JP2817710B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP2817710B2 JP2817710B2 JP8147245A JP14724596A JP2817710B2 JP 2817710 B2 JP2817710 B2 JP 2817710B2 JP 8147245 A JP8147245 A JP 8147245A JP 14724596 A JP14724596 A JP 14724596A JP 2817710 B2 JP2817710 B2 JP 2817710B2
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- layer
- semiconductor laser
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
- H01S5/0658—Self-pulsating
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザの構
造に関し、特に、低雑音動作が可能な半導体レーザの構
造に関する。
造に関し、特に、低雑音動作が可能な半導体レーザの構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体レーザは、光ディスク
装置の光源あるいは光通信の光源等として情報機器・シ
ステムにおいて幅広く使用されている。特に、近年、Ｄ
ＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）、光磁気デ
ィスク等の光ディスク媒体が高密度記憶装置として脚光
を浴びている。
装置の光源あるいは光通信の光源等として情報機器・シ
ステムにおいて幅広く使用されている。特に、近年、Ｄ
ＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）、光磁気デ
ィスク等の光ディスク媒体が高密度記憶装置として脚光
を浴びている。
【０００３】上述したような装置の光ピックアップに用
いられる半導体レーザにおいては、光ディスク盤面から
の反射戻り光によって雑音が発生するため、雑音の発生
を抑えることが重要な課題とされている。
いられる半導体レーザにおいては、光ディスク盤面から
の反射戻り光によって雑音が発生するため、雑音の発生
を抑えることが重要な課題とされている。
【０００４】雑音の発生を低減させる一つの方法とし
て、半導体レーザを高周波で駆動する方法がある。これ
は、高周波駆動により、発振スペクトルがマルチモード
化し、戻り光の影響を低減することができるものであ
る。しかし、この場合、高周波重畳モジュールが必要と
なるため、コストが高く、また、電磁波雑音が放射され
るという問題点（ＥＭＣの問題）がある。
て、半導体レーザを高周波で駆動する方法がある。これ
は、高周波駆動により、発振スペクトルがマルチモード
化し、戻り光の影響を低減することができるものであ
る。しかし、この場合、高周波重畳モジュールが必要と
なるため、コストが高く、また、電磁波雑音が放射され
るという問題点（ＥＭＣの問題）がある。
【０００５】自励発振レーザは、上述した高周波駆動と
同様に低雑音特性を有し、かつコストが低く、電磁波雑
音も発生しないという優れた特徴があるため、低しきい
値電流、低駆動電流で、長期信頼性を有して実用的に自
励発振するレーザの実現が望まれている。
同様に低雑音特性を有し、かつコストが低く、電磁波雑
音も発生しないという優れた特徴があるため、低しきい
値電流、低駆動電流で、長期信頼性を有して実用的に自
励発振するレーザの実現が望まれている。
【０００６】ところで、自励発振動作は、レーザ共振器
内に可飽和吸収体を導入し、その可飽和吸収量を制御す
ることによって得ることができる。このような自励発振
動作及びそのレーザ構造については、例えば１９８６年
に刊行されたイクステンデット・アブストラクト・オブ
・コンファレンス・オン・ソリッド・ステイト・デバイ
ス・アンド・マテリアル（Extended Abstract of 18th
Conference on SolidState Devices and materials）１
５３ページ、論文番号Ｄ−１−２や、１９９４年に開催
された第１１回半導体レーザシンポジューム予稿集２１
ページにおいて報告されている。これらのレーザは、メ
サストライプ脇の活性層を可飽和吸収層としている。こ
の半導体レーザはレーザ発光部横での光吸収が大きいた
め、非点収差が１０μｍ〜５０μｍと大きいという問題
がある。
内に可飽和吸収体を導入し、その可飽和吸収量を制御す
ることによって得ることができる。このような自励発振
動作及びそのレーザ構造については、例えば１９８６年
に刊行されたイクステンデット・アブストラクト・オブ
・コンファレンス・オン・ソリッド・ステイト・デバイ
ス・アンド・マテリアル（Extended Abstract of 18th
Conference on SolidState Devices and materials）１
５３ページ、論文番号Ｄ−１−２や、１９９４年に開催
された第１１回半導体レーザシンポジューム予稿集２１
ページにおいて報告されている。これらのレーザは、メ
サストライプ脇の活性層を可飽和吸収層としている。こ
の半導体レーザはレーザ発光部横での光吸収が大きいた
め、非点収差が１０μｍ〜５０μｍと大きいという問題
がある。
【０００７】一方、活性層と平行に、すなわち、クラッ
ド層の一部に可飽和吸収層を導入する方法が提案されて
いる。この形式の半導体レーザについて、ＡｌＧａＡｓ
自励発振半導体レーザにおける一例が特願平５−３８５
６１号公報に開示されている。
ド層の一部に可飽和吸収層を導入する方法が提案されて
いる。この形式の半導体レーザについて、ＡｌＧａＡｓ
自励発振半導体レーザにおける一例が特願平５−３８５
６１号公報に開示されている。
【０００８】以下に、特願平５−３８５６１号公報に開
示されている半導体レーザについて説明する。
示されている半導体レーザについて説明する。
【０００９】図１０は、従来の半導体レーザの一例とな
る特願平５−３８５６１号公報に開示されている半導体
レーザの構成を示す断面図である。
る特願平５−３８５６１号公報に開示されている半導体
レーザの構成を示す断面図である。
【００１０】本従来例は図１０に示すように、ＧａＡｓ
基板１０２と、ＧａＡｓ基板１０２上に形成された組成
比ｘが０．５１のｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１０
３と、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０３上に０．０１
μｍ〜０．０４μｍ厚で形成されたキャリア濃度が２×
１０17ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ-3で組成比ｘが０．１２
〜０．１４のｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓからなるｎ−第１可
飽和吸収層１０４と、ｎ−第１可飽和吸収層１０４上に
０．２７μｍ〜０．３３μｍ厚で形成された組成比ｘが
０．５１のｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１０５と、
ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５上に０．０８μｍ厚
で形成された組成比ｘが０．１３のＡｌ xＧａ1-xＡｓ活
性層１０６と、活性層１０６上に０．２７μｍ〜０．３
３μｍ厚で形成された組成比ｘが０．５１のｐ−Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓクラッド層１０７と、ｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層１０７上に０．０１μｍ〜０．０４μｍ厚で形
成されたキャリア濃度が４×１０17ｃｍー3〜２×１０18
ｃｍー3で組成比ｘが０．１２〜０．１４のｐ−ＡｌxＧ
ａ1-xＡｓからなるｐ−第２可飽和吸収層１０８と、ｐ
−第２可飽和吸収層１０８上に形成された組成比ｘが
０．５１のｐ−ＡｌxＧａ1 -xＡｓクラッド層１０９と、
ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０９上に形成されたｐ−
ＧａＡｓキャップ層１１０と、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層１０９及びｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０の一部を
除去した部分に形成されたｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層
１１２と、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０及びｎ−Ｇａ
Ａｓ電流ブロック層１１２上に形成されたｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層１１１と、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１
１上に形成されたｐ−電極１１３と、ｎ−ＧａＡｓ基板
１０２に形成されたｎ−電極１０１とから構成されてい
る。
基板１０２と、ＧａＡｓ基板１０２上に形成された組成
比ｘが０．５１のｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１０
３と、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０３上に０．０１
μｍ〜０．０４μｍ厚で形成されたキャリア濃度が２×
１０17ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ-3で組成比ｘが０．１２
〜０．１４のｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓからなるｎ−第１可
飽和吸収層１０４と、ｎ−第１可飽和吸収層１０４上に
０．２７μｍ〜０．３３μｍ厚で形成された組成比ｘが
０．５１のｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層１０５と、
ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５上に０．０８μｍ厚
で形成された組成比ｘが０．１３のＡｌ xＧａ1-xＡｓ活
性層１０６と、活性層１０６上に０．２７μｍ〜０．３
３μｍ厚で形成された組成比ｘが０．５１のｐ−Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓクラッド層１０７と、ｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層１０７上に０．０１μｍ〜０．０４μｍ厚で形
成されたキャリア濃度が４×１０17ｃｍー3〜２×１０18
ｃｍー3で組成比ｘが０．１２〜０．１４のｐ−ＡｌxＧ
ａ1-xＡｓからなるｐ−第２可飽和吸収層１０８と、ｐ
−第２可飽和吸収層１０８上に形成された組成比ｘが
０．５１のｐ−ＡｌxＧａ1 -xＡｓクラッド層１０９と、
ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０９上に形成されたｐ−
ＧａＡｓキャップ層１１０と、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層１０９及びｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０の一部を
除去した部分に形成されたｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層
１１２と、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０及びｎ−Ｇａ
Ａｓ電流ブロック層１１２上に形成されたｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層１１１と、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１
１上に形成されたｐ−電極１１３と、ｎ−ＧａＡｓ基板
１０２に形成されたｎ−電極１０１とから構成されてい
る。
【００１１】ここで、ｎ−第１可飽和吸収層１０４の組
成比ｘ及び層厚と、ｐ−第２可飽和吸収層１０８の組成
比ｘ及び層厚を適切に選ぶことによって、自励発振によ
る低戻り光雑音特性が得られている。このレーザは、非
点収差が小さいという優れた特徴を有し、光ディスク装
置に搭載するのに適している。
成比ｘ及び層厚と、ｐ−第２可飽和吸収層１０８の組成
比ｘ及び層厚を適切に選ぶことによって、自励発振によ
る低戻り光雑音特性が得られている。このレーザは、非
点収差が小さいという優れた特徴を有し、光ディスク装
置に搭載するのに適している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の半導体レーザにおいては、自励発振を発
生させるために可飽和吸収層において大きな光吸収量が
必要であるため、レーザ発振のためのしきい値利得が増
大し、しきい値電流及び駆動電流が高くなってしまうと
いう問題点がある。
たような従来の半導体レーザにおいては、自励発振を発
生させるために可飽和吸収層において大きな光吸収量が
必要であるため、レーザ発振のためのしきい値利得が増
大し、しきい値電流及び駆動電流が高くなってしまうと
いう問題点がある。
【００１３】特に、ＡｌＧａＩｎＰ赤色レーザにおいて
は、高いしきい値電流の結果として、高信頼動作も得ら
れ難いという問題点がある。
は、高いしきい値電流の結果として、高信頼動作も得ら
れ難いという問題点がある。
【００１４】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、低しきい
値、低駆動電流及び長期信頼性を有する半導体レーザを
提供することを目的とする。
する問題点に鑑みてなされたものであって、低しきい
値、低駆動電流及び長期信頼性を有する半導体レーザを
提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、第１導電型半導体基板の上に、第１導電型
クラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層が順次積
層されている半導体レーザにおいて、前記第１導電型ク
ラッド層及び前記第２導電型クラッド層の両方または片
方の一部に設けられ、前記活性層に略等しいバンドギャ
ップを具備する可飽和吸収層を有し、該可飽和吸収層
は、前記第１導電型クラッド層及び前記第２導電型クラ
ッド層のうち前記可飽和吸収層に接するクラッド層の導
電型を発生させる不純物に加え、酸素がドーピングされ
たことを特徴とする。
に本発明は、第１導電型半導体基板の上に、第１導電型
クラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層が順次積
層されている半導体レーザにおいて、前記第１導電型ク
ラッド層及び前記第２導電型クラッド層の両方または片
方の一部に設けられ、前記活性層に略等しいバンドギャ
ップを具備する可飽和吸収層を有し、該可飽和吸収層
は、前記第１導電型クラッド層及び前記第２導電型クラ
ッド層のうち前記可飽和吸収層に接するクラッド層の導
電型を発生させる不純物に加え、酸素がドーピングされ
たことを特徴とする。
【００１６】また、第１導電型半導体基板の上に、第１
導電型クラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層が
順次積層されている半導体レーザにおいて、前記第１導
電型クラッド層及び前記第２導電型クラッド層の両方ま
たは片方の一部に設けられ、前記活性層に略等しいバン
ドギャップを具備する可飽和吸収層を有し、該可飽和吸
収層は、前記第１導電型クラッド層及び前記第２導電型
クラッド層のうち前記可飽和吸収層に接するクラッド層
クラッド層の導電型を発生させる不純物に加え、該クラ
ッド層と逆の導電型を発生させる不純物が前記可飽和吸
収層の導電型を変えない範囲でドーピングされたことを
特徴とする。
導電型クラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層が
順次積層されている半導体レーザにおいて、前記第１導
電型クラッド層及び前記第２導電型クラッド層の両方ま
たは片方の一部に設けられ、前記活性層に略等しいバン
ドギャップを具備する可飽和吸収層を有し、該可飽和吸
収層は、前記第１導電型クラッド層及び前記第２導電型
クラッド層のうち前記可飽和吸収層に接するクラッド層
クラッド層の導電型を発生させる不純物に加え、該クラ
ッド層と逆の導電型を発生させる不純物が前記可飽和吸
収層の導電型を変えない範囲でドーピングされたことを
特徴とする。
【００１７】また、前記活性層及び前記可飽和吸収層の
両方または片方が、量子井戸構造であることを特徴とす
る。
両方または片方が、量子井戸構造であることを特徴とす
る。
【００１８】また、前記活性層及び前記可飽和吸収層の
両方または片方が、歪量子井戸構造であることを特徴と
する。
両方または片方が、歪量子井戸構造であることを特徴と
する。
【００１９】また、前記活性層、前記クラッド層及び前
記可飽和吸収層が、ＡｌＧａＩｎＰより成り、前記第１
導電型の不純物が、ＳｉまたはＳｅであり、前記第２導
電型の不純物が、ＺｎまたはＭｇであることを特徴とす
る。
記可飽和吸収層が、ＡｌＧａＩｎＰより成り、前記第１
導電型の不純物が、ＳｉまたはＳｅであり、前記第２導
電型の不純物が、ＺｎまたはＭｇであることを特徴とす
る。
【００２０】また、前記活性層、前記クラッド層及び前
記可飽和吸収層が、ＡｌＧａＡｓより成り、前記第１導
電型の不純物が、ＳｉまたはＳｅであり、前記第２導電
型の不純物が、ＺｎまたはＭｇであることを特徴とす
る。
記可飽和吸収層が、ＡｌＧａＡｓより成り、前記第１導
電型の不純物が、ＳｉまたはＳｅであり、前記第２導電
型の不純物が、ＺｎまたはＭｇであることを特徴とす
る。
【００２１】また、前記酸素ドーピングの原料は、気体
酸素であることを特徴とする。
酸素であることを特徴とする。
【００２２】また、前記酸素ドーピングの原料は、水で
あることを特徴とする。
あることを特徴とする。
【００２３】また、前記酸素ドーピングの原料は、過酸
化水素水であることを特徴とする。
化水素水であることを特徴とする。
【００２４】また、前記酸素ドーピングの原料は、一酸
化炭素であることを特徴とする。
化炭素であることを特徴とする。
【００２５】また、前記酸素ドーピングの原料は、二酸
化炭素であることを特徴とする。
化炭素であることを特徴とする。
【００２６】また、前記可飽和吸収層の量子井戸層の層
厚が、前記活性層の量子井戸層の層厚よりも厚く、前記
可飽和吸収層の量子井戸層が、前記活性層の量子井戸層
よりも大きなＡｌ組成を有するＡｌＧａＩｎＰであるこ
とを特徴とする。
厚が、前記活性層の量子井戸層の層厚よりも厚く、前記
可飽和吸収層の量子井戸層が、前記活性層の量子井戸層
よりも大きなＡｌ組成を有するＡｌＧａＩｎＰであるこ
とを特徴とする。
【００２７】また、前記可飽和吸収層の面内圧縮歪量
は、前記活性層の面内圧縮歪量よりも大きいか、または
前記可飽和吸収層の面内引っ張り歪量は、前記活性層の
面内引っ張り歪量よりも小さいか、または前記可飽和吸
収層は、面内圧縮歪で、前記活性層の面内引っ張り歪を
有するかして、かつ、前記可飽和吸収層の量子井戸層
は、前記活性層の量子井戸層よりも大きなＡｌ組成を有
するＡｌＧａＩｎＰであることを特徴とする。
は、前記活性層の面内圧縮歪量よりも大きいか、または
前記可飽和吸収層の面内引っ張り歪量は、前記活性層の
面内引っ張り歪量よりも小さいか、または前記可飽和吸
収層は、面内圧縮歪で、前記活性層の面内引っ張り歪を
有するかして、かつ、前記可飽和吸収層の量子井戸層
は、前記活性層の量子井戸層よりも大きなＡｌ組成を有
するＡｌＧａＩｎＰであることを特徴とする。
【００２８】（作用）上記のように構成された本発明に
おいては、第１導電型のクラッド層及び第２導電型のク
ラッド層の両方または片方の一部に可飽和吸収層が設け
られており、可飽和吸収層に、可飽和吸収層と逆の導電
型を発生させる不純物や酸素がドーピングされているの
で、可飽和吸収層において、ドーピングによる非発光再
結合中心が発生し、少数キャリアが消費される。
おいては、第１導電型のクラッド層及び第２導電型のク
ラッド層の両方または片方の一部に可飽和吸収層が設け
られており、可飽和吸収層に、可飽和吸収層と逆の導電
型を発生させる不純物や酸素がドーピングされているの
で、可飽和吸収層において、ドーピングによる非発光再
結合中心が発生し、少数キャリアが消費される。
【００２９】これにより、可飽和吸収層の少数キャリア
寿命が低下し、自励発振のために必要な可飽和吸収量が
低減するため、低しきい値、低駆動電流及び高信頼性を
有する半導体レーザが得られる。
寿命が低下し、自励発振のために必要な可飽和吸収量が
低減するため、低しきい値、低駆動電流及び高信頼性を
有する半導体レーザが得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【００３１】（第１の実施の形態）図１は、本発明の半
導体レーザの第１の実施の形態を示す断面図である。
導体レーザの第１の実施の形態を示す断面図である。
【００３２】本形態は図１に示すように、第１導電型と
なるｎ型のＧａＡｓ基板１と、ＧａＡｓ基板１上に形成
されたＧａＡｓバッファ層２と、ＧａＡｓバッファ層２
上に形成されたｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０と、
ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０上に形成された活性
層４と、活性層４上に形成された第２導電型となるｐ型
のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３１と、ｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層３１上に形成されたｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるｐ−可飽和吸収層３５と、ｐ−可飽和吸収層
３５上に形成されたｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２
と、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２上に形成された
ｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッファ層６と、ｐ−ＧａＩｎＰ
ヘテロバッファ層６上に形成されたｐ−ＧａＡｓキャッ
プ層７と、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２、ｐ−Ｇ
ａＩｎＰヘテロバッファ層６及びｐ−ＧａＡｓキャップ
層７の一部を除去した部分に形成されたｎ−ＧａＡｓ電
流ブロック層９と、ｐ−ＧａＡｓキャップ層７及びｎ−
ＧａＡｓ電流ブロック層９上に形成されたｐ−ＧａＡｓ
キャップ層８と、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８上に形成さ
れたｐ−電極１１と、ｎ−ＧａＡｓ基板１に形成された
ｎ−電極１０とから構成されている。
なるｎ型のＧａＡｓ基板１と、ＧａＡｓ基板１上に形成
されたＧａＡｓバッファ層２と、ＧａＡｓバッファ層２
上に形成されたｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０と、
ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０上に形成された活性
層４と、活性層４上に形成された第２導電型となるｐ型
のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３１と、ｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層３１上に形成されたｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるｐ−可飽和吸収層３５と、ｐ−可飽和吸収層
３５上に形成されたｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２
と、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２上に形成された
ｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッファ層６と、ｐ−ＧａＩｎＰ
ヘテロバッファ層６上に形成されたｐ−ＧａＡｓキャッ
プ層７と、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２、ｐ−Ｇ
ａＩｎＰヘテロバッファ層６及びｐ−ＧａＡｓキャップ
層７の一部を除去した部分に形成されたｎ−ＧａＡｓ電
流ブロック層９と、ｐ−ＧａＡｓキャップ層７及びｎ−
ＧａＡｓ電流ブロック層９上に形成されたｐ−ＧａＡｓ
キャップ層８と、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８上に形成さ
れたｐ−電極１１と、ｎ−ＧａＡｓ基板１に形成された
ｎ−電極１０とから構成されている。
【００３３】以下に、上記のように構成された半導体レ
ーザの製造方法について説明する。
ーザの製造方法について説明する。
【００３４】まず、減圧ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１上に、ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層２０、活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層３１、ｐ−可飽和吸収層３５、ｐ−ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層３２、ＧａＩｎＰヘテロバッファ層
６及びＧａＡｓキャップ層７を順次積層する。
ａＡｓ基板１上に、ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層２０、活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層３１、ｐ−可飽和吸収層３５、ｐ−ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層３２、ＧａＩｎＰヘテロバッファ層
６及びＧａＡｓキャップ層７を順次積層する。
【００３５】次に、ＳｉＯ2マスク（図示せず）を用い
たフォトリソグラフィ及びエッチングにより、ｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層３２、ＧａＩｎＰヘテロバッファ
層６及びＧａＡｓキャップ層７をメサストライプ化す
る。
たフォトリソグラフィ及びエッチングにより、ｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層３２、ＧａＩｎＰヘテロバッファ
層６及びＧａＡｓキャップ層７をメサストライプ化す
る。
【００３６】次に、ＳｉＯ2マスクを選択成長用マスク
として、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層９を形成し、さら
に、ＳｉＯ2マスクを除去し、その後、ｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層８を減圧ＭＯＶＰＥ法によって形成する。
として、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層９を形成し、さら
に、ＳｉＯ2マスクを除去し、その後、ｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層８を減圧ＭＯＶＰＥ法によって形成する。
【００３７】最後に、ｐ−電極１１を形成し、その後、
ｎ−ＧａＡｓ基板１を適当な厚さに研磨してｎ−電極１
０を形成する。
ｎ−ＧａＡｓ基板１を適当な厚さに研磨してｎ−電極１
０を形成する。
【００３８】なお、減圧ＭＯＶＰＥ法の原料としては、
トリメチルアルミニウム、トリエチルガリウム、トリメ
チルインジウム、ホスフィン、アルシン、ｎ型ドーパン
トとしてジシラン、ｐ型不純物としてジエチルジンク、
Ｏ（酸素）の原料として水を用いた。また、成長温度は
６６０度、成長圧力は７０Ｔｏｒｒ、V族原料供給量／I
II族原料供給量比は５００とした。
トリメチルアルミニウム、トリエチルガリウム、トリメ
チルインジウム、ホスフィン、アルシン、ｎ型ドーパン
トとしてジシラン、ｐ型不純物としてジエチルジンク、
Ｏ（酸素）の原料として水を用いた。また、成長温度は
６６０度、成長圧力は７０Ｔｏｒｒ、V族原料供給量／I
II族原料供給量比は５００とした。
【００３９】以下に、上述した半導体レーザの活性層４
よりｐ−可飽和吸収層３５にいたる部分の組成及びドー
ピング量プロファイルについて説明する。
よりｐ−可飽和吸収層３５にいたる部分の組成及びドー
ピング量プロファイルについて説明する。
【００４０】図２は、図１に示した半導体レーザの一部
における組成及びドーピングプロファイルの一例を示す
図である。
における組成及びドーピングプロファイルの一例を示す
図である。
【００４１】図２に示すように、ｐ−可飽和吸収層３５
にはアクセプタあるいはドナーとなるｐ型不純物である
Ｚｎ（原子濃度ｎZ＝３×１０18ｃｍ-3）に加えて、Ｏ
が微量（原子濃度３×１０17ｃｍ-3）ドープされてい
る。なお、図２において、可飽和吸収層３５は２層描か
れているが、１層でも自励発振が得られ、このときの、
しきい値電流は６６ｍＡであった。
にはアクセプタあるいはドナーとなるｐ型不純物である
Ｚｎ（原子濃度ｎZ＝３×１０18ｃｍ-3）に加えて、Ｏ
が微量（原子濃度３×１０17ｃｍ-3）ドープされてい
る。なお、図２において、可飽和吸収層３５は２層描か
れているが、１層でも自励発振が得られ、このときの、
しきい値電流は６６ｍＡであった。
【００４２】ここで、ｐ−可飽和吸収層３５に、Ｏの代
わりにｎ型不純物であるＳｉがドープされていても良
い。
わりにｎ型不純物であるＳｉがドープされていても良
い。
【００４３】図３は、図１に示した半導体レーザの一部
における組成及びドーピングプロファイルの他の例を示
す図である。
における組成及びドーピングプロファイルの他の例を示
す図である。
【００４４】図３に示すように、ｐ−可飽和吸収層３５
にはｐ型不純物であるＺｎ（原子濃度１×１０19ｃ
ｍ-3）に加えて、ｐ−可飽和吸収層３５とは逆の導電型
を発生させるｎ型不純物であるＳｉが微量（原子濃度５
×１０17ｃｍ-3）ドープされている。なお、図３におい
ても、可飽和吸収層３５は２層描かれているが、１層で
も自励発振が得られ、このときの、しきい値電流は５２
ｍＡであった。
にはｐ型不純物であるＺｎ（原子濃度１×１０19ｃ
ｍ-3）に加えて、ｐ−可飽和吸収層３５とは逆の導電型
を発生させるｎ型不純物であるＳｉが微量（原子濃度５
×１０17ｃｍ-3）ドープされている。なお、図３におい
ても、可飽和吸収層３５は２層描かれているが、１層で
も自励発振が得られ、このときの、しきい値電流は５２
ｍＡであった。
【００４５】図４は、１．２μｍ厚バルク結晶のＺｎ原
子濃度に対する少数キャリア寿命を調べた結果を示す図
である。また、図５は、図４の実験に用いた試料の組成
及びドーピングのプロファイルを示す図であり、（ａ）
はＯドープについて示す図、（ｂ）はＳｉドープについ
て示す図である。
子濃度に対する少数キャリア寿命を調べた結果を示す図
である。また、図５は、図４の実験に用いた試料の組成
及びドーピングのプロファイルを示す図であり、（ａ）
はＯドープについて示す図、（ｂ）はＳｉドープについ
て示す図である。
【００４６】なお、少数キャリア寿命については、時間
分解フォトルミネッセンス法によって調べた。
分解フォトルミネッセンス法によって調べた。
【００４７】図４に示すように、少数キャリア電子寿命
は、Ｓｉのドープ、非ドープ、またはＯのドープ量に関
わらず、Ｚｎ原子濃度の増加にともなって低下する傾向
にある。これは、Ｚｎのドーピングにより、正孔が発生
し、発光再結合が増加するためである。
は、Ｓｉのドープ、非ドープ、またはＯのドープ量に関
わらず、Ｚｎ原子濃度の増加にともなって低下する傾向
にある。これは、Ｚｎのドーピングにより、正孔が発生
し、発光再結合が増加するためである。
【００４８】ところで、図４に示すように、故意にＯや
Ｓｉをドープしない（ＳＩＭＳによる測定原子濃度は
Ｏ：２×１０16ｃｍ-3以下、Ｓｉ：１×１０16ｃｍ-3以
下）結晶では、Ｚｎ原子濃度が１×１０18ｃｍ-3となる
あたりから少数キャリア寿命の低下が飽和しており、Ｚ
ｎ原子濃度を１×１０19ｃｍ-3と大きくしても、少数キ
ャリア寿命は２．６ｎｓと大きい。これは、Ｚｎ原子濃
度の増加によって、ドープしたＺｎ原子が多数キャリア
を発生することができない位置である格子間の結晶に多
く取り込まれるようになるためである。一方、Ｏを微量
（原子濃度３×１０17ｃｍ-3）ドープした結晶や、Ｓｉ
を微量（原子濃度５×１０17ｃｍ-3）ドープした結晶で
はＺｎ原子濃度１×１０19ｃｍ-3まで、少数キャリア寿
命低下の飽和は見られず、Ｚｎ原子濃度１×１０19ｃｍ
-3において少数キャリア寿命はＳｉドープ５×１０17ｃ
ｍ-3、Ｏドープ３×１０17ｃｍ-3いずれも０．２ｎｓと
小さくすることができた。これは、Ｏ原子のドーピング
によって非発光再結合中心が発生したり、Ｓｉ原子のド
ーピングによって発生したＺｎ−Ｓｉペアが非発光再結
合中心となったりして、これが少数キャリアを消費して
いるためと考えられる。
Ｓｉをドープしない（ＳＩＭＳによる測定原子濃度は
Ｏ：２×１０16ｃｍ-3以下、Ｓｉ：１×１０16ｃｍ-3以
下）結晶では、Ｚｎ原子濃度が１×１０18ｃｍ-3となる
あたりから少数キャリア寿命の低下が飽和しており、Ｚ
ｎ原子濃度を１×１０19ｃｍ-3と大きくしても、少数キ
ャリア寿命は２．６ｎｓと大きい。これは、Ｚｎ原子濃
度の増加によって、ドープしたＺｎ原子が多数キャリア
を発生することができない位置である格子間の結晶に多
く取り込まれるようになるためである。一方、Ｏを微量
（原子濃度３×１０17ｃｍ-3）ドープした結晶や、Ｓｉ
を微量（原子濃度５×１０17ｃｍ-3）ドープした結晶で
はＺｎ原子濃度１×１０19ｃｍ-3まで、少数キャリア寿
命低下の飽和は見られず、Ｚｎ原子濃度１×１０19ｃｍ
-3において少数キャリア寿命はＳｉドープ５×１０17ｃ
ｍ-3、Ｏドープ３×１０17ｃｍ-3いずれも０．２ｎｓと
小さくすることができた。これは、Ｏ原子のドーピング
によって非発光再結合中心が発生したり、Ｓｉ原子のド
ーピングによって発生したＺｎ−Ｓｉペアが非発光再結
合中心となったりして、これが少数キャリアを消費して
いるためと考えられる。
【００４９】図６は、図１に示した半導体レーザのｐ−
可飽和吸収層３５として多重量子井戸構造を用いた場合
にしきい値電流を可飽和吸収層数に対してプロットした
図である。
可飽和吸収層３５として多重量子井戸構造を用いた場合
にしきい値電流を可飽和吸収層数に対してプロットした
図である。
【００５０】可飽和吸収層のＺｎ原子濃度は、１×１０
19ｃｍ-3（Ｏを故意にドープしなかった場合）または３
×１０18ｃｍ-3（Ｏを原子濃度３×１０17ｃｍ-3でドー
プした場合）である。
19ｃｍ-3（Ｏを故意にドープしなかった場合）または３
×１０18ｃｍ-3（Ｏを原子濃度３×１０17ｃｍ-3でドー
プした場合）である。
【００５１】図６に示すように、ＳｉまたはＯを故意に
ドープしなかった場合は、可飽和吸収層数が１層または
２層では自励発振が得られず、可飽和吸収層数が３層に
なって自励発振が得られるが、しきい値電流が８９ｍＡ
と高い。一方、Ｏを微量（原子濃度３×１０17ｃｍ-3）
ドープした場合や、Ｓｉを微量（原子濃度５×１０17ｃ
ｍ-3）ドープした場合は、可飽和吸収層が１層で自励発
振が得られ、しきい値電流は、Ｏをドープした場合は６
６ｍＡ、Ｓｉをドープした場合は５２ｍＡと低かった。
これは、可飽和吸収層の少数キャリア寿命が、ｐ−可飽
和吸収層３５へのＯまたはＳｉの微量ドープによって低
下し、自励発振のために必要な可飽和吸収量が低減した
ためと考えられる。これにより、低駆動電流で、長期信
頼性を有する半導体レーザが得られる。
ドープしなかった場合は、可飽和吸収層数が１層または
２層では自励発振が得られず、可飽和吸収層数が３層に
なって自励発振が得られるが、しきい値電流が８９ｍＡ
と高い。一方、Ｏを微量（原子濃度３×１０17ｃｍ-3）
ドープした場合や、Ｓｉを微量（原子濃度５×１０17ｃ
ｍ-3）ドープした場合は、可飽和吸収層が１層で自励発
振が得られ、しきい値電流は、Ｏをドープした場合は６
６ｍＡ、Ｓｉをドープした場合は５２ｍＡと低かった。
これは、可飽和吸収層の少数キャリア寿命が、ｐ−可飽
和吸収層３５へのＯまたはＳｉの微量ドープによって低
下し、自励発振のために必要な可飽和吸収量が低減した
ためと考えられる。これにより、低駆動電流で、長期信
頼性を有する半導体レーザが得られる。
【００５２】ところで、活性層と可飽和吸収層のバンド
ギャップは略等しい（両者の差は１００ｍｅＶ以内）必
要がある。量子井戸構造の活性層及び可飽和吸収層を有
する半導体レーザにおいては、可飽和吸収層の圧縮歪量
を活性層の歪量に比べて大きくすることと可飽和吸収層
量子井戸の層厚を活性層量子井戸の層厚に比べて厚くす
ることの両方または一方によって、可飽和吸収層のＡｌ
組成を増やすことが可能となる。
ギャップは略等しい（両者の差は１００ｍｅＶ以内）必
要がある。量子井戸構造の活性層及び可飽和吸収層を有
する半導体レーザにおいては、可飽和吸収層の圧縮歪量
を活性層の歪量に比べて大きくすることと可飽和吸収層
量子井戸の層厚を活性層量子井戸の層厚に比べて厚くす
ることの両方または一方によって、可飽和吸収層のＡｌ
組成を増やすことが可能となる。
【００５３】例えば、Ａｌ組成０、無歪、層厚５ｎｍの
活性層量子井戸に対し、＋０．６５％面内圧縮歪を加え
ることによって、活性層と等しい層厚５ｎｍにおいて、
Ａｌ組成を０．２とすることが可能である。Ａｌは酸素
との結合が強いため、酸素のドーピング効率が上昇し、
容易に可飽和吸収層の小数キャリア寿命を減らすことが
可能となる。
活性層量子井戸に対し、＋０．６５％面内圧縮歪を加え
ることによって、活性層と等しい層厚５ｎｍにおいて、
Ａｌ組成を０．２とすることが可能である。Ａｌは酸素
との結合が強いため、酸素のドーピング効率が上昇し、
容易に可飽和吸収層の小数キャリア寿命を減らすことが
可能となる。
【００５４】また、可飽和吸収層にＡｌＧａＡｓを用い
ることもできる。
ることもできる。
【００５５】例えば、Ａｌ組成０の活性層量子井戸層に
対し、Ａｌ組成０．４のＡｌＧａＡｓ可飽和吸収層を用
いることができる。
対し、Ａｌ組成０．４のＡｌＧａＡｓ可飽和吸収層を用
いることができる。
【００５６】ここで、図２及び図３に示したパラメータ
の値は典型値であって、本発明の実施の形態としては、
活性層、可飽和吸収層の量子井戸層及びバリア層の層厚
はそれぞれ１０ｎｍ以下であればよい。または、活性層
及び可飽和吸収層はそれぞれ歪量子井戸構造、または、
バルクでもよい。また、ガイド層の層厚は１００ｎｍ以
下、可飽和吸収層と活性層の距離は４００ｎｍ以下であ
ればよい。ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層９を可飽和吸収
層３５に接触させた構造も可能である。また、クラッド
層のＡｌ組成は０．５から１．０の間で適切に選べばよ
く、ガイド層のＡｌ組成は、クラッド層のＡｌ組成より
低ければよい。また、可飽和吸収層のバンドギャップと
活性層のバンドギャップとの差は、１００ｍｅＶ以内で
あれば良く、例えば、可飽和吸収層に活性層よりも大き
なＡｌ組成を有するＡｌＧａＩｎＰを用いるか、また
は、ＡｌＧａＡｓを用いることもできる。
の値は典型値であって、本発明の実施の形態としては、
活性層、可飽和吸収層の量子井戸層及びバリア層の層厚
はそれぞれ１０ｎｍ以下であればよい。または、活性層
及び可飽和吸収層はそれぞれ歪量子井戸構造、または、
バルクでもよい。また、ガイド層の層厚は１００ｎｍ以
下、可飽和吸収層と活性層の距離は４００ｎｍ以下であ
ればよい。ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層９を可飽和吸収
層３５に接触させた構造も可能である。また、クラッド
層のＡｌ組成は０．５から１．０の間で適切に選べばよ
く、ガイド層のＡｌ組成は、クラッド層のＡｌ組成より
低ければよい。また、可飽和吸収層のバンドギャップと
活性層のバンドギャップとの差は、１００ｍｅＶ以内で
あれば良く、例えば、可飽和吸収層に活性層よりも大き
なＡｌ組成を有するＡｌＧａＩｎＰを用いるか、また
は、ＡｌＧａＡｓを用いることもできる。
【００５７】また、可飽和吸収層におけるＺｎの原子数
濃度は１０18ｃｍ-3以上５×１０19ｃｍ-3以下であれば
よく、可飽和吸収層におけるＳｉ原子数濃度は、導電型
をｎ型に変えない範囲であればよい。ＯまたはＳｉは、
故意にドープしなくても検出限界（ＳＩＭＳで１×１０
16ｃｍ-3）以下の量が混入する可能性があるが、可飽和
吸収層における少数キャリア寿命を低下させるためには
５×１０16ｃｍー3以上の適切な量のＯまたは、２×１０
16ｃｍー3以上の適切な量のＳｉを故意にドープすればよ
い。Ｏをドーピングするために本形態においては、水
（Ｈ2Ｏ）の蒸気を用いたが、その他の原料すなわち、
気体酸素、過酸化水素水、一酸化炭素、または、二酸化
炭素等を用いることも可能である。また、ｎ型の不純物
としてＳｉを用いて説明したが、ＳｉのかわりにＳｅを
用いても同様の結果が得られる。この場合、Ｓｅの原料
としてはセレン化水素を用いることができる。また、ｐ
型の不純物として、Ｍｇを用いても同様の結果が得られ
る。このとき、Ｍｇの原料としては、シクロペンタディ
ウムマグネシウムを用いることができる。
濃度は１０18ｃｍ-3以上５×１０19ｃｍ-3以下であれば
よく、可飽和吸収層におけるＳｉ原子数濃度は、導電型
をｎ型に変えない範囲であればよい。ＯまたはＳｉは、
故意にドープしなくても検出限界（ＳＩＭＳで１×１０
16ｃｍ-3）以下の量が混入する可能性があるが、可飽和
吸収層における少数キャリア寿命を低下させるためには
５×１０16ｃｍー3以上の適切な量のＯまたは、２×１０
16ｃｍー3以上の適切な量のＳｉを故意にドープすればよ
い。Ｏをドーピングするために本形態においては、水
（Ｈ2Ｏ）の蒸気を用いたが、その他の原料すなわち、
気体酸素、過酸化水素水、一酸化炭素、または、二酸化
炭素等を用いることも可能である。また、ｎ型の不純物
としてＳｉを用いて説明したが、ＳｉのかわりにＳｅを
用いても同様の結果が得られる。この場合、Ｓｅの原料
としてはセレン化水素を用いることができる。また、ｐ
型の不純物として、Ｍｇを用いても同様の結果が得られ
る。このとき、Ｍｇの原料としては、シクロペンタディ
ウムマグネシウムを用いることができる。
【００５８】さらに、０．７μｍ〜０．９μｍの発振波
長を有するＡｌＧａＡｓレーザにおいても、同様の効果
が得られる。
長を有するＡｌＧａＡｓレーザにおいても、同様の効果
が得られる。
【００５９】この場合、ｐ型の不純物としてＭｇまたは
Ｚｎを、ｎ型の不純物としてＳｉまたはＳｅを用いるこ
とができる。この場合も、ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザ
の場合と同じく、自励発振に必要な可飽和吸収量を減ら
すことができるので低しきい値、低駆動電流で、長期信
頼性を有する半導体レーザが得られる。
Ｚｎを、ｎ型の不純物としてＳｉまたはＳｅを用いるこ
とができる。この場合も、ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザ
の場合と同じく、自励発振に必要な可飽和吸収量を減ら
すことができるので低しきい値、低駆動電流で、長期信
頼性を有する半導体レーザが得られる。
【００６０】（第２の実施の形態）図７は、本発明の半
導体レーザの第２の実施の形態を示す断面図である。
導体レーザの第２の実施の形態を示す断面図である。
【００６１】本形態は図７に示すように、図１に示した
ものと比べて、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０の代
わりに、ＧａＡｓバッファ層２上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層２１、ｎ−可飽和吸収層２５及びｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層２２が順次積層されており、その
他の構成については、図１に示したものと同様である。
ものと比べて、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０の代
わりに、ＧａＡｓバッファ層２上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層２１、ｎ−可飽和吸収層２５及びｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層２２が順次積層されており、その
他の構成については、図１に示したものと同様である。
【００６２】図８は、図７に示した半導体レーザの一部
における組成及びドーピングプロファイルの一例を示す
図である。
における組成及びドーピングプロファイルの一例を示す
図である。
【００６３】図７に示すように、ｐ−可飽和吸収層３５
においては、図２に示したものと同様であるが、ｎ−可
飽和吸収層２５がｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２１，
２２間に挿入されており、ここに、３×１０17ｃｍ-3の
Ｏが故意にドープされている。
においては、図２に示したものと同様であるが、ｎ−可
飽和吸収層２５がｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２１，
２２間に挿入されており、ここに、３×１０17ｃｍ-3の
Ｏが故意にドープされている。
【００６４】本形態においては、屈折率プロファイルが
ｎ，ｐ両側に対して対称なため、きれいな垂直近視野像
が得られる。さらに、第１の実施の形態において述べた
ものと同じ理由によって、低しきい値での自励発振が発
生し、低駆動電流、長期信頼性を有する半導体レーザが
得られる。
ｎ，ｐ両側に対して対称なため、きれいな垂直近視野像
が得られる。さらに、第１の実施の形態において述べた
ものと同じ理由によって、低しきい値での自励発振が発
生し、低駆動電流、長期信頼性を有する半導体レーザが
得られる。
【００６５】ここで、ｐ−可飽和吸収層３５に、Ｏの代
わりにｎ型不純物であるＺｎがドープされていても良
い。
わりにｎ型不純物であるＺｎがドープされていても良
い。
【００６６】図９は、図７に示した半導体レーザの一部
における組成及びドーピングプロファイルの他の例を示
す図である。
における組成及びドーピングプロファイルの他の例を示
す図である。
【００６７】図９に示すように、ｐ−可飽和吸収層３５
においては、図２に示したものと同様であるが、ｎ−可
飽和吸収層２５がｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２１，
２２間に挿入されており、ここに、Ｓｉ原子濃度より低
い２×１０17ｃｍ-3のＺｎが故意にドープされている。
においては、図２に示したものと同様であるが、ｎ−可
飽和吸収層２５がｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２１，
２２間に挿入されており、ここに、Ｓｉ原子濃度より低
い２×１０17ｃｍ-3のＺｎが故意にドープされている。
【００６８】本形態においては、屈折率プロファイルが
ｎ，ｐ両側に対して対称なため、きれいな垂直近視野像
が得られる。さらに、第１の実施の形態において述べた
ものと同じ理由によって、低しきい値での自励発振が発
生し、低駆動電流、長期信頼性を有する半導体レーザが
得られる。
ｎ，ｐ両側に対して対称なため、きれいな垂直近視野像
が得られる。さらに、第１の実施の形態において述べた
ものと同じ理由によって、低しきい値での自励発振が発
生し、低駆動電流、長期信頼性を有する半導体レーザが
得られる。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、第１導電型のクラッド層及び第２導電型のクラッド
層の両方または片方の一部に可飽和吸収層が設けられて
おり、可飽和吸収層に、可飽和吸収層と逆の導電型を発
生させる不純物や酸素がドーピングされているため、可
飽和吸収層において、ドーピングによる非発光再結合中
心が発生し、少数キャリアが消費される。
は、第１導電型のクラッド層及び第２導電型のクラッド
層の両方または片方の一部に可飽和吸収層が設けられて
おり、可飽和吸収層に、可飽和吸収層と逆の導電型を発
生させる不純物や酸素がドーピングされているため、可
飽和吸収層において、ドーピングによる非発光再結合中
心が発生し、少数キャリアが消費される。
【００７０】これにより、可飽和吸収層の少数キャリア
寿命が低下し、自励発振のために必要な可飽和吸収量が
低減するため、低しきい値、低駆動電流及び高信頼性を
有する半導体レーザを得ることができる。
寿命が低下し、自励発振のために必要な可飽和吸収量が
低減するため、低しきい値、低駆動電流及び高信頼性を
有する半導体レーザを得ることができる。
【図１】本発明の半導体レーザの第１の実施の形態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】図１に示した半導体レーザの一部における組成
及びドーピングプロファイルの一例を示す図である。
及びドーピングプロファイルの一例を示す図である。
【図３】図１に示した半導体レーザの一部における組成
及びドーピングプロファイルの他の例を示す図である。
及びドーピングプロファイルの他の例を示す図である。
【図４】図４は、１．２μｍ厚バルク結晶のＺｎ原子濃
度に対する少数キャリア寿命を調べた結果を示す図であ
る。
度に対する少数キャリア寿命を調べた結果を示す図であ
る。
【図５】図４の実験に用いた試料の組成及びドーピング
のプロファイルを示す図であり、（ａ）はＯドープにつ
いて示す図、（ｂ）はＳｉドープについて示す図であ
る。
のプロファイルを示す図であり、（ａ）はＯドープにつ
いて示す図、（ｂ）はＳｉドープについて示す図であ
る。
【図６】図１に示した半導体レーザのｐ−可飽和吸収層
として多重量子井戸構造を用いた場合にしきい値電流を
可飽和吸収層数に対してプロットした図である。
として多重量子井戸構造を用いた場合にしきい値電流を
可飽和吸収層数に対してプロットした図である。
【図７】本発明の半導体レーザの第２の実施の形態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図８】図７に示した半導体レーザの一部における組成
及びドーピングプロファイルの一例を示す図である。
及びドーピングプロファイルの一例を示す図である。
【図９】図７に示した半導体レーザの一部における組成
及びドーピングプロファイルの他の例を示す図である。
及びドーピングプロファイルの他の例を示す図である。
【図１０】従来の半導体レーザの一例となる特願平５−
３８５６１号公報に開示されている半導体レーザの構成
を示す断面図である。
３８５６１号公報に開示されている半導体レーザの構成
を示す断面図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ ＧａＡｓバッファ層 ４ 活性層 ６ ｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッファ層 ７，８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 ９ ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層 １０ ｎ−電極 １１ ｐ−電極 ２０，２１，２２ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２５ ｎ−可飽和吸収層 ３１，３２ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ３５ ｐ−可飽和吸収層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−196810（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−46288（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−193316（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343807（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−260388（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−140691（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (13)
- 【請求項１】 第１導電型半導体基板の上に、第１導電
型クラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層が順次
積層されている半導体レーザにおいて、 前記第１導電型クラッド層及び前記第２導電型クラッド
層の両方または片方の一部に設けられ、前記活性層に略
等しいバンドギャップを具備する可飽和吸収層を有し、 該可飽和吸収層は、前記第１導電型クラッド層及び前記
第２導電型クラッド層のうち前記可飽和吸収層に接する
クラッド層の導電型を発生させる不純物に加え、酸素が
ドーピングされたことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 第１導電型半導体基板の上に、第１導電
型クラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層が順次
積層されている半導体レーザにおいて、 前記第１導電型クラッド層及び前記第２導電型クラッド
層の両方または片方の一部に設けられ、前記活性層に略
等しいバンドギャップを具備する可飽和吸収層を有し、 該可飽和吸収層は、前記第１導電型クラッド層及び前記
第２導電型クラッド層のうち前記可飽和吸収層に接する
クラッド層の導電型を発生させる不純物に加え、該クラ
ッド層と逆の導電型を発生させる不純物が前記可飽和吸
収層の導電型を変えない範囲でドーピングされたことを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の半導体
レーザにおいて、 前記活性層及び前記可飽和吸収層の両方または片方が、
量子井戸構造であることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の半導体
レーザにおいて、 前記活性層及び前記可飽和吸収層の両方または片方が、
歪量子井戸構造であることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載の半導体
レーザにおいて、 前記活性層、前記クラッド層及び前記可飽和吸収層が、
ＡｌＧａＩｎＰより成り、 前記第１導電型の不純物が、ＳｉまたはＳｅであり、 前記第２導電型の不純物が、ＺｎまたはＭｇであること
を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項６】 請求項１または請求項２に記載の半導体
レーザにおいて、 前記活性層、前記クラッド層及び前記可飽和吸収層が、
ＡｌＧａＡｓより成り、 前記第１導電型の不純物が、ＳｉまたはＳｅであり、 前記第２導電型の不純物が、ＺｎまたはＭｇであること
を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項７】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、 前記酸素ドーピングの原料は、気体酸素であることを特
徴とする半導体レーザ。 - 【請求項８】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、 前記酸素ドーピングの原料は、水であることを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項９】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、 前記酸素ドーピングの原料は、過酸化水素水であること
を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項１０】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、 前記酸素ドーピングの原料は、一酸化炭素であることを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項１１】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、 前記酸素ドーピングの原料は、二酸化炭素であることを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項１２】 請求項２に記載の半導体レーザにおい
て、 前記可飽和吸収層の量子井戸層の層厚が、前記活性層の
量子井戸層の層厚よりも厚く、 前記可飽和吸収層の量子井戸層が、前記活性層の量子井
戸層よりも大きなＡｌ組成を有するＡｌＧａＩｎＰであ
ることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項１３】 請求項２に記載の半導体レーザにおい
て、 前記可飽和吸収層の面内圧縮歪量は、前記活性層の面内
圧縮歪量よりも大きいか、 または前記可飽和吸収層の面内引っ張り歪量は、前記活
性層の面内引っ張り歪量よりも小さいか、 または前記可飽和吸収層は、面内圧縮歪で、前記活性層
の面内引っ張り歪を有するかして、 かつ、前記可飽和吸収層の量子井戸層は、前記活性層の
量子井戸層よりも大きなＡｌ組成を有するＡｌＧａＩｎ
Ｐであることを特徴とする半導体レーザ。
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|---|---|---|---|
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