッション形半導体レーザチップ。
JP2000529768A 1998-01-30 1999-01-29 半導体レーザチップ Pending JP2002502130A (ja)

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DE19803759.7 1998-01-30
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