JP2814943B2 - 半導体レーザ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに関し、
特に、情報処理機器の光源などに用いられる半導体レー
ザに関するものである。
特に、情報処理機器の光源などに用いられる半導体レー
ザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、赤色ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザ
の実用化が進み、高密度光ディスク装置などの光源とし
て期待されている。半導体レーザの出射光を光ディスク
上に集光して情報を再生する際、反射光の一部が半導体
レーザの共振器内部に戻るためにレーザ光にいわゆる戻
り光雑音が発生し、再生信号のＣ／Ｎ比（キャリア／ノ
イズ比）が悪化してしまうことが知られている。このＣ
／Ｎ比の悪化を抑制するための手法として、従来より、
高周波重畳法と自励振動（パルセーション）法が用いら
れてきた。
の実用化が進み、高密度光ディスク装置などの光源とし
て期待されている。半導体レーザの出射光を光ディスク
上に集光して情報を再生する際、反射光の一部が半導体
レーザの共振器内部に戻るためにレーザ光にいわゆる戻
り光雑音が発生し、再生信号のＣ／Ｎ比（キャリア／ノ
イズ比）が悪化してしまうことが知られている。このＣ
／Ｎ比の悪化を抑制するための手法として、従来より、
高周波重畳法と自励振動（パルセーション）法が用いら
れてきた。
【０００３】前者は、半導体レーザの駆動電流に高周波
電流を重畳する方法であって、高周波重畳を行うことに
より、レーザ光のコヒーレンシを低減させ、戻り光によ
るレーザ雑音を抑制するものである。しかし、この方法
では、高周波重畳を行うために、＋１０ｄＢｍ程度と比
較的高出力で２００〜７００ＭＨｚと比較的高周波な駆
動電流を発生させなければならず、これに必要な高周波
電流発生回路のコストや容積が光ディスク装置の低コス
ト化やコンパクト化に対する大きな阻害要因となる。さ
らに、高周波電流発生回路が装置外部へ高周波電磁波を
放射するため、電磁障害を起こすという問題も生じる。
電流を重畳する方法であって、高周波重畳を行うことに
より、レーザ光のコヒーレンシを低減させ、戻り光によ
るレーザ雑音を抑制するものである。しかし、この方法
では、高周波重畳を行うために、＋１０ｄＢｍ程度と比
較的高出力で２００〜７００ＭＨｚと比較的高周波な駆
動電流を発生させなければならず、これに必要な高周波
電流発生回路のコストや容積が光ディスク装置の低コス
ト化やコンパクト化に対する大きな阻害要因となる。さ
らに、高周波電流発生回路が装置外部へ高周波電磁波を
放射するため、電磁障害を起こすという問題も生じる。
【０００４】一方、パルセーションレーザは、内部に可
飽和吸収領域を持ち、この可飽和吸収領域のキャリアと
活性層のキャリアと発振光が協同して自励振動（パルセ
ーション）を引き起こすものである。自励振動状態の発
振光のコヒーレンシは低いので、戻り光によるレーザ雑
音が発生しにくくなる。この方式では、上述の高周波電
流発生回路を使って高周波重畳を行なう必要がなく、外
部へ放射される高周波電磁波も極めて少ない。以下、パ
ルセーションレーザの従来技術について説明する。
飽和吸収領域を持ち、この可飽和吸収領域のキャリアと
活性層のキャリアと発振光が協同して自励振動（パルセ
ーション）を引き起こすものである。自励振動状態の発
振光のコヒーレンシは低いので、戻り光によるレーザ雑
音が発生しにくくなる。この方式では、上述の高周波電
流発生回路を使って高周波重畳を行なう必要がなく、外
部へ放射される高周波電磁波も極めて少ない。以下、パ
ルセーションレーザの従来技術について説明する。
【０００５】パルセーションレーザを実現するため、い
くつかの可飽和吸収構造が報告されている。足立らは、
活性層のうち電流注入領域に隣接する領域が可飽和吸収
領域として働く構造を報告した（第５５回応用物理学会
学術講演会講演予稿集No.3、p.939、20p-s-15、1994 年９
月）〔報告された構造は、図１（ｄ）のものから可飽和
活性層５を除去したものに相当する〕。このレーザ構造
では、クラッド層残り厚をエッチング工程で厳密に制御
する必要がある。また、横方向の等価屈折率差（Δｎ）
を小さくする必要がある。足立らの報告では、Δｎの値
はおよそ３×１０-3と小さい。
くつかの可飽和吸収構造が報告されている。足立らは、
活性層のうち電流注入領域に隣接する領域が可飽和吸収
領域として働く構造を報告した（第５５回応用物理学会
学術講演会講演予稿集No.3、p.939、20p-s-15、1994 年９
月）〔報告された構造は、図１（ｄ）のものから可飽和
活性層５を除去したものに相当する〕。このレーザ構造
では、クラッド層残り厚をエッチング工程で厳密に制御
する必要がある。また、横方向の等価屈折率差（Δｎ）
を小さくする必要がある。足立らの報告では、Δｎの値
はおよそ３×１０-3と小さい。
【０００６】一方、後藤らと松本らは、クラッド層内部
に可飽和吸収層を設けた半導体レーザのパルセーション
動作を報告した（第４１回応用物理学関係連合講演会講
演予稿集No.3、p.990、28p-K-9、1994 年３月、および、第
５５回応用物理学会学術講演会講演予稿集No.3、p.933、
20a-S-6、1994年９月）。この構造は、図１（ｄ）に示す
ように、半導体基板１１上に、クラッド層８、活性層
７、クラッド層６、可飽和吸収層５、リッジ状のクラッ
ド層４とそれを囲む電流ブロック層３、コンタクト層２
を積層し、コンタクト層２上に第１電極１を、また半導
体基板１１下に第２電極１２を設けたものである。
に可飽和吸収層を設けた半導体レーザのパルセーション
動作を報告した（第４１回応用物理学関係連合講演会講
演予稿集No.3、p.990、28p-K-9、1994 年３月、および、第
５５回応用物理学会学術講演会講演予稿集No.3、p.933、
20a-S-6、1994年９月）。この構造は、図１（ｄ）に示す
ように、半導体基板１１上に、クラッド層８、活性層
７、クラッド層６、可飽和吸収層５、リッジ状のクラッ
ド層４とそれを囲む電流ブロック層３、コンタクト層２
を積層し、コンタクト層２上に第１電極１を、また半導
体基板１１下に第２電極１２を設けたものである。
【０００７】このレーザ構造では、クラッド層４をリッ
ジ状に加工する際に、可飽和吸収層５がエッチングスト
ッパの役目を果たしているため、エッチング工程での厳
格な管理は必要ではなくなり、主要な構造パラメータと
なる可飽和吸収層の組成と層厚を、制御性に優れた結晶
成長装置で制御することができる。また、横方向等価屈
折率差を小さくする必要がない。従って、前述の足立ら
のレーザ構造に比べて高い製造歩留り、高い基本横モー
ド制御性、良好なレーザ光ビーム品質を得ることができ
る。
ジ状に加工する際に、可飽和吸収層５がエッチングスト
ッパの役目を果たしているため、エッチング工程での厳
格な管理は必要ではなくなり、主要な構造パラメータと
なる可飽和吸収層の組成と層厚を、制御性に優れた結晶
成長装置で制御することができる。また、横方向等価屈
折率差を小さくする必要がない。従って、前述の足立ら
のレーザ構造に比べて高い製造歩留り、高い基本横モー
ド制御性、良好なレーザ光ビーム品質を得ることができ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後藤ら
のレーザ構造では、可飽和吸収層が活性層の片方の側だ
けにしか設けられておらず、かつ、その活性層からの距
離が大きく（少なくとも２５０μｍ）設定されている。
ここで、活性層から可飽和吸収層までの距離を大きくし
なければならないのは、電流ブロック層３が、ｐｎｐｎ
構造によって電流をブロックできるようにするために
は、クラッド層６の膜厚を一定以上に厚くしなければな
らないからである。従来例では、活性層から可飽和吸収
層までの距離が大きいため、可飽和吸収層の導入に伴っ
て活性層の閉じ込め係数が大きく低下する、集光ビーム
形状が歪む、という問題が起こり、なお改善すべき課題
が残されていた。
のレーザ構造では、可飽和吸収層が活性層の片方の側だ
けにしか設けられておらず、かつ、その活性層からの距
離が大きく（少なくとも２５０μｍ）設定されている。
ここで、活性層から可飽和吸収層までの距離を大きくし
なければならないのは、電流ブロック層３が、ｐｎｐｎ
構造によって電流をブロックできるようにするために
は、クラッド層６の膜厚を一定以上に厚くしなければな
らないからである。従来例では、活性層から可飽和吸収
層までの距離が大きいため、可飽和吸収層の導入に伴っ
て活性層の閉じ込め係数が大きく低下する、集光ビーム
形状が歪む、という問題が起こり、なお改善すべき課題
が残されていた。
【０００９】本発明はこの点に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、活性層の光閉じ込め係数が可飽和吸
収層からの影響を受けにくくして、設計をしやすくし、
また、集光ビームの形状を良好なものとして、光ディス
ク上からの読み取りをよりノイズの少ないものとするこ
とができるようにすることである。
って、その目的は、活性層の光閉じ込め係数が可飽和吸
収層からの影響を受けにくくして、設計をしやすくし、
また、集光ビームの形状を良好なものとして、光ディス
ク上からの読み取りをよりノイズの少ないものとするこ
とができるようにすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、第１導電型の半導体基板（１１
１）上に第１導電型の第１のクラッド層（１１０）、第
１導電型の可飽和吸収層（１０９）、第１導電型の第２
のクラッド層（１０８）、活性層（１０７）、第２導電
型の第１のクラッド層（１０６）、第２導電型の可飽和
吸収層（１０５）、第２導電型の第２のクラッド層（１
０４）、第２導電型のコンタクト層（１０２）がこの順
に形成されてなり、前記第１導電型の第２のクラッド層
および前記第２導電型の第１のクラッド層の膜厚がそれ
ぞれ１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体レー
ザ、が提供される。
め、本発明によれば、第１導電型の半導体基板（１１
１）上に第１導電型の第１のクラッド層（１１０）、第
１導電型の可飽和吸収層（１０９）、第１導電型の第２
のクラッド層（１０８）、活性層（１０７）、第２導電
型の第１のクラッド層（１０６）、第２導電型の可飽和
吸収層（１０５）、第２導電型の第２のクラッド層（１
０４）、第２導電型のコンタクト層（１０２）がこの順
に形成されてなり、前記第１導電型の第２のクラッド層
および前記第２導電型の第１のクラッド層の膜厚がそれ
ぞれ１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体レー
ザ、が提供される。
【００１１】また、本発明によれば、第１導電型の半導
体基板（２１１）上に第１導電型のクラッド層（２０
８）、活性層（２０７）、第２導電型の第１のクラッド
層（２０６）、第２導電型の可飽和吸収層（２０５）、
断面形状が“凸”字状である第２導電型の第２のクラッ
ド層（２０４）、第２導電型のコンタクト層（２０２）
がこの順に形成され、前記第２導電型の第２のクラッド
層の凸起部が第１導電型の電流ブロック層（２０３）に
囲まれており、前記第２導電型の第１のクラッド層の膜
厚が１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体レー
ザ、が提供される。
体基板（２１１）上に第１導電型のクラッド層（２０
８）、活性層（２０７）、第２導電型の第１のクラッド
層（２０６）、第２導電型の可飽和吸収層（２０５）、
断面形状が“凸”字状である第２導電型の第２のクラッ
ド層（２０４）、第２導電型のコンタクト層（２０２）
がこの順に形成され、前記第２導電型の第２のクラッド
層の凸起部が第１導電型の電流ブロック層（２０３）に
囲まれており、前記第２導電型の第１のクラッド層の膜
厚が１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体レー
ザ、が提供される。
【００１２】そして、好ましくは、前記第１導電型の半
導体基板（１１１、２１１）がＧａＡｓまたはＧａＡｓ
Ｐにより構成され、前記活性層（１０７、２０７）がＡ
ｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰＡｓにより構成され
る。
導体基板（１１１、２１１）がＧａＡｓまたはＧａＡｓ
Ｐにより構成され、前記活性層（１０７、２０７）がＡ
ｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰＡｓにより構成され
る。
【００１３】
【作用】図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の作用を説明す
るための半導体レーザの断面図であり、これと対比する
ために、本発明の参考例および従来例の構造が図１
（ｃ）、（ｄ）に示されている。図１（ａ）に示される
本願発明の半導体レーザの従来例と相違している点は、 基板側のクラッド層内にも、すなわちクラッド層１
０とクラッド層８との間にも可飽和吸収層９が形成され
ている、 活性層と可飽和吸収層との間に挟まれたクラッド層
の膜厚が１００ｎｍ以下である〔図１（ａ）、（ｂ）で
は１００ｎｍ、図１（ｃ）の参考例では２００ｎｍ、こ
れに対して図１（ｄ）の従来例では、２５０ｎｍ以
上〕、そして、その結果として、 可飽和吸収層の膜厚が薄くなされている、ことであ
る〔但し、以下の図２、図３では、図１（ｄ）の従来例
については、可飽和吸収層と活性層の距離ＬSAを２００
ｎｍとした場合でのデータが示されている〕。
るための半導体レーザの断面図であり、これと対比する
ために、本発明の参考例および従来例の構造が図１
（ｃ）、（ｄ）に示されている。図１（ａ）に示される
本願発明の半導体レーザの従来例と相違している点は、 基板側のクラッド層内にも、すなわちクラッド層１
０とクラッド層８との間にも可飽和吸収層９が形成され
ている、 活性層と可飽和吸収層との間に挟まれたクラッド層
の膜厚が１００ｎｍ以下である〔図１（ａ）、（ｂ）で
は１００ｎｍ、図１（ｃ）の参考例では２００ｎｍ、こ
れに対して図１（ｄ）の従来例では、２５０ｎｍ以
上〕、そして、その結果として、 可飽和吸収層の膜厚が薄くなされている、ことであ
る〔但し、以下の図２、図３では、図１（ｄ）の従来例
については、可飽和吸収層と活性層の距離ＬSAを２００
ｎｍとした場合でのデータが示されている〕。
【００１４】まず、可飽和吸収層厚さの設計について述
べる。可飽和吸収層がパルセーションを誘発するために
は可飽和吸収層が一定以上の光を閉じ込める必要があ
る。図示された構造の半導体レーザにおいて、パルセー
ションを誘発するに必要な可飽和吸収層の光閉じ込め係
数ΓSAは、ΓSA＝０．０５である。図２に、可飽和吸収
層の光閉じ込め係数（ΓSA）と可飽和吸収層の厚さ（ｄ
SA）の関係を示す。従来の後藤らの報告のように可飽和
吸収層と活性層の距離（ＬSA）が２５０ｎｍ以上と遠
く、かつ、可飽和吸収層が片側のクラッド層にしかない
場合には、厚い可飽和吸収層が必要となる。仮に、ＬSA
を２００ｎｍと近付けたとしても〔図１（ｄ）〕、４０
ｎｍとかなり厚い可飽和吸収層が必要である。
べる。可飽和吸収層がパルセーションを誘発するために
は可飽和吸収層が一定以上の光を閉じ込める必要があ
る。図示された構造の半導体レーザにおいて、パルセー
ションを誘発するに必要な可飽和吸収層の光閉じ込め係
数ΓSAは、ΓSA＝０．０５である。図２に、可飽和吸収
層の光閉じ込め係数（ΓSA）と可飽和吸収層の厚さ（ｄ
SA）の関係を示す。従来の後藤らの報告のように可飽和
吸収層と活性層の距離（ＬSA）が２５０ｎｍ以上と遠
く、かつ、可飽和吸収層が片側のクラッド層にしかない
場合には、厚い可飽和吸収層が必要となる。仮に、ＬSA
を２００ｎｍと近付けたとしても〔図１（ｄ）〕、４０
ｎｍとかなり厚い可飽和吸収層が必要である。
【００１５】これに対し、可飽和吸収層が両側のクラッ
ド層にある場合〔図１（ｃ）〕、必要な可飽和吸収層の
厚さは３０ｎｍに低減する。さらに、可飽和吸収層を活
性層に近づけてＬSA＝１００ｎｍとすると〔図１
（ａ）、（ｂ）〕、必要な可飽和吸収層の厚さは２０ｎ
ｍまで低減する。
ド層にある場合〔図１（ｃ）〕、必要な可飽和吸収層の
厚さは３０ｎｍに低減する。さらに、可飽和吸収層を活
性層に近づけてＬSA＝１００ｎｍとすると〔図１
（ａ）、（ｂ）〕、必要な可飽和吸収層の厚さは２０ｎ
ｍまで低減する。
【００１６】後藤らのレーザ構造では、電流ブロックの
機能を発揮するために可飽和吸収層の膜厚を２５０ｎｍ
以上とする必要があったが、本発明の図１（ａ）の例
〔あるいは第２の実施例〕によれば、この制限がなくな
るため、ＬSA≦２００ｎｍ、例えばＬSA＝１００ｎｍと
することが可能になり、その結果からも、可飽和吸収層
の厚さ（ｄSA）を薄くすることが実現されている。
機能を発揮するために可飽和吸収層の膜厚を２５０ｎｍ
以上とする必要があったが、本発明の図１（ａ）の例
〔あるいは第２の実施例〕によれば、この制限がなくな
るため、ＬSA≦２００ｎｍ、例えばＬSA＝１００ｎｍと
することが可能になり、その結果からも、可飽和吸収層
の厚さ（ｄSA）を薄くすることが実現されている。
【００１７】図３は、ＬSAをパラメータとした、可飽和
吸収層の閉じ込め係数ΓSAと活性層の閉じ込め係数Γ
ACT との関係を示すグラフである。同図に示されるよう
に、ＬSAが小さくなるほど活性層の閉じ込め係数ΓACT
が可飽和吸収層の閉じ込め係数ΓSAの影響を受けにくく
なる。したがって、ＬSAが小さくなるほど半導体レーザ
の設計が容易になる。
吸収層の閉じ込め係数ΓSAと活性層の閉じ込め係数Γ
ACT との関係を示すグラフである。同図に示されるよう
に、ＬSAが小さくなるほど活性層の閉じ込め係数ΓACT
が可飽和吸収層の閉じ込め係数ΓSAの影響を受けにくく
なる。したがって、ＬSAが小さくなるほど半導体レーザ
の設計が容易になる。
【００１８】図４は、ＬSAをパラメータとした、可飽和
吸収層の閉じ込め係数ΓSAと活性層に直交する方向のス
ポットサイズ（ｄACT ／ΓACT ）との関係を示すグラフ
である（但し、ｄACT は活性層の厚さ）。同図から分か
るように、活性層に直交する方向のスポットサイズも、
ＬSAが小さくなるほど可飽和吸収層を設けたことによる
影響を受けにくくなる。
吸収層の閉じ込め係数ΓSAと活性層に直交する方向のス
ポットサイズ（ｄACT ／ΓACT ）との関係を示すグラフ
である（但し、ｄACT は活性層の厚さ）。同図から分か
るように、活性層に直交する方向のスポットサイズも、
ＬSAが小さくなるほど可飽和吸収層を設けたことによる
影響を受けにくくなる。
【００１９】図５は、図１（ａ）、（ｂ）に示した本発
明の半導体レーザの近視野像と屈折率プロファイルであ
り、図６は、図１（ｃ）に示した本発明の半導体レーザ
の近視野像と屈折率プロファイルである。また、図７
は、図１（ｄ）に示した従来の半導体レーザの近視野像
と屈折率プロファイルである。本発明の半導体レーザの
近視野像は、従来例のそれに比較して、歪みが少なくな
っている。これは、可飽和吸収層を活性層の両側に対称
に設けたためと、可飽和吸収層を活性層に近づけたため
である。
明の半導体レーザの近視野像と屈折率プロファイルであ
り、図６は、図１（ｃ）に示した本発明の半導体レーザ
の近視野像と屈折率プロファイルである。また、図７
は、図１（ｄ）に示した従来の半導体レーザの近視野像
と屈折率プロファイルである。本発明の半導体レーザの
近視野像は、従来例のそれに比較して、歪みが少なくな
っている。これは、可飽和吸収層を活性層の両側に対称
に設けたためと、可飽和吸収層を活性層に近づけたため
である。
【００２０】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 ［第１の実施例］図８は、本発明の第１の実施例を示す
断面図である。この半導体レーザは次のように作製され
た。まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１１１の上に、Ｓｉドープ
の（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１１０を１．０μｍの膜厚に、
Ｓｉドープの（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐから
なるｎ型ＡｌＧａＩｎＰ可飽和吸収層１０９を２０ｎｍ
の膜厚に、Ｓｉドープの（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ
0.5Ｐからなるｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０８を
１００ｎｍの膜厚に、ノンドープの（Ａｌ0.1 Ｇａ
0.9 ）0.5 Ｉｎ 0.5ＰからなるＡｌＧａＩｎＰ活性層１
０７を４０ｎｍの膜厚に、Ｚｎドープの（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層１０６を１００ｎｍの膜厚に、Ｚｎドープの（Ａ
ｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ可飽和吸収層１０５を２０ｎｍの膜厚に、Ｚｎド
ープの（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４を１．０μｍの膜厚
に、それぞれ有機金属気相成長法（Metalorganic Vapor
Phase Epitaxy: ＭＯＶＰＥ法）により順次成長させ
た。結晶成長条件は、成長温度：７００〜８５０℃、Ｖ
／III ガス流量比：３０〜１５００、とした。
て説明する。 ［第１の実施例］図８は、本発明の第１の実施例を示す
断面図である。この半導体レーザは次のように作製され
た。まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１１１の上に、Ｓｉドープ
の（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１１０を１．０μｍの膜厚に、
Ｓｉドープの（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐから
なるｎ型ＡｌＧａＩｎＰ可飽和吸収層１０９を２０ｎｍ
の膜厚に、Ｓｉドープの（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ
0.5Ｐからなるｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０８を
１００ｎｍの膜厚に、ノンドープの（Ａｌ0.1 Ｇａ
0.9 ）0.5 Ｉｎ 0.5ＰからなるＡｌＧａＩｎＰ活性層１
０７を４０ｎｍの膜厚に、Ｚｎドープの（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層１０６を１００ｎｍの膜厚に、Ｚｎドープの（Ａ
ｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ可飽和吸収層１０５を２０ｎｍの膜厚に、Ｚｎド
ープの（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４を１．０μｍの膜厚
に、それぞれ有機金属気相成長法（Metalorganic Vapor
Phase Epitaxy: ＭＯＶＰＥ法）により順次成長させ
た。結晶成長条件は、成長温度：７００〜８５０℃、Ｖ
／III ガス流量比：３０〜１５００、とした。
【００２１】結晶成長の後、ＣＶＤ法によりシリコン酸
化膜を堆積しこれをストライプ状に加工する。そして、
このシリコン酸化膜をマスクとしてクラッド層１０４の
一部を選択的にエッチング除去し、底部の幅が５μｍ程
度のストライプ状のリッジを形成する。上記のシリコン
酸化膜を再びマスクとして用いて、ｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層１０３を選択的に成長させた。選択成長後、マ
スクとしてもちいたシリコン酸化膜を除去し、電流ブロ
ック層１０３とクラッド層１０４の表面にｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層１０２を成長させた。
化膜を堆積しこれをストライプ状に加工する。そして、
このシリコン酸化膜をマスクとしてクラッド層１０４の
一部を選択的にエッチング除去し、底部の幅が５μｍ程
度のストライプ状のリッジを形成する。上記のシリコン
酸化膜を再びマスクとして用いて、ｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層１０３を選択的に成長させた。選択成長後、マ
スクとしてもちいたシリコン酸化膜を除去し、電流ブロ
ック層１０３とクラッド層１０４の表面にｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層１０２を成長させた。
【００２２】さらに、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２
にオーミック接触するｐ側電極１０１と、ｎ型ＧａＡｓ
基板１１１にオーミック接触するｎ側電極１１２を形成
し、レーザ端面を形成する。最後に、レーザ端面に誘電
体膜によるコーティングを施して、本実施例の半導体レ
ーザの製作を完了する。
にオーミック接触するｐ側電極１０１と、ｎ型ＧａＡｓ
基板１１１にオーミック接触するｎ側電極１１２を形成
し、レーザ端面を形成する。最後に、レーザ端面に誘電
体膜によるコーティングを施して、本実施例の半導体レ
ーザの製作を完了する。
【００２３】［第２の実施例］図９は、本発明の第２の
実施例を示す断面図である。この半導体レーザは次のの
うに作製された。まず、ｎ型ＧａＡｓ基板２１１の上
に、Ｓｉドープの（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐ
からなるｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０８を１．０
μｍの膜厚に、ノンドープの（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.5
Ｉｎ 0.5ＰからなるＡｌＧａＩｎＰ活性層２０７を４０
ｎｍの膜厚に、Ｚｎドープの（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5
Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０
６を１００ｎｍの膜厚に、Ｚｎドープの（Ａｌ0.1 Ｇａ
0.9 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ型ＡｌＧａＩｎＰ可飽
和吸収層２０５を２０ｎｍの膜厚に、Ｚｎドープの（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層２０４を１．０μｍの膜厚に、それぞ
れ有機金属気相成長法により順次成長させた。結晶成長
条件は、第１の実施例の場合と同様である。
実施例を示す断面図である。この半導体レーザは次のの
うに作製された。まず、ｎ型ＧａＡｓ基板２１１の上
に、Ｓｉドープの（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐ
からなるｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０８を１．０
μｍの膜厚に、ノンドープの（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.5
Ｉｎ 0.5ＰからなるＡｌＧａＩｎＰ活性層２０７を４０
ｎｍの膜厚に、Ｚｎドープの（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5
Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０
６を１００ｎｍの膜厚に、Ｚｎドープの（Ａｌ0.1 Ｇａ
0.9 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ型ＡｌＧａＩｎＰ可飽
和吸収層２０５を２０ｎｍの膜厚に、Ｚｎドープの（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ 0.5Ｐからなるｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層２０４を１．０μｍの膜厚に、それぞ
れ有機金属気相成長法により順次成長させた。結晶成長
条件は、第１の実施例の場合と同様である。
【００２４】結晶成長の後、ＣＶＤ法によりシリコン酸
化膜を堆積しこれをストライプ状に加工する。そして、
このシリコン酸化膜をマスクとしてクラッド層２０４の
一部を選択的にエッチング除去し、底部の幅が５μｍ程
度のストライプ状のリッジを形成する。上記のシリコン
酸化膜を再びマスクとして用いて、ｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層２０３を選択的に成長させた。選択成長後、マ
スクとしてもちいたシリコン酸化膜を除去し、電流ブロ
ック層２０３とクラッド層２０４の表面にｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層２０２を成長させた。
化膜を堆積しこれをストライプ状に加工する。そして、
このシリコン酸化膜をマスクとしてクラッド層２０４の
一部を選択的にエッチング除去し、底部の幅が５μｍ程
度のストライプ状のリッジを形成する。上記のシリコン
酸化膜を再びマスクとして用いて、ｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層２０３を選択的に成長させた。選択成長後、マ
スクとしてもちいたシリコン酸化膜を除去し、電流ブロ
ック層２０３とクラッド層２０４の表面にｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層２０２を成長させた。
【００２５】さらに、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０２
にオーミック接触するｐ側電極２０１と、ｎ型ＧａＡｓ
基板２１１にオーミック接触するｎ側電極２１２を形成
し、レーザ端面を形成する。最後に、レーザ端面に誘電
体膜によるコーティング（図示なし）を施して、本実施
例の半導体レーザの製作を完了する。
にオーミック接触するｐ側電極２０１と、ｎ型ＧａＡｓ
基板２１１にオーミック接触するｎ側電極２１２を形成
し、レーザ端面を形成する。最後に、レーザ端面に誘電
体膜によるコーティング（図示なし）を施して、本実施
例の半導体レーザの製作を完了する。
【００２６】［実施例の変更］以上本発明の好ましい実
施例について説明したが、本発明はこれら実施例に限定
されるものではなく特許請求の範囲に記載された範囲内
において各種の変更が可能である。例えば、実施例では
ｎ型半導体基板を用いる場合について説明したが、ｐ型
半導体基板を用いても同様の効果を得ることが可能であ
る。この場合、上述の実施例の中での導電型をすべて逆
にすればよい。また、基板としてはＧａＡｓの代わりに
ＧａＡｓＰ基板を用いてもよい。
施例について説明したが、本発明はこれら実施例に限定
されるものではなく特許請求の範囲に記載された範囲内
において各種の変更が可能である。例えば、実施例では
ｎ型半導体基板を用いる場合について説明したが、ｐ型
半導体基板を用いても同様の効果を得ることが可能であ
る。この場合、上述の実施例の中での導電型をすべて逆
にすればよい。また、基板としてはＧａＡｓの代わりに
ＧａＡｓＰ基板を用いてもよい。
【００２７】さらに、結晶成長させる半導体層としては
ＡｌＧａＩｎＰの代わりにＡｌＧａＩｎＰＡｓを用いて
もよい。また、実施例では、ｎ型ドーパントとしてＳｉ
を、ｐ型ドーパントとしてＺｎを用いる例について説明
したが、これらのドーパントに代え、ｎ型ドーパントと
してＳｅなどの、ｐ型ドーパントとしてＭｇ、Ｂｅなど
の他のドーパントを用いてもよい。
ＡｌＧａＩｎＰの代わりにＡｌＧａＩｎＰＡｓを用いて
もよい。また、実施例では、ｎ型ドーパントとしてＳｉ
を、ｐ型ドーパントとしてＺｎを用いる例について説明
したが、これらのドーパントに代え、ｎ型ドーパントと
してＳｅなどの、ｐ型ドーパントとしてＭｇ、Ｂｅなど
の他のドーパントを用いてもよい。
【００２８】また、結晶成長法はＭＯＶＰＥ法に限らず
分子線成長法（ＭＢＥ法）、有機金属分子線成長法（Ｍ
ＯＭＢＥ法）、ガスソース分子線成長法（ＧＳＭＢＥ
法）などを用いることも可能である。
分子線成長法（ＭＢＥ法）、有機金属分子線成長法（Ｍ
ＯＭＢＥ法）、ガスソース分子線成長法（ＧＳＭＢＥ
法）などを用いることも可能である。
【００２９】活性層に引っ張り歪みや圧縮歪の歪ＱＷを
採用してもよく、その場合、発振閾値等のレーザ特性の
改善が期待できる。あるいは、可飽和吸収層に歪ＱＷを
採用してもよい。適切な格子歪を導入することにより可
飽和吸収層の微分利得を増大させることができる。可飽
和吸収層微分利得が大きいとパルセーション発生に必要
な可飽和吸収層光吸収量が低減するので、上記の変更は
レーザ特性を改善する上で望ましい。
採用してもよく、その場合、発振閾値等のレーザ特性の
改善が期待できる。あるいは、可飽和吸収層に歪ＱＷを
採用してもよい。適切な格子歪を導入することにより可
飽和吸収層の微分利得を増大させることができる。可飽
和吸収層微分利得が大きいとパルセーション発生に必要
な可飽和吸収層光吸収量が低減するので、上記の変更は
レーザ特性を改善する上で望ましい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザは、活性層と可飽和吸収層との距離を１００ｎｍ以
下と短くし、さらに、活性層の両側に可飽和吸収層を設
けるようにしたものであるので、活性層の閉じ込め係数
やスポットサイズが可飽和吸収層の設計の影響を受けに
くくなり、レーザの特性分析や最適化設計が容易にな
る。また、レーザビーム形状の歪みを少なくすることが
できるので、光ディスク上に良質な形状の集光スポット
を形成することが可能になる。
ーザは、活性層と可飽和吸収層との距離を１００ｎｍ以
下と短くし、さらに、活性層の両側に可飽和吸収層を設
けるようにしたものであるので、活性層の閉じ込め係数
やスポットサイズが可飽和吸収層の設計の影響を受けに
くくなり、レーザの特性分析や最適化設計が容易にな
る。また、レーザビーム形状の歪みを少なくすることが
できるので、光ディスク上に良質な形状の集光スポット
を形成することが可能になる。
【００３１】さらに、必要な可飽和吸収層の厚さを薄く
することができるため、歪ＱＷ活性層と同様な大きな格
子歪を導入することができる。これにより、可飽和吸収
層のバンドギャップエネルギー、吸収スペクトル形状、
微分利得、等を自由に制御することが可能になる。
することができるため、歪ＱＷ活性層と同様な大きな格
子歪を導入することができる。これにより、可飽和吸収
層のバンドギャップエネルギー、吸収スペクトル形状、
微分利得、等を自由に制御することが可能になる。
【図１】本発明の作用を説明するための半導体レーザの
断面図〔（ａ）、（ｂ）は本発明の半導体レーザの構造
を示し、（ｃ）、（ｄ）は本発明の参考例と従来例の構
造を示す〕。
断面図〔（ａ）、（ｂ）は本発明の半導体レーザの構造
を示し、（ｃ）、（ｄ）は本発明の参考例と従来例の構
造を示す〕。
【図２】活性層から可飽和吸収層までの距離をパラメー
タとした、可飽和吸収層の閉じ込め係数と可飽和吸収層
の膜厚との関係を示すグラフ。
タとした、可飽和吸収層の閉じ込め係数と可飽和吸収層
の膜厚との関係を示すグラフ。
【図３】活性層から可飽和吸収層までの距離をパラメー
タとした、可飽和吸収層の閉じ込め係数と活性層の閉じ
込め係数との関係を示すグラフ。
タとした、可飽和吸収層の閉じ込め係数と活性層の閉じ
込め係数との関係を示すグラフ。
【図４】活性層から可飽和吸収層までの距離をパラメー
タとした、可飽和吸収層の閉じ込め係数とスポットサイ
ズとの関係を示すグラフ。
タとした、可飽和吸収層の閉じ込め係数とスポットサイ
ズとの関係を示すグラフ。
【図５】図１（ａ）、（ｂ）に示した半導体レーザの半
導体層の屈折率プロファイルと光強度プロファイル。
導体層の屈折率プロファイルと光強度プロファイル。
【図６】図１（ｃ）に示した半導体レーザの半導体層の
屈折率プロファイルと光強度プロファイル。
屈折率プロファイルと光強度プロファイル。
【図７】図１（ｄ）に示した半導体レーザの半導体層の
屈折率プロファイルと光強度プロファイル。
屈折率プロファイルと光強度プロファイル。
【図８】本発明の第１の実施例の半導体レーザの断面
図。
図。
【図９】本発明の第２の実施例の半導体レーザの断面
図。
図。
１ 第１電極 ２ コンタクト層 ３ 電流ブロック層 ４、６、８、１０ クラッド層 ５、９ 可飽和吸収層 ７ 活性層 １１ 半導体基板 １２ 第２電極 １０１、２０１ ｐ側電極 １０２、２０２ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 １０３、２０３ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層 １０４、２０４、１０６、２０６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層 １０５、２０５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ可飽和吸収層 １０７、２０７ ＡｌＧａＩｎＰ活性層 １０８、２０８、１１０ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層 １０９ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ可飽和吸収層 １１１、２１１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １１２、２１２ ｎ側電極
クラッド層 １０５、２０５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ可飽和吸収層 １０７、２０７ ＡｌＧａＩｎＰ活性層 １０８、２０８、１１０ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層 １０９ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ可飽和吸収層 １１１、２１１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １１２、２１２ ｎ側電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−263794（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−321395（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−22695（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−18160（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−260716（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−196810（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−193316（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．65 ［10］（1994）ｐ．1211−1212 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (4)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板上に第１導電型
の第１のクラッド層、第１導電型の可飽和吸収層、第１
導電型の第２のクラッド層、活性層、第２導電型の第１
のクラッド層、第２導電型の可飽和吸収層、第２導電型
の第２のクラッド層、第２導電型のコンタクト層がこの
順に形成されてなり、前記第１導電型の第２のクラッド
層および前記第２導電型の第１のクラッド層の膜厚がそ
れぞれ１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体レ
ーザ。 - 【請求項２】 前記第２導電型の第２のクラッド層が、
ストライプ状または断面形状が“凸”字状であることを
特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 第１導電型の半導体基板上に第１導電型
のクラッド層、活性層、第２導電型の第１のクラッド
層、第２導電型の可飽和吸収層、断面形状が“凸”字状
である第２導電型の第２のクラッド層、第２導電型のコ
ンタクト層がこの順に形成され、前記第２導電型の第２
のクラッド層の凸起部が第１導電型の電流ブロック層に
挟まれており、前記第２導電型の第１のクラッド層の膜
厚が１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項４】 前記第１導電型の半導体基板がＧａＡｓ
またはＧａＡｓＰにより構成され、前記活性層がＡｌＧ
ａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰＡｓにより構成されてい
ることを特徴とする請求項１または３記載の半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7023339A JP2814943B2 (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7023339A JP2814943B2 (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204282A JPH08204282A (ja) | 1996-08-09 |
| JP2814943B2 true JP2814943B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=12107842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7023339A Expired - Fee Related JP2814943B2 (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2814943B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2930031B2 (ja) * | 1996-09-26 | 1999-08-03 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
| JP4376013B2 (ja) | 2002-11-11 | 2009-12-02 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0722695A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-01-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 自励発振型半導体レーザ素子 |
| JP3238974B2 (ja) * | 1992-11-06 | 2001-12-17 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JP3281666B2 (ja) * | 1993-03-02 | 2002-05-13 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ |
| JP3459457B2 (ja) * | 1994-03-18 | 2003-10-20 | 三洋電機株式会社 | 自励発振型半導体レーザ素子 |
| JP3322512B2 (ja) * | 1994-04-28 | 2002-09-09 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ素子の設計方法 |
| JP3249291B2 (ja) * | 1994-05-24 | 2002-01-21 | 三洋電機株式会社 | 自励発振型半導体レーザ素子 |
-
1995
- 1995-01-19 JP JP7023339A patent/JP2814943B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６５［１０］（１９９４）ｐ．１２１１−１２１２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08204282A (ja) | 1996-08-09 |
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| JPH1126864A (ja) | 半導体レーザ |
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