JP2006253212A - Semiconductor laser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体レーザに関するものである。 The present invention relates to a semiconductor laser.
従来、p型クラッド層にZnをドーピングした半導体レーザが知られている。Zn等のp型不純物は熱により拡散しやすいので、このZnは、結晶成長中に活性層まで拡散してしまう。Znが活性層まで拡散すると、価電子帯間吸収や自由キャリア吸収等による吸収損失が増加する。したがって、上記の半導体レーザでは、しきい値電流の上昇、及び、効率の低下等のレーザ特性の劣化が生じていた。 Conventionally, a semiconductor laser in which a p-type cladding layer is doped with Zn is known. Since p-type impurities such as Zn are easily diffused by heat, this Zn diffuses to the active layer during crystal growth. When Zn diffuses to the active layer, absorption loss due to valence band absorption, free carrier absorption and the like increases. Therefore, in the semiconductor laser described above, degradation of laser characteristics such as an increase in threshold current and a decrease in efficiency has occurred.
このような活性層へのZnの拡散を防ぐために、特許文献1の半導体レーザでは、分離閉じ込めヘテロ構造(Separate Confinement Heterostructure:SCH)が用いられ、活性層の両側に設けられた光閉じ込め層がいずれもドーピングされ、n型になっている。特許文献1の半導体レーザでは、Znをドーピングしたp型クラッド層と活性層との間に設けられた光閉じ込め層が、n型であるので、Znの活性層への拡散が抑制される。したがって、特許文献1の半導体レーザでは、Znの拡散に起因するしきい値電流の上昇、及び、効率の低下等のレーザ特性の劣化が低減される。
しかしながら、特許文献1の半導体レーザのように、活性層とp型クラッド層との間に設けられた光閉じ込め層の全部がn型にドーピングされていると、pn接合は活性層の位置ではなくて、光閉じ込め層とp型クラッド層との間に形成されるため、pn接合から空間的に離れた位置にある活性層へは、効率的なキャリアの注入が抑制される。具体的には、p型電極側から注入された正孔は、pn接合を通過後、n型電極側から注入された電子と再結合しながら活性層まで到達するので、この正孔濃度は、pn接合近傍で最大となり、pn接合から離れて位置する活性層では、正孔濃度が減少する。 However, if the entire optical confinement layer provided between the active layer and the p-type cladding layer is doped n-type like the semiconductor laser of Patent Document 1, the pn junction is not the position of the active layer. Thus, since it is formed between the optical confinement layer and the p-type cladding layer, efficient carrier injection is suppressed into the active layer located spatially away from the pn junction. Specifically, since the holes injected from the p-type electrode side pass through the pn junction and reach the active layer while recombining with the electrons injected from the n-type electrode side, the hole concentration is In the active layer that is maximum near the pn junction and located away from the pn junction, the hole concentration decreases.
その結果、活性層における電子濃度の分布と正孔濃度の分布との重なりがアンバランスになる。一般的に、レーザ光を得るためのキャリアの発光再結合は、電子濃度の分布と正孔濃度の分布とが重なるところで生じ易い。したがって、特許文献1の半導体レーザでは、キャリアの発光再結合が減少する。故に、特許文献1の半導体レーザでは、活性層へのキャリア、特に正孔の注入効率の抑制に起因する内部量子効率の低下が生じる。 As a result, the overlap between the electron concentration distribution and the hole concentration distribution in the active layer becomes unbalanced. In general, emission recombination of carriers for obtaining laser light is likely to occur where the electron concentration distribution and the hole concentration distribution overlap. Therefore, in the semiconductor laser of Patent Document 1, the light emission recombination of carriers is reduced. Therefore, in the semiconductor laser of Patent Document 1, the internal quantum efficiency is reduced due to the suppression of the injection efficiency of carriers, particularly holes, into the active layer.
このように、特許文献1の半導体レーザでは、発光効率の低下等のレーザ特性の劣化が生じてしまう。 As described above, in the semiconductor laser disclosed in Patent Document 1, laser characteristics such as a decrease in light emission efficiency are deteriorated.
そこで、本発明は、内部量子効率を低下させることなく、吸収損失を低減することができる半導体レーザを提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser capable of reducing absorption loss without reducing internal quantum efficiency.
本発明の半導体レーザは、p型クラッド層と、n型クラッド層と、p型クラッド層とn型クラッド層との間に設けられた活性層と、活性層とp型クラッド層との間に設けられ、i型半導体から成る第1光閉じ込め層と、活性層とn型クラッド層との間に設けられ、i型半導体から成る第2光閉じ込め層と、第1光閉じ込め層とp型クラッド層との間に設けられ、p型クラッド層の不純物が活性層へ拡散することを抑制する拡散抑制層とを備える。 The semiconductor laser of the present invention includes a p-type cladding layer, an n-type cladding layer, an active layer provided between the p-type cladding layer and the n-type cladding layer, and between the active layer and the p-type cladding layer. A first optical confinement layer made of i-type semiconductor; a second optical confinement layer made of i-type semiconductor; and a first optical confinement layer and a p-type clad. And a diffusion suppression layer that is provided between the layers and suppresses diffusion of impurities of the p-type cladding layer into the active layer.
この発明によれば、p型クラッド層と第1光閉じ込め層との間に設けられた拡散抑制層がn型不純物を含んでいるので、p型クラッド層からの不純物の拡散が活性層まで及ばない。また、拡散抑制層と活性層との間の第1光閉じ込め層がi型半導体から成る。ここで、i型半導体(またはi型半導体層)とは、一般にn型半導体またはp型半導体に比して、電気的に活性なキャリア密度が小さい半導体(または半導体層)をいう。 According to the present invention, since the diffusion suppression layer provided between the p-type cladding layer and the first optical confinement layer includes the n-type impurity, the diffusion of impurities from the p-type cladding layer reaches the active layer. Absent. The first optical confinement layer between the diffusion suppression layer and the active layer is made of an i-type semiconductor. Here, an i-type semiconductor (or an i-type semiconductor layer) generally refers to a semiconductor (or a semiconductor layer) having a lower electrically active carrier density than an n-type semiconductor or a p-type semiconductor.
したがって、n型クラッド層、第2光閉じ込め層(i層)、活性層(i層)、第1光閉じ込め層(i層)、拡散抑制層(i層またはp型)、及び、p型クラッド層とで、p−i−n構造を形成し、半導体レーザに電流を流したときに、i層である活性層に、n側及びp側電極から電子及び正孔の両キャリアが効率よく注入される。この結果、活性層における電子濃度の分布と正孔濃度の分布とが重なり、活性層中でキャリアの再結合が生じ易い。 Therefore, the n-type cladding layer, the second optical confinement layer (i layer), the active layer (i layer), the first optical confinement layer (i layer), the diffusion suppression layer (i layer or p type), and the p type cladding When a p-i-n structure is formed with the layer and current is passed through the semiconductor laser, both electron and hole carriers are efficiently injected from the n-side and p-side electrodes into the active layer that is the i layer. Is done. As a result, the electron concentration distribution and the hole concentration distribution in the active layer overlap, and carrier recombination tends to occur in the active layer.
このように、本発明の半導体レーザでは、p型クラッド層からの不純物の拡散を抑制することで光の吸収係数の増加を抑制すると同時に活性層をi層のまま維持したp−i−n構造を採用しているので、活性層での効率的な発光再結合が得られ、高い発光効率を有する半導体レーザを得ることができる。 As described above, the semiconductor laser of the present invention has a pin structure in which the increase of the light absorption coefficient is suppressed by suppressing the diffusion of impurities from the p-type cladding layer and at the same time the active layer is maintained as the i layer. Therefore, efficient emission recombination in the active layer can be obtained, and a semiconductor laser having high emission efficiency can be obtained.
また、光の伝搬経路である第1光閉じ込め層がi型半導体から成るので、第1光閉じ込め層における自由キャリア吸収が低減される。したがって、本発明の半導体レーザでは、しきい値電流の低減、及び、発光効率の増加などの効果が期待できる。 In addition, since the first optical confinement layer that is the light propagation path is made of an i-type semiconductor, free carrier absorption in the first optical confinement layer is reduced. Therefore, in the semiconductor laser of the present invention, effects such as a reduction in threshold current and an increase in light emission efficiency can be expected.
