JP2679358B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP2679358B2 JP2679358B2 JP2109924A JP10992490A JP2679358B2 JP 2679358 B2 JP2679358 B2 JP 2679358B2 JP 2109924 A JP2109924 A JP 2109924A JP 10992490 A JP10992490 A JP 10992490A JP 2679358 B2 JP2679358 B2 JP 2679358B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、横モード制御構造AlGaInP系半導体レーザ
装置に関する。
装置に関する。
（従来の技術） 近年、AlGaInP系半導体レーザ装置が有機金属熱分解
法（以下MOVPE法と略す）という気相結晶生長法により
形成されるようになった。この結晶成長法により形成さ
れた半導体レーザ装置は可視光で発振し、長寿命であ
る。［五明ら、エレクトロニクスレターズ23巻（1987
年）85ページ;A.GOMYO et al.ELECTRONICS LETTERS 23
（1987）85］。MOVPE法はトリメチルアルミニウム（TMA
l）、トリエチルガリウム（TEGa）、トリメチルインジ
ウム（TMIn）などの有機金属蒸気及びホスフィン（P
H3）などの水素化物ガスを原料とした気相成長法であ
る。例えば、MOVPE法によりAlGaInPを成長させるには、
これらTMAl、TEGa、TMIn蒸気及びPH3ガスをGaAs基板の
上に導入し、加熱して、該基板上にAlGaInPのエピタキ
シャル成長を行なう。この半導体レーザ装置をレーザプ
リンタや光ディスクの読み取り装置に応用するためには
単一横モード発振することが望ましい。第４図はその単
一横モード発振をする従来のAlGaInP系半導体レーザ装
置を示す断面図である。本図の構造の半導体レーザ装置
では、ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型AsGaInPからなるクラ
ッド層２と、AsGaInPまたはGaInPからなる活性層３、ｐ
型AlGaInPからなるメサストライプ状に厚いクラッド層
４が形成され、このメサストライプ部の上部以外の部分
にｎ型GaAs電流狭窄層11が設けられていた［藤井ら、エ
レクトロニクス レターズ23巻（1987年）938ページ;H.
FUJII et al.ELECTORONICS LETTERS 23（1987）938］。
ｎ型GaAs電流狭窄層11は光吸収層として働き、その結果
単一横モード発振する。また、レーザ光の垂直放射角と
水平放射角の比（以下アスペクト比という）を小さくす
るためには、メサストライプの幅を狭くして水平放射角
を広げていた。
法（以下MOVPE法と略す）という気相結晶生長法により
形成されるようになった。この結晶成長法により形成さ
れた半導体レーザ装置は可視光で発振し、長寿命であ
る。［五明ら、エレクトロニクスレターズ23巻（1987
年）85ページ;A.GOMYO et al.ELECTRONICS LETTERS 23
（1987）85］。MOVPE法はトリメチルアルミニウム（TMA
l）、トリエチルガリウム（TEGa）、トリメチルインジ
ウム（TMIn）などの有機金属蒸気及びホスフィン（P
H3）などの水素化物ガスを原料とした気相成長法であ
る。例えば、MOVPE法によりAlGaInPを成長させるには、
これらTMAl、TEGa、TMIn蒸気及びPH3ガスをGaAs基板の
上に導入し、加熱して、該基板上にAlGaInPのエピタキ
シャル成長を行なう。この半導体レーザ装置をレーザプ
リンタや光ディスクの読み取り装置に応用するためには
単一横モード発振することが望ましい。第４図はその単
一横モード発振をする従来のAlGaInP系半導体レーザ装
置を示す断面図である。本図の構造の半導体レーザ装置
では、ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型AsGaInPからなるクラ
ッド層２と、AsGaInPまたはGaInPからなる活性層３、ｐ
型AlGaInPからなるメサストライプ状に厚いクラッド層
４が形成され、このメサストライプ部の上部以外の部分
にｎ型GaAs電流狭窄層11が設けられていた［藤井ら、エ
レクトロニクス レターズ23巻（1987年）938ページ;H.
FUJII et al.ELECTORONICS LETTERS 23（1987）938］。
ｎ型GaAs電流狭窄層11は光吸収層として働き、その結果
単一横モード発振する。また、レーザ光の垂直放射角と
水平放射角の比（以下アスペクト比という）を小さくす
るためには、メサストライプの幅を狭くして水平放射角
を広げていた。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら従来のAsGaInP系半導体レーザ装置で
は、横モード制御のために光の吸収を用いているから、
メサストライプ両脇で光の液面が遅れてしまい、非点隔
差が大きくなってしまう欠点があった。また、レーザ光
の垂直放射角と水平放射角の比を小さくするためにメサ
ストライプの幅を狭くしていくと、電流狭窄層による光
の吸収量や発熱量が増え、さらにその電流狭窄層とｐ型
AlGaInPクラッド層との再成長界面が光強度の強い領域
に近付くから、半導体レーザ駆動電流の閾しきい値が上
昇し、寿命が低下した。
は、横モード制御のために光の吸収を用いているから、
メサストライプ両脇で光の液面が遅れてしまい、非点隔
差が大きくなってしまう欠点があった。また、レーザ光
の垂直放射角と水平放射角の比を小さくするためにメサ
ストライプの幅を狭くしていくと、電流狭窄層による光
の吸収量や発熱量が増え、さらにその電流狭窄層とｐ型
AlGaInPクラッド層との再成長界面が光強度の強い領域
に近付くから、半導体レーザ駆動電流の閾しきい値が上
昇し、寿命が低下した。
本発明の目的は、非点隔差およびアスペクト比の小さ
い横モード制御構造AlGaInP系半導体レーザ装置を提供
することにある。
い横モード制御構造AlGaInP系半導体レーザ装置を提供
することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の半導体レーザ装置は、ｎ型GaAs基板上に、ｎ
型AlGaInPからなるクラッド層と、GaInPまたはAlGaInP
からなる超格子活性層と、ｐ型AlGaInPからクラッド層
とが順に堆積形成され、該ｐ型AlGaInPクラッド層には
メサストライプが形成されており、該メサストライプの
脇の領域にはZnドープAlInP層が堆積されていることを
特徴としている。
型AlGaInPからなるクラッド層と、GaInPまたはAlGaInP
からなる超格子活性層と、ｐ型AlGaInPからクラッド層
とが順に堆積形成され、該ｐ型AlGaInPクラッド層には
メサストライプが形成されており、該メサストライプの
脇の領域にはZnドープAlInP層が堆積されていることを
特徴としている。
（作用） AlInPは、AlGaInP混晶系の中で最も、バンドギャップ
が大きく屈折率が小さい。そこでｐ型AlGaInPからなる
メサストライプ状に厚いクラッド層の両脇にAlInP層を
形成すると、GaInPまたはAlGaInPからなる超格子活性層
で発振するレーザ光は、横モード制御されながら、ほと
んど吸収されることなく、小さな非点隔差で出射され
る。また、ZnドープAlInP層を成長することにより、こ
のZnドープAlInP層近傍でのZn拡散が起こる。ZnドープA
lInP層からZnが拡散されると、メサストライプ領域以外
の超格子活性層に無秩序化が起こる。秩序化された超格
子活性層に比べ、無秩序化が起こった活性層ではバンド
ギャップが大きく屈折率が小さい。そこで、メサストラ
イプ領域の超格子活性層では周辺の領域における該超格
子層よりも屈折率が大きい。したがって、活性層で発振
したレーザ光はメサストライプの幅よりも狭く閉じこめ
られ、本発明の半導体レーザ装置では、光吸収が少な
く、非点隔差が小さい。安定した横モード制御が可能に
なる。さらにZnがドーピングされたAlInPは、高抵抗で
あるから、電流狭窄層としても働く。
が大きく屈折率が小さい。そこでｐ型AlGaInPからなる
メサストライプ状に厚いクラッド層の両脇にAlInP層を
形成すると、GaInPまたはAlGaInPからなる超格子活性層
で発振するレーザ光は、横モード制御されながら、ほと
んど吸収されることなく、小さな非点隔差で出射され
る。また、ZnドープAlInP層を成長することにより、こ
のZnドープAlInP層近傍でのZn拡散が起こる。ZnドープA
lInP層からZnが拡散されると、メサストライプ領域以外
の超格子活性層に無秩序化が起こる。秩序化された超格
子活性層に比べ、無秩序化が起こった活性層ではバンド
ギャップが大きく屈折率が小さい。そこで、メサストラ
イプ領域の超格子活性層では周辺の領域における該超格
子層よりも屈折率が大きい。したがって、活性層で発振
したレーザ光はメサストライプの幅よりも狭く閉じこめ
られ、本発明の半導体レーザ装置では、光吸収が少な
く、非点隔差が小さい。安定した横モード制御が可能に
なる。さらにZnがドーピングされたAlInPは、高抵抗で
あるから、電流狭窄層としても働く。
（実施例） 次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の半導体レーザ装置の一実施例を示す
断面図であり、第３図はこのレーザ装置の製作行程図で
ある。第１図は、実施例のレーザチップを共振器軸に垂
直な面で切断して示している。
断面図であり、第３図はこのレーザ装置の製作行程図で
ある。第１図は、実施例のレーザチップを共振器軸に垂
直な面で切断して示している。
本実施例の製作においては、まず一回目の減圧MOVPE
法による成長で、ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型（Al0.6Ga
0.4）0.5In0.5Ｐクラッド層２（厚さ１μｍ）、Ga0.5In
0.5P/（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐ超格子活性層３（厚さ
0.07μｍ）、ｐ型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐクラッド層
４（厚さ１μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5Ｐ層５、ｐ型GaAsキ
ャップ層６を順次に形成した（第３図（ａ））。この結
晶成長工程では、温度660℃、圧力70torr、V/III＝200
の条件でエピタキシャル成長させた。そして原料として
は、TMAl、TEGa、TMIn、ホスフィン、アルシン、ｎ型ド
ーパントとしてジシラン、ｐ型ドーパントとしてジメチ
ルジンクを用いた。こうして成長したウエハにフォトリ
ソグラフィにより幅５μｍのストライプ状のSiO2マスク
９を形成した（第３図（ｂ））。次にこのSiO2マスク９
を用いてｐ型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐクラッド層４の
途中までメサ状にエッチングした（第３図（ｃ））。さ
らにSiO2マスク９を除去した後、２回目のMOVPE成長に
よりZnドープAlInP層８を全面に形成した（第３図
（ｄ））。ZnドープAlInP層８のメサ部両脇にレジスト
マスク10を設け（第３図（ｅ））、ZnドープAlInP層８
のメサ上部部分をエッチングする。そして３回目のMOVP
E成長によりｐ型GaAsコンタクト層７を形成した（第３
図（ｆ））。
法による成長で、ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型（Al0.6Ga
0.4）0.5In0.5Ｐクラッド層２（厚さ１μｍ）、Ga0.5In
0.5P/（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐ超格子活性層３（厚さ
0.07μｍ）、ｐ型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐクラッド層
４（厚さ１μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5Ｐ層５、ｐ型GaAsキ
ャップ層６を順次に形成した（第３図（ａ））。この結
晶成長工程では、温度660℃、圧力70torr、V/III＝200
の条件でエピタキシャル成長させた。そして原料として
は、TMAl、TEGa、TMIn、ホスフィン、アルシン、ｎ型ド
ーパントとしてジシラン、ｐ型ドーパントとしてジメチ
ルジンクを用いた。こうして成長したウエハにフォトリ
ソグラフィにより幅５μｍのストライプ状のSiO2マスク
９を形成した（第３図（ｂ））。次にこのSiO2マスク９
を用いてｐ型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐクラッド層４の
途中までメサ状にエッチングした（第３図（ｃ））。さ
らにSiO2マスク９を除去した後、２回目のMOVPE成長に
よりZnドープAlInP層８を全面に形成した（第３図
（ｄ））。ZnドープAlInP層８のメサ部両脇にレジスト
マスク10を設け（第３図（ｅ））、ZnドープAlInP層８
のメサ上部部分をエッチングする。そして３回目のMOVP
E成長によりｐ型GaAsコンタクト層７を形成した（第３
図（ｆ））。
第２図は本発明の他の実施例を示す断面図である。こ
の実施例は第１図とほぼ同じ構造である。但し、第２図
の実施例では活性層３がGa0.5In0.5Ｐの自然超格子であ
り、この点で第２図実施例は第１図のものと異なる。
（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（ｘ＝０〜１）系混晶は成長条
件により自然超格子を形成する［五明ら、アプライド
フィジクス レターズ 50巻（1987年）673ページ;A.Go
myou et al.Applied Physics Letters 50（1987）67
3］。
の実施例は第１図とほぼ同じ構造である。但し、第２図
の実施例では活性層３がGa0.5In0.5Ｐの自然超格子であ
り、この点で第２図実施例は第１図のものと異なる。
（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（ｘ＝０〜１）系混晶は成長条
件により自然超格子を形成する［五明ら、アプライド
フィジクス レターズ 50巻（1987年）673ページ;A.Go
myou et al.Applied Physics Letters 50（1987）67
3］。
このようにして製作した本発明の半導体レーザ装置と
従来の半導体レーザ装置の非点隔差は、それぞれ５μｍ
と10μｍであり、従来装置に較べ本発明の半導体レーザ
装置では非点隔差が小さくなった。また、本発明の半導
体レーザ装置は5mW以上まで単一横モードでレーザ発振
した。
従来の半導体レーザ装置の非点隔差は、それぞれ５μｍ
と10μｍであり、従来装置に較べ本発明の半導体レーザ
装置では非点隔差が小さくなった。また、本発明の半導
体レーザ装置は5mW以上まで単一横モードでレーザ発振
した。
（発明の効果） 以上に説明してきたように、本発明により、高抵抗で
あるZnドープAlInP層をｐ型AlGaInPからなるメサストラ
イプ状に厚いクラッド層の両脇に埋め込むことにより、
メサストライプ部以外の超格子活性層が無秩序化され、
非点隔差が小さく、光の吸収が少ない横モード制御AlGa
InP系半導体レーザ装置が得られた。
あるZnドープAlInP層をｐ型AlGaInPからなるメサストラ
イプ状に厚いクラッド層の両脇に埋め込むことにより、
メサストライプ部以外の超格子活性層が無秩序化され、
非点隔差が小さく、光の吸収が少ない横モード制御AlGa
InP系半導体レーザ装置が得られた。
第１図および第２図は本発明の半導体レーザ装置の互い
に異なる実施例をそれぞれ示す断面図であり、第３図は
第１図のレーザ装置の製作行程図である。また、第４図
は従来の半導体レーザ装置の断面図である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型AlGaInPクラッド層、
３……GaInP/AlGaInP超格子活性層、４……ｐ型AlGaInP
クラッド層、５……ｐ型GaInP層、６……ｐ型GaAsキャ
ップ層、７……ｐ型GaAsコンタクト層、８……Znドープ
AlInP層、９……SiO2、10……レジスト、11……ｎ型GaA
s電流狭窄層、12……GaInP自然超格子活性層。
に異なる実施例をそれぞれ示す断面図であり、第３図は
第１図のレーザ装置の製作行程図である。また、第４図
は従来の半導体レーザ装置の断面図である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型AlGaInPクラッド層、
３……GaInP/AlGaInP超格子活性層、４……ｐ型AlGaInP
クラッド層、５……ｐ型GaInP層、６……ｐ型GaAsキャ
ップ層、７……ｐ型GaAsコンタクト層、８……Znドープ
AlInP層、９……SiO2、10……レジスト、11……ｎ型GaA
s電流狭窄層、12……GaInP自然超格子活性層。
Claims (1)
- 【請求項１】ｎ型GaAs基板上に、ｎ型AlGaInPからなる
クラッド層と、GaInPまたはAlGaInPからなる超格子活性
層と、ｐ型AlGaInPからなるクラッド層とが順に堆積さ
れ、該ｐ型AlGaInPクラッド層にはメサストライプが形
成されており、該メサストライプの脇の領域にはZnドー
プAlInP層が堆積されていることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2109924A JP2679358B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2109924A JP2679358B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH047885A JPH047885A (ja) | 1992-01-13 |
| JP2679358B2 true JP2679358B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=14522571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2109924A Expired - Fee Related JP2679358B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679358B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH084172B2 (ja) * | 1986-12-10 | 1996-01-17 | 株式会社東芝 | 埋め込み型量子井戸半導体レーザ |
| JPH01196890A (ja) * | 1988-02-02 | 1989-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JPH0258883A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1990
- 1990-04-25 JP JP2109924A patent/JP2679358B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH047885A (ja) | 1992-01-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |