JP2007299895A - Surface emitted laser element, surface emitted laser array having the same, electronic photographing system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, optical interconnection system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, and optical communication system having surface emitted laser element or surface emitted laser array - Google Patents

Surface emitted laser element, surface emitted laser array having the same, electronic photographing system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, optical interconnection system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, and optical communication system having surface emitted laser element or surface emitted laser array Download PDF

Info

Publication number
JP2007299895A
JP2007299895A JP2006126073A JP2006126073A JP2007299895A JP 2007299895 A JP2007299895 A JP 2007299895A JP 2006126073 A JP2006126073 A JP 2006126073A JP 2006126073 A JP2006126073 A JP 2006126073A JP 2007299895 A JP2007299895 A JP 2007299895A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
emitting laser
surface emitting
laser element
refractive index
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.)
Pending
Application number
JP2006126073A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoto Jikutani
直人 軸谷
Shunichi Sato
俊一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2006126073A priority Critical patent/JP2007299895A/en
Publication of JP2007299895A publication Critical patent/JP2007299895A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface emitted laser element capable of suppressing the absorption of oscillating light. <P>SOLUTION: The surface emitted laser element has a reflecting layer 107 and has a selectively oxidized layer 108. The reflecting layer 107 is so disposed as to contact with a cavity 120 comprising cavity spacer layers 104, 106 and an active layer 105. Further, the reflecting layer 107 comprises a laminated structure wherein low- and high-refractive-index layers 1071, 1072 are laminated alternately. Moreover, the low refractive-index layer 1071 is formed of Al<SB>0.95</SB>Ga<SB>0.05</SB>As, and the high refractive-index layer 1072 is formed of (Al<SB>0.37</SB>Ga<SB>0.63</SB>)<SB>0.51</SB>In<SB>0.49</SB>P. Furthermore, the selectively oxidized layer 108 is interposed between the two low refractive-index layers 1071 included in the reflecting layer 107. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた電子写真システム、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光インターコネクションシステムおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システムに関するものである。   The present invention relates to a surface emitting laser element, a surface emitting laser array including the same, an electrophotographic system including the surface emitting laser element or the surface emitting laser array, and an optical interconnection system including the surface emitting laser element or the surface emitting laser array. And an optical communication system including a surface emitting laser element or a surface emitting laser array.

従来、基板面に対して垂直な方向に出力が得られる面発光型半導体素子として面発光レーザ素子(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)および共振器共振型面発光ダイオード素子(RCLED)が知られている。   Conventionally, a surface emitting laser element (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser) and a resonator resonance type surface emitting diode element (RCLED) are known as surface emitting semiconductor elements capable of obtaining an output in a direction perpendicular to a substrate surface. Yes.

これらの面発光素子は、たとえば、(多重)量子井戸構造等からなる活性層と、この活性層の両側に設けられた共振器スペーサー層と、さらに、共振器スペーサー層の両側に設けられた1対の分布ブラッグ反射器とから構成される。そして、1対の分布ブラッグ反射器は、p型の不純物がドーピングされたp型分布ブラッグ反射器と、n型の不純物がドーピングされたn型分布ブラッグ反射器とからなる。   These surface light emitting elements are, for example, an active layer having a (multiple) quantum well structure, a resonator spacer layer provided on both sides of the active layer, and a 1 provided on both sides of the resonator spacer layer. It consists of a pair of distributed Bragg reflectors. The pair of distributed Bragg reflectors includes a p-type distributed Bragg reflector doped with a p-type impurity and an n-type distributed Bragg reflector doped with an n-type impurity.

1対の分布ブラッグ反射器の外側には電極が設けられており、この電極に電圧を印加することによって、キャリア(正孔および電子)が活性層へ注入され、発光再結合により発光またはレーザ発振が生じる。   An electrode is provided outside the pair of distributed Bragg reflectors. By applying a voltage to this electrode, carriers (holes and electrons) are injected into the active layer, and light emission or laser oscillation is caused by light emission recombination. Occurs.

面発光レーザ素子は、特に、レーザ発振方向における利得領域(活性層)の厚さが薄いので、発振を得るためには、99%以上の高い反射率を有する共振器ミラーを活性層の両側に配置する必要があり、そのようなミラーとして分布ブラッグ反射器が好適である。   Since the surface emitting laser element has a particularly thin gain region (active layer) in the laser oscillation direction, a resonator mirror having a high reflectivity of 99% or more is provided on both sides of the active layer in order to obtain oscillation. A distributed Bragg reflector is preferred as such a mirror.

分布ブラッグ反射器は、屈折率が異なる2種の半導体層を対象とする波長(λ)に対し、λ/4n(nは半導体層の屈折率)の厚さに交互に積層して構成されており、光波の多重反射によって高い反射率を得ることができる。この場合、2種の半導体層の屈折率差が大きく、また、その積層数が多い程、高い反射率を得ることができる。   The distributed Bragg reflector is configured by alternately laminating a thickness of λ / 4n (n is the refractive index of the semiconductor layer) with respect to the wavelength (λ) for two types of semiconductor layers having different refractive indexes. Therefore, a high reflectance can be obtained by multiple reflection of light waves. In this case, the higher the refractive index difference between the two semiconductor layers and the greater the number of stacked layers, the higher the reflectivity can be obtained.

分布ブラッグ反射器の構成としては、AlGaAs系材料を用いたものが広く知られており、発振光の吸収を防ぐために発振波長に応じて透明となる半導体材料を用いて構成される。たとえば、In0.2Ga0.8As/GaAsからなる活性層と、AlAs/GaAsからなる分布ブラッグ反射器とを備える980nm帯の面発光レーザ素子が知られている(非特許文献1)。 As a configuration of the distributed Bragg reflector, a configuration using an AlGaAs-based material is widely known, and is configured using a semiconductor material that becomes transparent according to the oscillation wavelength in order to prevent absorption of oscillation light. For example, a surface-emitting laser element in the 980 nm band including an active layer made of In 0.2 Ga 0.8 As / GaAs and a distributed Bragg reflector made of AlAs / GaAs is known (Non-Patent Document 1).

非特許文献1に記載された例では、AlGaAs系材料の中で最も屈折率差が大きくとれる組み合わせとなっており、高い反射率を得るのに好ましい組み合わせである。   The example described in Non-Patent Document 1 is a combination that has the largest refractive index difference among AlGaAs-based materials, and is a preferable combination for obtaining a high reflectance.

しかし、一般に、同種の半導体材料において、その屈折率は、直接遷移におけるバンドギャップエネルギーと対応関係にあり、屈折率差が大きくなる組み合わせ程、バンドギャップエネルギー不連続量が大きくなる傾向がある。   However, in general, in the same kind of semiconductor material, the refractive index has a corresponding relationship with the band gap energy in the direct transition, and as the refractive index difference increases, the band gap energy discontinuity tends to increase.

バンドギャップエネルギーの異なる2種の半導体層の界面では、各バンド(伝導帯、価電子帯)のバンド不連続に起因したポテンシャル障壁が形成され、キャリアの導通が妨げられるので高抵抗となる問題がある。特に、p型半導体材料では、抵抗の増加が顕著であり、p型分布ブラッグ反射器における直列抵抗によって素子が高抵抗となる問題がある。   At the interface between two semiconductor layers with different band gap energies, a potential barrier is formed due to the band discontinuity of each band (conduction band, valence band), and conduction of carriers is hindered, resulting in a problem of high resistance. is there. In particular, in the p-type semiconductor material, the increase in resistance is remarkable, and there is a problem that the element becomes high resistance due to the series resistance in the p-type distributed Bragg reflector.

この高抵抗化を抑制する方法として、分布ブラッグ反射器を構成する2種の半導体層の界面に、中間層または組成傾斜層等のヘテロスパイク緩衝層を設けることが知られている。   As a method for suppressing this increase in resistance, it is known to provide a hetero spike buffer layer such as an intermediate layer or a composition gradient layer at the interface between two types of semiconductor layers constituting a distributed Bragg reflector.

ここで、中間層とは、分布ブラッグ反射器を構成する2種の半導体層の間の組成を有する層である。また、組成傾斜層とは、2種の半導体層のうち、一方から他方へ半導体層の組成を次第に変化させた層であり、これらを設けることによってヘテロ界面におけるポテンシャル障壁の発生を抑制できることが知られている。   Here, the intermediate layer is a layer having a composition between two kinds of semiconductor layers constituting the distributed Bragg reflector. In addition, the composition gradient layer is a layer in which the composition of the semiconductor layer is gradually changed from one of the two types of semiconductor layers, and it is known that the provision of these can suppress the generation of a potential barrier at the heterointerface. It has been.

非特許文献1に記載された素子では、p型分布ブラッグ反射器の低抵抗化の為に、上記のヘテロスパイク緩衝層を設ける構成が採用されている。また、ヘテロ界面における不純物ドーピング濃度を高濃度にする構成も採用されている。   The element described in Non-Patent Document 1 employs a configuration in which the hetero spike buffer layer is provided in order to reduce the resistance of the p-type distributed Bragg reflector. Further, a configuration in which the impurity doping concentration at the hetero interface is increased is also adopted.

上述したように、一般的に、分布ブラッグ反射器は、AlGaAs系材料を用いて構成されることが多いが、この他にも、AlGaInP材料が用いられる。たとえば、発光波長が610nmである共振器共振型面発光ダイオード素子において、基板側に設けられた分布ブラッグ反射器をAlGaInP材料、出射側の分布ブラッグ反射器をAlGaAs系材料によって構成した例が知られている(特許文献1)。   As described above, in general, the distributed Bragg reflector is often configured using an AlGaAs-based material, but an AlGaInP material is also used in addition to this. For example, in a resonator-resonant surface-emitting diode element having an emission wavelength of 610 nm, an example is known in which a distributed Bragg reflector provided on a substrate side is formed of an AlGaInP material, and a distributed Bragg reflector on an emission side is formed of an AlGaAs material. (Patent Document 1).

また、AlGaInP材料とAlGaAs材料との価電子帯エネルギーと伝導帯エネルギーとに注目し、それぞれのバンドにおいて、2種の混晶の価電子帯エネルギー不連続量および伝導帯エネルギー不連続量が小さくなる組成を組み合わせて、急峻なヘテロ界面でありながら、電気抵抗が小さいp導電型およびn導電型の半導体分布ブラッグ反射器も知られている(非特許文献2)。   In addition, paying attention to the valence band energy and the conduction band energy of the AlGaInP material and the AlGaAs material, the valence band energy discontinuity and conduction band energy discontinuity of the two mixed crystals are reduced in each band. A p-type and n-type semiconductor distributed Bragg reflector having a small electrical resistance while combining a composition with a steep hetero interface is also known (Non-Patent Document 2).

より具体的には、非特許文献2では、AlGaInPを高屈折率材料、AlGaAsを低屈折率材料として、ガスソース分子線エピタキシー法を用いて、638nmをピーク反射波長とする(Al0.27Ga0.730.52In0.48P/Al0.9Ga0.1Asを対としたp導電型分布ブラッグ反射器と、656nmをピーク反射波長とする(Al0.19Ga0.810.52In0.48P/AlAsを対としたp導電型分布ブラッグ反射器との作製が記載されている。
IEEE Photon, Technol.Lett.Vol.7,No.11,1995,pp.1234. Applied physics letters vol.74,pp.3759,1999. 特開2002−204026号公報
More specifically, in Non-Patent Document 2, using AlGaInP as a high refractive index material, AlGaAs as a low refractive index material, and using a gas source molecular beam epitaxy method, the peak reflection wavelength is set to 638 nm (Al 0.27 Ga). 0.73 ) 0.52 In 0.48 P / Al 0.9 Ga 0.1 As paired p-conductivity distributed Bragg reflector and 656 nm peak reflection wavelength (Al 0.19 Ga 0. 81 ) Fabrication with a p-conductivity distributed Bragg reflector paired with 0.52 In 0.48 P / AlAs is described.
IEEE Photon, Technol. Lett. Vol. 7, no. 11, 1995, pp. 1234. Applied physics letters vol. 74, pp. 3759, 1999. JP 2002-204026 A

しかし、従来の分布ブラッグ反射器では、抵抗を低減するために組成傾斜層を設け、ドーピング濃度を高濃度とする構成が採用されているため、発振した発振光が分布ブラッグ反射器によって吸収されるという問題がある。   However, in the conventional distributed Bragg reflector, a composition gradient layer is provided to reduce the resistance and the doping concentration is set high, so that the oscillated oscillation light is absorbed by the distributed Bragg reflector. There is a problem.

また、非特許文献2では、活性層へ注入する電流を制限する選択酸化層を設ける具体的な構成については、何も開示されていない。   Further, Non-Patent Document 2 does not disclose anything about a specific configuration in which a selective oxidation layer that limits the current injected into the active layer is provided.

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a surface emitting laser element capable of reducing the absorption of oscillation light.

また、この発明の別の目的は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a surface emitting laser array including a surface emitting laser element capable of reducing absorption of oscillation light.

さらに、この発明の別の目的は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた電子写真システムを提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide a surface emitting laser element capable of reducing the absorption of oscillation light, or an electrophotographic system using a surface emitting laser array including the same.

さらに、この発明の別の目的は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた光インターコネクションシステムを提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical interconnection system using a surface emitting laser element that can reduce the absorption of oscillation light, or a surface emitting laser array including the same.

さらに、この発明の別の目的は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた光通信システムを提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical communication system using a surface emitting laser element capable of reducing the absorption of oscillation light, or a surface emitting laser array including the same.

この発明によれば、面発光レーザ素子は、共振器と、反射層と、選択酸化層とを備える。共振器は、基板上に設けられ、活性層を含む。反射層は、共振器に接して設けられ、p型半導体層からなる。選択酸化層は、反射層中に設けられる。そして、反射層は、第1および第2の半導体層を相互に接するように積層した積層構造からなる。第1の半導体層は、第1の屈折率を有し、AlGa1−xAs(0.9<x<1)からなる。第2の半導体層は、第1の屈折率よりも大きい第2の屈折率を有し、AlGaInP系の材料からなる。 According to the present invention, the surface emitting laser element includes a resonator, a reflective layer, and a selective oxidation layer. The resonator is provided on the substrate and includes an active layer. The reflective layer is provided in contact with the resonator and is made of a p-type semiconductor layer. The selective oxidation layer is provided in the reflective layer. The reflective layer has a laminated structure in which the first and second semiconductor layers are laminated so as to contact each other. The first semiconductor layer has a first refractive index and is made of Al x Ga 1-x As (0.9 <x <1). The second semiconductor layer has a second refractive index larger than the first refractive index and is made of an AlGaInP-based material.

好ましくは、選択酸化層は、第2の半導体層に配置される。   Preferably, the selective oxidation layer is disposed on the second semiconductor layer.

好ましくは、選択酸化層は、第2の半導体層のうち、活性層において発振した発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に配置される。   Preferably, the selective oxidation layer is disposed at a position corresponding to the node of the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light oscillated in the active layer in the second semiconductor layer.

好ましくは、選択酸化層は、第1の半導体層に配置される。   Preferably, the selective oxidation layer is disposed on the first semiconductor layer.

好ましくは、選択酸化層は、第1の半導体層のうち、活性層において発振した発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に配置される。   Preferably, the selective oxidation layer is arranged at a position corresponding to the node of the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light oscillated in the active layer in the first semiconductor layer.

好ましくは、選択酸化層は、第1の半導体層と第2の半導体層との間に配置される。   Preferably, the selective oxidation layer is disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer.

好ましくは、選択酸化層は、AlGa1−yAs(x<y≦1)からなる。 Preferably, the selective oxidation layer is made of Al y Ga 1-y As (x <y ≦ 1).

好ましくは、第1の半導体層の価電子帯と第2の半導体層の価電子帯との間のエネルギー不連続量は、所定値以下である。   Preferably, the energy discontinuity between the valence band of the first semiconductor layer and the valence band of the second semiconductor layer is not more than a predetermined value.

好ましくは、第1の半導体層の価電子帯と第2の半導体層の価電子帯との間のエネルギー不連続量は、略零である。   Preferably, the energy discontinuity between the valence band of the first semiconductor layer and the valence band of the second semiconductor layer is substantially zero.

また、この発明によれば、面発光レーザ素子は、共振器と、反射層とを備える。共振器は、基板上に設けられ、活性層を含む。反射層は、共振器に接して設けられ、n型半導体層からなる。反射層は、第1および第2の半導体層を含む。第1の半導体層は、第1の屈折率を有し、AlGaAs系の材料からなる。第2の半導体層は、第1の屈折率よりも大きい第2の屈折率を有し、AlGaAs系の材料からなる。そして、第1の半導体層の伝導帯と第2の半導体層の伝導帯との間のエネルギー不連続量は、略零である。   According to the invention, the surface emitting laser element includes the resonator and the reflective layer. The resonator is provided on the substrate and includes an active layer. The reflective layer is provided in contact with the resonator and is made of an n-type semiconductor layer. The reflective layer includes first and second semiconductor layers. The first semiconductor layer has a first refractive index and is made of an AlGaAs material. The second semiconductor layer has a second refractive index larger than the first refractive index and is made of an AlGaAs-based material. The amount of energy discontinuity between the conduction band of the first semiconductor layer and the conduction band of the second semiconductor layer is substantially zero.

好ましくは、面発光レーザ素子は、もう1つの反射層と、選択酸化層とをさらに備える。もう1つの反射層は、共振器を中心にして反射層の反対側に設けられる。選択酸化層は、もう1つの反射層中に設けられる。そして、もう1つの反射層は、共振器に接して設けられ、価電子帯のエネルギー不連続量が略零である2種のp型半導体層からなる第1の反射層と、共振器から第1の反射層よりも遠い位置に設けられ、2種のp型半導体層からなる第2の反射層とを含む。選択酸化層は、第1の反射層中に設けられる。   Preferably, the surface emitting laser element further includes another reflective layer and a selective oxidation layer. The other reflective layer is provided on the opposite side of the reflective layer with the resonator as the center. The selective oxidation layer is provided in another reflective layer. The other reflective layer is provided in contact with the resonator, and includes a first reflective layer composed of two types of p-type semiconductor layers in which the energy discontinuity of the valence band is substantially zero, and a first reflective layer from the resonator. And a second reflection layer provided at a position farther than one reflection layer and made of two types of p-type semiconductor layers. The selective oxidation layer is provided in the first reflective layer.

