JP2801346B2 - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JP2801346B2 JP2801346B2 JP3919590A JP3919590A JP2801346B2 JP 2801346 B2 JP2801346 B2 JP 2801346B2 JP 3919590 A JP3919590 A JP 3919590A JP 3919590 A JP3919590 A JP 3919590A JP 2801346 B2 JP2801346 B2 JP 2801346B2
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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、半導体レーザ素子の構造に関する。
従来の埋め込み型多重量子井戸（MQW）半導体レーザ
素子は、例えば第４図に示す構造をしている。即ち、ｎ
−InP基板１上にｎ−InPバッファ層、屈折率が徐々に変
化するGRIN−SCH（Graded Index−Separate Confinemen
t Hetero Structure）構造を有する光閉じ込め層3a、3b
で挟まれたMQW活性層４、ｐ−InPクラッド層５、ｐ−Ga
InAsPコンタクト層６を順次積層し、ついでコンタクト
層６からバッファ層２に達するメサ状のエッチングを行
い、メサの両側をｐ−InP層7aとｎ−InP層7bからなる電
流阻止層７で埋め込んだ後、ｐ電極８およびｎ電極９を
蒸着したものである。この構造はGRIN−SCH−MQW構造と
呼ばれ、しきい値電流が低く、水平基本モード発振に優
れた半導体レーザ素子である。
素子は、例えば第４図に示す構造をしている。即ち、ｎ
−InP基板１上にｎ−InPバッファ層、屈折率が徐々に変
化するGRIN−SCH（Graded Index−Separate Confinemen
t Hetero Structure）構造を有する光閉じ込め層3a、3b
で挟まれたMQW活性層４、ｐ−InPクラッド層５、ｐ−Ga
InAsPコンタクト層６を順次積層し、ついでコンタクト
層６からバッファ層２に達するメサ状のエッチングを行
い、メサの両側をｐ−InP層7aとｎ−InP層7bからなる電
流阻止層７で埋め込んだ後、ｐ電極８およびｎ電極９を
蒸着したものである。この構造はGRIN−SCH−MQW構造と
呼ばれ、しきい値電流が低く、水平基本モード発振に優
れた半導体レーザ素子である。
しかしながら、従来の埋め込み型半導体レーザ素子に
は次の様な問題点があった。即ち、 １）水平基本モード発振を起こすためには、電流阻止層
で埋め込むメサの幅ｗを1.5μｍ程度に狭くしなければ
ならないという加工上の問題があった。
は次の様な問題点があった。即ち、 １）水平基本モード発振を起こすためには、電流阻止層
で埋め込むメサの幅ｗを1.5μｍ程度に狭くしなければ
ならないという加工上の問題があった。
２）メサと再成長させた電流阻止層との間にリークパス
が生じてリーク電流が発生し、しきい値電流の上昇が生
じていた。
が生じてリーク電流が発生し、しきい値電流の上昇が生
じていた。
本発明は上記問題点を解決した半導体レーザ素子を提
供するもので、光閉じ込め層により挟まれた活性層を含
むダブルヘテロ構造を有するメサの両側を埋め込み層で
埋め込んだ半導体レーザ素子において、活性層は高抵抗
層により挟まれており、メサの両側は屈折率がメサから
遠ざかるにつれて減少する埋め込み層により埋め込まれ
ており、電流をメサに対して略直角方向に流すことを特
徴とするものである。
供するもので、光閉じ込め層により挟まれた活性層を含
むダブルヘテロ構造を有するメサの両側を埋め込み層で
埋め込んだ半導体レーザ素子において、活性層は高抵抗
層により挟まれており、メサの両側は屈折率がメサから
遠ざかるにつれて減少する埋め込み層により埋め込まれ
ており、電流をメサに対して略直角方向に流すことを特
徴とするものである。
上述のように本発明によれば、メサの両側は屈折率が
メサから遠ざかるにつれて減少する埋め込み層により埋
め込まれているため、電流をメサの側面に直角に流す
と、活性層の基本横モードカットオフ幅が狭くなり、活
性層を含むメサの幅を従来よりも広くすることができる
（INT.J.ELECTRONICS,1984,VOL.57,No.1,P129〜134,参
照）。また、電流をメサの側面に直角に流すと、活性層
が高抵抗層によって挟まれているため、電流はリークす
ることなく狭窄されて、しきい値電流が減少する。
