JP2526277B2 - 半導体レ―ザ - Google Patents
半導体レ―ザInfo
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- JP2526277B2 JP2526277B2 JP63267368A JP26736888A JP2526277B2 JP 2526277 B2 JP2526277 B2 JP 2526277B2 JP 63267368 A JP63267368 A JP 63267368A JP 26736888 A JP26736888 A JP 26736888A JP 2526277 B2 JP2526277 B2 JP 2526277B2
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- Japan
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- film
- znse
- semiconductor laser
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、AlGaAs系,In（GaAl）Ｐ系またはInGaAlP
系材料からなる半導体レーザに関するものである。
系材料からなる半導体レーザに関するものである。
半導体レーザの高出力化，高信頼性化を実現するうえ
で、特に重大な問題となっているのは、端面の劣化であ
る。高出力化における障害の主たるものは、端面からの
光出力がある一定の値を超えた時に生ずる破壊的光損傷
（Catastropyhic Optical Damage:COD）であり、これは
活性層の端面での表面準位または端面保護膜との界面の
界面準位を介在した非発光再結合によるものとされてい
る。また、信頼性を向上するうえでの問題となる主要事
項の１つに、動作中において端面から徐々に活性層の結
晶が劣化してくるという現象がある。これは端面保護膜
の不完全性のために、外気から酸素原子や水蒸気が保護
膜を透過してきて活性層端面を酸化し、劣化させてゆく
ものであるとされている。
で、特に重大な問題となっているのは、端面の劣化であ
る。高出力化における障害の主たるものは、端面からの
光出力がある一定の値を超えた時に生ずる破壊的光損傷
（Catastropyhic Optical Damage:COD）であり、これは
活性層の端面での表面準位または端面保護膜との界面の
界面準位を介在した非発光再結合によるものとされてい
る。また、信頼性を向上するうえでの問題となる主要事
項の１つに、動作中において端面から徐々に活性層の結
晶が劣化してくるという現象がある。これは端面保護膜
の不完全性のために、外気から酸素原子や水蒸気が保護
膜を透過してきて活性層端面を酸化し、劣化させてゆく
ものであるとされている。
また、特開昭59−39082号公報においては、AlGaAs系
材料からなる半導体レーザの共振器端面保護膜としてS3
N4,SiO2,Al2O3,ZnSeの各材質を用いた場合、ZnSeが最も
優れていることが示されている。
材料からなる半導体レーザの共振器端面保護膜としてS3
N4,SiO2,Al2O3,ZnSeの各材質を用いた場合、ZnSeが最も
優れていることが示されている。
また、特開昭61−258489号公報においては、AlGaAs系
材料からなる半導体レーザの共振器端面保護膜として、
ZnSxSe1-xを用いることをにより、組成比ｘを最適化す
ることにより、ZnSeを用いた場合に比べ、GaAsおよびAl
GaAs結晶との格子定数の不整合性が約１桁改善されるこ
とを示している。
材料からなる半導体レーザの共振器端面保護膜として、
ZnSxSe1-xを用いることをにより、組成比ｘを最適化す
ることにより、ZnSeを用いた場合に比べ、GaAsおよびAl
GaAs結晶との格子定数の不整合性が約１桁改善されるこ
とを示している。
上記のように、従来の半導体レーザの端面保護膜の形
成方法では、ZnSeを用いた場合は格子不整合が問題とな
り、また、ZnSxSe1-xを用いた場合は組成比ｘを微妙に
制御しなければならないという困難さがあった。
成方法では、ZnSeを用いた場合は格子不整合が問題とな
り、また、ZnSxSe1-xを用いた場合は組成比ｘを微妙に
制御しなければならないという困難さがあった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、半導体レーザの端面保護膜としてZnSe単
結晶のみで格子不整合の問題が生じず、良好な端面保護
膜が実現されるばかりでなく、半導体レーザの端面窓層
としての効果を有する端面保護膜を形成し、同時に端面
反射率を制御した半導体レーザを得ることを目的とす
る。
されたもので、半導体レーザの端面保護膜としてZnSe単
結晶のみで格子不整合の問題が生じず、良好な端面保護
膜が実現されるばかりでなく、半導体レーザの端面窓層
としての効果を有する端面保護膜を形成し、同時に端面
反射率を制御した半導体レーザを得ることを目的とす
る。
この発明に係る半導体レーザは、端面保護膜としてZn
Se単結晶膜を用い、その膜厚が20Å〜400Åの範囲内に
設定し、さらに、端面反射率制御のための多層膜を前記
ZnSe単結晶膜上に形成したものである。
Se単結晶膜を用い、その膜厚が20Å〜400Åの範囲内に
設定し、さらに、端面反射率制御のための多層膜を前記
ZnSe単結晶膜上に形成したものである。
この発明における半導体レーザは、ZnSe単結晶膜を端
面保護膜として形成し、その膜厚を最適化したので、格
子不整合の問題がなく保護膜との界面準位を低減し、優
れた窓効果が得られる。
面保護膜として形成し、その膜厚を最適化したので、格
子不整合の問題がなく保護膜との界面準位を低減し、優
れた窓効果が得られる。
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。
第１図は内部ストライプ系半導体レーザの共振器端面
に、ZnSe単結晶膜をその膜厚ｄが100ű20Åに形成し
た状態の斜視図である。この図で、１はｐ−GaAs基板、
２はｎ−GaAs電流ブロック層、３はｐ−Al0.5Ga0.5As第
１クラッド層、４はｐ−Al0.15Ga0.85As活性層、５はｎ
−Al0.5Ga0.5As第２クラッド層、６はｎ−GaAsコンタク
ト層、７は電流狭窄のための内部ストライプ、８はｐ側
電極、９はｎ側電極、10は端面保護膜であるZnSe単結晶
膜、11はAl2O3膜であり、その膜厚の光学長（屈折率×
膜厚）がレーザ発振波長（以下λと記す）の1/4となる
ように設定した膜（λ/4膜と呼ぶ）、12はAl2O3λ/4
膜，アモルファスSiλ/4膜,Al2O3λ/4膜を順次積層した
多層膜である。
に、ZnSe単結晶膜をその膜厚ｄが100ű20Åに形成し
た状態の斜視図である。この図で、１はｐ−GaAs基板、
２はｎ−GaAs電流ブロック層、３はｐ−Al0.5Ga0.5As第
１クラッド層、４はｐ−Al0.15Ga0.85As活性層、５はｎ
−Al0.5Ga0.5As第２クラッド層、６はｎ−GaAsコンタク
ト層、７は電流狭窄のための内部ストライプ、８はｐ側
電極、９はｎ側電極、10は端面保護膜であるZnSe単結晶
膜、11はAl2O3膜であり、その膜厚の光学長（屈折率×
膜厚）がレーザ発振波長（以下λと記す）の1/4となる
ように設定した膜（λ/4膜と呼ぶ）、12はAl2O3λ/4
膜，アモルファスSiλ/4膜,Al2O3λ/4膜を順次積層した
多層膜である。
次に、ZnSe単結晶膜10の膜厚ｄの効果について説明す
る。
る。
GaAs単結晶の格子定数a0は5.65325Åに対し、AlxGa
1-xAs単結晶の格子定数ａ（ｘ）は、5.65325＋0.00725x
Åであり、ｐ−Al0.15Ga0.85As活性層４の格子定数aAl
は5.65434Åであり、GaAs単結晶と活性層４との格子不
整合率 は、0.000193と小さい。これに対し、ZnSeの格子定数a
ZnSeは5.66823Åであり、活性層４との格子不整合率ｆ
は0.00246と、活性層４のｆ値に対し、約13倍も大きな
値となる。
1-xAs単結晶の格子定数ａ（ｘ）は、5.65325＋0.00725x
Åであり、ｐ−Al0.15Ga0.85As活性層４の格子定数aAl
は5.65434Åであり、GaAs単結晶と活性層４との格子不
整合率 は、0.000193と小さい。これに対し、ZnSeの格子定数a
ZnSeは5.66823Åであり、活性層４との格子不整合率ｆ
は0.00246と、活性層４のｆ値に対し、約13倍も大きな
値となる。
しかしながら、例えばPhysical Review Letters.Vol
51.NO.19 P1783−P1786（1983）12.J.M.Woodall等が示
しているように、格子不整合による効果は、成長膜の厚
さがhc（＝aavg 2/|a1−a2|;a1,a2は互いに接合する２つ
の半導体結晶の格子定数,aavgはその平均値）を超える
と急激に大きくなるが、hcよりも薄いと、成長層は凝結
晶状態となり、本来の格子定数とはズレた構造で安定な
単結晶となっていることを示しており、上述の活性層４
とZnSe単結晶膜10との感のhcは、約2300Åとなる。ま
た、本発明者等はZnSe端結晶膜10の成長膜厚を変えた場
合の下地結晶であるｎ−GaAs結晶のフォトルミネッセン
ス（PL）強度を測定したところ、第２図に示すように成
長膜厚が50Åから400Åの範囲内で、特にPL強度が増大
していることが判明した。また、膜厚が5000Åを超える
と、PL強度は膜を成長しない場合と同程度であることが
わかる。
51.NO.19 P1783−P1786（1983）12.J.M.Woodall等が示
しているように、格子不整合による効果は、成長膜の厚
さがhc（＝aavg 2/|a1−a2|;a1,a2は互いに接合する２つ
の半導体結晶の格子定数,aavgはその平均値）を超える
と急激に大きくなるが、hcよりも薄いと、成長層は凝結
晶状態となり、本来の格子定数とはズレた構造で安定な
単結晶となっていることを示しており、上述の活性層４
とZnSe単結晶膜10との感のhcは、約2300Åとなる。ま
た、本発明者等はZnSe端結晶膜10の成長膜厚を変えた場
合の下地結晶であるｎ−GaAs結晶のフォトルミネッセン
ス（PL）強度を測定したところ、第２図に示すように成
長膜厚が50Åから400Åの範囲内で、特にPL強度が増大
していることが判明した。また、膜厚が5000Åを超える
と、PL強度は膜を成長しない場合と同程度であることが
わかる。
つまり、上述のZnSe単結晶膜10の形成による界面準位
低減の効果が顕著に表われるZnSe単結晶10の膜厚dZnSe
は20Åから400Åの範囲内に限られ、特に膜厚dZnSeが10
0Å前後で最もその効果が大きい。
低減の効果が顕著に表われるZnSe単結晶10の膜厚dZnSe
は20Åから400Åの範囲内に限られ、特に膜厚dZnSeが10
0Å前後で最もその効果が大きい。
この効果は、膜厚dZnSeが5000Åを超えるZnSe単結晶
膜10とは全く異質のものであることがわかる。
膜10とは全く異質のものであることがわかる。
上記ZnSe単結晶膜10をMBE方により形成する方法をと
ると、MBE法における分子ビームの指向性の効果によ
り、半導体レーザの端面に膜形成する過程で、第１図の
ｐ−GaAs基板１や、ｎ−GaAsコタクト層６の表面へのZn
Se単結晶膜10が形成しないように制御することは容易に
行える。
ると、MBE法における分子ビームの指向性の効果によ
り、半導体レーザの端面に膜形成する過程で、第１図の
ｐ−GaAs基板１や、ｎ−GaAsコタクト層６の表面へのZn
Se単結晶膜10が形成しないように制御することは容易に
行える。
また、Al2O3λ/4膜11を反射膜としてZnSe単結晶膜10
の上に形成した場合には、端面の反射率が約３％とな
り、Al2O3λ/4膜，アモルファスSiλ/4膜,Al2O3λ/4膜
の積層による多層膜12を形成した場合には、端面での反
射率が60％となり、レーザ光の高出力化に適した端面反
射率が得られる。
の上に形成した場合には、端面の反射率が約３％とな
り、Al2O3λ/4膜，アモルファスSiλ/4膜,Al2O3λ/4膜
の積層による多層膜12を形成した場合には、端面での反
射率が60％となり、レーザ光の高出力化に適した端面反
射率が得られる。
以上説明したようにこの発明は、半導体レーザの端面
保護膜にZnSe単結晶膜を用いたので、このZnSE単結晶膜
の気密性による共振器端面保護効果による高信頼性化が
実現されるばかりでなく、半導体レーザを構成する結
晶、特に、活性層を形成する結晶のZnSe単結晶膜との界
面準位が大幅に低減されることによる窓効果が実現さ
れ、半導体レーザの端面のCODレベルの向上による高出
力化に極めて効果がある。
保護膜にZnSe単結晶膜を用いたので、このZnSE単結晶膜
の気密性による共振器端面保護効果による高信頼性化が
実現されるばかりでなく、半導体レーザを構成する結
晶、特に、活性層を形成する結晶のZnSe単結晶膜との界
面準位が大幅に低減されることによる窓効果が実現さ
れ、半導体レーザの端面のCODレベルの向上による高出
力化に極めて効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す半導体レーザの斜視
図、第２図はZnSe単結晶膜厚と、これによる下地GaAs結
晶のフォトルミネッセンス強度との関係を示す図であ
る。 図において、１はｐ−GaAs基板、２はｎ−GaAs電流ブロ
ック層、３はｐ−Al0.5Ga0.5As第１クラッド層、４はｐ
−Al0.15Ga0.85As活性層、５はｎ−Al0.5Ga0.5As第２ク
ラッド層、６はｎ−GaAsコンタクト層、７は電流狭窄の
ための内部ストライプ、８はｐ側電極、９はｎ側電極、
10は膜厚が100Åの端面保護膜であるZnSe単結晶膜、11
はAl2O3λ/4膜、12はAl2O3λ/4膜，アモルファスSiλ/4
膜,Al2O3λ/4膜を準次積層した多層膜である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
図、第２図はZnSe単結晶膜厚と、これによる下地GaAs結
晶のフォトルミネッセンス強度との関係を示す図であ
る。 図において、１はｐ−GaAs基板、２はｎ−GaAs電流ブロ
ック層、３はｐ−Al0.5Ga0.5As第１クラッド層、４はｐ
−Al0.15Ga0.85As活性層、５はｎ−Al0.5Ga0.5As第２ク
ラッド層、６はｎ−GaAsコンタクト層、７は電流狭窄の
ための内部ストライプ、８はｐ側電極、９はｎ側電極、
10は膜厚が100Åの端面保護膜であるZnSe単結晶膜、11
はAl2O3λ/4膜、12はAl2O3λ/4膜，アモルファスSiλ/4
膜,Al2O3λ/4膜を準次積層した多層膜である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】AlGaAs系,In（GaAl）Ｐ系またはInGaAlP系
材料からなる共振器端面に、ZnSe単結晶膜を、その膜厚
が20オングストロームから400オングストロームまでの
範囲内になるように形成し、かつその上に多層からなる
反射膜を形成したことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63267368A JP2526277B2 (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 半導体レ―ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63267368A JP2526277B2 (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 半導体レ―ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02114586A JPH02114586A (ja) | 1990-04-26 |
| JP2526277B2 true JP2526277B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=17443861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63267368A Expired - Lifetime JP2526277B2 (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 半導体レ―ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526277B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2941364B2 (ja) * | 1990-06-19 | 1999-08-25 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ装置 |
| JP2981315B2 (ja) * | 1990-10-19 | 1999-11-22 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| US9972968B2 (en) * | 2016-04-20 | 2018-05-15 | Trumpf Photonics, Inc. | Passivation of laser facets and systems for performing the same |
| DE102017112610A1 (de) * | 2017-06-08 | 2018-12-13 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kantenemittierender Halbleiterlaser und Betriebsverfahren für einen solchen Halbleiterlaser |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60113983A (ja) * | 1983-11-26 | 1985-06-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-10-24 JP JP63267368A patent/JP2526277B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02114586A (ja) | 1990-04-26 |
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