さらに、この発明によれば、面発光レーザ素子は、共振器と、反射層とを備える。共振器は、基板上に設けられ、活性層を含む。反射層は、共振器に接して設けられる。反射層は、活性層において発振する発振光の電界の定在波分布の腹に対応する第1の領域と、第1の領域以外の第2の領域とを含む。そして、反射層を構成する2種の半導体層のバンドのエネルギー不連続量は、略零である。また、第1の領域におけるドーピング量は、第2の領域におけるドーピング量よりも少ない。   Furthermore, according to the present invention, the surface emitting laser element includes a resonator and a reflective layer. The resonator is provided on the substrate and includes an active layer. The reflective layer is provided in contact with the resonator. The reflective layer includes a first region corresponding to the antinode of the standing wave distribution of the electric field of oscillation light oscillated in the active layer, and a second region other than the first region. And the energy discontinuity of the band of the two types of semiconductor layers constituting the reflective layer is substantially zero. The doping amount in the first region is smaller than the doping amount in the second region.

好ましくは、反射層は、屈折率が相互に異なる2種のp型半導体からなる。   Preferably, the reflective layer is made of two types of p-type semiconductors having different refractive indexes.

好ましくは、反射層は、屈折率が相互に異なる2種のn型半導体からなる。   Preferably, the reflective layer is made of two types of n-type semiconductors having different refractive indexes.

好ましくは、反射層は、第1および第2の反射層を含む。第1の反射層は、共振器の一方側に接して形成される。第2の反射層は、共振器の他方側に接して形成される。そして、第1の反射層は、屈折率が相互に異なる2種のp型半導体からなり、第2の反射層は、屈折率が相互に異なる2種のn型半導体からなる。   Preferably, the reflective layer includes first and second reflective layers. The first reflective layer is formed in contact with one side of the resonator. The second reflective layer is formed in contact with the other side of the resonator. The first reflective layer is made of two types of p-type semiconductors having different refractive indexes, and the second reflective layer is made of two types of n-type semiconductors having different refractive indexes.

さらに、この発明によれば、面発光レーザアレイは、基板と、複数の面発光レーザ素子とを備える。複数の面発光レーザ素子は、基板上に設けられる。そして、複数の面発光レーザ素子の各々は、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子からなる。   Furthermore, according to this invention, the surface emitting laser array includes a substrate and a plurality of surface emitting laser elements. The plurality of surface emitting laser elements are provided on the substrate. Each of the plurality of surface emitting laser elements includes the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 15.

さらに、この発明によれば、電子写真システムは、書き込み光源を備える。書き込み光源は、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項16に記載の面発光レーザアレイからなる。   Furthermore, according to the present invention, the electrophotographic system includes a writing light source. The writing light source comprises the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 15 or the surface emitting laser array according to claim 16.

さらに、この発明によれば、光インターコネクションシステムは、光源を備える。光源は、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項16に記載の面発光レーザアレイからなる。   Furthermore, according to this invention, the optical interconnection system includes a light source. The light source comprises the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 15 or the surface emitting laser array according to claim 16.

さらに、この発明によれば、光通信システムは、光源を備える。光源は、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項16に記載の面発光レーザアレイからなる。   Furthermore, according to this invention, the optical communication system includes a light source. The light source comprises the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 15 or the surface emitting laser array according to claim 16.

この発明による面発光レーザ素子においては、反射層は、第1の屈折率を有し、p型AlGa1−xAs(0.9<x<1)からなる第1の半導体層と、第1の屈折率よりも大きい第2の屈折率を有し、p型AlGaInP系の材料からなる第2の半導体層とを相互に接するように積層した積層構造からなる。その結果、第1および第2の半導体層間の界面にドーピングしなくても反射層の抵抗は低減される。 In the surface emitting laser element according to the present invention, the reflective layer has a first refractive index and is made of p-type Al x Ga 1-x As (0.9 <x <1), It has a stacked structure in which a second semiconductor layer made of a p-type AlGaInP-based material and having a second refractive index larger than the first refractive index is stacked so as to be in contact with each other. As a result, the resistance of the reflective layer is reduced without doping the interface between the first and second semiconductor layers.

したがって、この発明によれば、活性層で発振した発振光の吸収損失を低減できる。   Therefore, according to the present invention, the absorption loss of the oscillation light oscillated in the active layer can be reduced.

また、この発明による面発光レーザ素子においては、n型の反射層を構成する2種の半導体層間の伝導帯のエネルギー不連続量が略零に設定される。その結果、2種の半導体層間の界面にドーピングしなくても反射層の抵抗は低減される。   In the surface emitting laser element according to the present invention, the energy discontinuity of the conduction band between the two types of semiconductor layers constituting the n-type reflective layer is set to be substantially zero. As a result, the resistance of the reflective layer is reduced without doping the interface between the two semiconductor layers.

したがって、この発明によれば、活性層で発振した発振光の吸収損失を低減できる。   Therefore, according to the present invention, the absorption loss of the oscillation light oscillated in the active layer can be reduced.

さらに、この発明による面発光レーザ素子においては、n型およびp型の少なくとも一方の反射層において、発振光の電界の定在波分布の腹に対応する領域のドーピング量は、その領域以外の領域におけるドーピング量よりも少ない。   Furthermore, in the surface emitting laser element according to the present invention, the doping amount in the region corresponding to the antinode of the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light in at least one of the n-type and p-type reflective layers is a region other than that region. Less than the doping amount in

したがって、この発明によれば、活性層で発振した発振光の吸収損失を低減できる。   Therefore, according to the present invention, the absorption loss of the oscillation light oscillated in the active layer can be reduced.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   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 and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による面発光レーザ素子の概略断面図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1による面発光レーザ素子100は、基板101と、バッファ層102と、反射層103,107と、共振器スペーサー層104,106と、活性層105と、選択酸化層108と、コンタクト層109と、SiO層110と、絶縁性樹脂111と、p側電極112と、n側電極113とを備える。なお、面発光レーザ素子100は、850nm帯の面発光レーザ素子である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a surface emitting laser element according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, a surface emitting laser element 100 according to Embodiment 1 of the present invention includes a substrate 101, a buffer layer 102, reflection layers 103 and 107, resonator spacer layers 104 and 106, and an active layer 105. When provided with a selective oxidation layer 108, a contact layer 109, the SiO 2 layer 110, an insulating resin 111, a p-side electrode 112, and an n-side electrode 113. The surface emitting laser element 100 is a 850 nm band surface emitting laser element.

基板101は、n型ガリウム砒素(n−GaAs)からなる。バッファ層102は、n−GaAsからなり、基板101の一主面に形成される。反射層103は、n−Al0.95Ga0.05As/(Al0.31Ga0.690.51In0.49Pの対を一周期とした場合、74.5周期の[n−Al0.95Ga0.05As/(Al0.31Ga0.690.51In0.49P]からなり、バッファ層102上に形成される。 The substrate 101 is made of n-type gallium arsenide (n-GaAs). The buffer layer 102 is made of n-GaAs and is formed on one main surface of the substrate 101. The reflective layer 103 has a period of 74.5 when a pair of n-Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 P is taken as one period. n-Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 P], and is formed on the buffer layer 102.

共振器スペーサー層104は、ノンドープAl0.2Ga0.8Asからなり、反射層103上に形成される。活性層105は、GaAs/Al0.2Ga0.8Asの多重量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層104上に形成される。 The resonator spacer layer 104 is made of non-doped Al 0.2 Ga 0.8 As and is formed on the reflective layer 103. The active layer 105 has a multiple quantum well structure of GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As and is formed on the resonator spacer layer 104.

共振器スペーサー層106は、ノンドープAl0.2Ga0.8Asからなり、活性層105上に形成される。反射層107は、p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.37Ga0.630.51In0.49Pの対を一周期とした場合、47周期の[p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.37Ga0.630.51In0.49P]からなり、共振器スペーサー層106上に形成される。 The resonator spacer layer 106 is made of non-doped Al 0.2 Ga 0.8 As and is formed on the active layer 105. The reflective layer 107 has 47 periods [p−Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.37 Ga 0.63 ) 0.51 In 0.49 P] as one period. Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.37 Ga 0.63 ) 0.51 In 0.49 P] and is formed on the resonator spacer layer 106.

選択酸化層108は、p−AlAsからなり、反射層107中に設けられる。そして、選択酸化層108は、非酸化領域108aと酸化領域108bとからなり、20nmの膜厚を有する。   The selective oxidation layer 108 is made of p-AlAs and is provided in the reflection layer 107. The selective oxidation layer 108 includes a non-oxidized region 108a and an oxidized region 108b and has a thickness of 20 nm.

コンタクト層109は、p−GaAsからなり、反射層107上に形成される。SiO層110は、反射層103の一部の一主面と、共振器スペーサー層104、活性層105、共振器スペーサー層106、反射層107、選択酸化層108およびコンタクト層109の端面とを覆うように形成される。 The contact layer 109 is made of p-GaAs and is formed on the reflective layer 107. The SiO 2 layer 110 includes one main surface of a part of the reflective layer 103 and end faces of the resonator spacer layer 104, the active layer 105, the resonator spacer layer 106, the reflective layer 107, the selective oxidation layer 108, and the contact layer 109. It is formed to cover.

絶縁性樹脂111は、SiO層110に接して形成される。p側電極112は、コンタクト層109の一部および絶縁性樹脂111上に形成される。n側電極113は、基板101の裏面に形成される。 The insulating resin 111 is formed in contact with the SiO 2 layer 110. The p-side electrode 112 is formed on part of the contact layer 109 and the insulating resin 111. The n-side electrode 113 is formed on the back surface of the substrate 101.

そして、反射層103,107の各々は、活性層105で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層105に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。   Each of the reflection layers 103 and 107 constitutes a semiconductor distributed Bragg reflector that reflects the oscillation light oscillated in the active layer 105 by Bragg multiple reflection and confines it in the active layer 105.

図2は、図1に示す反射層103の一部の断面図である。図2を参照して、反射層103は、低屈折率層1031と、高屈折率層1032とを含む。低屈折率層1031は、n−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層1032は、n−(Al0.31Ga0.690.51In0.49Pからなる。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the reflective layer 103 shown in FIG. With reference to FIG. 2, the reflective layer 103 includes a low refractive index layer 1031 and a high refractive index layer 1032. The low refractive index layer 1031 is made of n-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 1032 is made of n- (Al 0.31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 P. .

このように、反射層103は、低屈折率層1031および高屈折率層1032のいずれか一方から他方へ向けて組成が変化する組成傾斜層を含まない。   Thus, the reflective layer 103 does not include a composition gradient layer whose composition changes from one of the low refractive index layer 1031 and the high refractive index layer 1032 to the other.

低屈折率層1031は、d1の膜厚を有し、高屈折率層1032は、d2の膜厚を有する。組成傾斜層を含まない急峻な界面を備えた反射層の場合には、反射層を構成する低屈折率層1031の膜厚d1および高屈折率層1032の膜厚d2の各々は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長(λ=850nm)に対してλ/4n(nは各半導体層の屈折率、以下同じ。)に設定される。   The low refractive index layer 1031 has a film thickness of d1, and the high refractive index layer 1032 has a film thickness of d2. In the case of a reflective layer having a steep interface that does not include a composition gradient layer, each of the film thickness d1 of the low refractive index layer 1031 and the film thickness d2 of the high refractive index layer 1032 constituting the reflective layer is a Bragg multiple. In order to satisfy the reflection phase condition, it is set to λ / 4n (n is the refractive index of each semiconductor layer, the same applies hereinafter) with respect to the laser oscillation wavelength (λ = 850 nm).

このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。   The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2.

図3は、図1に示す活性層105の近傍の断面図である。図3においては、面発光レーザ素子100の発振状態における発振光の電界の強度分布も模式的に示している。   FIG. 3 is a sectional view of the vicinity of the active layer 105 shown in FIG. In FIG. 3, the intensity distribution of the electric field of the oscillation light in the oscillation state of the surface emitting laser element 100 is also schematically shown.

反射層107は、低屈折率層1071と、高屈折率層1072とを含む。低屈折率層1071は、p−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層1072は、p−(Al0.37Ga0.630.51In0.49Pからなる。そして、低屈折率層1071は、膜厚d1を有し、高屈折率層1072は、膜厚d2を有する。 The reflective layer 107 includes a low refractive index layer 1071 and a high refractive index layer 1072. The low refractive index layer 1071 is made of p-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 1072 is made of p- (Al 0.37 Ga 0.63 ) 0.51 In 0.49 P. . The low refractive index layer 1071 has a film thickness d1, and the high refractive index layer 1072 has a film thickness d2.

このように、反射層107も、低屈折率層1071および高屈折率層1072のいずれか一方から他方へ向けて組成が変化する組成傾斜層を含まない。   Thus, the reflective layer 107 also does not include a composition gradient layer whose composition changes from one of the low refractive index layer 1071 and the high refractive index layer 1072 to the other.

面発光レーザ素子100において、共振器スペーサー層104,106および活性層105は、共振器120を構成する。共振器120は、これらの半導体層中における発振光の位相変化量が2πとなるように設定されており、一波長共振器構造を形成する。   In the surface emitting laser element 100, the resonator spacer layers 104 and 106 and the active layer 105 constitute a resonator 120. The resonator 120 is set so that the phase change amount of the oscillation light in these semiconductor layers becomes 2π, and forms a one-wavelength resonator structure.

また、誘導放出確率を高めるために、活性層105は、共振器120(=共振器スペーサー層104,106および活性層105)内における中央部に位置し、かつ、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する位置に設けられる。   In order to increase the stimulated emission probability, the active layer 105 is located in the center of the resonator 120 (= the resonator spacer layers 104 and 106 and the active layer 105) and is a standing wave of the electric field of the oscillation light. It is provided at a position corresponding to the antinode in the distribution.

反射層103,107は、低屈折率層1031,1071側がそれぞれ共振器スペーサー層104,106に接するように構成されており、低屈折率層1031,1071と共振器スペーサー層104,106との界面が発振光の電界の定在波分布における腹となっている。   The reflection layers 103 and 107 are configured such that the low refractive index layers 1031 and 1071 are in contact with the resonator spacer layers 104 and 106, respectively, and the interface between the low refractive index layers 1031 and 1071 and the resonator spacer layers 104 and 106 is provided. Is an antinode in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light.

また、上述したように、膜厚d1またはd2は、発振光の位相変化量がπ/2になるように設定されるので、低屈折率層1031,1071と高屈折率層1032,1072との界面では、腹と節とが交互に現れる。   Further, as described above, the film thickness d1 or d2 is set so that the phase change amount of the oscillation light becomes π / 2, so that the low refractive index layers 1031 and 1071 and the high refractive index layers 1032 and 1072 At the interface, abdomen and nodes appear alternately.

選択酸化層108は、反射層107において、共振器120(=共振器スペーサー層104,106および活性層105)から4周期目の低屈折率層1071中に設けられる。より具体的には、選択酸化層108は、発振波の電界の定在波分布における節に対応する位置に設けられる。   The selective oxidation layer 108 is provided in the low-refractive index layer 1071 in the fourth period from the resonator 120 (= the resonator spacer layers 104 and 106 and the active layer 105) in the reflective layer 107. More specifically, the selective oxidation layer 108 is provided at a position corresponding to a node in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation wave.

そして、選択酸化層108を設けた低屈折率層1071の膜厚は、発振波長に対する位相変化量が3π/2となる膜厚に設定される。このように、反射層107の構成層における発振光の位相変化量がπ/2の奇数倍になる場合、多重反射の位相条件を満たすことができる。   The film thickness of the low refractive index layer 1071 provided with the selective oxidation layer 108 is set to a film thickness at which the phase change amount with respect to the oscillation wavelength is 3π / 2. As described above, when the phase change amount of the oscillation light in the constituent layers of the reflective layer 107 is an odd multiple of π / 2, the phase condition of multiple reflection can be satisfied.

図4は、エネルギーレベルと、AlGa1−xAsまたは(AlGa1−x0.51In0.49PにおけるAlモル量xとの関係を示す図である。図4において、縦軸は、エネルギーレベルを表し、横軸は、AlGa1−xAsまたは(AlGa1−x0.51In0.49PにおけるAlモル量xを表す。そして、曲線k1は、(AlGa1−x0.51In0.49PにおけるAlモル量xと、(AlGa1−x0.51In0.49Pの伝導帯のエネルギーレベルとの関係を示し、曲線k2は、AlGa1−xAsにおけるAlモル量xと、AlGa1−xAsの伝導帯のエネルギーレベルとの関係を示す。また、曲線k3は、AlGa1−xAsにおけるAlモル量xと、AlGa1−xAsの価電子帯のエネルギーレベルとの関係を示し、曲線k4は、(AlGa1−x0.51In0.49PにおけるAlモル量xと、(AlGa1−x0.51In0.49Pの価電子帯のエネルギーレベルとの関係を示す。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the energy level and the Al molar amount x in Al x Ga 1-x As or (Al x Ga 1-x ) 0.51 In 0.49 P. In FIG. 4, the vertical axis represents the energy level, and the horizontal axis represents the Al molar amount x in Al x Ga 1-x As or (Al x Ga 1-x ) 0.51 In 0.49 P. A curve k1 is, (Al x Ga 1-x ) 0.51 and Al molar amount x of In 0.49 P, (Al x Ga 1-x) 0.51 In 0.49 P of energy of the conduction band It shows the relationship between the level curve k2 represents the Al molar amount x of Al x Ga 1-x as, the relationship between the energy level of the conduction band of Al x Ga 1-x as. Curve k3 represents a relationship between Al molar amount x of Al x Ga 1-x As, and Al x Ga 1-x As of the valence band energy level, the curve k4, the (Al x Ga 1- shows the Al molar amount x of x) 0.51 in 0.49 P, the relationship between the (Al x Ga 1-x) 0.51 in 0.49 P of the valence band energy level.

n−Al0.95Ga0.05Asとn−(Al0.31Ga0.690.51In0.49Pとを交互積層して反射層103を作製した場合、n−Al0.95Ga0.05Asの伝導帯とn−(Al0.31Ga0.690.51In0.49Pの伝導帯とのエネルギー不連続量は、曲線k1上の点Aと曲線k2上の点Bとのエネルギー不連続量に相当し、26meVである。 In the case where the reflective layer 103 is manufactured by alternately stacking n-Al 0.95 Ga 0.05 As and n- (Al 0.31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 P, n-Al 0 The energy discontinuity between the conduction band of .95 Ga 0.05 As and the conduction band of n- (Al 0.31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 P is the difference between the point A on the curve k 1 and the curve It corresponds to the energy discontinuity with point B on k2, and is 26 meV.

また、p−Al0.95Ga0.05Asとp−(Al0.37Ga0.630.51In0.49Pとを交互積層して反射層107を作製した場合、p−Al0.95Ga0.05Asの価電子帯とp−(Al0.31Ga0.690.51In0.49Pの価電子帯とのエネルギー不連続量は、曲線k3上の点Cと曲線k4上の点Dとのエネルギー不連続量に相当し、5.7meVである。 When the reflective layer 107 is formed by alternately stacking p-Al 0.95 Ga 0.05 As and p- (Al 0.37 Ga 0.63 ) 0.51 In 0.49 P, p − The energy discontinuity between the valence band of Al 0.95 Ga 0.05 As and the valence band of p- (Al 0.31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 P is on the curve k3. This corresponds to the energy discontinuity between the point C and the point D on the curve k4, which is 5.7 meV.

したがって、反射層103,107は、組成傾斜層を設けなくても、抵抗値の上昇は殆どない。その結果、反射層103,107において、低屈折率層1031,1071と高屈折率層1032,1072との界面にドーピングを行なわなくても、抵抗を低減した反射層103,107を形成でき、発振光の反射層103,107による光吸収を低減できる。   Therefore, the reflection layers 103 and 107 hardly increase in resistance value even if the composition gradient layer is not provided. As a result, in the reflective layers 103 and 107, the reflective layers 103 and 107 with reduced resistance can be formed without doping at the interfaces between the low refractive index layers 1031 and 1071 and the high refractive index layers 1032 and 1072, and oscillation is achieved. Light absorption by the light reflection layers 103 and 107 can be reduced.

図5、図6および図7は、それぞれ、図1に示す面発光レーザ素子100の作製方法を示す第1から第3の工程図である。図5を参照して、一連の動作が開始されると、有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)を用いて、バッファ層102、反射層103、共振器スペーサー層104、活性層105、共振器スペーサー層106、反射層107、選択酸化層108、およびコンタクト層109を基板101上に順次積層する(図5の工程(a)参照)。   5, 6, and 7 are first to third process diagrams showing a method for manufacturing the surface-emitting laser element 100 shown in FIG. 1, respectively. Referring to FIG. 5, when a series of operations is started, a buffer layer 102, a reflective layer 103, a resonator spacer layer 104, an active metal vapor deposition method (MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition) is used. The layer 105, the resonator spacer layer 106, the reflective layer 107, the selective oxidation layer 108, and the contact layer 109 are sequentially stacked on the substrate 101 (see step (a) in FIG. 5).

この場合、基板101は、面方位が(001)から(111)A方向へ15度傾斜したn−GaAsからなる。そして、バッファ層102のn−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成し、反射層103のn−Al0.95Ga0.05Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成し、反射層103のn−(Al0.31Ga0.690.51In0.49Pをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、フォスフィン(PH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成する。 In this case, the substrate 101 is made of n-GaAs whose plane orientation is inclined 15 degrees from the (001) direction to the (111) A direction. Then, n-GaAs of the buffer layer 102 is formed using trimethyl gallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials, and the n-Al 0.95 Ga 0.05 of the reflective layer 103 is formed. As is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials, and n- (Al 0.31 Ga 0.69 ) of the reflective layer 103. 0.51 In 0.49 P is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials.

また、共振器スペーサー層104のAl0.2Ga0.8Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成し、活性層105のGaAs/Al0.2Ga0.8Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、およびアルシン(AsH)を原料として形成する。 Further, Al 0.2 Ga 0.8 As for the resonator spacer layer 104 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and arsine (AsH 3 ) as raw materials, and GaAs / Al 0. the 2 Ga 0.8 as trimethyl aluminum (TMA), to form trimethyl gallium (TMG), and arsine (AsH 3) for the source.

さらに、共振器スペーサー層106のAl0.2Ga0.8Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成し、反射層107のp−Al0.95Ga0.05Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、反射層107のp−(Al0.37Ga0.630.51In0.49Pをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、フォスフィン(PH)およびシクロペンタジフェニルマグネシウム(CpMg)を原料として形成する。 Further, Al 0.2 Ga 0.8 As for the resonator spacer layer 106 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and arsine (AsH 3 ) as raw materials, and p-Al 0. 95 Ga 0.05 As is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials, and p- (Al 0.37 of the reflective layer 107 is formed. Ga 0.63 ) 0.51 In 0.49 P from trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3 ) and cyclopentadiphenylmagnesium (Cp 2 Mg) Form.

さらに、選択酸化層108のp−AlAsをトリメチルアルミニウム(TMA)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、コンタクト層109のp−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。 Further, p-AlAs for the selective oxidation layer 108 is formed using trimethylaluminum (TMA), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials, and p-GaAs for the contact layer 109 is trimethylgallium (TMG). , Arsine (AsH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ).

その後、コンタクト層109の上にレジストを塗布し、写真製版技術を用いて、コンタクト層109上にレジストパターン130を形成する(図5の工程(b)参照)。この場合、レジストパターン130は、1辺が20μmである正方形の形状を有する。   Thereafter, a resist is applied on the contact layer 109, and a resist pattern 130 is formed on the contact layer 109 using a photoengraving technique (see step (b) in FIG. 5). In this case, the resist pattern 130 has a square shape with one side of 20 μm.

レジストパターン130を形成すると、その形成したレジストパターン130をマスクとして用いて、反射層103の一部、共振器スペーサー層104、活性層105、共振器スペーサー層106、反射層107、選択酸化層108およびコンタクト層109の周辺部をドライエッチングにより除去し、さらに、レジストパターン130を除去する(図5の工程(c)参照)。   When the resist pattern 130 is formed, using the formed resist pattern 130 as a mask, a part of the reflective layer 103, the resonator spacer layer 104, the active layer 105, the resonator spacer layer 106, the reflective layer 107, and the selective oxidation layer 108 are formed. Then, the peripheral portion of the contact layer 109 is removed by dry etching, and the resist pattern 130 is further removed (see step (c) in FIG. 5).

この場合、ドライエッチングの進行は、プラズマ発光モニターを用いてInの発光を検出すると、ドライエッチングを停止する。より具体的には、面発光レーザ素子100においては、反射層103,107は、Inを含み、共振器スペーサー層104,106および活性層105は、Inを含まないため、ドライエッチングの進行とともにInの発光を検出し始め、その後、Inの発光が検出されず、さらに、その後、Inの発光を再度検出し始めると、ドライエッチングを停止する。   In this case, the progress of the dry etching is stopped when the In emission is detected using the plasma emission monitor. More specifically, in the surface emitting laser element 100, the reflective layers 103 and 107 contain In, and the cavity spacer layers 104 and 106 and the active layer 105 do not contain In. If the In emission is not detected and then the In emission is detected again, the dry etching is stopped.

次に、図6を参照して、図5に示す工程(c)の後、85℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングした雰囲気中において、試料を425℃に加熱して、選択酸化層108の周囲を外周部から中央部に向けて酸化し、選択酸化層108中に非酸化領域108aと酸化領域108bとを形成する(図6の工程(d)参照)。この場合、非酸化領域108aは、1辺が3μmである正方形からなる。   Next, referring to FIG. 6, after the step (c) shown in FIG. 5, the sample is heated to 425 ° C. in an atmosphere in which water heated to 85 ° C. is bubbled with nitrogen gas, thereby selectively oxidizing layer 108. Is oxidized from the outer peripheral portion toward the central portion to form a non-oxidized region 108a and an oxidized region 108b in the selective oxide layer 108 (see step (d) in FIG. 6). In this case, the non-oxidized region 108a is a square having a side of 3 μm.

その後、気相化学堆積法(CVD:Chemical Vapour Deposition)を用いて、試料の全面にSiO層110を形成し、写真製版技術を用いて光出射部となる領域およびその周辺領域のSiO層110を除去する(図6の工程(e)参照)。 Thereafter, a SiO 2 layer 110 is formed on the entire surface of the sample by using a chemical vapor deposition (CVD) method, and a region serving as a light emitting portion and a surrounding SiO 2 layer using a photoengraving technique. 110 is removed (see step (e) in FIG. 6).

次に、試料の全体に絶縁性樹脂111をスピンコートにより塗布し、光出射部となる領域上の絶縁性樹脂111を除去する(図6の工程(f)参照)。   Next, the insulating resin 111 is applied to the entire sample by spin coating, and the insulating resin 111 on the region to be the light emitting portion is removed (see step (f) in FIG. 6).

図7を参照して、絶縁性樹脂111を形成した後、光出射部となる領域上に1辺が5μmであるレジストパターンを形成し、試料の全面にp側電極材料を蒸着により形成し、レジストパターン上のp側電極材料をリフトオフにより除去してp側電極112を形成する(図7の工程(g)参照)。そして、基板101の裏面を研磨し、基板101の裏面にn側電極113を形成し、さらに、アニールしてp側電極112およびn側電極113のオーミック導通を取る(図7の工程(h)参照)。これによって、面発光レーザ素子100が作製される。   Referring to FIG. 7, after forming insulating resin 111, a resist pattern having a side of 5 μm is formed on a region to be a light emitting portion, and a p-side electrode material is formed on the entire surface of the sample by vapor deposition. The p-side electrode material on the resist pattern is removed by lift-off to form the p-side electrode 112 (see step (g) in FIG. 7). Then, the back surface of the substrate 101 is polished, an n-side electrode 113 is formed on the back surface of the substrate 101, and further annealed to establish ohmic conduction between the p-side electrode 112 and the n-side electrode 113 (step (h) in FIG. 7). reference). Thus, the surface emitting laser element 100 is manufactured.

面発光レーザ素子100は、伝導帯のエネルギー不連続量が26meVであるn−Al0.95Ga0.05Asとn−(Al0.31Ga0.690.51In0.49Pとを交互に積層した積層構造からなる反射層103と、価電子帯のエネルギー不連続量が5.7meVであるp−Al0.95Ga0.05Asとp−(Al0.37Ga0.630.51In0.49Pとを交互に積層した積層構造からなる反射層107とを備えるので、反射層103,107の低屈折率層1031,1071と高屈折率層1032,1072との界面にドーピングを行なわなくても低抵抗な反射層を形成できる。その結果、活性層105で発振した発振光の反射層103,107による光吸収を効果的に低減できる。 In the surface emitting laser element 100, n-Al 0.95 Ga 0.05 As and n- (Al 0.31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 P whose energy discontinuities in the conduction band are 26 meV. And p-Al 0.95 Ga 0.05 As and p- (Al 0.37 Ga 0 having a valence band energy discontinuity of 5.7 meV. .63 ) 0.51 In 0.49 P and the reflective layer 107 having a laminated structure alternately laminated, the low refractive index layers 1031 and 1071 and the high refractive index layers 1032 and 1072 of the reflective layers 103 and 107 are provided. Thus, a low-resistance reflective layer can be formed without doping at the interface. As a result, light absorption by the reflection layers 103 and 107 of oscillation light oscillated in the active layer 105 can be effectively reduced.

図8は、実施の形態1による面発光レーザ素子の他の概略断面図である。実施の形態1による面発光レーザ素子は、図8に示す面発光レーザ素子200であってもよい。図8を参照して、面発光レーザ素子200は、基板201と、バッファ層202と、反射層203,207と、共振器スペーサー層204,206と、活性層205と、選択酸化層208と、コンタクト層209と、SiO層210と、絶縁性樹脂211と、p側電極212と、n側電極213とを備える。なお、面発光レーザ素子200は、780nm帯の面発光レーザ素子である。 FIG. 8 is another schematic cross-sectional view of the surface emitting laser element according to the first embodiment. The surface emitting laser element according to the first embodiment may be the surface emitting laser element 200 shown in FIG. Referring to FIG. 8, a surface emitting laser element 200 includes a substrate 201, a buffer layer 202, reflection layers 203 and 207, resonator spacer layers 204 and 206, an active layer 205, a selective oxidation layer 208, A contact layer 209, a SiO 2 layer 210, an insulating resin 211, a p-side electrode 212, and an n-side electrode 213 are provided. The surface emitting laser element 200 is a 780 nm band surface emitting laser element.

基板201は、n−GaAsからなる。バッファ層202は、n−GaAsからなり、基板201の一主面に形成される。反射層203は、n−Al0.95Ga0.05As/(Al0.41Ga0.590.51In0.49Pの対を一周期とした場合、81.5周期の[n−Al0.95Ga0.05As/(Al0.41Ga0.590.51In0.49P]からなり、バッファ層202上に形成される。 The substrate 201 is made of n-GaAs. The buffer layer 202 is made of n-GaAs and is formed on one main surface of the substrate 201. The reflective layer 203 has an 81.5 period when a pair of n-Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.41 Ga 0.59 ) 0.51 In 0.49 P is taken as one period. n-Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.41 Ga 0.59 ) 0.51 In 0.49 P], and is formed on the buffer layer 202.

共振器スペーサー層204は、ノンドープAl0.6Ga0.4Asからなり、反射層203上に形成される。活性層205は、AlGaAs/Al0.6Ga0.4Asの多重量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層204上に形成される。 The resonator spacer layer 204 is made of non-doped Al 0.6 Ga 0.4 As and is formed on the reflective layer 203. The active layer 205 has an AlGaAs / Al 0.6 Ga 0.4 As multiple quantum well structure, and is formed on the resonator spacer layer 204.

共振器スペーサー層206は、ノンドープAl0.6Ga0.4Asからなり、活性層205上に形成される。反射層207は、p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.39Ga0.610.51In0.49Pの対を一周期とした場合、46周期の[p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.39Ga0.610.51In0.49P]からなり、共振器スペーサー層206上に形成される。 The resonator spacer layer 206 is made of non-doped Al 0.6 Ga 0.4 As and is formed on the active layer 205. The reflective layer 207 includes a p-Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.39 Ga 0.61 ) 0.51 In 0.49 P pair having a period of 46 [p− Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.39 Ga 0.61 ) 0.51 In 0.49 P], and is formed on the resonator spacer layer 206.

選択酸化層208は、p−AlAsからなり、反射層207中に設けられる。そして、選択酸化層208は、非酸化領域208aと酸化領域208bとからなり、20nmの膜厚を有する。   The selective oxidation layer 208 is made of p-AlAs and is provided in the reflection layer 207. The selective oxidation layer 208 includes a non-oxidized region 208a and an oxidized region 208b and has a thickness of 20 nm.

コンタクト層209は、p−GaAsからなり、反射層207上に形成される。SiO層210は、反射層203の一部の一主面と、共振器スペーサー層204、活性層205、共振器スペーサー層206、反射層207、選択酸化層208およびコンタクト層209の端面とを覆うように形成される。 The contact layer 209 is made of p-GaAs and is formed on the reflective layer 207. The SiO 2 layer 210 includes one main surface of a part of the reflective layer 203 and end faces of the resonator spacer layer 204, the active layer 205, the resonator spacer layer 206, the reflective layer 207, the selective oxidation layer 208, and the contact layer 209. It is formed to cover.

絶縁性樹脂211は、SiO層210に接して形成される。p側電極212は、コンタクト層209の一部および絶縁性樹脂211上に形成される。n側電極213は、基板201の裏面に形成される。 The insulating resin 211 is formed adjacent to the SiO 2 layer 210. The p-side electrode 212 is formed on part of the contact layer 209 and the insulating resin 211. The n-side electrode 213 is formed on the back surface of the substrate 201.

そして、反射層203,207の各々は、活性層105で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層205に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。   Each of the reflection layers 203 and 207 constitutes a semiconductor distributed Bragg reflector that reflects the oscillation light oscillated in the active layer 105 by Bragg multiple reflection and confines it in the active layer 205.

図9は、図8に示す活性層205の近傍の断面図である。なお、図9においては、面発光レーザ素子200の発振状態における発振光の電界の強度分布も模式的に示している。図9を参照して、反射層203は、低屈折率層2031と、高屈折率層2032とを含む。低屈折率層2031は、n−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層2032は、n−(Al0.41Ga0.590.51In0.49Pからなる。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the vicinity of the active layer 205 shown in FIG. In FIG. 9, the intensity distribution of the electric field of the oscillation light in the oscillation state of the surface emitting laser element 200 is also schematically shown. Referring to FIG. 9, the reflective layer 203 includes a low refractive index layer 2031 and a high refractive index layer 2032. The low refractive index layer 2031 is made of n-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 2032 is made of n- (Al 0.41 Ga 0.59 ) 0.51 In 0.49 P. .

このように、反射層203は、低屈折率層2031および高屈折率層2032のいずれか一方から他方へ向けて組成が変化する組成傾斜層を含まない。   Thus, the reflective layer 203 does not include a composition gradient layer whose composition changes from one of the low refractive index layer 2031 and the high refractive index layer 2032 to the other.

低屈折率層2031は、膜厚d3を有し、高屈折率層2032は、膜厚d4を有する。組成傾斜層を含まない急峻な界面を備えた反射層の場合には、反射層203を構成する低屈折率層2031の膜厚d3および高屈折率層2032の膜厚d4の各々は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長(λ=780nm)に対してλ/4nに設定される。このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。   The low refractive index layer 2031 has a film thickness d3, and the high refractive index layer 2032 has a film thickness d4. In the case of a reflective layer having a steep interface that does not include a composition gradient layer, the thickness d3 of the low-refractive index layer 2031 and the thickness d4 of the high-refractive index layer 2032 that constitute the reflective layer 203 are The wavelength is set to λ / 4n with respect to the laser oscillation wavelength (λ = 780 nm) so as to satisfy the phase condition of multiple reflection. The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2.

反射層207は、低屈折率層2071と、高屈折率層2072とを含む。低屈折率層2071は、p−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層2072は、p−(Al0.39Ga0.610.51In0.49Pからなる。そして、低屈折率層2071および高屈折率層2072の各々の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長(λ=780nm)に対してλ/4nに設定される。このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。 The reflective layer 207 includes a low refractive index layer 2071 and a high refractive index layer 2072. The low refractive index layer 2071 is made of p-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 2072 is made of p- (Al 0.39 Ga 0.61 ) 0.51 In 0.49 P. . The film thicknesses of the low refractive index layer 2071 and the high refractive index layer 2072 are set to λ / 4n with respect to the laser oscillation wavelength (λ = 780 nm) so as to satisfy the Bragg multiple reflection phase condition. . The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2.

このように、反射層207も、低屈折率層2071および高屈折率層2072のいずれか一方から他方へ向けて組成が変化する組成傾斜層を含まない。   Thus, the reflective layer 207 also does not include a composition gradient layer whose composition changes from one of the low refractive index layer 2071 and the high refractive index layer 2072 toward the other.

面発光レーザ素子200において、共振器スペーサー層204,206および活性層205は、共振器140を構成する。共振器140は、これらの半導体層中における発振光の位相変化量が2πとなるように設定されており、一波長共振器構造を形成する。   In the surface emitting laser element 200, the resonator spacer layers 204 and 206 and the active layer 205 constitute a resonator 140. The resonator 140 is set so that the phase change amount of the oscillation light in these semiconductor layers is 2π, and forms a one-wavelength resonator structure.

また、誘導放出確率を高めるために、活性層205は、共振器140(=共振器スペーサー層204,206および活性層205)内における中央部に位置し、かつ、発振光の定在波分布における腹に対応する位置に設けられる。   In order to increase the stimulated emission probability, the active layer 205 is located in the center of the resonator 140 (= the resonator spacer layers 204 and 206 and the active layer 205), and in the standing wave distribution of the oscillation light. It is provided at a position corresponding to the belly.

反射層203,207は、低屈折率層2031,2071側がそれぞれ共振器スペーサー層204,206に接するように構成されており、低屈折率層2031,2071と共振器スペーサー層204,206との界面が発振光の電界の定在波分布における腹となっている。   The reflective layers 203 and 207 are configured such that the low refractive index layers 2031 and 2071 are in contact with the resonator spacer layers 204 and 206, respectively, and the interface between the low refractive index layers 2031 and 2071 and the resonator spacer layers 204 and 206 is formed. Is an antinode in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light.

また、上述したように、d3またはd4は、発振光の位相変化量がπ/2になるように設定されるので、低屈折率層2031,2071と高屈折率層2032,2072との界面では、腹と節とが交互に現れる。   Further, as described above, d3 or d4 is set so that the phase change amount of the oscillation light is π / 2. Therefore, at the interface between the low refractive index layers 2031 and 2071 and the high refractive index layers 2032 and 2072, , Belly and node appear alternately.

選択酸化層208は、反射層207において、共振器140(=共振器スペーサー層204,206および活性層205)から4周期目の低屈折率層2071中に設けられる。より具体的には、選択酸化層208は、発振波の電界の定在波分布における節に対応する位置に設けられる。   The selective oxidation layer 208 is provided in the low refractive index layer 2071 in the fourth period from the resonator 140 (= the resonator spacer layers 204 and 206 and the active layer 205) in the reflective layer 207. More specifically, the selective oxidation layer 208 is provided at a position corresponding to a node in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation wave.

そして、選択酸化層208を設けた低屈折率層2071の膜厚は、発振波長に対する位相変化量が3π/2となる膜厚に設定される。このように、反射層207の構成層における発振光の位相変化量がπ/2の奇数倍になる場合、多重反射の位相条件を満たすことができる。   The film thickness of the low refractive index layer 2071 provided with the selective oxidation layer 208 is set to a film thickness at which the phase change amount with respect to the oscillation wavelength is 3π / 2. Thus, when the phase change amount of the oscillation light in the constituent layers of the reflective layer 207 is an odd multiple of π / 2, the phase condition of multiple reflection can be satisfied.

図8に示す面発光レーザ素子200は、図5から図7に示す工程(a)〜工程(h)に従って作製される。そして、図4に示す工程(a)においては、バッファ層202のn−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成し、反射層203のn−Al0.95Ga0.05Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成し、反射層203のn−(Al0.41Ga0.590.51In0.49Pをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、フォスフィン(PH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成する。 The surface emitting laser element 200 shown in FIG. 8 is manufactured according to the steps (a) to (h) shown in FIGS. In the step (a) shown in FIG. 4, n-GaAs of the buffer layer 202 is formed using trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials, and the reflective layer 203 N-Al 0.95 Ga 0.05 As of trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) are formed, and n of the reflective layer 203 is formed. -(Al 0.41 Ga 0.59 ) 0.51 In 0.49 P with trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3 ) and hydrogen selenide (H 2 Se) is used as a raw material.

また、共振器スペーサー層204のノンドープAl0.6Ga0.4Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成し、活性層205のAl0.15Ga0.85As/Al0.6Ga0.4Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成する。 Further, non-doped Al 0.6 Ga 0.4 As for the resonator spacer layer 204 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and arsine (AsH 3 ) as raw materials, and Al 0.15 of the active layer 205 is formed. Ga 0.85 As / Al 0.6 Ga 0.4 As is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG) and arsine (AsH 3 ) as raw materials.

さらに、共振器スペーサー層206のノンドープAl0.6Ga0.4Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、およびアルシン(AsH)を原料として形成し、反射層207のp−Al0.95Ga0.05Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料とし、反射層207のp−(Al0.39Ga0.610.51In0.49Pをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、フォスフィン(PH)およびシクロペンタジフェニルマグネシウム(CpMg)を原料として形成する。 Further, non-doped Al 0.6 Ga 0.4 As for the resonator spacer layer 206 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and arsine (AsH 3 ) as raw materials, and p-Al for the reflective layer 207 is formed. 0.95 Ga 0.05 As is used as a raw material for trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ), and p- (Al 0.39 of the reflective layer 207 is used. Ga 0.61) 0.51 In 0.49 P a trimethyl aluminum (TMA), trimethyl gallium (TMG), trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3) and cyclopentadienyl diphenyl magnesium (Cp 2 Mg) as a raw material Form.

さらに、選択酸化層208のp−AlAsをトリメチルアルミニウム(TMA)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、コンタクト層209のp−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。 Further, p-AlAs of the selective oxidation layer 208 is formed using trimethylaluminum (TMA), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials, and p-GaAs of the contact layer 209 is formed of trimethylgallium (TMG). , Arsine (AsH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ).

その他は、工程(a)〜工程(h)において説明したとおりである。   Others are as described in the step (a) to the step (h).

上述したように、面発光レーザ素子200においては、反射層203は、n−Al0.95Ga0.05Asからなる低屈折率層2031と、n−(Al0.41Ga0.590.51In0.49Pからなる高屈折率層2032とを交互に積層した積層構造からなり、反射層207は、p−Al0.95Ga0.05Asからなる低屈折率層2071と、p−(Al0.39Ga0.610.51In0.49Pからなる高屈折率層2072とを交互に積層した積層構造からなるので、反射層203の伝導帯のエネルギー不連続量は、0.9meVであり、反射層207の価電子帯のエネルギー不連続量は、0.75meVである。その結果、反射層203の伝導帯のエネルギー不連続量および反射層207の価電子帯のエネルギー不連続量を殆ど0meVに設定できる。 As described above, in the surface emitting laser element 200, the reflective layer 203 includes the low refractive index layer 2031 made of n-Al 0.95 Ga 0.05 As and n- (Al 0.41 Ga 0.59 ). The reflective layer 207 includes a low refractive index layer 2071 made of p-Al 0.95 Ga 0.05 As and a laminated structure in which high refractive index layers 2032 made of 0.51 In 0.49 P are alternately laminated. , P- (Al 0.39 Ga 0.61 ) 0.51 In 0.49 P and a high refractive index layer 2072 are alternately stacked, so that the energy discontinuity of the conduction band of the reflective layer 203 The amount is 0.9 meV, and the energy discontinuity in the valence band of the reflective layer 207 is 0.75 meV. As a result, the energy discontinuity in the conduction band of the reflective layer 203 and the energy discontinuity in the valence band of the reflective layer 207 can be set to almost 0 meV.

その結果、反射層203,207において、低屈折率層2031,2071と高屈折率層2032,2072との界面にドーピングしなくても低抵抗な反射層203,207を形成でき、活性層205で発振した発振光の反射層203,207による光吸収を低減できる。   As a result, in the reflective layers 203 and 207, the low resistance reflective layers 203 and 207 can be formed without doping at the interface between the low refractive index layers 2031 and 2071 and the high refractive index layers 2032 and 2072. Light absorption by the reflection layers 203 and 207 of the oscillated light can be reduced.

なお、上記においては、面発光レーザ素子100は、伝導帯のエネルギー不連続量が26meVである2種のn型半導体層(n−Al0.95Ga0.05Asおよびn−(Al0.31Ga0.690.51In0.49P)からなる反射層103と、価電子帯のエネルギー不連続量が5.7meVである2種のp型半導体層(p−Al0.95Ga0.05Asおよびp−(Al0.37Ga0.630.51In0.49P)からなる反射層107とを備え、面発光レーザ素子200は、伝導帯のエネルギー不連続量が約0meVである2種のn型半導体層(n−Al0.95Ga0.05Asおよびn−(Al0.41Ga0.590.51In0.49P)からなる反射層203と、価電子帯のエネルギー不連続量が約0meVである2種のp型半導体層(p−Al0.95Ga0.05Asおよびp−(Al0.39Ga0.610.51In0.49Pからなる反射層207とを備えると説明したが、この実施の形態1においては、これに限らず、実施の形態1による面発光レーザ素子は、伝導帯のエネルギー不連続量が62meV以下である2種のn型半導体層(n−AlGaAsおよびn−AlGaInP)からなる反射層と、価電子帯のエネルギー不連続量が11meV以下である2種のp型半導体層(p−AlGaAsおよびp−AlGaInP)からなる反射層とを備えていればよい。この場合、62meVの伝導帯のエネルギー不連続量は、従来技術の面発光レーザ素子に含まれるp型分布ブラッグ反射器を構成する2種の半導体層間における伝導帯のエネルギー不連続量よりも小さい値であり、11meVの価電子帯のエネルギー不連続量は、従来技術の面発光レーザ素子に含まれるn型分布ブラッグ反射器を構成する2種の半導体層間における価電子帯のエネルギー不連続量よりも小さい値である。 In the above description, the surface emitting laser element 100 includes two types of n-type semiconductor layers (n-Al 0.95 Ga 0.05 As and n- (Al 0. 31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 P) and two p-type semiconductor layers (p-Al 0.95 ) whose energy discontinuity in the valence band is 5.7 meV. and a Ga 0.05 as and p- (Al 0.37 Ga 0.63) 0.51 in 0.49 P) reflecting layer 107 made of surface-emission laser device 200, the energy discontinuity of the conduction band Reflection layer composed of two types of n-type semiconductor layers (n-Al 0.95 Ga 0.05 As and n- (Al 0.41 Ga 0.59 ) 0.51 In 0.49 P) having a thickness of about 0 meV 203 and the valence band From Energy discontinuity of about 0 meV 2 kinds of p-type semiconductor layer (p-Al 0.95 Ga 0.05 As and p- (Al 0.39 Ga 0.61) 0.51 In 0.49 P In the first embodiment, the surface emitting laser element according to the first embodiment is not limited to this, and the two types of energy discontinuities in the conduction band are 62 meV or less. A reflective layer composed of n-type semiconductor layers (n-AlGaAs and n-AlGaInP) and two types of p-type semiconductor layers (p-AlGaAs and p-AlGaInP) having an energy discontinuity of 11 meV or less. In this case, the energy discontinuity of the conduction band of 62 meV is obtained by using the p-type distributed Bragg reflector included in the surface emitting laser element of the prior art. The energy discontinuity in the valence band of 11 meV is smaller than the energy discontinuity in the conduction band between the two types of semiconductor layers formed, and the n-type distributed Bragg reflector included in the surface emitting laser element of the prior art It is a value smaller than the energy discontinuity amount of the valence band between the two kinds of semiconductor layers constituting the.

そして、より一般的には、実施の形態1による面発光レーザ素子は、AlGa1−xAs(0.9<x<1)からなる低屈折率層とAlGaInP系材料からなる高屈折率層とを交互に積層した積層構造からなるp型反射層と、そのp型反射層中に設けられた選択酸化層とを備えていればよい。 More generally, the surface emitting laser element according to the first embodiment includes a low refractive index layer made of Al x Ga 1-x As (0.9 <x <1) and a high refractive index made of an AlGaInP-based material. What is necessary is just to provide the p-type reflective layer which consists of a laminated structure which laminated | stacked the layer alternately, and the selective oxidation layer provided in the p-type reflective layer.

AlGa1−xAs(0.9<x<1)とAlGaInP系材料とは、伝導帯のエネルギー不連続量が小さく(図4の曲線k3,k4参照)、組成傾斜層を設けずに低抵抗なp型の反射層107を形成し易い。その結果、低屈折率層と高屈折率層との界面にドーピングをしなくても低抵抗な反射層を形成でき、活性層で発振した発振光の光吸収を低減できるからである。 The Al x Ga 1-x As ( 0.9 <x <1) and AlGaInP material, small energy discontinuity of the conduction band (see curve k3, k4 in Fig. 4), without providing the composition gradient layer It is easy to form the low-resistance p-type reflective layer 107. As a result, a low-resistance reflective layer can be formed without doping at the interface between the low refractive index layer and the high refractive index layer, and light absorption of oscillation light oscillated in the active layer can be reduced.

また、上記においては、選択酸化層108,208は、p−AlAsからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、選択酸化層108,208は、p−AlGa1−yAs(x<y≦1)から構成されていればよい。 In the above description, the selective oxide layers 108 and 208 are made of p-AlAs. However, the present invention is not limited to this, and the selective oxide layers 108 and 208 are made of p-Al y Ga 1-y As. What is necessary is just to be comprised from (x <y <= 1).

図10は、図1に示す活性層105の近傍の他の断面図である。また、図11は、図1に示す活性層105の近傍のさらに他の断面図である。図10を参照して、面発光レーザ素子100の選択酸化層108は、反射層107の高屈折率層1072において発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に設けられてもよい。この場合、選択酸化層108を設けた高屈折率層1072の膜厚は、発振波長に対する位相変化量が3π/2となる膜厚に設定される。このように、反射層107の構成層における発振光の位相変化量がπ/2の奇数倍になる場合、多重反射の位相条件を満たすことができる。また、図11を参照して、面発光レーザ素子100の選択酸化層108は、反射層107の低屈折率層1071と高屈折率層1072との界面(=定在波分布の節に対応する界面)に設けられてもよい。   FIG. 10 is another cross-sectional view in the vicinity of the active layer 105 shown in FIG. FIG. 11 is still another cross-sectional view in the vicinity of the active layer 105 shown in FIG. Referring to FIG. 10, the selective oxidation layer 108 of the surface emitting laser element 100 may be provided at a position corresponding to the node of the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light in the high refractive index layer 1072 of the reflection layer 107. . In this case, the film thickness of the high refractive index layer 1072 provided with the selective oxidation layer 108 is set to a film thickness at which the phase change amount with respect to the oscillation wavelength is 3π / 2. As described above, when the phase change amount of the oscillation light in the constituent layers of the reflective layer 107 is an odd multiple of π / 2, the phase condition of multiple reflection can be satisfied. Referring to FIG. 11, the selective oxidation layer 108 of the surface emitting laser element 100 corresponds to the interface between the low refractive index layer 1071 and the high refractive index layer 1072 of the reflective layer 107 (= node of standing wave distribution). It may be provided at the interface).

面発光レーザ素子200の選択酸化層208も、面発光レーザ素子100の選択酸化層108と同様に、反射層207の高屈折率層2072において発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に設けられてもよく、反射層207の低屈折率層2071と高屈折率層2072との界面(=定在波分布の節に対応する界面)に設けられてもよい。   The selective oxidation layer 208 of the surface emitting laser element 200 also corresponds to the node of the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light in the high refractive index layer 2072 of the reflective layer 207, similarly to the selective oxidation layer 108 of the surface emitting laser element 100. It may be provided at a position, or may be provided at the interface between the low refractive index layer 2071 and the high refractive index layer 2072 of the reflective layer 207 (= interface corresponding to the node of the standing wave distribution).

また、面発光レーザ素子100の選択酸化層108は、低屈折率層1071または高屈折率層1072において、発振光の電界の定在波分布の節と腹との間に設けられてもよく、面発光レーザ素子200の選択酸化層208は、低屈折率層2071または高屈折率層2072において、発振光の電界の定在波分布の節と腹との間に設けられてもよい。   Further, the selective oxidation layer 108 of the surface emitting laser element 100 may be provided between the node and the antinode of the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light in the low refractive index layer 1071 or the high refractive index layer 1072. The selective oxidation layer 208 of the light emitting laser element 200 may be provided between the node and the antinode of the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light in the low refractive index layer 2071 or the high refractive index layer 2072.

そして、一般的には、選択酸化層108は、低屈折率層1071または高屈折率層2072中に設けられていればよく、選択酸化層208は、低屈折率層2071または高屈折率層2072中に設けられていればよい。   In general, the selective oxidation layer 108 may be provided in the low refractive index layer 1071 or the high refractive index layer 2072, and the selective oxidation layer 208 is formed of the low refractive index layer 2071 or the high refractive index layer 2072. What is necessary is just to be provided in.