メサから遠ざかるにつれて減少する埋め込み層により埋
め込まれているため、電流をメサの側面に直角に流す
と、活性層の基本横モードカットオフ幅が狭くなり、活
性層を含むメサの幅を従来よりも広くすることができる
（INT.J.ELECTRONICS,1984,VOL.57,No.1,P129〜134,参
照）。また、電流をメサの側面に直角に流すと、活性層
が高抵抗層によって挟まれているため、電流はリークす
ることなく狭窄されて、しきい値電流が減少する。
以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。
説明する。
第１図は本発明に係る半導体レーザ素子の一実施例の
断面図であり、その構造及び製作工程は次の通りであ
る。すなわち、まず、半絶縁（SI）InP基板11（堆積抵
抗率＝５×108Ωcm程）上にMOCVD法によりGRIN−SCH光
閉じ込め層13a、MQW活性層14（堆積抵抗率＝数Ωcm）、
GRIN−SCH光閉じ込め層13b及びSI−InP層12（堆積抵抗
率＝５×108Ωcm程）を順次連続に成長させる。次に、
ホトリソグラフィ及びエッチングによりSI−InP基板11
の一部までエッチングを行い、メサを形成する。つぎ
に、MOCVD法によりメサの両側をｎ型のGRIN−SCH構造を
有する埋め込み層15a及び15bで埋め込む。16はｎ型のIn
P層である。次いで、拡散により埋め込み層15bをｐ型に
する。18はｐ電極、19はｎ電極である。第２図は活性層
14と光閉じ込め層13a、13bの拡大図である。活性層14は
発振波長1.3μｍのGaInAsPからなるMQWである。光閉じ
込め層13a、13bは、バンドギャップが大きくなると屈折
率は小さくなるという性質を利用して、バンドギャップ
換算波長が1.10μｍ、1.05μｍ、1.00μｍ、0.95μｍと
活性層14から離れるにつれて小さくなるようにGaInAsP
系薄膜が積層されたGRIN−SCH構造からなっている。埋
め込み層15a、15bも同様にGaInAsP系薄膜とInP層16から
構成されている。第３図（ａ）、（ｂ）に活性層14に直
角方向（Ａ−Ａ′）及び平行方向（Ｂ−Ｂ′）の屈折率
が段階状に変化する様子を示した。
断面図であり、その構造及び製作工程は次の通りであ
る。すなわち、まず、半絶縁（SI）InP基板11（堆積抵
抗率＝５×108Ωcm程）上にMOCVD法によりGRIN−SCH光
閉じ込め層13a、MQW活性層14（堆積抵抗率＝数Ωcm）、
GRIN−SCH光閉じ込め層13b及びSI−InP層12（堆積抵抗
率＝５×108Ωcm程）を順次連続に成長させる。次に、
ホトリソグラフィ及びエッチングによりSI−InP基板11
の一部までエッチングを行い、メサを形成する。つぎ
に、MOCVD法によりメサの両側をｎ型のGRIN−SCH構造を
有する埋め込み層15a及び15bで埋め込む。16はｎ型のIn
P層である。次いで、拡散により埋め込み層15bをｐ型に
する。18はｐ電極、19はｎ電極である。第２図は活性層
14と光閉じ込め層13a、13bの拡大図である。活性層14は
発振波長1.3μｍのGaInAsPからなるMQWである。光閉じ
込め層13a、13bは、バンドギャップが大きくなると屈折
率は小さくなるという性質を利用して、バンドギャップ
換算波長が1.10μｍ、1.05μｍ、1.00μｍ、0.95μｍと
活性層14から離れるにつれて小さくなるようにGaInAsP
系薄膜が積層されたGRIN−SCH構造からなっている。埋
め込み層15a、15bも同様にGaInAsP系薄膜とInP層16から
構成されている。第３図（ａ）、（ｂ）に活性層14に直
角方向（Ａ−Ａ′）及び平行方向（Ｂ−Ｂ′）の屈折率
が段階状に変化する様子を示した。
この素子のｐ電極18とｎ電極19の間に電流を通すと、
電流は高抵抗であるSI−InP基板11とSI−InP層12により
狭窄されてメサにほぼ直角に流れ、リークすること無く
活性層に入り、しきい値電流は減少する。また、活性層
14の幅方向は埋め込み層15a、15bにより囲まれているた
め、活性層14の幅は従来よりも広く３μｍ程度に緩和す
ることが出来た。尚、本実施例では、活性層の発振波長
は1.3μｍとしたが、これに限定されるものではなく。
それにともない光閉じ込め層及び埋め込み層の組成も適
切に選択することが出来ることは言うまでもない。ま
た、光閉じ込め層及び埋め込み層はGRIN−SCH構造であ
る必要はない。
電流は高抵抗であるSI−InP基板11とSI−InP層12により
狭窄されてメサにほぼ直角に流れ、リークすること無く
活性層に入り、しきい値電流は減少する。また、活性層
14の幅方向は埋め込み層15a、15bにより囲まれているた
め、活性層14の幅は従来よりも広く３μｍ程度に緩和す
ることが出来た。尚、本実施例では、活性層の発振波長
は1.3μｍとしたが、これに限定されるものではなく。
それにともない光閉じ込め層及び埋め込み層の組成も適
切に選択することが出来ることは言うまでもない。ま
た、光閉じ込め層及び埋め込み層はGRIN−SCH構造であ
る必要はない。
以上説明したように本発明によれば、活性層は高抵抗
層により挟まれており、メサの両側は屈折率がメサから
遠ざかるにつれて減少する埋め込み層により埋め込まれ
ており、電流をメサに対して略直角方向に流すため、活
性層の幅の条件が緩和され、しきい値電流が減少すると
いう優れた効果がある。
層により挟まれており、メサの両側は屈折率がメサから
遠ざかるにつれて減少する埋め込み層により埋め込まれ
ており、電流をメサに対して略直角方向に流すため、活
性層の幅の条件が緩和され、しきい値電流が減少すると
いう優れた効果がある。
第１図は本発明に係わる半導体レーザ素子の一実施例の
断面図、第２図は同実施例の部分拡大図、第３図
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１図Ａ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′
線における屈折率分布図、第４図は従来の半導体レーザ
素子の断面図である。 1,11……基板、２……バッファ層、3a,3b,13a,13b……
光閉じ込め層、4,14……活性層、５……クラッド層、６
……コンタクト層、７……電流阻止層、7a……ｐ−InP
層、7b……ｎ−InP層、8,18……ｐ電極、9,19……ｎ電
極、12……SI−InP層、15a,15b……埋め込み層、16……
InP層。
断面図、第２図は同実施例の部分拡大図、第３図
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１図Ａ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′
線における屈折率分布図、第４図は従来の半導体レーザ
素子の断面図である。 1,11……基板、２……バッファ層、3a,3b,13a,13b……
光閉じ込め層、4,14……活性層、５……クラッド層、６
……コンタクト層、７……電流阻止層、7a……ｐ−InP
層、7b……ｎ−InP層、8,18……ｐ電極、9,19……ｎ電
極、12……SI−InP層、15a,15b……埋め込み層、16……
InP層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (1)
- 【請求項１】光閉じ込め層により挟まれた活性層を含む
ダブルヘテロ構造を有するメサの両側を埋め込み層で埋
め込んだ半導体レーザ素子において、活性層は高抵抗層
により挟まれており、メサの両側は屈折率がメサから遠
ざかるにつれて減少する埋め込み層により埋め込まれて
おり、電流をメサに対して略直角方向に流すことを特徴
とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3919590A JP2801346B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3919590A JP2801346B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03241884A JPH03241884A (ja) | 1991-10-29 |
| JP2801346B2 true JP2801346B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=12546340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3919590A Expired - Fee Related JP2801346B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2801346B2 (ja) |
-
1990
- 1990-02-20 JP JP3919590A patent/JP2801346B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03241884A (ja) | 1991-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |