JP2500605B2 - 面型発光素子 - Google Patents
面型発光素子Info
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- JP2500605B2 JP2500605B2 JP13636093A JP13636093A JP2500605B2 JP 2500605 B2 JP2500605 B2 JP 2500605B2 JP 13636093 A JP13636093 A JP 13636093A JP 13636093 A JP13636093 A JP 13636093A JP 2500605 B2 JP2500605 B2 JP 2500605B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＷ動作時に発光効率
の高い面発光素子に関する。
の高い面発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】並列光情報処理、並列光通信に適した発
光デバイスの１つとして面内に集積可能な垂直共振器型
面発光レーザがある。一般的な垂直共振器型面発光レー
ザの断面を図２に示す。ｎ型ＧａＡｓ基板１の上へ順
に、ｎ型ＧａＡｓ層２、ｎ型ＡｌＡｓ層３からなるｎ型
半導体多層反射膜１３を形成する。その上にｎ型Ａｌ
0.3Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層４、Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ
活性層５、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層６、ｐ
型ＡｌＡｓ層およびｐ型ＧａＡｓ層からなるｐ型半導体
多層反射膜１４を順次成長する。その後上部にＡｕＺｎ
電極９を、下部に光を取り出すための窓をあけたＡｕＧ
ｅＮｉ電極１０を形成して、円筒状にエッチングを行
う。電流は反射層、クラッド層を通して流れ、活性層に
注入される。
光デバイスの１つとして面内に集積可能な垂直共振器型
面発光レーザがある。一般的な垂直共振器型面発光レー
ザの断面を図２に示す。ｎ型ＧａＡｓ基板１の上へ順
に、ｎ型ＧａＡｓ層２、ｎ型ＡｌＡｓ層３からなるｎ型
半導体多層反射膜１３を形成する。その上にｎ型Ａｌ
0.3Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層４、Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ
活性層５、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層６、ｐ
型ＡｌＡｓ層およびｐ型ＧａＡｓ層からなるｐ型半導体
多層反射膜１４を順次成長する。その後上部にＡｕＺｎ
電極９を、下部に光を取り出すための窓をあけたＡｕＧ
ｅＮｉ電極１０を形成して、円筒状にエッチングを行
う。電流は反射層、クラッド層を通して流れ、活性層に
注入される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような垂直共振器
型レーザは水平共振器型レーザと異なり、活性層が薄い
ため、光を増幅発振させるためには反射層の反射率を高
精度で高める必要がある。そのため半導体多層反射膜と
して屈折率差の大きい２種類の物質、例えば媒質内波長
の４分の１の厚さのＧａＡｓとＡｌＡｓを交互に成長さ
せたものが用いられる。ところが、面発光レーザをＣＷ
動作で発振させると、活性層付近の温度上昇が著しい。
温度が上昇すると半導体の屈折率も上昇するため、半導
体多層反射膜内の光路長も変化し、反射率が低下するこ
とになる。その結果、ＣＷ動作時に発振しきい値の増
大、外部微分量子効率の低下等の発光効率の低下が起き
ていた。
型レーザは水平共振器型レーザと異なり、活性層が薄い
ため、光を増幅発振させるためには反射層の反射率を高
精度で高める必要がある。そのため半導体多層反射膜と
して屈折率差の大きい２種類の物質、例えば媒質内波長
の４分の１の厚さのＧａＡｓとＡｌＡｓを交互に成長さ
せたものが用いられる。ところが、面発光レーザをＣＷ
動作で発振させると、活性層付近の温度上昇が著しい。
温度が上昇すると半導体の屈折率も上昇するため、半導
体多層反射膜内の光路長も変化し、反射率が低下するこ
とになる。その結果、ＣＷ動作時に発振しきい値の増
大、外部微分量子効率の低下等の発光効率の低下が起き
ていた。
【０００４】本発明の目的はかかる問題を解決し、ＣＷ
動作時において発光効率の高い面型発光素子を提供する
ことにある。
動作時において発光効率の高い面型発光素子を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上部半導体多
層反射膜、活性層を含む中間層、下部半導体多層反射膜
と、活性層に電流を注入するための電極を有する面型発
光素子において、半導体多層反射膜を構成する層の光学
的層厚を活性層に遠い領域では媒質内波長の４分の１の
厚さとし、活性層に近くなるにしたがって媒質内波長の
４分の１の厚さより徐々に光学的厚さを薄く、また、中
間層も媒質内波長の２分の１の整数倍よりも薄くして、
ＣＷ駆動時に活性層が発熱した状態で、半導体多層反射
膜、中間層の光学的厚さが各々、媒質内波長の４分の
１、媒質内波長の２分の１の整数倍になるように層厚を
設定したことを特徴とする。
層反射膜、活性層を含む中間層、下部半導体多層反射膜
と、活性層に電流を注入するための電極を有する面型発
光素子において、半導体多層反射膜を構成する層の光学
的層厚を活性層に遠い領域では媒質内波長の４分の１の
厚さとし、活性層に近くなるにしたがって媒質内波長の
４分の１の厚さより徐々に光学的厚さを薄く、また、中
間層も媒質内波長の２分の１の整数倍よりも薄くして、
ＣＷ駆動時に活性層が発熱した状態で、半導体多層反射
膜、中間層の光学的厚さが各々、媒質内波長の４分の
１、媒質内波長の２分の１の整数倍になるように層厚を
設定したことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明の面型発光素子では、ｎ型半導体多層反
射膜、ｐ型半導体多層反射膜共に、活性層に最も遠い電
極に近い部分では１層が媒質内波長の４分の１の厚さで
あるが、活性層付近ではそれより層厚が薄くなってい
る。この素子に通電して、ＣＷ動作において発光させる
と、活性層に近い領域では温度上昇のために、屈折率が
上昇し光路長が長くなり、媒質内波長の１／４の厚さに
近くなる。その結果、ＣＷ動作時での反射率が向上し、
それにしたがって発光効率も向上する。また、ＣＷ動作
は定常状態であるので温度分布が一旦安定すると、その
後の変化は小さい。
射膜、ｐ型半導体多層反射膜共に、活性層に最も遠い電
極に近い部分では１層が媒質内波長の４分の１の厚さで
あるが、活性層付近ではそれより層厚が薄くなってい
る。この素子に通電して、ＣＷ動作において発光させる
と、活性層に近い領域では温度上昇のために、屈折率が
上昇し光路長が長くなり、媒質内波長の１／４の厚さに
近くなる。その結果、ＣＷ動作時での反射率が向上し、
それにしたがって発光効率も向上する。また、ＣＷ動作
は定常状態であるので温度分布が一旦安定すると、その
後の変化は小さい。
【０００７】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【０００８】図１は本発明の面型発光素子の一実施例で
あり、それを適用した垂直共振器型面発光レーザの断面
図である。ｎ型ＧａＡｓ基板１の上へ順に、ｎ型ＧａＡ
ｓ層２、ｎ型ＡｌＡｓ層３の膜厚を順次変えたｎ型半導
体多層反射膜１１３を形成する。その上に、ｎ型Ａｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層４、Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ
活性層５、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層６を形
成するが、その際、活性層５を含む中間層１１の厚さ
が、ＣＷ駆動時に温度が上昇した場合に媒質内波長の２
分の１の厚さの整数倍になるようｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7
Ａｓクラッド層４、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド
層６の厚さを設定する。さらにその上にｐ型ＡｌＡｓ層
７、ｐ型ＧａＡｓ層８の膜厚を順次変えたｐ型半導体多
層反射膜１１４を順次成長する。
あり、それを適用した垂直共振器型面発光レーザの断面
図である。ｎ型ＧａＡｓ基板１の上へ順に、ｎ型ＧａＡ
ｓ層２、ｎ型ＡｌＡｓ層３の膜厚を順次変えたｎ型半導
体多層反射膜１１３を形成する。その上に、ｎ型Ａｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層４、Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ
活性層５、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層６を形
成するが、その際、活性層５を含む中間層１１の厚さ
が、ＣＷ駆動時に温度が上昇した場合に媒質内波長の２
分の１の厚さの整数倍になるようｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7
Ａｓクラッド層４、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド
層６の厚さを設定する。さらにその上にｐ型ＡｌＡｓ層
７、ｐ型ＧａＡｓ層８の膜厚を順次変えたｐ型半導体多
層反射膜１１４を順次成長する。
【０００９】その際、ｎ型半導体多層反射膜１１３の膜
厚、ｐ型半導体多層反射膜１１４の膜厚を設定するため
に、本実施例では簡便な方法として、同等の素子が活性
層付近で例えば５０度の温度上昇がある場合には、半導
体多層反射膜の活性層から最も遠い層では、媒質内波長
の４分の１の厚さに、活性層に最も近い層では５０度の
温度上昇に合わせて約３オングストローム薄く層厚を設
定し、その間は層厚を等分に変化させる。
厚、ｐ型半導体多層反射膜１１４の膜厚を設定するため
に、本実施例では簡便な方法として、同等の素子が活性
層付近で例えば５０度の温度上昇がある場合には、半導
体多層反射膜の活性層から最も遠い層では、媒質内波長
の４分の１の厚さに、活性層に最も近い層では５０度の
温度上昇に合わせて約３オングストローム薄く層厚を設
定し、その間は層厚を等分に変化させる。
【００１０】その後上部にＡｕＺｎ電極１９を、下部に
光を取り出すための窓をあけたＡｕＧｅＮｉ電極１０を
形成して、円筒状にエッチングを行う。電流は反射層、
クラッド層を通して流れ、活性層に注入される。
光を取り出すための窓をあけたＡｕＧｅＮｉ電極１０を
形成して、円筒状にエッチングを行う。電流は反射層、
クラッド層を通して流れ、活性層に注入される。
【００１１】このようにして作製された素子は、ＣＷ駆
動時に従来よりも発振しきい値電流が低く、外部微分量
子効率が高いなど、発光効率の向上がみられる。
動時に従来よりも発振しきい値電流が低く、外部微分量
子効率が高いなど、発光効率の向上がみられる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
活性層付近の中間層、半導体多層膜の層厚をＣＷ動作時
の温度変化に合わせて薄くしたため、ＣＷ動作時におけ
る反射率が増加し、発振しきい値の低減、外部微分量子
効率の向上がみられる。
活性層付近の中間層、半導体多層膜の層厚をＣＷ動作時
の温度変化に合わせて薄くしたため、ＣＷ動作時におけ
る反射率が増加し、発振しきい値の低減、外部微分量子
効率の向上がみられる。
【図１】本発明の一実施例を示すための面発光レーザの
断面図と層厚の分布である。
断面図と層厚の分布である。
【図２】従来の面発光レーザの断面図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＧａＡｓ層 ３ ｎ型ＡｌＡｓ層 ４ ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層 ５ ｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ活性層 ６ ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層 ７ ｐ型ＡｌＡｓ層 ８ ｐ型ＧａＡｓ層 ９ ＡｕＺｎ電極 １０ ＡｕＧｅＮｉ電極 １１ 中間層 １３ ｎ型半導体多層反射膜 １４ ｐ型半導体多層反射膜 １１３ 膜厚を順次変えたｎ型半導体多層反射膜 １１４ 膜厚を順次変えたｐ型半導体多層反射膜
Claims (3)
- 【請求項１】上部半導体多層反射膜、活性層を含む中間
層、下部半導体多層反射膜と、活性層に電流を注入する
ための電極を有する面型発光素子において、 半導体多層反射膜を構成する層の光学的層厚を活性層に
遠い領域では媒質内波長の４分の１の厚さとし、活性層
に近くなるにしたがって媒質内波長の４分の１の厚さよ
り徐々に光学的厚さを薄く、また、中間層も媒質内波長
の２分の１の整数倍よりも薄くして、ＣＷ駆動時に活性
層が発熱した状態で、半導体多層反射膜、中間層の光学
的厚さが各々、媒質内波長の４分の１、媒質内波長の２
分の１の整数倍になるように層厚を設定したことを特徴
とする面型発光素子。 - 【請求項２】上部半導体多層反射膜はｐ型ＧａＡｓ層お
よびｐ型ＡｌＡｓ層が交互に積層されており、 下部半導体多層反射膜は、ｎ型ＧａＡｓ層およびｎ型Ａ
ｌＡｓ層が交互に積層されており、 中間層は、ＡｌＧａＡｓ層であることを特徴とする請求
項１記載の面型発光素子。 - 【請求項３】活性層はＩｎＧａＡｓ層であり、 活性層と上部半導体多層膜との間の中間層はｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ層であり、 活性層と下部半導体多層膜との間の中間層はｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層であることを特徴とする請求項２記載の面型発
光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13636093A JP2500605B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 面型発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13636093A JP2500605B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 面型発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06350192A JPH06350192A (ja) | 1994-12-22 |
| JP2500605B2 true JP2500605B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=15173356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13636093A Expired - Fee Related JP2500605B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 面型発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500605B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006042196A1 (de) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Oberflächenemittierender Halbleiterkörper mit vertikaler Emissionsrichtung und stabilisierter Emissionswellenlänge |
| JP4626686B2 (ja) * | 2008-08-14 | 2011-02-09 | ソニー株式会社 | 面発光型半導体レーザ |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP13636093A patent/JP2500605B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06350192A (ja) | 1994-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960123 |
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