選択酸化層108を低屈折率層1071および高屈折率層1072のいずれに配置しても、また、選択酸化層208を低屈折率層2071および高屈折率層2072のいずれに配置しても、低屈折率層1071と高屈折率層1072との間の価電子帯のエネルギー不連続量および低屈折率層2071と高屈折率層2072との間の価電子帯のエネルギー不連続量は、略0meVと同程度であり、かつ、選択酸化層108,208との間の価電子帯エネルギーと近い値となるので、電気抵抗が高くなること無く選択酸化層108,208を設けることができる。また、選択酸化層108,208を高屈折率層1072,2072(p−AlGaInPからなる)中に配置した場合、選択酸化層108,208の周辺の半導体層が一緒に酸化されるのを防止できる。   Even if the selective oxidation layer 108 is disposed in either the low refractive index layer 1071 or the high refractive index layer 1072, and the selective oxidation layer 208 is disposed in either the low refractive index layer 2071 or the high refractive index layer 2072, The energy discontinuity in the valence band between the low refractive index layer 1071 and the high refractive index layer 1072 and the energy discontinuity in the valence band between the low refractive index layer 2071 and the high refractive index layer 2072 are approximately Since it is about 0 meV and close to the valence band energy between the selective oxidation layers 108 and 208, the selective oxidation layers 108 and 208 can be provided without increasing the electrical resistance. Further, when the selective oxidation layers 108 and 208 are arranged in the high refractive index layers 1072 and 2072 (made of p-AlGaInP), it is possible to prevent the semiconductor layers around the selective oxidation layers 108 and 208 from being oxidized together. .

[実施の形態2]
図12は、実施の形態2による面発光レーザ素子の概略断面図である。図12を参照して、実施の形態2による面発光レーザ素子300は、基板301と、バッファ層302と、反射層303,307,309と、共振器スペーサー層304,306と、活性層305と、選択酸化層308と、コンタクト層310と、SiO層311と、絶縁性樹脂312と、p側電極313と、n側電極314とを備える。なお、面発光レーザ素子300は、780nm帯の面発光レーザ素子である。
[Embodiment 2]
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the surface emitting laser element according to the second embodiment. Referring to FIG. 12, the surface emitting laser element 300 according to the second embodiment includes a substrate 301, a buffer layer 302, reflection layers 303, 307, 309, resonator spacer layers 304, 306, and an active layer 305. , A selective oxidation layer 308, a contact layer 310, a SiO 2 layer 311, an insulating resin 312, a p-side electrode 313, and an n-side electrode 314. The surface emitting laser element 300 is a 780 nm band surface emitting laser element.

基板301は、n−GaAsからなる。バッファ層302は、n−GaAsからなり、基板301の一主面に形成される。反射層303は、n−Al0.95Ga0.05As/Al0.37Ga0.63Asの対を一周期とした場合、40.5周期の[n−Al0.95Ga0.05As/Al0.37Ga0.63As]からなり、バッファ層302上に形成される。 The substrate 301 is made of n-GaAs. The buffer layer 302 is made of n-GaAs and is formed on one main surface of the substrate 301. The reflective layer 303 has an n-Al 0.95 Ga 0.05 As / Al 0.37 Ga 0.63 As pair of [n-Al 0.95 Ga 0. 05 As / Al 0.37 Ga 0.63 As] and is formed on the buffer layer 302.

共振器スペーサー層304は、ノンドープAl0.6Ga0.4Asからなり、反射層303上に形成される。活性層305は、AlGaAs/Al0.6Ga0.4Asの多重量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層304上に形成される。 The resonator spacer layer 304 is made of non-doped Al 0.6 Ga 0.4 As and is formed on the reflective layer 303. The active layer 305 has an AlGaAs / Al 0.6 Ga 0.4 As multiple quantum well structure, and is formed on the resonator spacer layer 304.

共振器スペーサー層306は、ノンドープAl0.6Ga0.4Asからなり、活性層305上に形成される。反射層307は、p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.39Ga0.610.51In0.49Pの対を一周期とした場合、8周期の[p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.39Ga0.610.51In0.49P]からなり、共振器スペーサー層306上に形成される。反射層309は、p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.3Ga0.70.51In0.49Pの対を一周期とした場合、34周期の[p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.3Ga0.70.51In0.49P]からなり、反射層307上に形成される。 The resonator spacer layer 306 is made of non-doped Al 0.6 Ga 0.4 As and is formed on the active layer 305. The reflective layer 307 has a period of 8 [p−Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.39 Ga 0.61 ) 0.51 In 0.49 P]. Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.39 Ga 0.61 ) 0.51 In 0.49 P], and is formed on the resonator spacer layer 306. The reflective layer 309 is configured such that a pair of p-Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.3 Ga 0.7 ) 0.51 In 0.49 P has a period of 34 [p- Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.3 Ga 0.7 ) 0.51 In 0.49 P], and is formed on the reflective layer 307.

選択酸化層308は、p−AlAsからなり、反射層307中に設けられる。そして、選択酸化層308は、非酸化領域308aと酸化領域308bとからなり、20nmの膜厚を有する。   The selective oxidation layer 308 is made of p-AlAs and is provided in the reflection layer 307. The selective oxidation layer 308 includes a non-oxidized region 308a and an oxidized region 308b and has a thickness of 20 nm.

コンタクト層310は、p−GaAsからなり、反射層309上に形成される。SiO層311は、反射層303の一部の一主面と、共振器スペーサー層304、活性層305、共振器スペーサー層306、反射層307,309、選択酸化層308およびコンタクト層310の端面とを覆うように形成される。 The contact layer 310 is made of p-GaAs and is formed on the reflective layer 309. The SiO 2 layer 311 includes one main surface of a part of the reflective layer 303 and the end surfaces of the resonator spacer layer 304, the active layer 305, the resonator spacer layer 306, the reflective layers 307 and 309, the selective oxidation layer 308, and the contact layer 310. And so as to cover.

絶縁性樹脂312は、SiO層311に接して形成される。p側電極313は、コンタクト層310の一部および絶縁性樹脂312上に形成される。n側電極314は、基板301の裏面に形成される。 The insulating resin 312 is formed in contact with the SiO 2 layer 311. The p-side electrode 313 is formed on part of the contact layer 310 and the insulating resin 312. The n-side electrode 314 is formed on the back surface of the substrate 301.

そして、反射層303および反射層307,309の各々は、活性層305で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層305に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。   Each of the reflective layer 303 and the reflective layers 307 and 309 constitutes a semiconductor distributed Bragg reflector that reflects the oscillation light oscillated in the active layer 305 by Bragg multiple reflection and confines it in the active layer 305.

図13は、図12に示す活性層305の近傍の断面図である。なお、図13においては、面発光レーザ素子300の発振状態における発振光の電界の強度分布も模式的に示している。図13を参照して、反射層303は、低屈折率層3031と、高屈折率層3032とを含む。低屈折率層3031は、n−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層3032は、n−Al0.37Ga0.63Asからなる。 FIG. 13 is a cross-sectional view of the vicinity of the active layer 305 shown in FIG. In FIG. 13, the intensity distribution of the electric field of the oscillation light in the oscillation state of the surface emitting laser element 300 is also schematically shown. Referring to FIG. 13, the reflective layer 303 includes a low refractive index layer 3031 and a high refractive index layer 3032. The low refractive index layer 3031 is made of n-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 3032 is made of n-Al 0.37 Ga 0.63 As.

このように、反射層303は、低屈折率層3031および高屈折率層3032のいずれか一方から他方へ組成が変化する組成傾斜層を含まない。   Thus, the reflective layer 303 does not include a composition gradient layer whose composition changes from one of the low refractive index layer 3031 and the high refractive index layer 3032 to the other.

低屈折率層3031は、膜厚d5を有し、高屈折率層3032は、膜厚d6を有する。組成傾斜層を含まない急峻な界面を備えた反射層の場合には、反射層303を構成する低屈折率層3031の膜厚d5および高屈折率層3032の膜厚d6の各々は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長(λ=780nm)に対してλ/4nに設定される。このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。   The low refractive index layer 3031 has a film thickness d5, and the high refractive index layer 3032 has a film thickness d6. In the case of a reflective layer having a steep interface that does not include a composition gradient layer, the thickness d5 of the low-refractive index layer 3031 and the thickness d6 of the high-refractive index layer 3032 constituting the reflective layer 303 are The wavelength is set to λ / 4n with respect to the laser oscillation wavelength (λ = 780 nm) so as to satisfy the phase condition of multiple reflection. The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2.

反射層307は、低屈折率層3071と、高屈折率層3072とを含む。低屈折率層3071は、p−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層3072は、p−(Al0.39Ga0.610.51In0.49Pからなる。そして、低屈折率層3071および高屈折率層3072の各々の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長(λ=780nm)に対してλ/4nに設定される。このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。 The reflective layer 307 includes a low refractive index layer 3071 and a high refractive index layer 3072. The low refractive index layer 3071 is made of p-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 3072 is made of p- (Al 0.39 Ga 0.61 ) 0.51 In 0.49 P. . The film thickness of each of the low refractive index layer 3071 and the high refractive index layer 3072 is set to λ / 4n with respect to the laser oscillation wavelength (λ = 780 nm) so as to satisfy the Bragg multiple reflection phase condition. . The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2.

また、反射層309は、低屈折率層3091と、高屈折率層3092とを含む。低屈折率層3091は、p−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層3092は、p−(Al0.3Ga0.70.51In0.49Pからなる。そして、低屈折率層3091および高屈折率層3092の各々の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長(λ=780nm)に対してλ/4nに設定される。このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。 The reflective layer 309 includes a low refractive index layer 3091 and a high refractive index layer 3092. The low refractive index layer 3091 is made of p-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 3092 is made of p- (Al 0.3 Ga 0.7 ) 0.51 In 0.49 P. . The film thicknesses of the low refractive index layer 3091 and the high refractive index layer 3092 are set to λ / 4n with respect to the laser oscillation wavelength (λ = 780 nm) so as to satisfy the Bragg multiple reflection phase condition. . The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2.

面発光レーザ素子300において、共振器スペーサー層304,306および活性層305は、共振器150を構成する。共振器150は、これらの半導体層中における発振光の位相変化量が2πとなるように設定されており、一波長共振器構造を形成する。   In the surface emitting laser element 300, the resonator spacer layers 304 and 306 and the active layer 305 constitute a resonator 150. The resonator 150 is set so that the phase change amount of the oscillation light in these semiconductor layers is 2π, and forms a one-wavelength resonator structure.

また、誘導放出確率を高めるために、活性層305は、共振器150(=共振器スペーサー層304,306および活性層305)内における中央部に位置し、かつ、発振光の定在波分布における腹に対応する位置に設けられる。   Further, in order to increase the stimulated emission probability, the active layer 305 is located in the center of the resonator 150 (= the resonator spacer layers 304 and 306 and the active layer 305) and in the standing wave distribution of the oscillation light. It is provided at a position corresponding to the belly.

反射層303,307は、低屈折率層3031,3071側がそれぞれ共振器スペーサー層304,306に接するように構成されており、低屈折率層3031,3071と共振器スペーサー層304,306との界面が発振光の電界の定在波分布における腹となっている。   The reflective layers 303 and 307 are configured so that the low refractive index layers 3031 and 3071 are in contact with the resonator spacer layers 304 and 306, respectively, and interfaces between the low refractive index layers 3031 and 3071 and the resonator spacer layers 304 and 306 are provided. Is an antinode in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light.

また、上述したように、膜厚d5または膜厚d6は、発振光の位相変化量がπ/2になるように設定されるので、低屈折率層3031,3071,3091と高屈折率層3032,3072,3092との界面では、腹と節とが交互に現れる。   Further, as described above, the film thickness d5 or the film thickness d6 is set so that the phase change amount of the oscillation light is π / 2, so that the low refractive index layers 3031, 3071, and 3091 and the high refractive index layer 3032 are set. , 3072, 3092, the belly and the node appear alternately.

選択酸化層308は、反射層307において、共振器150(=共振器スペーサー層304,306および活性層305)から4周期目の低屈折率層3071中に設けられる。より具体的には、選択酸化層308は、発振波の電界の定在波分布における節に対応する位置に設けられる。   The selective oxidation layer 308 is provided in the low-refractive index layer 3071 in the fourth period from the resonator 150 (= the resonator spacer layers 304 and 306 and the active layer 305) in the reflective layer 307. More specifically, the selective oxidation layer 308 is provided at a position corresponding to a node in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation wave.

そして、選択酸化層308を設けた低屈折率層3071の膜厚は、発振波長に対する位相変化量が3π/2となる膜厚に設定される。このように、反射層307の構成層における発振光の位相変化量がπ/2の奇数倍になる場合、多重反射の位相条件を満たすことができる。   The film thickness of the low refractive index layer 3071 provided with the selective oxidation layer 308 is set to a film thickness at which the phase change amount with respect to the oscillation wavelength is 3π / 2. As described above, when the phase change amount of the oscillation light in the constituent layers of the reflective layer 307 is an odd multiple of π / 2, the phase condition of multiple reflection can be satisfied.

図12に示す面発光レーザ素子300は、図4から図6に示す工程(a)〜工程(h)に従って作製される。そして、図4に示す工程(a)においては、バッファ層302のn−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成し、反射層303のn−Al0.95Ga0.05Asおよびn−Al0.37Ga0.63Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成する。 The surface-emitting laser element 300 shown in FIG. 12 is manufactured according to steps (a) to (h) shown in FIGS. In the step (a) shown in FIG. 4, n-GaAs of the buffer layer 302 is formed using trimethyl gallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials, and the reflective layer 303. of n-Al 0.95 Ga 0.05 As and n-Al 0.37 Ga 0.63 As the trimethyl aluminum (TMA), trimethyl gallium (TMG), arsine (AsH 3) and hydrogen selenide (H 2 Se ) As a raw material.

また、共振器スペーサー層304のノンドープAl0.6Ga0.4Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成し、活性層305のAlGaAs/Al0.6Ga0.4Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成する。 Further, non-doped Al 0.6 Ga 0.4 As for the resonator spacer layer 304 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and arsine (AsH 3 ) as raw materials, and the AlGaAs / Al 0 of the active layer 305 is formed. .6 Ga 0.4 As is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG) and arsine (AsH 3 ) as raw materials.

さらに、共振器スペーサー層306のノンドープAl0.6Ga0.4Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成し、反射層307のp−Al0.95Ga0.05Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、反射層307のp−(Al0.39Ga0.610.51In0.49Pをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、フォスフィン(PH)およびシクロジフェニルマグネシウム(CpMg)を原料として形成する。 Further, non-doped Al 0.6 Ga 0.4 As for the resonator spacer layer 306 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and arsine (AsH 3 ) as raw materials, and p-Al 0 of the reflective layer 307 is formed. .95 Ga 0.05 As is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials, and p- (Al 0. 39 Ga 0.61 ) 0.51 In 0.49 P from trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3 ) and cyclodiphenylmagnesium (Cp 2 Mg) Form.

さらに、反射層309のp−Al0.95Ga0.05Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、反射層309の(Al0.3Ga0.70.51In0.49Pをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、フォスフィン(PH)およびシクロジフェニルマグネシウム(CpMg)を原料として形成する。 Further, p-Al 0.95 Ga 0.05 As for the reflective layer 309 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials, the reflective layer 309 (Al 0.3 Ga 0.7) 0.51 in 0.49 P a trimethyl aluminum (TMA), trimethyl gallium (TMG), trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3) and cyclo diphenyl magnesium (Cp 2 Mg) is used as a raw material.

さらに、選択酸化層308のp−AlAsをトリメチルアルミニウム(TMA)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、コンタクト層310のp−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。 Further, p-AlAs for the selective oxidation layer 308 is formed using trimethylaluminum (TMA), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials, and p-GaAs for the contact layer 310 is trimethylgallium (TMG). , Arsine (AsH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ).

面発光レーザ素子300においては、活性層305よりも基板301に設けられた反射層303は、n−Al0.95Ga0.05As/n−Al0.37Ga0.63Asの積層構造からなり、n−Al0.95Ga0.05Asの伝導帯とn−Al0.37Ga0.63Asの伝導帯とのエネルギー不連続量は、殆ど0meVである(図4の曲線k2参照)。 In the surface emitting laser element 300, the reflective layer 303 provided on the substrate 301 rather than the active layer 305 has a stacked structure of n-Al 0.95 Ga 0.05 As / n-Al 0.37 Ga 0.63 As. The energy discontinuity between the conduction band of n-Al 0.95 Ga 0.05 As and the conduction band of n-Al 0.37 Ga 0.63 As is almost 0 meV (curve k2 in FIG. 4). reference).

したがって、反射層303を構成する低屈折率層(=n−Al0.95Ga0.05As)と高屈折率層(=n−Al0.37Ga0.63As)との界面にドーピングする必要がなくなり、活性層305で発振した発振光の反射層303による光吸収を低減できる。 Therefore, doping is performed at the interface between the low refractive index layer (= n-Al 0.95 Ga 0.05 As) and the high refractive index layer (= n-Al 0.37 Ga 0.63 As) constituting the reflective layer 303. Therefore, light absorption by the reflection layer 303 of oscillation light oscillated in the active layer 305 can be reduced.

また、面発光レーザ素子300においては、反射層307は、p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.39Ga0.610.51In0.49Pの積層構造からなり、p−Al0.95Ga0.05Asの価電子帯とp−(Al0.39Ga0.610.51In0.49Pの価電子帯とのエネルギー不連続量は、0.75meVであり、殆ど0meVである(図4の曲線k3,k4参照)。また、反射層309は、p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.3Ga0.70.51In0.49Pの積層構造からなり、p−Al0.95Ga0.05Asの価電子帯とp−(Al0.3Ga0.590.7In0.49Pの価電子帯とのエネルギー不連続量は、約28meVである(図4の曲線k3,k4参照)。そして、選択酸化層308は、反射層307中に設けられる。 In the surface emitting laser element 300, the reflective layer 307 has a stacked structure of p-Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.39 Ga 0.61 ) 0.51 In 0.49 P. The energy discontinuity between the valence band of p-Al 0.95 Ga 0.05 As and the valence band of p- (Al 0.39 Ga 0.61 ) 0.51 In 0.49 P is 0 .75 meV and almost 0 meV (see curves k3 and k4 in FIG. 4). The reflective layer 309 has a stacked structure of p-Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.3 Ga 0.7 ) 0.51 In 0.49 P, and p-Al 0.95 Ga. The energy discontinuity between the valence band of 0.05 As and the valence band of p- (Al 0.3 Ga 0.59 ) 0.7 In 0.49 P is about 28 meV (the curve in FIG. 4). k3, k4). The selective oxidation layer 308 is provided in the reflective layer 307.

選択酸化層308を反射層309ではなく、反射層307中に設けることにしたのは、次の理由による。選択酸化層308を選択して非酸化領域308aと酸化領域308bとを形成し、非酸化領域308aを介して活性層305に電流を注入する電流狭窄型の面発光レーザ素子300においては、電流が酸化領域308bによって狭窄されるため、選択酸化層308の両側(=酸化領域308b)で導通面積が減少し、電流を活性層305へ注入するときの抵抗が高抵抗化される。したがって、選択酸化層308が設けられるヘテロ界面(低屈折率層3071/高屈折率層3072の界面)の抵抗を低減することは非常に重要である。また、活性層305に近い領域では、発振光の電界強度が大きいため、不純物濃度の高い領域が存在すると、発振光が不純物濃度の高い領域で吸収され、発振光の吸収損失が増加するという問題が生じる。   The reason why the selective oxidation layer 308 is provided not in the reflection layer 309 but in the reflection layer 307 is as follows. In the current confined surface emitting laser element 300 in which the selective oxidation layer 308 is selected to form a non-oxidized region 308a and an oxidized region 308b and current is injected into the active layer 305 through the non-oxidized region 308a, Since the region is confined by the oxide region 308b, the conductive area is reduced on both sides of the selective oxide layer 308 (= oxidized region 308b), and the resistance when current is injected into the active layer 305 is increased. Therefore, it is very important to reduce the resistance of the heterointerface (low refractive index layer 3071 / high refractive index layer 3072 interface) where the selective oxidation layer 308 is provided. Further, since the electric field intensity of the oscillation light is large in the region close to the active layer 305, if there is a region with a high impurity concentration, the oscillation light is absorbed in the region with a high impurity concentration, and the absorption loss of the oscillation light increases. Occurs.

そこで、このような理由により、価電子帯のエネルギー不連続量が殆ど0meVである反射層307を活性層305に近い領域に配置して発振光の吸収損失を低下させ、かつ、不純物濃度を高くしなくても低抵抗化が可能な反射層307に選択酸化層308を配置することにしたものである。   Therefore, for this reason, the reflection layer 307 whose energy discontinuity in the valence band is almost 0 meV is disposed in a region close to the active layer 305 to reduce the absorption loss of the oscillation light and increase the impurity concentration. The selective oxidation layer 308 is disposed on the reflective layer 307 that can reduce the resistance without the need.

さらに、面発光レーザ素子300においては、反射層307の上側に設けられた反射層309は、価電子帯のエネルギー不連続量が約28meVであるp−Al0.95Ga0.05As/(Al0.3Ga0.70.51In0.49Pの積層構造からなるが、これは、屈折率差を相対的に大きく設定できる2種のp型半導体層の組合せ(=p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.3Ga0.70.51In0.49P)にすることによって、発振光の反射率を高くし、反射層309の積層数を相対的に少なくするためである。 Further, in the surface emitting laser element 300, the reflective layer 309 provided on the upper side of the reflective layer 307 has a p-Al 0.95 Ga 0.05 As / ((valence band energy discontinuity of about 28 meV). Al 0.3 Ga 0.7 ) 0.51 In 0.49 P has a laminated structure, which is a combination of two types of p-type semiconductor layers (= p− By making Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.3 Ga 0.7 ) 0.51 In 0.49 P), the reflectance of the oscillation light is increased, and the number of stacked reflective layers 309 is reduced. This is to make it relatively less.

なお、上記においては、伝導帯のエネルギー不連続量が殆ど0meVである2種のn型半導体層の組合せは、n−Al0.95Ga0.05As/n−Al0.37Ga0.63Asの組合わせであると説明したが、この発明においては、これに限らず、伝導帯のエネルギー不連続量が殆ど0meVである2種のn型半導体層の組合せは、n−Al0.95Ga0.05As/n−AlGa1−zAs(0.36≦z≦0.38)であってもよい。この場合、n−Al0.95Ga0.05Asのとn−AlGa1−zAs(0.36≦z≦0.38)の価電子帯とのエネルギー不連続量の絶対値は、9.5meVよりも小さく、反射層303の抵抗が上昇することはない。 In the above, a combination of two n-type semiconductor layer energy discontinuity amount is almost 0meV of conduction band, n-Al 0.95 Ga 0.05 As / n-Al 0.37 Ga 0. In the present invention, the combination of two types of n-type semiconductor layers in which the energy discontinuity of the conduction band is almost 0 meV is n-Al 0. 95 Ga 0.05 As / n-Al z Ga 1-z As may be (0.36 ≦ z ≦ 0.38). In this case, the absolute value of the energy discontinuity between the valence band of n-Al 0.95 Ga 0.05 As and n-Al z Ga 1-z As (0.36 ≦ z ≦ 0.38) is , Smaller than 9.5 meV, the resistance of the reflective layer 303 does not increase.

また、実施の形態2による面発光レーザ素子は、伝導帯のエネルギー不連続量が殆ど0meVである2種のn−AlGaAs系材料からなる反射層303を備えていればよい。これによって、反射層303を構成する2種のn型半導体層の界面にドーピングしなくても反射層303の抵抗を低減でき、活性層305で発振した発振光の反射層303による光吸収を低減できるからである。   The surface emitting laser element according to the second embodiment only needs to include the reflective layer 303 made of two kinds of n-AlGaAs materials whose conduction band energy discontinuity is almost 0 meV. As a result, the resistance of the reflective layer 303 can be reduced without doping the interface between the two types of n-type semiconductor layers constituting the reflective layer 303, and the light absorption by the reflective layer 303 of the oscillation light oscillated in the active layer 305 is reduced. Because it can.

なお、実施の形態2においては、n型の半導体層からなる反射層303を反射層307,309のように2つの反射層により構成し、活性層305に近い方の反射層に選択酸化層を設けるようにしてもよい。   In the second embodiment, the reflective layer 303 made of an n-type semiconductor layer is composed of two reflective layers like the reflective layers 307 and 309, and the selective oxidation layer is formed on the reflective layer closer to the active layer 305. You may make it provide.

[実施の形態3]
図14は、実施の形態3による面発光レーザ素子の概略断面図である。図14を参照して、実施の形態3による面発光レーザ素子400は、基板401と、バッファ層402と、反射層403,407と、共振器スペーサー層404,406と、活性層405と、選択酸化層408と、コンタクト層409と、SiO層410と、絶縁性樹脂411と、p側電極412と、n側電極413とを備える。なお、面発光レーザ素子400は、850nm帯の面発光レーザ素子である。
[Embodiment 3]
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element according to the third embodiment. Referring to FIG. 14, the surface emitting laser element 400 according to the third embodiment includes a substrate 401, a buffer layer 402, reflection layers 403 and 407, resonator spacer layers 404 and 406, and an active layer 405. An oxide layer 408, a contact layer 409, a SiO 2 layer 410, an insulating resin 411, a p-side electrode 412, and an n-side electrode 413 are provided. The surface emitting laser element 400 is a 850 nm band surface emitting laser element.

基板401は、n−GaAsからなる。バッファ層402は、n−GaAsからなり、基板401の一主面に形成される。反射層403は、n−Al0.95Ga0.05As/(Al0.31Ga0.690.51In0.49Pの対を一周期とした場合、74.5周期の[n−Al0.95Ga0.05As/(Al0.31Ga0.690.51In0.49P]からなり、バッファ層402上に形成される。 The substrate 401 is made of n-GaAs. The buffer layer 402 is made of n-GaAs and is formed on one main surface of the substrate 401. The reflective layer 403 has a period of 74.5 when a pair of n-Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 P is taken as one period. n-Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 P], and is formed on the buffer layer 402.

共振器スペーサー層404は、ノンドープAl0.2Ga0.8Asからなり、反射層403上に形成される。活性層405は、GaAs/Al0.2Ga0.8Asの多重量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層404上に形成される。 The resonator spacer layer 404 is made of non-doped Al 0.2 Ga 0.8 As and is formed on the reflective layer 403. The active layer 405 has a multiple quantum well structure of GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As and is formed on the resonator spacer layer 404.

共振器スペーサー層406は、ノンドープAl0.2Ga0.8Asからなり、活性層405上に形成される。反射層407は、p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.37Ga0.630.51In0.49Pの対を一周期とした場合、47周期の[p−Al0.95Ga0.05As/(Al0.37Ga0.630.51In0.49P]からなり、共振器スペーサー層406上に形成される。 The resonator spacer layer 406 is made of non-doped Al 0.2 Ga 0.8 As and is formed on the active layer 405. The reflective layer 407 has 47 periods [p−Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.37 Ga 0.63 ) 0.51 In 0.49 P] as one period. Al 0.95 Ga 0.05 As / (Al 0.37 Ga 0.63 ) 0.51 In 0.49 P] and formed on the resonator spacer layer 406.

選択酸化層408は、p−AlAsからなり、反射層407中に設けられる。そして、選択酸化層408は、非酸化領域408aと酸化領域408bとからなり、20nmの膜厚を有する。   The selective oxidation layer 408 is made of p-AlAs and is provided in the reflection layer 407. The selective oxidation layer 408 includes a non-oxidized region 408a and an oxidized region 408b and has a thickness of 20 nm.

コンタクト層409は、p−GaAsからなり、反射層407上に形成される。SiO層410は、反射層403の一部の一主面と、共振器スペーサー層404、活性層405、共振器スペーサー層406、反射層407、選択酸化層408およびコンタクト層409の端面とを覆うように形成される。 The contact layer 409 is made of p-GaAs and is formed on the reflective layer 407. The SiO 2 layer 410 includes a principal surface of a part of the reflective layer 403 and end faces of the resonator spacer layer 404, the active layer 405, the resonator spacer layer 406, the reflective layer 407, the selective oxidation layer 408, and the contact layer 409. It is formed to cover.

絶縁性樹脂411は、SiO層410に接して形成される。p側電極412は、コンタクト層409の一部および絶縁性樹脂411上に形成される。n側電極413は、基板401の裏面に形成される。 The insulating resin 411 is formed in contact with the SiO 2 layer 410. The p-side electrode 412 is formed on part of the contact layer 409 and the insulating resin 411. The n-side electrode 413 is formed on the back surface of the substrate 401.

そして、反射層403,407の各々は、活性層405で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層405に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。   Each of the reflective layers 403 and 407 constitutes a semiconductor distributed Bragg reflector that reflects the oscillation light oscillated in the active layer 405 by Bragg multiple reflection and confines it in the active layer 405.

このように、面発光レーザ素子400のバッファ層402、反射層403、共振器スペーサー層404、活性層405、共振器スペーサー層406、反射層407、選択酸化層408およびコンタクト層409は、それぞれ、図1に示す面発光レーザ素子100のバッファ層102、反射層103、共振器スペーサー層104、活性層105、共振器スペーサー層106、反射層107、選択酸化層108およびコンタクト層109と同じ材料からなるが、反射層403,407におけるドーピング量が反射層103,107におけるドーピング量と異なる。   As described above, the buffer layer 402, the reflective layer 403, the resonator spacer layer 404, the active layer 405, the resonator spacer layer 406, the reflective layer 407, the selective oxidation layer 408, and the contact layer 409 of the surface emitting laser element 400 are respectively From the same material as the buffer layer 102, the reflective layer 103, the resonator spacer layer 104, the active layer 105, the resonator spacer layer 106, the reflective layer 107, the selective oxidation layer 108, and the contact layer 109 of the surface emitting laser element 100 shown in FIG. However, the doping amount in the reflective layers 403 and 407 is different from the doping amount in the reflective layers 103 and 107.

図15は、図14に示す活性層405の近傍の断面およびドーピング量を示す図である。図15においては、面発光レーザ素子400の発振状態における発振光の電界の強度分布も模式的に示している。図15を参照して、反射層403は、低屈折率層4031と、高屈折率層4032とを含む。低屈折率層4031は、n−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層4032は、n(Al0.31Ga0.690.51In0.49Psからなる。このように、反射層403は、低屈折率層4031および高屈折率層4032のいずれか一方から他方へ組成が変化する組成傾斜層を含まない。 FIG. 15 is a diagram showing a cross section in the vicinity of the active layer 405 shown in FIG. 14 and the doping amount. In FIG. 15, the intensity distribution of the electric field of the oscillation light in the oscillation state of the surface emitting laser element 400 is also schematically shown. Referring to FIG. 15, the reflective layer 403 includes a low refractive index layer 4031 and a high refractive index layer 4032. The low refractive index layer 4031 is made of n-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 4032 is made of n (Al 0.31 Ga 0.69 ) 0.51 In 0.49 Ps. Thus, the reflective layer 403 does not include a composition gradient layer whose composition changes from one of the low refractive index layer 4031 and the high refractive index layer 4032 to the other.

低屈折率層4031は、膜厚d7を有し、高屈折率層4032は、膜厚d8を有する。反射層403は、組成傾斜層を含まないので、低屈折率層4031の膜厚d7は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長(λ=850nm)に対してλ/4nに設定され、高屈折率層4032の膜厚d8は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長(λ=850nm)に対してλ/4nに設定される。このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。   The low refractive index layer 4031 has a film thickness d7, and the high refractive index layer 4032 has a film thickness d8. Since the reflective layer 403 does not include a composition gradient layer, the film thickness d7 of the low refractive index layer 4031 is λ / 4n with respect to the laser oscillation wavelength (λ = 850 nm) so as to satisfy the Bragg multiple reflection phase condition. The film thickness d8 of the high refractive index layer 4032 is set to λ / 4n with respect to the laser oscillation wavelength (λ = 850 nm) so as to satisfy the Bragg multiple reflection phase condition. The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2.

反射層407は、低屈折率層4071と、高屈折率層4072とを含む。低屈折率層4071は、p−Al0.95Ga0.05Asからなり、高屈折率層4072は、p−(Al0.37Ga0.630.51In0.49Pからなる。そして、低屈折率層4071および高屈折率層4072の各々の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長(λ=850nm)に対してλ/4nに設定される。このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。 The reflective layer 407 includes a low refractive index layer 4071 and a high refractive index layer 4072. The low refractive index layer 4071 is made of p-Al 0.95 Ga 0.05 As, and the high refractive index layer 4072 is made of p- (Al 0.37 Ga 0.63 ) 0.51 In 0.49 P. . The film thicknesses of the low refractive index layer 4071 and the high refractive index layer 4072 are set to λ / 4n with respect to the laser oscillation wavelength (λ = 850 nm) so as to satisfy the Bragg multiple reflection phase condition. . The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2.

面発光レーザ素子400において、共振器スペーサー層404,406および活性層405は、共振器160を構成する。共振器160は、これらの半導体層中における発振光の位相変化量が2πとなるように設定されており、一波長共振器構造を形成する。   In the surface emitting laser element 400, the resonator spacer layers 404 and 406 and the active layer 405 constitute a resonator 160. The resonator 160 is set so that the phase change amount of oscillation light in these semiconductor layers is 2π, and forms a one-wavelength resonator structure.

また、誘導放出確率を高めるために、活性層405は、共振器160(=共振器スペーサー層404,406および活性層405)内における中央部に位置し、かつ、発振光の定在波分布における腹に対応する位置に設けられる。   Further, in order to increase the stimulated emission probability, the active layer 405 is located at the center in the resonator 160 (= the resonator spacer layers 404 and 406 and the active layer 405) and in the standing wave distribution of the oscillation light. It is provided at a position corresponding to the belly.

反射層403,407は、低屈折率層4031,4071側がそれぞれ共振器スペーサー層404,406に接するように構成されており、低屈折率層4031,4071と共振器スペーサー層404,406との界面が発振光の電界の定在波分布における腹となっている。   The reflective layers 403 and 407 are configured such that the low refractive index layers 4031 and 4071 side are in contact with the resonator spacer layers 404 and 406, respectively, and the interface between the low refractive index layers 4031 and 4071 and the resonator spacer layers 404 and 406 is formed. Is an antinode in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light.

また、上述したように、低屈折率層4031,4071の膜厚d7および高屈折率層4032,4072の膜厚d8は、発振光の位相変化量がπ/2の奇数倍になるように設定されるので、低屈折率層4031,4071と高屈折率層4032,4072との界面では、腹と節とが交互に現れる。   Further, as described above, the film thickness d7 of the low refractive index layers 4031 and 4071 and the film thickness d8 of the high refractive index layers 4032 and 4072 are set so that the phase change amount of the oscillation light is an odd multiple of π / 2. Therefore, at the interface between the low refractive index layers 4031 and 4071 and the high refractive index layers 4032 and 4072, antinodes and nodes appear alternately.

選択酸化層408は、反射層407において、共振器160(=共振器スペーサー層404,406および活性層405)から4周期目の低屈折率層4071中に設けられる。より具体的には、選択酸化層408は、発振波の電界の定在波分布における節に対応する位置に設けられる。   The selective oxidation layer 408 is provided in the low refractive index layer 4071 in the fourth period from the resonator 160 (= the resonator spacer layers 404 and 406 and the active layer 405) in the reflective layer 407. More specifically, the selective oxidation layer 408 is provided at a position corresponding to a node in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation wave.

そして、選択酸化層408を設けた低屈折率層4071の膜厚は、組成傾斜層4073の一部を含めた発振波長に対する位相変化量が3π/2となる膜厚に設定される。このように、反射層407の構成層における発振光の位相変化量がπ/2の奇数倍になる場合、多重反射の位相条件を満たすことができる。   The film thickness of the low refractive index layer 4071 provided with the selective oxidation layer 408 is set to a film thickness at which the phase change amount with respect to the oscillation wavelength including a part of the composition gradient layer 4073 is 3π / 2. In this way, when the phase change amount of the oscillation light in the constituent layers of the reflective layer 407 is an odd multiple of π / 2, the multiple reflection phase condition can be satisfied.

さらに、面発光レーザ素子400においては、反射層403,407のうち、発振光の電界の定在波分布の腹に対応する領域のドーピング量は、発振光の電界の定在波分布の腹に対応する領域以外のドーピング量よりも少ない。この場合、発振光の電界の定在波分布の腹に対応する領域のドーピング量は、5×1017cm−3であり、発振光の電界の定在波分布の腹に対応する領域以外のドーピング量は、1×1018cm−3である。 Further, in the surface emitting laser element 400, the doping amount in the region corresponding to the antinode of the standing wave distribution of the oscillation light electric field in the reflection layers 403 and 407 is in the antinode of the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light. Less than the doping amount outside the corresponding region. In this case, the doping amount of the region corresponding to the antinode of the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light is 5 × 10 17 cm −3 , and other than the region corresponding to the antinode of the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light. doping amount is 1 × 10 18 cm -3.

定在波分布の腹は、発振光の電界強度が最も強いため、定在波分布の腹に対応する領域のドーピング量を少なくすることによって反射層403,407による発振光の光吸収を低減できる。その結果、面発光レーザ素子400は、高出力な発振光を出射できる。   The antinode of the standing wave distribution has the strongest electric field strength of the oscillation light. Therefore, the light absorption of the oscillation light by the reflective layers 403 and 407 can be reduced by reducing the doping amount in the region corresponding to the antinode of the standing wave distribution. . As a result, the surface emitting laser element 400 can emit high-power oscillation light.

なお、図14に示す面発光レーザそそ400は、図5から図7に示す工程(a)〜工程(h)に従って作製される。この場合、図5に示す工程(a)においては、図15に示すドーピング濃度の分布になるように反射層303,307が形成される。   14 is manufactured according to steps (a) to (h) shown in FIGS. 5 to 7. In this case, in the step (a) shown in FIG. 5, the reflective layers 303 and 307 are formed so as to have the doping concentration distribution shown in FIG.

このように、実施の形態3においては、反射層403,407を構成する低屈折率層4031,4071および高屈折率層4032,4072は、低屈折率層4031,4071および高屈折率層4032,4072のうち、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する領域は、それ以外の領域におけるドーピング量よりも少ないドーピング量を有する。   Thus, in Embodiment 3, the low refractive index layers 4031 and 4071 and the high refractive index layers 4032 and 4072 constituting the reflective layers 403 and 407 are the low refractive index layers 4031 and 4071 and the high refractive index layers 4032 and 4032, respectively. In 4072, the region corresponding to the antinode in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light has a doping amount smaller than the doping amount in the other regions.

なお、上記においては、反射層403,407の両方において、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する領域のドーピング量は、それ以外の領域のドーピング量よりも少ないと説明したが、この発明においては、これに限らず、反射層403,407の少なくとも一方において、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する領域のドーピング量は、それ以外の領域のドーピング量よりも少なければよい。   In the above description, in both the reflective layers 403 and 407, the doping amount in the region corresponding to the antinodes in the standing wave distribution of the oscillation light electric field is described as being smaller than the doping amount in the other regions. In the present invention, the present invention is not limited to this. In at least one of the reflective layers 403 and 407, the doping amount in the region corresponding to the antinode in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light must be smaller than the doping amount in the other regions. That's fine.

また、実施の形態3においては、面発光レーザ素子200,300のいずれかにおいて、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する領域のドーピング量がそれ以外の領域のドーピング量よりも少なくなるようにしてもよく、一般的には、反射層403,407を構成する材料は何でもよく、反射層403,407の少なくとも一方において、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する領域のドーピング量は、それ以外の領域のドーピング量よりも少なければよい。   In the third embodiment, in any of the surface emitting laser elements 200 and 300, the doping amount in the region corresponding to the antinode in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light is smaller than the doping amount in the other regions. In general, any material may be used for the reflective layers 403 and 407, and at least one of the reflective layers 403 and 407 is a region corresponding to the antinode in the standing wave distribution of the electric field of the oscillation light. The amount of doping should be smaller than the amount of doping in other regions.

上述した実施の形態1から実施の形態3においては、バッファ層102,202,302,402、反射層103,107,203,207,303,307,309,403,407、共振器スペーサー層104,106,204,206,304,306,404,406、選択酸化層108,208,308,408およびコンタクト層109,209,310,409は、MOCVD法によって形成されると説明したが、この発明においては、これに限らず、バッファ層102,202,302,402、反射層103,107,203,207,303,307,309,403,407、共振器スペーサー層104,106,204,206,304,306,404,406、選択酸化層108,208,308,408およびコンタクト層109,209,310,409は、分子線結晶成長法(MBE:Molecular Beam Epitaxy)等のその他の結晶成長法を用いて形成されてもよい。   In the first to third embodiments described above, the buffer layers 102, 202, 302, 402, the reflective layers 103, 107, 203, 207, 303, 307, 309, 403, 407, the resonator spacer layer 104, Although 106, 204, 206, 304, 306, 404, 406, selective oxidation layers 108, 208, 308, 408 and contact layers 109, 209, 310, 409 have been described as being formed by the MOCVD method, Is not limited to this, the buffer layers 102, 202, 302, 402, the reflective layers 103, 107, 203, 207, 303, 307, 309, 403, 407, the resonator spacer layers 104, 106, 204, 206, 304. 306, 404, 406, selective oxide layers 108, 208, 308, 408 and Contact layer 109,209,310,409, the molecular beam epitaxy method (MBE: Molecular Beam Epitaxy) may be formed using other crystal growth methods such as.

[応用例]
図16は、図1に示す面発光レーザ素子100を用いた面発光レーザアレイの平面図である。図16を参照して、面発光レーザアレイ600は、24個の面発光レーザ素子100を所定の間隔で略菱形に配列した構造からなる。
[Application example]
FIG. 16 is a plan view of a surface emitting laser array using the surface emitting laser element 100 shown in FIG. Referring to FIG. 16, surface emitting laser array 600 has a structure in which 24 surface emitting laser elements 100 are arranged in a substantially diamond shape at a predetermined interval.

上述したように、面発光レーザ素子100は、活性層105で発振光の吸収損失を効果的に低減することができるので、面発光レーザアレイ600は、高出力な発振光を出射できる。   As described above, since the surface emitting laser element 100 can effectively reduce the absorption loss of oscillation light by the active layer 105, the surface emitting laser array 600 can emit high-power oscillation light.

なお、面発光レーザアレイ600は、面発光レーザ素子100に代えて面発光レーサ素子200,300,400のいずれかを備えていてもよい。   The surface emitting laser array 600 may include any of the surface emitting laser elements 200, 300, and 400 instead of the surface emitting laser element 100.

図17は、図1に示す面発光レーザ素子100または図16に示す面発光レーザアレイ600を用いた電子写真システムの概略図である。図17を参照して、電子写真システム700は、感光ドラム701と、光学走査系702と、書き込み光源703と、同期制御回路704とを備える。   FIG. 17 is a schematic view of an electrophotographic system using the surface emitting laser element 100 shown in FIG. 1 or the surface emitting laser array 600 shown in FIG. With reference to FIG. 17, the electrophotographic system 700 includes a photosensitive drum 701, an optical scanning system 702, a writing light source 703, and a synchronization control circuit 704.

感光ドラム701は、同期制御回路704からの制御に従って、光学走査系702からの成形ビームによって潜像を形成する。光学走査系702は、ポリゴンミラーおよびレンズ収束系からなり、同期制御回路704からの制御に従って、書き込み光源703からのレーザ光を感光ドラム701上に集光する。   The photosensitive drum 701 forms a latent image with the shaped beam from the optical scanning system 702 according to the control from the synchronization control circuit 704. The optical scanning system 702 includes a polygon mirror and a lens converging system, and condenses the laser light from the writing light source 703 on the photosensitive drum 701 in accordance with the control from the synchronization control circuit 704.

書き込み光源703は、面発光レーザ素子100または面発光レーザアレイ600からなり、同期制御回路704からの制御に従って高出力なレーザ光を発振し、その発振したレーザ光を光学走査系702へ出射する。同期制御回路704は、感光ドラム701、光学走査系702および書き込み光源703を制御する。   The writing light source 703 includes the surface emitting laser element 100 or the surface emitting laser array 600, oscillates high-power laser light according to control from the synchronization control circuit 704, and emits the oscillated laser light to the optical scanning system 702. A synchronization control circuit 704 controls the photosensitive drum 701, the optical scanning system 702, and the writing light source 703.

上述したように、面発光レーザ素子100および面発光レーザアレイ600は、高出力なレーザ光を発振可能であるので、電子写真システム700においては、高速書き込みが可能であり、さらに、高精細な画像を得ることができる。   As described above, the surface-emitting laser element 100 and the surface-emitting laser array 600 can oscillate high-power laser light. Therefore, in the electrophotographic system 700, high-speed writing is possible, and a high-definition image is generated. Can be obtained.

図18は、図1に示す面発光レーザ素子100を用いた光通信システムの概略図である。図18を参照して、光通信システム800は、機器810,820と、光ファイバアレイ830とを備える。   FIG. 18 is a schematic diagram of an optical communication system using the surface emitting laser element 100 shown in FIG. Referring to FIG. 18, the optical communication system 800 includes devices 810 and 820 and an optical fiber array 830.

機器810は、駆動回路811と、レーザアレイモジュール812とを含む。駆動回路811は、レーザアレイモジュール812を駆動する。レーザアレイモジュール812は、面発光レーザ素子100を1次元に配列したアレイモジュールからなる。そして、1次元に配列された複数の面発光レーザ素子100は、光ファイバアレイ830の各光ファイバに連結されている。   The device 810 includes a drive circuit 811 and a laser array module 812. The drive circuit 811 drives the laser array module 812. The laser array module 812 is composed of an array module in which the surface emitting laser elements 100 are arranged one-dimensionally. A plurality of surface emitting laser elements 100 arranged in a one-dimensional manner are connected to each optical fiber of the optical fiber array 830.

レーザアレイモジュール812は、駆動回路811によって駆動されると、高出力なレーザ光を発振し、送信信号を光信号に変換して光ファイバアレイ830を介して機器820へ送信する。なお、光通信システム800においては、1次元に配列された複数の面発光レーザ素子100は、「面発光レーザアレイ」を構成する。   When driven by the drive circuit 811, the laser array module 812 oscillates a high-power laser beam, converts a transmission signal into an optical signal, and transmits the optical signal to the device 820 via the optical fiber array 830. In the optical communication system 800, the plurality of surface emitting laser elements 100 arranged in one dimension constitute a “surface emitting laser array”.

機器820は、フォトダイオードアレイモジュール821と、信号検出回路822とを含む。フォトダイオードアレイモジュール821は、1次元に配列された複数のフォトダイオードからなる。そして、複数のフォトダイオードは、光ファイバアレイ830の各ファイバに連結されている。したがって、フォトダイオードアレイモジュール821の各フォトダイオードは、各光ファイバを介してレーザアレイモジュール812の各面発光レーザ素子100に接続されている。   The device 820 includes a photodiode array module 821 and a signal detection circuit 822. The photodiode array module 821 is composed of a plurality of photodiodes arranged one-dimensionally. The plurality of photodiodes are connected to each fiber of the optical fiber array 830. Therefore, each photodiode of the photodiode array module 821 is connected to each surface emitting laser element 100 of the laser array module 812 via each optical fiber.

フォトダイオードアレイモジュール821は、光ファイバアレイ830から光信号を受信し、その受信した光信号を電気信号に変換する。そして、フォトダイオードアレイモジュール821は、その変換した電気信号を受信信号として信号検出回路722へ出力する。信号検出回路822は、フォトダイオードアレイモジュール821から受信信号を受け、その受けた受信信号を検出する。   The photodiode array module 821 receives an optical signal from the optical fiber array 830 and converts the received optical signal into an electrical signal. Then, the photodiode array module 821 outputs the converted electrical signal to the signal detection circuit 722 as a reception signal. The signal detection circuit 822 receives the received signal from the photodiode array module 821 and detects the received signal.

光ファイバアレイ830は、機器810のレーザアレイモジュール812を機器820のフォトダイオードアレイモジュール821に連結する。   The optical fiber array 830 couples the laser array module 812 of the device 810 to the photodiode array module 821 of the device 820.

上述したように、面発光レーザ素子100は、高出力なレーザ光を出射できるので、機器810は、伝送誤りを少なくして信号を機器820へ送信できる。その結果、光通信システム800の信頼性を向上できる。   As described above, since the surface emitting laser element 100 can emit a high-power laser beam, the device 810 can transmit a signal to the device 820 with fewer transmission errors. As a result, the reliability of the optical communication system 800 can be improved.

なお、光通信システム800においては、並列光インターコネクションシステムを例に説明したが、この発明による光通信システムは、これに限られず、単一の面発光レーザ素子100を用いたシリアル伝送システムであってもよい。   In the optical communication system 800, the parallel optical interconnection system has been described as an example. However, the optical communication system according to the present invention is not limited to this, and is a serial transmission system using a single surface emitting laser element 100. May be.

また、機器間の他にも、ボード間、チップ間およびチップ内インターコネクション等に応用してもよい。   Further, in addition to between devices, the present invention may be applied to inter-board, inter-chip, intra-chip interconnection, and the like.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子に適用される。また、この発明は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイに適用される。さらに、この発明は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた電子写真システムに適用される。さらに、この発明は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた光インターコネクションシステムに適用される。さらに、この発明は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた光通信システムに適用される。   The present invention is applied to a surface emitting laser element capable of reducing absorption of oscillation light. The present invention is also applied to a surface emitting laser array including a surface emitting laser element that can reduce the absorption of oscillation light. Furthermore, the present invention is applied to a surface emitting laser element capable of reducing absorption of oscillation light, or an electrophotographic system using a surface emitting laser array having the same. Furthermore, the present invention is applied to an optical interconnection system using a surface emitting laser element capable of reducing absorption of oscillation light or a surface emitting laser array having the same. Furthermore, the present invention is applied to an optical communication system using a surface-emitting laser element that can reduce absorption of oscillation light or a surface-emitting laser array including the surface-emitting laser element.

この発明の実施の形態1による面発光レーザ素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the surface emitting laser element by Embodiment 1 of this invention. 図1に示す反射層の一部の断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a reflective layer shown in FIG. 1. 図1に示す活性層の近傍の断面図である。It is sectional drawing of the vicinity of the active layer shown in FIG. エネルギーレベルと、AlGa1−xAsまたは(AlGa1−x0.51In0.49PにおけるAlモル量xとの関係を示す図である。And energy level is a diagram showing the relationship between the Al x Ga 1-x As or (Al x Ga 1-x) 0.51 In 0.49 P in Al molar amount x. 図1に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第1の工程図である。FIG. 3 is a first process diagram showing a method for manufacturing the surface emitting laser element shown in FIG. 1. 図1に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第2の工程図である。FIG. 6 is a second process diagram illustrating a method for manufacturing the surface emitting laser element illustrated in FIG. 1. 図1に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第3の工程図である。FIG. 6 is a third process diagram illustrating a method for manufacturing the surface emitting laser element illustrated in FIG. 1. 実施の形態1による面発光レーザ素子の他の概略断面図である。FIG. 6 is another schematic cross-sectional view of the surface emitting laser element according to the first embodiment. 図8に示す活性層の近傍の断面図である。It is sectional drawing of the vicinity of the active layer shown in FIG. 図1に示す活性層の近傍の他の断面図である。FIG. 3 is another cross-sectional view in the vicinity of the active layer shown in FIG. 1. 図1に示す活性層の近傍のさらに他の断面図である。FIG. 6 is still another cross-sectional view in the vicinity of the active layer shown in FIG. 1. 実施の形態2による面発光レーザ素子の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element according to a second embodiment. FIG. 図12に示す活性層の近傍の断面図である。It is sectional drawing of the vicinity of the active layer shown in FIG. 実施の形態3による面発光レーザ素子の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element according to Embodiment 3. FIG. 図14に示す活性層の近傍の断面およびドーピング量を示す図である。It is a figure which shows the cross section and doping amount of the vicinity of the active layer shown in FIG. 図1に示す面発光レーザ素子100を用いた面発光レーザアレイの平面図である。It is a top view of the surface emitting laser array using the surface emitting laser element 100 shown in FIG. 図1に示す面発光レーザ素子または図16に示す面発光レーザアレイを用いた電子写真システムの概略図である。FIG. 17 is a schematic view of an electrophotographic system using the surface emitting laser element shown in FIG. 1 or the surface emitting laser array shown in FIG. 16. 図1に示す面発光レーザ素子を用いた光通信システムの概略図である。It is the schematic of the optical communication system using the surface emitting laser element shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100,200,300,400 面発光レーザ素子、101,201,301,401 基板、102,202,302,402 バッファ層、103,107,203,207,303,307,309,403,407 反射層、104,106,204,206,304,306,404,406 共振器スペーサー層、105,205,305,405 活性層、108,208,308,408 選択酸化層、108a,208a,308a,408a 非酸化領域、108b,208b,308b,408b 酸化領域、109,209,310,409 コンタクト層、110,210,311,410 SiO層、111,211,312,411 絶縁性樹脂、112,212,313,412 p側電極、113,213,314,413 n側電極、130 レジストパターン、120,140,150,160 共振器、600 面発光レーザアレイ、700 電子写真システム、701 感光ドラム、702 光学走査系、703 書き込み光源、704 同期制御回路、800 光通信システム、810,820 機器、811 駆動回路、812 レーザアレイモジュール、821 フォトダイオードアレイモジュール、822 信号検出回路、830 光ファイバアレイ、1031,1071,2031,2071,3031,3071,4031,4071 低屈折率層、1032,1072,2032,2072,3032,3072,4032,4072 高屈折率層。 100, 200, 300, 400 Surface emitting laser element 101, 201, 301, 401 Substrate, 102, 202, 302, 402 Buffer layer, 103, 107, 203, 207, 303, 307, 309, 403, 407 Reflective layer 104, 106, 204, 206, 304, 306, 404, 406 Resonator spacer layer, 105, 205, 305, 405 Active layer, 108, 208, 308, 408 Selective oxide layer, 108a, 208a, 308a, 408a Oxidized region, 108b, 208b, 308b, 408b Oxidized region, 109, 209, 310, 409 Contact layer, 110, 210, 311, 410 SiO 2 layer, 111, 211, 312, 411 Insulating resin, 112, 212, 313 , 412 p-side electrode, 113, 213, 314, 13 n-side electrode, 130 resist pattern, 120, 140, 150, 160 resonator, 600 surface emitting laser array, 700 electrophotographic system, 701 photosensitive drum, 702 optical scanning system, 703 writing light source, 704 synchronization control circuit, 800 light Communication system, 810, 820 equipment, 811 drive circuit, 812 laser array module, 821 photodiode array module, 822 signal detection circuit, 830 optical fiber array, 1031, 1071, 2031, 2071, 3031, 3071, 4031, 4071 low refraction Index layer, 1032, 1072, 2032, 2072, 3032, 3072, 4032, 4072 High refractive index layer.

Claims (19)

基板上に設けられ、活性層を含む共振器と、
前記共振器に接して設けられ、p型半導体層からなる反射層と、
前記反射層中に設けられた選択酸化層とを備え、
前記反射層は、第1および第2の半導体層を相互に接するように積層した積層構造からなり、
前記第1の半導体層は、第1の屈折率を有し、AlGa1−xAs(0.9<x<1)からなり、
前記第2の半導体層は、前記第1の屈折率よりも大きい第2の屈折率を有し、AlGaInP系の材料からなる、面発光レーザ素子。
A resonator provided on a substrate and including an active layer;
A reflective layer provided in contact with the resonator and made of a p-type semiconductor layer;
A selective oxidation layer provided in the reflective layer,
The reflective layer has a laminated structure in which the first and second semiconductor layers are laminated so as to contact each other.
The first semiconductor layer has a first refractive index and is made of Al x Ga 1-x As (0.9 <x <1).
The surface emitting laser element, wherein the second semiconductor layer has a second refractive index larger than the first refractive index and is made of an AlGaInP-based material.
前記選択酸化層は、前記第2の半導体層に配置される、請求項1に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the selective oxidation layer is disposed on the second semiconductor layer. 前記選択酸化層は、前記第2の半導体層のうち、前記活性層において発振した発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に配置される、請求項2に記載の面発光レーザ素子。   3. The surface emitting laser according to claim 2, wherein the selective oxidation layer is arranged at a position corresponding to a node of a standing wave distribution of an electric field of oscillation light oscillated in the active layer in the second semiconductor layer. element. 前記選択酸化層は、前記第1の半導体層に配置される、請求項1に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the selective oxidation layer is disposed on the first semiconductor layer. 前記選択酸化層は、前記第1の半導体層のうち、前記活性層において発振した発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に配置される、請求項4に記載の面発光レーザ素子。   5. The surface emitting laser according to claim 4, wherein the selective oxidation layer is disposed at a position corresponding to a node of a standing wave distribution of an electric field of oscillation light oscillated in the active layer in the first semiconductor layer. element. 前記選択酸化層は、前記第1の半導体層と前記第2の半導体層との間に配置される、請求項1に記載の面発光レーザ素子。   The surface-emitting laser element according to claim 1, wherein the selective oxidation layer is disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. 前記選択酸化層は、AlGa1−yAs(x<y≦1)からなる、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子。 The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the selective oxidation layer is made of Al y Ga 1-y As (x <y ≦ 1). 前記第1の半導体層の価電子帯と前記第2の半導体層の価電子帯との間のエネルギー不連続量は、所定値以下である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーサ素子。   The energy discontinuity between the valence band of the first semiconductor layer and the valence band of the second semiconductor layer is equal to or less than a predetermined value, according to any one of claims 1 to 7. The surface-emitting laser element described. 前記第1の半導体層の価電子帯と前記第2の半導体層の価電子帯との間のエネルギー不連続量は、略零である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーサ素子。   8. The energy discontinuity between the valence band of the first semiconductor layer and the valence band of the second semiconductor layer is substantially zero, according to claim 1. Surface emitting racer element. 基板上に設けられ、活性層を含む共振器と、
前記共振器に接して設けられ、n型半導体層からなる反射層とを備え、
前記反射層は、
第1の屈折率を有し、AlGaAs系の材料からなる第1の半導体層と、
前記第1の屈折率よりも大きい第2の屈折率を有し、AlGaAs系の材料からなる第2の半導体層とを含み、
前記第1の半導体層の伝導帯と前記第2の半導体層の伝導帯との間のエネルギー不連続量は、略零である、面発光レーザ素子。
A resonator provided on a substrate and including an active layer;
A reflective layer made of an n-type semiconductor layer provided in contact with the resonator;
The reflective layer is
A first semiconductor layer having a first refractive index and made of an AlGaAs-based material;
A second semiconductor layer having a second refractive index greater than the first refractive index and made of an AlGaAs-based material,
The surface emitting laser device, wherein the energy discontinuity between the conduction band of the first semiconductor layer and the conduction band of the second semiconductor layer is substantially zero.
前記共振器を中心にして前記反射層の反対側に設けられたもう1つの反射層と、
前記もう1つの反射層中に設けられた選択酸化層とをさらに備え、
前記もう1つの反射層は、
前記共振器に接して設けられ、価電子帯のエネルギー不連続量が略零である2種のp型半導体層からなる第1の反射層と、
前記共振器から前記第1の反射層よりも遠い位置に設けられ、2種のp型半導体層からなる第2の反射層とを含み、
前記選択酸化層は、前記第1の反射層中に設けられる、請求項1または請求項10に記載の面発光レーザ素子。
Another reflective layer provided on the opposite side of the reflective layer around the resonator;
A selective oxidation layer provided in the other reflective layer,
The other reflective layer is
A first reflective layer that is provided in contact with the resonator and includes two types of p-type semiconductor layers in which the energy discontinuity of the valence band is substantially zero;
A second reflection layer that is provided at a position farther from the resonator than the first reflection layer and is made of two types of p-type semiconductor layers;
The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the selective oxidation layer is provided in the first reflective layer.
基板上に設けられ、活性層を含む共振器と、
前記共振器に接して設けられた反射層とを備え、
前記反射層は、前記活性層において発振する発振光の電界の定在波分布の腹に対応する第1の領域と、前記第1の領域以外の第2の領域とを含み、
前記反射層を構成する2種の半導体層のバンドのエネルギー不連続量は、略零であり、
前記第1の領域におけるドーピング量は、前記第2の領域におけるドーピング量よりも少ない、面発光レーザ素子。
A resonator provided on a substrate and including an active layer;
A reflective layer provided in contact with the resonator,
The reflective layer includes a first region corresponding to an antinode of a standing wave distribution of an electric field of oscillation light oscillated in the active layer, and a second region other than the first region,
The energy discontinuity of the bands of the two types of semiconductor layers constituting the reflective layer is substantially zero,
The surface emitting laser element, wherein a doping amount in the first region is smaller than a doping amount in the second region.
前記反射層は、屈折率が相互に異なる2種のp型半導体からなる、請求項12に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 12, wherein the reflective layer is made of two types of p-type semiconductors having different refractive indexes. 前記反射層は、屈折率が相互に異なる2種のn型半導体からなる、請求項12に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 12, wherein the reflective layer is made of two types of n-type semiconductors having different refractive indexes. 前記反射層は、
前記共振器の一方側に接して形成された第1の反射層と、
前記共振器の他方側に接して形成された第2の反射層とを含み、
前記第1の反射層は、屈折率が相互に異なる2種のp型半導体からなり、
前記第2の反射層は、屈折率が相互に異なる2種のn型半導体からなる、請求項12に記載の面発光レーザ素子。
The reflective layer is
A first reflective layer formed in contact with one side of the resonator;
A second reflective layer formed in contact with the other side of the resonator,
The first reflective layer is composed of two types of p-type semiconductors having different refractive indexes,
The surface emitting laser element according to claim 12, wherein the second reflective layer is made of two types of n-type semiconductors having different refractive indexes.
基板と、
前記基板上に設けられた複数の面発光レーザ素子とを備え、
前記複数の面発光レーザ素子の各々は、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子からなる、面発光レーザアレイ。
A substrate,
A plurality of surface emitting laser elements provided on the substrate,
Each of these surface emitting laser elements is a surface emitting laser array which consists of a surface emitting laser element of any one of Claims 1-15.
書き込み光源を備え、
前記書き込み光源は、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項16に記載の面発光レーザアレイからなる、電子写真システム。
With a writing light source,
The electrophotographic system comprising the surface-emitting laser element according to any one of claims 1 to 15 or the surface-emitting laser array according to claim 16.
光源を備え、
前記光源は、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項16に記載の面発光レーザアレイからなる、光インターコネクションシステム。
With a light source,
An optical interconnection system comprising the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 15 or the surface emitting laser array according to claim 16.
光源を備え、
前記光源は、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項16に記載の面発光レーザアレイからなる、光通信システム。
With a light source,
The optical source is an optical communication system comprising the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 15 or the surface emitting laser array according to claim 16.
JP2006126073A 2006-04-28 2006-04-28 Surface emitted laser element, surface emitted laser array having the same, electronic photographing system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, optical interconnection system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, and optical communication system having surface emitted laser element or surface emitted laser array Pending JP2007299895A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006126073A JP2007299895A (en) 2006-04-28 2006-04-28 Surface emitted laser element, surface emitted laser array having the same, electronic photographing system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, optical interconnection system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, and optical communication system having surface emitted laser element or surface emitted laser array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006126073A JP2007299895A (en) 2006-04-28 2006-04-28 Surface emitted laser element, surface emitted laser array having the same, electronic photographing system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, optical interconnection system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, and optical communication system having surface emitted laser element or surface emitted laser array

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007299895A true JP2007299895A (en) 2007-11-15

Family

ID=38769153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006126073A Pending JP2007299895A (en) 2006-04-28 2006-04-28 Surface emitted laser element, surface emitted laser array having the same, electronic photographing system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, optical interconnection system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, and optical communication system having surface emitted laser element or surface emitted laser array

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007299895A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2040345A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-25 Canon Kabushiki Kaisha Vertical cavity surface emitting laser and image forming apparatus using the vertical cavity surface emitting laser
CN110620169A (en) * 2019-09-10 2019-12-27 北京工业大学 Transverse current limiting high-efficiency light-emitting diode based on resonant cavity
CN113839305A (en) * 2021-11-23 2021-12-24 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Mid-infrared vertical cavity surface laser and manufacturing method thereof

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0383345A (en) * 1989-08-28 1991-04-09 Sharp Corp Semiconductor device
JPH05291682A (en) * 1992-04-09 1993-11-05 Toshiba Corp Surface emission type light emitting device
JPH06268323A (en) * 1993-03-15 1994-09-22 Fujitsu Ltd Optical semiconductor device
JP2001332812A (en) * 2000-05-24 2001-11-30 Furukawa Electric Co Ltd:The Surface emitting semiconductor laser element
JP2002353561A (en) * 2001-05-23 2002-12-06 Canon Inc Surface-emitting laser and manufacturing method therefor
JP2002359434A (en) * 2001-03-29 2002-12-13 Ricoh Co Ltd Surface emission laser element and surface emission laser array using the same
JP2003158340A (en) * 2001-08-10 2003-05-30 Furukawa Electric Co Ltd:The Face emission semiconductor laser device
JP2003347671A (en) * 2002-05-28 2003-12-05 Ricoh Co Ltd Surface emission semiconductor laser, optical transmission module, optical exchange device, and optical transmission system
JP2004327862A (en) * 2003-04-25 2004-11-18 Fuji Xerox Co Ltd Surface light emitting semiconductor laser and its manufacturing method
JP2005044964A (en) * 2003-07-28 2005-02-17 Ricoh Co Ltd Surface emitting laser element, method of manufacturing the same array, and module for surface emitting laser, electronic photography system, optical interconnection system, and optical communication system
WO2005096463A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Nec Corporation Surface-emitting laser and its driving method
JP2005340779A (en) * 2004-04-30 2005-12-08 Ricoh Co Ltd Surface emitting laser and its manufacturing method, surface emitting laser array, image forming apparatus, optical pickup system, optical transmission module, optical transmission reception module, and optical communication system

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0383345A (en) * 1989-08-28 1991-04-09 Sharp Corp Semiconductor device
JPH05291682A (en) * 1992-04-09 1993-11-05 Toshiba Corp Surface emission type light emitting device
JPH06268323A (en) * 1993-03-15 1994-09-22 Fujitsu Ltd Optical semiconductor device
JP2001332812A (en) * 2000-05-24 2001-11-30 Furukawa Electric Co Ltd:The Surface emitting semiconductor laser element
JP2002359434A (en) * 2001-03-29 2002-12-13 Ricoh Co Ltd Surface emission laser element and surface emission laser array using the same
JP2002353561A (en) * 2001-05-23 2002-12-06 Canon Inc Surface-emitting laser and manufacturing method therefor
JP2003158340A (en) * 2001-08-10 2003-05-30 Furukawa Electric Co Ltd:The Face emission semiconductor laser device
JP2003347671A (en) * 2002-05-28 2003-12-05 Ricoh Co Ltd Surface emission semiconductor laser, optical transmission module, optical exchange device, and optical transmission system
JP2004327862A (en) * 2003-04-25 2004-11-18 Fuji Xerox Co Ltd Surface light emitting semiconductor laser and its manufacturing method
JP2005044964A (en) * 2003-07-28 2005-02-17 Ricoh Co Ltd Surface emitting laser element, method of manufacturing the same array, and module for surface emitting laser, electronic photography system, optical interconnection system, and optical communication system
WO2005096463A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Nec Corporation Surface-emitting laser and its driving method
JP2005340779A (en) * 2004-04-30 2005-12-08 Ricoh Co Ltd Surface emitting laser and its manufacturing method, surface emitting laser array, image forming apparatus, optical pickup system, optical transmission module, optical transmission reception module, and optical communication system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2040345A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-25 Canon Kabushiki Kaisha Vertical cavity surface emitting laser and image forming apparatus using the vertical cavity surface emitting laser
US7796662B2 (en) 2007-09-21 2010-09-14 Canon Kabushiki Kaisha Vertical cavity surface emitting laser and image forming apparatus using the vertical cavity surface emitting laser
CN110620169A (en) * 2019-09-10 2019-12-27 北京工业大学 Transverse current limiting high-efficiency light-emitting diode based on resonant cavity
CN110620169B (en) * 2019-09-10 2020-08-28 北京工业大学 Transverse current limiting high-efficiency light-emitting diode based on resonant cavity
CN113839305A (en) * 2021-11-23 2021-12-24 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Mid-infrared vertical cavity surface laser and manufacturing method thereof
CN113839305B (en) * 2021-11-23 2022-02-18 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Mid-infrared vertical cavity surface laser and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5194432B2 (en) Surface emitting laser element
JP5057354B2 (en) Manufacturing method of surface emitting laser
US20090155944A1 (en) Surface Emitting Laser Device and Production Method
JP4311610B2 (en) Surface emitting laser
JP2006196852A (en) Surface-emitting semiconductor laser, surface-emitting semiconductor laser array, image forming apparatus, optical pickup, optical transmitter module, optical transmitter receiver module, and optical communications system
JPH10233557A (en) Semiconductor light emitting element
JP4748645B2 (en) Light emitting system and optical transmission system
JP2007299897A (en) Surface-emitting laser element, surface-emitting laser array having same, and image forming apparatus, optical interconnection system and optical communication system of having respectively same laser element or same laser array
JP3299056B2 (en) Surface emitting type InGaAlN based semiconductor laser
JP2007299895A (en) Surface emitted laser element, surface emitted laser array having the same, electronic photographing system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, optical interconnection system having surface emitted laser element or surface emitted laser array, and optical communication system having surface emitted laser element or surface emitted laser array
JP2007087994A (en) Surface-emitting semiconductor laser element
JP5522490B2 (en) Surface emitting laser element, surface emitting laser array including the same, electrophotographic system including surface emitting laser element or surface emitting laser array, and optical communication system including surface emitting laser element or surface emitting laser array
JP2007027364A (en) P-type semiconductor distribution bragg reflector, surface emitting element, surface emitting monolithic array, electrophotograph system, optical communication system and optical interconnection system
JP5224155B2 (en) Surface emitting laser element, surface emitting laser array including the same, image forming apparatus including surface emitting laser array, surface pickup laser element or optical pickup apparatus including surface emitting laser array, surface emitting laser element or surface emitting laser array An optical transmission module comprising: an optical transmission / reception module comprising a surface emitting laser element or a surface emitting laser array; and an optical communication system comprising a surface emitting laser element or a surface emitting laser array.
JP2002261400A (en) Laser, laser apparatus, and optical communication system
JP2004179640A (en) Semiconductor laser, module for optical transmission, and optical communication system
JP2004296845A (en) Quantum well structure, semiconductor light emitting element, optical transmitting module, and optical transmission system
WO2023243298A1 (en) Vertical cavity surface-emitting laser element, and array of vertical cavity surface-emitting laser elements
WO2021157431A1 (en) Light-emitting device
JP2009059734A (en) Surface emitting laser
JP2006253340A (en) Surface emission laser element, manufacturing method thereof, surface emission laser array, electrophotographic system, optical communication system, and optical interconnection system
JP2009059733A (en) Surface emitting laser, and its manufacturing method
JPH10256665A (en) Semiconductor light emitting device and computer system using the same
JP2002252416A (en) Optical communications system
JP2005093704A (en) Surface emitting laser, optical transmission module, optical transmitting/receiving module, and optical communication system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090313

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20090730

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20090909

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120518

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120919