本発明の半導体レーザの拡散抑制層は、p型クラッド層の材料と同一な材料であり、i型半導体から成ることが好ましい。 The diffusion suppressing layer of the semiconductor laser of the present invention is made of the same material as that of the p-type cladding layer and is preferably made of an i-type semiconductor.
また、本発明の半導体レーザの拡散抑制層は、第1光閉じ込め層の材料と同一な材料であり、i型半導体から成っていてもよい。 Further, the diffusion suppression layer of the semiconductor laser of the present invention is the same material as that of the first optical confinement layer, and may be made of an i-type semiconductor.
また、本発明の半導体レーザの拡散抑制層は、厚みが5nm以上30nm以下であり、該拡散抑制層はn型不純物を含み、該n型不純物が、上記p型クラッド層に添加されたp型不純物の濃度よりも小さい濃度で添加されていることが好ましい。 The diffusion suppression layer of the semiconductor laser of the present invention has a thickness of 5 nm to 30 nm, the diffusion suppression layer includes an n-type impurity, and the n-type impurity is added to the p-type cladding layer. It is preferable to add at a concentration lower than the impurity concentration.
また、本発明の半導体レーザのp型クラッド層の不純物の濃度分布が、活性層からp型クラッド層へ向かう方向に傾斜していてもよい。 Further, the impurity concentration distribution of the p-type cladding layer of the semiconductor laser of the present invention may be inclined in the direction from the active layer to the p-type cladding layer.
本発明によれば、高い内部量子効率を有し、且つ、低いしきい値電流を有する半導体レーザが提供される。 According to the present invention, a semiconductor laser having a high internal quantum efficiency and a low threshold current is provided.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザの構造を示す断面図である。図1に示すように、半導体レーザ10は、下記のようにn型InP基板12上に複数の半導体層を積層する。n型InP基板12上にはn型InPクラッド層14が設けられ、n型クラッド層14上にはInGaAsP第2光閉じ込め層16が設けられ、第2光閉じ込め層16上にはi型InGaAsP活性層18が設けられ、活性層18上にはi型InGaAsP第1光閉じ込め層20が設けられ、i型第1光閉じ込め層20上にはInP拡散抑制層22が設けられ、拡散抑制層22上にはp型InP第1クラッド層23が設けられ、p型InP第1クラッド層23上にはp型InP第2クラッド層24が設けられ、p型第2クラッド層24上にはコンタクト層27が設けられている。第2光閉じ込め層16は、例えば、i型半導体から成ることができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
第2光閉じ込め層16、活性層18、及び、i型第1光閉じ込め層20は、分離閉じ込めヘテロ構造(Separate ConfinementHeterostructure:SCH)を構成する。活性層18は、第2光閉じ込め16及びi型第1光閉じ込め層20の間に位置するので、第2光閉じ込め層16及びi型第1光閉じ込め層20は、活性層18中にキャリア(電子及び正孔)を閉じ込めるように作用する。
The second
第2光閉じ込め層16、活性層18、及び、第1光閉じ込め層20は、n型クラッド層14とp型クラッド層23、24との間に位置する。n型クラッド層14及びp型クラッド層23、24は、第2光閉じ込め層16、活性層18、及び、第1光閉じ込め層20の材料より屈折率が小さい材料から成るので、これらの層16、18、20に光を閉じ込めるように作用する。
The second
拡散抑制層22は、i型第1光閉じ込め層20とp型第1クラッド層23との間に位置する。拡散抑制層22は、p型クラッド層23の材料と同一な材料から成るので、第2光閉じ込め層16、活性層18、及び、第1光閉じ込め層20に光を閉じ込めるように作用する。すなわち、本実施形態では、n型クラッド層14と、拡散抑制層22及びp型クラッド層23との間に光が閉じ込められることとなる。
The
活性層18は、例えば多重量子井戸(Multiple Quantum Well:MQW)構造を有する。活性層18には、第2光閉じ込め層16及びi型第1光閉じ込め層20を介して、n型クラッド層14及びp型クラッド層23、24から電子と正孔が注入される。活性層18では、これらの電子と正孔が再結合し、光が発生する。
The
また、i型第2光閉じ込め層16、活性層18、i型第1光閉じ込め層20、拡散抑制層22、及び、p型第1クラッド層23は、図1に示すXY面に直交するZ方向に延びるメサを成している。このメサは、電流ブロック層26で埋め込まれている。電流ブロック層26は、p型クラッド層23からn型クラッド層14へ流れる電流をブロックする。したがって、n型クラッド層14及びp型クラッド層23から注入される電子と正孔は、効率良く活性層18に導かれる。
In addition, the i-type second
このような半導体レーザ10の半導体層の一例を示せば、拡散抑制層22はi型半導体から成る。拡散抑制層22の厚みは5nm以上30nm以下である。この層22は、n型不純物Siがドープされている。n型基板12のn型不純物の濃度は2×1018cm−3程度である。n型クラッド層14の厚みは500nm程度であり、この層14のn型不純物はSiであり、その濃度は1×1018cm−3程度である。第2光閉じ込め層16及びi型第1光閉じ込め層20の厚みはそれぞれ50nm程度であり、これらの層16、20は、不純物濃度が1×1017cm−3以下であり、又はアンドープ半導体である。活性層18は、不純物濃度が1×1017cm−3以下であり、又はアンドープ半導体である。p型第1クラッド層23及びp型第2クラッド層24のp型不純物はZnであり、それぞれの濃度は1×1017cm−3以上2×1018cm−3以下である。これらの層23、24の総厚みは500nm程度である。
If an example of the semiconductor layer of such a
なお、拡散抑制層22にドープされている不純物Siの濃度は、p型クラッド層のp型不純物濃度以下にドープされており、p型クラッド層から拡散した不純物と補償され、拡散抑制層22の導電型がp型で、電気的に活性なキャリア密度が、5×1017cm−3以下になるように調整されている。
Note that the concentration of the impurity Si doped in the
本実施形態の半導体レーザ10によれば、p型クラッド層23と第1光閉じ込め層20との間に設けられた拡散抑制層22が、n型不純物Siを含んでいるので、p型クラッド層23、24からの不純物Znの拡散が活性層18まで及ばない。また、拡散抑制層22と活性層18との間の第1光閉じ込め層20がi型半導体から成る。したがって、活性層18における電子濃度の分布と正孔濃度の分布とが重なり、活性層18中でキャリアの再結合が生じ易い。故に、半導体レーザ10では、電子と正孔の空間分布の差に起因する内部量子効率の低下を生じさせることなく、p型クラッド層からの不純物Znの拡散に起因する吸収損失が低減される。
According to the
また、光の伝搬経路である第1光閉じ込め層20に加えて第2光閉じ込め層16もi型半導体から成れば、第1光閉じ込め層20及び第2光閉じ込め層16における自由キャリア吸収が低減される。したがって、半導体レーザ10では、しきい値電流の増加が低減される、発光効率が増加するなどの効果がある。
Further, if the second
また、拡散抑制層22がInP半導体から成るので、第1光閉じ込め層20にp型不純物Znが拡散しない。このため、光が多く分布している光閉じ込め層における光吸収が減少できるという利点がある。
Further, since the
また、拡散抑制層22の厚みが5nm以上であれば、5nm以上で厚ければ厚いほどp型不純物Znの拡散を抑制できる。
In addition, if the thickness of the
また、拡散抑制層22の厚みが30nm以下であれば、レーザの直列抵抗もそれ程上げることなく、またキャリアのオーバフローの影響も少ない。
If the thickness of the
以下、本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザの製造方法について説明する。図2及び図3は、半導体レーザ10の製造工程を示す断面図である。
A method for manufacturing a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention will be described below. 2 and 3 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the
(第1半導体層堆積工程)
まず、n型InP基板52上に半導体層の積層構造を形成する。図2(a)に示すように、n型InP基板52上に、n型InPクラッド層54、i型InGaAsP第2光閉じ込め層56、i型InGaAsP活性層58、及び、i型InGaAsP第1光閉じ込め層60、n型InP拡散抑制層62、p型InP第1クラッド層63を順次に形成する。これらの半導体層は、例えば有機金属気相エピタキシ法(Organometallic Vapor Phase Epitaxy:OMVPE)を用いて成長される。
(First semiconductor layer deposition step)
First, a stacked structure of semiconductor layers is formed on the n-
(マスク形成工程)
次いで、i型第1光閉じ込め層上にエッチングマスク層を形成する。図2(a)に示すように、エッチングマスク層65は、p型第1クラッド層63上にマスク層を堆積し、このマスク層をフォトリソグラフィ技術によって所定形状にエッチングすることによって形成される。マスク層65は、XY面に直交するZ方向に延びる短冊形に形成される。例示すれば、マスク層の材料には、二酸化シリコン(SiO2 )または窒化シリコン(SiN)等が用いられる。
(Mask formation process)
Next, an etching mask layer is formed on the i-type first optical confinement layer. As shown in FIG. 2A, the
(メサ形成工程)
次いで、図2(b)に示すように、i型第2光閉じ込め層56、活性層58、i型第1光閉じ込め層60、n型拡散抑制層62、及び、p型第1クラッド層63をエッチングすることによって、i型第2光閉じ込め層56a、活性層58a、i型第1光閉じ込め層60a、n型拡散抑制層62a、及び、p型第1クラッド層63aで構成されるメサに形成する。
(Mesa formation process)
Next, as shown in FIG. 2B, the i-type second
(電流ブロック層形成工程)
次いで、マスク材を除去することなく、n型クラッド層54上にInP電流ブロック層66を形成して、i型第2光閉じ込め層56a、活性層58a、i型第1光閉じ込め層60a、n型拡散抑制層62a、及び、p型第1クラッド層63aから成るメサを埋め込む。図3(a)に示すように、この電流ブロック層66は、マスク層65上には堆積されず、n型クラッド層54上のみに選択的に成長する。したがって、エッチングで残されたメサは埋め込まれて、平坦化される。
(Current block layer formation process)
Next, an InP
(第2半導体層堆積工程)
次いで、マスク材を除去した後に、p型第1クラッド層63a上に半導体層の積層構造を形成する。図3(b)に示すように、p型第1クラッド層63a及び電流ブロック層66上に、p型InP第2クラッド層64及びコンタクト層67を順次に形成する。これらの半導体層は、例えばOMVPEを用いて成長される。
(Second semiconductor layer deposition step)
Next, after removing the mask material, a stacked structure of semiconductor layers is formed on the p-type
一例を示せば、n型拡散抑制層62aのn型不純物はSiであり、その濃度は、p型第1クラッド層63及びp型第2クラッド層64のp型不純物濃度以下であることが好ましい。p型第1クラッド層63a及びp型第2クラッド層64のp型不純物はZnであり、それぞれの濃度は1×1017cm−3以上であることが好ましい。また、それぞれの濃度は2×1018cm−3以下であることが好ましい。
For example, the n-type impurity of the n-type
OMVPEを用いて、これらの半導体層63a、64を成長する際の環境温度は高いので、p型クラッド層63a、64の結晶成長中に、p型クラッド層63a、64にドーピングされたZnは、n型拡散抑制層62aへ拡散する。そのため、n型拡散抑制層62aは、このZnと自身にドーピングされているSiとを含むこととなる。好適には、n型拡散抑制層62aはi型半導体を成す。
Since the environmental temperature when growing these
この後に、電極を形成する工程等を行う。このようにして、図1に示す半導体レーザ10が製造される。
Thereafter, a step of forming an electrode is performed. In this way, the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザについて説明する。図4は、本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザの構造を示す断面図である。図4に示す半導体レーザ10aは、図1に示すInP拡散抑制層22がInGaAsP拡散抑制層22aである点において、第1の実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
Next, a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. A
拡散抑制層22aは、i型第1光閉じ込め層20とp型第1クラッド層23との間に位置する。拡散抑制層22aは、第2光閉じ込め層16、活性層18、及び、第1光閉じ込め層20の材料と同一な材料から成る。したがって、半導体レーザ10aでは、n型クラッド層14とp型クラッド層23とによって、i型第2光閉じ込め層16、活性層18、i型第1光閉じ込め層20、及び、拡散抑制層22aに光が閉じ込められる。
The
拡散抑制層22aは、第2半導体層堆積工程初期ではn型InGaAsP半導体から成る。一例を示せば、このn型半導体層の厚みは5nm以上30nm以下であり、この半導体層のn型不純物はSiであり、その濃度は1×1017cm−3以上2×1018cm−3以下である。このn型半導体層は、p型クラッド層23、24の結晶成長中に、p型クラッド層23、24から拡散してきたZnを含み、拡散抑制層22aと成る。拡散抑制層22aは、この拡散したZnと自身にドーピングされているSiとを含む。拡散抑制層22aは、好ましくはi半導体を成す。一例を示せば、拡散抑制層22aの厚みは5nm以上30nm以下であり、この層のキャリア密度は5×1017cm−3以下である。
The
本実施形態の半導体レーザ10aによれば、p型クラッド層23と第1光閉じ込め層20との間に設けられた拡散抑制層22aが、n型不純物Siを含んでいるので、p型クラッド層23、24からの不純物Znの拡散が活性層18まで及ばない。また、拡散抑制層22aと活性層18との間の第1光閉じ込め層20がi型半導体から成る。したがって、活性層18における電子濃度の分布と正孔濃度の分布とが重なり、活性層18中でキャリアの再結合が生じ易い。故に、半導体レーザ10aでは、電子と正孔の空間分布の差に起因する内部量子効率の低下を生じさせることなく、p型クラッド層からの不純物Znの拡散に起因する吸収損失が低減される。
According to the
また、光の伝搬経路である第1光閉じ込め層20に加えて第2光閉じ込め層16及び拡散抑制層22aもi型半導体から成れば、第1光閉じ込め層20、第2光閉じ込め層16、及び、拡散抑制層22aにおける自由キャリア吸収が低減される。したがって、半導体レーザ10aでは、しきい値電流の増加が低減される。
If the second
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
本実施形態に係る半導体レーザでは、p型クラッド層の不純物の濃度分布が、活性層からp型クラッド層へ向かう方向に傾斜していてもよい。 In the semiconductor laser according to the present embodiment, the impurity concentration distribution of the p-type cladding layer may be inclined in the direction from the active layer to the p-type cladding layer.
p型クラッド層の不純物の濃度分布が、活性層からp型クラッド層に向かうにつれて不純物濃度が高くなる場合、p型クラッド層における光がより多く分布する活性層側のドーピング濃度が薄いため、p型クラッド層の活性層側における吸収を減らすことができる。したがって、半導体レーザの抵抗を大きく上げることなく、等価的に全体のロスを減らすことができる。 When the impurity concentration distribution of the p-type cladding layer increases as it goes from the active layer to the p-type cladding layer, the doping concentration on the active layer side where more light is distributed in the p-type cladding layer is thin, so p Absorption on the active layer side of the mold cladding layer can be reduced. Therefore, the entire loss can be equivalently reduced without greatly increasing the resistance of the semiconductor laser.
一方、p型クラッド層の不純物の濃度分布が、活性層からp型クラッド層に向かうにつれて不純物濃度が低くなる場合、p型クラッド層における光閉じ込め層との界面のp型不純物の濃度が高いので、この濃度が低い場合に比べて、電子のp型クラッド層へのキャリアオーバーフローを抑制することができる。 On the other hand, when the impurity concentration distribution in the p-type cladding layer decreases from the active layer toward the p-type cladding layer, the p-type impurity concentration at the interface with the optical confinement layer in the p-type cladding layer is high. Compared with the case where this concentration is low, carrier overflow of electrons to the p-type cladding layer can be suppressed.
また、本実施形態に係る半導体レーザは、拡散抑制層22又は22aとp型クラッド層23の間にp+型InPキャリアストップ層28を設けた構成であってもよい(図5(a))。一例を示せば、キャリアストップ層28の厚さは20nm程度であり、キャリアストップ層28の不純物Znの濃度は2×1018cm−3以上である。
In addition, the semiconductor laser according to the present embodiment may have a configuration in which a p + -type InP
この構成によれば、通常のキャリアストップ層と同様に、電子のキャリアオーバーフローを抑制することができる。 According to this configuration, an electron carrier overflow can be suppressed as in a normal carrier stop layer.
また、本実施形態に係る半導体レーザは、分布期間型半導体レーザであってもよい(図5(b))。この半導体レーザでは、拡散抑制層22又は22aと第1光閉じ込め層20との間にInGaAsP回折格子形成層30が設けられ、回折格子形成層30と拡散抑制層22又は22aとの間の境界面に回折格子32が形成される。一例を示せば、回折格子形成層30の厚みは20nm程度である。
The semiconductor laser according to the present embodiment may be a distributed period type semiconductor laser (FIG. 5B). In this semiconductor laser, an InGaAsP diffraction grating
また、本実施形態に係る半導体レーザでは、光閉じ込め層16、20及び活性層18が、AlGaInAs半導体から成っていてもよい。また、これらの層16、18、20がAlGaAs半導体から成り、且つ、基板12、クラッド層14、23、24、及び、拡散抑制層22が、GaAs半導体から成っていてもよい。また、本実施形態に係る半導体レーザは、n型基板上に半導体層を積層する構造であるが、p型基板上に半導体層を積層する構造であってもよい。
In the semiconductor laser according to the present embodiment, the light confinement layers 16 and 20 and the
また、本実施形態に係る半導体レーザでは、n型不純物としてSiを例示したが、これに限られるものではない。また、本実施形態に係る半導体レーザでは、半導体層の厚みを例示したが、上述した値に限られるものではない。 In the semiconductor laser according to the present embodiment, Si is exemplified as the n-type impurity, but the present invention is not limited to this. Moreover, in the semiconductor laser according to the present embodiment, the thickness of the semiconductor layer is exemplified, but the value is not limited to the above-described value.
10…半導体レーザ、12…基板、14…n型クラッド層、16…第2光閉じ込め層、18…活性層、20…第1光閉じ込め層、22…拡散抑制層、23、24…p型クラッド層、26…電流ブロック層、コンタクト層27。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
n型クラッド層と、
前記p型クラッド層と前記n型クラッド層との間に設けられた活性層と、
前記活性層と前記p型クラッド層との間に設けられ、i型半導体から成る第1光閉じ込め層と、
前記活性層と前記n型クラッド層との間に設けられ、i型半導体から成る第2光閉じ込め層と、
前記第1光閉じ込め層と前記p型クラッド層との間に設けられ、前記p型クラッド層からの不純物が前記活性層へ拡散することを抑制する拡散抑制層と、
を備える、
半導体レーザ。 a p-type cladding layer;
an n-type cladding layer;
An active layer provided between the p-type cladding layer and the n-type cladding layer;
A first optical confinement layer formed between the active layer and the p-type cladding layer and made of an i-type semiconductor;
A second optical confinement layer provided between the active layer and the n-type cladding layer and made of an i-type semiconductor;
A diffusion suppression layer provided between the first optical confinement layer and the p-type cladding layer and suppressing diffusion of impurities from the p-type cladding layer into the active layer;
Comprising
Semiconductor laser.
請求項1に記載の半導体レーザ。 The diffusion suppression layer is made of the same material as that of the p-type cladding layer and is made of an i-type semiconductor.
The semiconductor laser according to claim 1.
請求項1に記載の半導体レーザ。 The diffusion suppression layer is made of the same material as that of the first optical confinement layer and is made of an i-type semiconductor.
The semiconductor laser according to claim 1.
前記拡散抑制層はn型不純物を含み、該n型不純物が、前記p型クラッド層に添加されたp型不純物の濃度よりも小さい濃度で添加されている、
請求項1〜3のいずれかに記載の半導体レーザ。 The thickness of the diffusion suppressing layer is 5 nm or more and 30 nm or less,
The diffusion suppression layer includes an n-type impurity, and the n-type impurity is added at a concentration lower than the concentration of the p-type impurity added to the p-type cladding layer.
The semiconductor laser according to claim 1.
請求項1〜4のいずれかに記載の半導体レーザ。
The impurity concentration distribution of the p-type cladding layer is inclined in a direction from the active layer toward the p-type cladding layer.
The semiconductor laser according to claim 1.
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