JP2606963B2 - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JP2606963B2 JP2606963B2 JP2310604A JP31060490A JP2606963B2 JP 2606963 B2 JP2606963 B2 JP 2606963B2 JP 2310604 A JP2310604 A JP 2310604A JP 31060490 A JP31060490 A JP 31060490A JP 2606963 B2 JP2606963 B2 JP 2606963B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体レーザ及びその製造方法に関し、特
に、端面部の出力光の吸収が生じない窓構造付量子井戸
レーザ装置の構造及び製造方法に関するものである。
に、端面部の出力光の吸収が生じない窓構造付量子井戸
レーザ装置の構造及び製造方法に関するものである。
第２図は従来の窓構造付量子井戸レーザ装置を示す断
面図である。図において、１はｎ−GaAs基板,2はｎ−A1
GaAsクラッド層,3はGaAsからなる井戸層を、この井戸層
よりバンドギャップの大きいA1GaAsからなる障壁層で挟
んで構成される量子井戸を複数積層してなるMQW（多重
量子井戸）活性層,4はｐ−A1GaAs上クラッド層,5はｐ−
GaAsコンタクト層,6はZn拡散領域,7はMQWデイスオーダ
領域である。
面図である。図において、１はｎ−GaAs基板,2はｎ−A1
GaAsクラッド層,3はGaAsからなる井戸層を、この井戸層
よりバンドギャップの大きいA1GaAsからなる障壁層で挟
んで構成される量子井戸を複数積層してなるMQW（多重
量子井戸）活性層,4はｐ−A1GaAs上クラッド層,5はｐ−
GaAsコンタクト層,6はZn拡散領域,7はMQWデイスオーダ
領域である。
次に動作について説明する。MQW活性層３で発生した
出力光は端面部より出射されるが、出力の大きい半導体
レーザでは端面部での出力光の吸収により端面部が劣化
するため、端面部の吸収率を低めた窓構造とする必要が
ある。
出力光は端面部より出射されるが、出力の大きい半導体
レーザでは端面部での出力光の吸収により端面部が劣化
するため、端面部の吸収率を低めた窓構造とする必要が
ある。
第２図の例では、端面部のMQW層にZnを拡散６するこ
とにより、MQWのデイスオーダ（無秩序化）領域７を形
成し、これをMQW活性層３よりもバンドギャップの広い
非吸収領域として、窓構造型レーザを構成していた。
とにより、MQWのデイスオーダ（無秩序化）領域７を形
成し、これをMQW活性層３よりもバンドギャップの広い
非吸収領域として、窓構造型レーザを構成していた。
従来の窓構造付量子井戸レーザ装置は以上のように構
成されていたので、窓構造を形成するために拡散工程を
行う必要があった。このため、工程が複雑になり、また
熱処理により基板がダメージを受けるおそれがあった。
成されていたので、窓構造を形成するために拡散工程を
行う必要があった。このため、工程が複雑になり、また
熱処理により基板がダメージを受けるおそれがあった。
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、第１の発明は、窓構造を備えた半導体レー
ザの新しい構造を得ることを目的としたものである。
れたもので、第１の発明は、窓構造を備えた半導体レー
ザの新しい構造を得ることを目的としたものである。
さらに第２の発明は、該窓構造を結晶成長技術のみで
作製できる半導体レーザの製造方法を得ることを目的と
したものである。
作製できる半導体レーザの製造方法を得ることを目的と
したものである。
本発明に係る半導体レーザは、その活性層として、第
一の半導体からなる井戸層をこの井戸層よりバンドギャ
ップの大きい第二の半導体からなる障壁層を挟んで構成
される量子井戸を一層又は複数層積層したものを用いて
おり、かつ、この半導体レーザの出力光の出射端面部と
なる部分の量子井戸の井戸層の厚さを他の部分の井戸層
よりも相対的に薄くしたものである。
一の半導体からなる井戸層をこの井戸層よりバンドギャ
ップの大きい第二の半導体からなる障壁層を挟んで構成
される量子井戸を一層又は複数層積層したものを用いて
おり、かつ、この半導体レーザの出力光の出射端面部と
なる部分の量子井戸の井戸層の厚さを他の部分の井戸層
よりも相対的に薄くしたものである。
さらに本発明に係る半導体レーザの製造方法は、量子
井戸を形成する際にレーザMOCVD（有機金属成長）法を
用い、前記の量子井戸の端面部に相当する部分に照射す
るレーザ光の強度を他の部分に照射するレーザ光の強度
よりも周期的に弱くして量子井戸を成長する工程と当該
量子井戸が薄い部分に出力光の出射端面を形成する工程
を含むものである。
井戸を形成する際にレーザMOCVD（有機金属成長）法を
用い、前記の量子井戸の端面部に相当する部分に照射す
るレーザ光の強度を他の部分に照射するレーザ光の強度
よりも周期的に弱くして量子井戸を成長する工程と当該
量子井戸が薄い部分に出力光の出射端面を形成する工程
を含むものである。
本発明に係る半導体レーザは、この半導体レーザの光
出力の出射端面部となる部分の量子井戸の井戸層の厚さ
を他の部分の井戸層よりも薄くしたので、端面部の量子
井戸のバンドギャップが他の部分の量子井戸のバンドギ
ャップより広くなる。
出力の出射端面部となる部分の量子井戸の井戸層の厚さ
を他の部分の井戸層よりも薄くしたので、端面部の量子
井戸のバンドギャップが他の部分の量子井戸のバンドギ
ャップより広くなる。
その結果、端面部の量子井戸は中央部の量子井戸で発
生したレーザ光に対して透明になり、端面部にレーザ光
を吸収しない窓構造が形成される。
生したレーザ光に対して透明になり、端面部にレーザ光
を吸収しない窓構造が形成される。
また、本発明に係る半導体レーザの製造方法は、レー
ザMOCVD法で量子井戸を成長する際に端面部に相当する
部分に照射するレーザ光の強度を他の部分に照射するレ
ーザ光の強度よりも周期的に弱くして量子井戸を成長す
ることにより、端面部の量子井戸の井戸層の厚さが他の
部分の井戸層の厚さよりも相対的に薄く形成される。
ザMOCVD法で量子井戸を成長する際に端面部に相当する
部分に照射するレーザ光の強度を他の部分に照射するレ
ーザ光の強度よりも周期的に弱くして量子井戸を成長す
ることにより、端面部の量子井戸の井戸層の厚さが他の
部分の井戸層の厚さよりも相対的に薄く形成される。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例による半導
体レーザの構造ならびに製造工程を示す断面図である。
図において、11は一様な強さのレーザ光,12はレーザ光1
1よりも強度の弱いレーザ光,13は、各層の層厚が、MQW
活性層３の対応する層の層厚よりも薄い層で構成されて
いるMQW活性層である。
体レーザの構造ならびに製造工程を示す断面図である。
図において、11は一様な強さのレーザ光,12はレーザ光1
1よりも強度の弱いレーザ光,13は、各層の層厚が、MQW
活性層３の対応する層の層厚よりも薄い層で構成されて
いるMQW活性層である。
なお、従来例と同一の符号は同一または相当部分を示
す。
す。
次に、製造工程及び動作について説明する。
第１図（ａ）において、基板１に一様な強度のレーザ
光11を照射しながら材料ガスを流すことにより、ｎ−A1
GaAs下クラッド層２を成長する。次いで第１図（ｂ）に
おいて、レーザ光11とレーザ光11よりも弱い強度のレー
ザ光12を周期的に照射し、MQW活性層を成長する。この
とき、成長速度は照射されるレーザ光の強度に比例する
ため、レーザ光12を照射している部分のMQW層13の層厚
はその他の部分のMQW層３の層厚より薄くなる。その
後、第１図（ｃ）において、再び一様な強度のレーザ光
11を照射して、ｐ−AlGaAs上クラッド層4,p−GaAsコン
タクト層５を成長する。第１図（ｄ）において、層厚の
薄いMQW層13部分で劈開して出力光の出射端面部を形成
し、半導体レーザ装置を完成する。
光11を照射しながら材料ガスを流すことにより、ｎ−A1
GaAs下クラッド層２を成長する。次いで第１図（ｂ）に
おいて、レーザ光11とレーザ光11よりも弱い強度のレー
ザ光12を周期的に照射し、MQW活性層を成長する。この
とき、成長速度は照射されるレーザ光の強度に比例する
ため、レーザ光12を照射している部分のMQW層13の層厚
はその他の部分のMQW層３の層厚より薄くなる。その
後、第１図（ｃ）において、再び一様な強度のレーザ光
11を照射して、ｐ−AlGaAs上クラッド層4,p−GaAsコン
タクト層５を成長する。第１図（ｄ）において、層厚の
薄いMQW層13部分で劈開して出力光の出射端面部を形成
し、半導体レーザ装置を完成する。
一般に量子井戸の井戸層の厚さは100Å以下と非常に
薄いため、量子力学的効果が現れ、電子は井戸層内部に
閉じこめられて離散的な量子準位が形成される。このよ
うな量子井戸では、量子準位間でレーザ発振が生じる
が、この量子準位は井戸層の厚みが薄くなるに従って高
エネルギ側にシフトすることが理論的及び実験的に知ら
れている。すなわち、量子井戸の井戸層の厚さが薄くな
るほどバンドギャップは大きくなる。よって、上述のレ
ーザの端面部分の量子井戸の井戸層の厚さは中央部分の
井戸層の厚さよりも薄く形成されているため、端面部分
のバンドギャップは中央部分のバンドギャップよりも大
きく、中央部分で発生したレーザ光に対して端面部分の
量子井戸は透明となり、結果的に窓構造レーザが形成さ
れる。
薄いため、量子力学的効果が現れ、電子は井戸層内部に
閉じこめられて離散的な量子準位が形成される。このよ
うな量子井戸では、量子準位間でレーザ発振が生じる
が、この量子準位は井戸層の厚みが薄くなるに従って高
エネルギ側にシフトすることが理論的及び実験的に知ら
れている。すなわち、量子井戸の井戸層の厚さが薄くな
るほどバンドギャップは大きくなる。よって、上述のレ
ーザの端面部分の量子井戸の井戸層の厚さは中央部分の
井戸層の厚さよりも薄く形成されているため、端面部分
のバンドギャップは中央部分のバンドギャップよりも大
きく、中央部分で発生したレーザ光に対して端面部分の
量子井戸は透明となり、結果的に窓構造レーザが形成さ
れる。
なお、上述したように、端面部のMQW活性層に含まれ
る量子井戸の井戸層厚のみを他の部分の量子井戸の井戸
層厚より薄くすれば窓構造は形成されるが、本実施例の
ように、量子井戸の井戸層を含む端面部のMQW活性層全
体の厚さを薄くすることによっても同様の効果が得られ
る。また、本実施例では、結晶成長の際のレーザ光の強
さを周期的に弱くすることで、部分的に層厚の薄いMQW
層を形成し、その層厚の薄い部分で劈開して窓構造とな
る端面部を形成したので、従来のように拡散による無秩
序化等の複雑な工程を行う必要がない。
る量子井戸の井戸層厚のみを他の部分の量子井戸の井戸
層厚より薄くすれば窓構造は形成されるが、本実施例の
ように、量子井戸の井戸層を含む端面部のMQW活性層全
体の厚さを薄くすることによっても同様の効果が得られ
る。また、本実施例では、結晶成長の際のレーザ光の強
さを周期的に弱くすることで、部分的に層厚の薄いMQW
層を形成し、その層厚の薄い部分で劈開して窓構造とな
る端面部を形成したので、従来のように拡散による無秩
序化等の複雑な工程を行う必要がない。
なお、上記実施例ではA1GaAs系の材料を用いている
が、本発明は他の材料、例えばA1GaInP系の材料を用い
た場合にも適用できる。
が、本発明は他の材料、例えばA1GaInP系の材料を用い
た場合にも適用できる。
また、上記実施例では、MQWの活性層を用いたが、SQW
（単量子井戸）活性層を用いてもよい。
（単量子井戸）活性層を用いてもよい。
さらに、上記実施例では、レーザ光を照射しながらMQ
W層を形成しているが、レーザ光のみならず一般光を照
射してMQW層を形成するようにしてもよい。
W層を形成しているが、レーザ光のみならず一般光を照
射してMQW層を形成するようにしてもよい。
以上のように本発明にかかる半導体レーザによれば、
端面部分の量子井戸の井戸層厚を他の部分より薄い層で
構成したので、端面部分での出力光の吸収のない窓構造
半導体レーザが得られる効果がある。
端面部分の量子井戸の井戸層厚を他の部分より薄い層で
構成したので、端面部分での出力光の吸収のない窓構造
半導体レーザが得られる効果がある。
さらに、本発明にかかる半導体レーザの製造方法によ
れば、レーザ光を照射しながら結晶成長を行なうレーザ
MOCVD法を用い、各素子の端面付近に相当する部分のレ
ーザ光強度を他の部分より弱くするようにしたので、端
面部分のMQW層を薄く形成することが可能になり、窓構
造となる非吸収層をより簡単な工程によって形成できる
効果がある。
れば、レーザ光を照射しながら結晶成長を行なうレーザ
MOCVD法を用い、各素子の端面付近に相当する部分のレ
ーザ光強度を他の部分より弱くするようにしたので、端
面部分のMQW層を薄く形成することが可能になり、窓構
造となる非吸収層をより簡単な工程によって形成できる
効果がある。
第１図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の一実施例による半導
体レーザの構造及びその製造工程を示す断面図、第２図
は従来の半導体レーザの構造を示す断面図である。 図において、１はｎ−GaAs基板,2はｎ−A1GaAs下クラッ
ド層,3はMQW活性層,4はｐ−A1GaAs上クラッド層,5はｐ
−GaAsコンタクト層,6はZn拡散領域,7はMQWのデイスオ
ーダ領域,11は一様な強さのレーザ光,12は11よりも強い
強度のレーザ光,13は３よりも薄いMQW層である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。
体レーザの構造及びその製造工程を示す断面図、第２図
は従来の半導体レーザの構造を示す断面図である。 図において、１はｎ−GaAs基板,2はｎ−A1GaAs下クラッ
ド層,3はMQW活性層,4はｐ−A1GaAs上クラッド層,5はｐ
−GaAsコンタクト層,6はZn拡散領域,7はMQWのデイスオ
ーダ領域,11は一様な強さのレーザ光,12は11よりも強い
強度のレーザ光,13は３よりも薄いMQW層である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】第一の半導体からなる井戸層をこの井戸層
よりバンドギャップの大きい第二の半導体からなる障壁
層で挟んで構成される量子井戸を一層以上積層してなる
活性層を有する半導体レーザにおいて、この半導体レー
ザの出力光の出射端面部となる部分の前記量子井戸の井
戸層の厚さが他の部分の量子井戸の井戸層の厚さよりも
薄いことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】半導体基板上に光を照射しながら有機金属
気相成長法によって量子井戸層を形成する工程を含む半
導体レーザの製造方法において、棒状に形成される半導
体レーザの活性領域の長手方向に周期的に前記光の強度
を弱くすることによって、前記半導体基板上に形成され
る量子井戸の井戸層の厚さが他の部分より相対的に薄い
領域を形成する工程と、前記量子井戸の井戸層の厚さが
薄い領域に出力光の出射端面を形成する工程とを含む半
導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2310604A JP2606963B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2310604A JP2606963B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04181788A JPH04181788A (ja) | 1992-06-29 |
| JP2606963B2 true JP2606963B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=18007259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2310604A Expired - Fee Related JP2606963B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606963B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07226566A (ja) * | 1994-02-10 | 1995-08-22 | Nec Corp | 量子井戸半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP4839497B2 (ja) * | 2000-02-29 | 2011-12-21 | ソニー株式会社 | 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622686A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP2310604A patent/JP2606963B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04181788A (ja) | 1992-06-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |