JP2889645B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP2889645B2 JP2889645B2 JP8011990A JP8011990A JP2889645B2 JP 2889645 B2 JP2889645 B2 JP 2889645B2 JP 8011990 A JP8011990 A JP 8011990A JP 8011990 A JP8011990 A JP 8011990A JP 2889645 B2 JP2889645 B2 JP 2889645B2
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- cladding layer
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、可視光を出射するAlGaInP系の半導体レー
ザに関する。
ザに関する。
（ロ）従来の技術 AlGaInPは0.6μｍ帯の波長を有し、可視光半導体レー
ザの材料として用いられている。
ザの材料として用いられている。
第４図は従来のAlGaInP系の半導体レーザを示し、例
えば特開昭62−200786号公報等に記載されている。
えば特開昭62−200786号公報等に記載されている。
図において、（22）はｎ型GaAsからなる基板、（21）
はｎ型GaInPからなるバッファ層、（22）はｎ型AlGaInP
からなるｎ型クラッド層、（23）はアンドープのGaInP
からなる活性層、（24）はｐ型AlGaInPからなるｐ型ク
ラッド層である。これらの層は周知のMOCVD法を用いて
基板（20）の一主面上に順次エピタキシャル成長され
る。また、ｐ型クラッド層（24）にはエッチングによ
り、幅５μｍのストライプ状のリッジ（25）が形成され
ている。
はｎ型GaInPからなるバッファ層、（22）はｎ型AlGaInP
からなるｎ型クラッド層、（23）はアンドープのGaInP
からなる活性層、（24）はｐ型AlGaInPからなるｐ型ク
ラッド層である。これらの層は周知のMOCVD法を用いて
基板（20）の一主面上に順次エピタキシャル成長され
る。また、ｐ型クラッド層（24）にはエッチングによ
り、幅５μｍのストライプ状のリッジ（25）が形成され
ている。
（26）はリッジ（25）頂部を除くｐ型クラッド層（2
4）上にエピタキシャル成長されたｎ型GaAsからなるブ
ロック層、（27）は露出したｐ型クラッド層（24）のリ
ッジ（25）頂部及びブロック層（26）上にエピタキシャ
ル成長されたｐ型GaAsからなるキャップ層、（28）はキ
ャップ層（27）上に形成されたｐ側電極、（29）は基板
（20）の他主面上に形成されたｎ側電極である。
4）上にエピタキシャル成長されたｎ型GaAsからなるブ
ロック層、（27）は露出したｐ型クラッド層（24）のリ
ッジ（25）頂部及びブロック層（26）上にエピタキシャ
ル成長されたｐ型GaAsからなるキャップ層、（28）はキ
ャップ層（27）上に形成されたｐ側電極、（29）は基板
（20）の他主面上に形成されたｎ側電極である。
斯るAlGaInP系半導体レーザにおけるｐ型不純物とし
ては、Mg,Znが用いられる。
ては、Mg,Znが用いられる。
しかし乍ら、Znではクラッド層として用いられる(Al
0.5Ga0.5)0.5In0.5Pにおいて３〜４×1017cm-3程度のキ
ャリア濃度しか得られず、活性層との間に十分なヘテロ
バリアを形成することができない。このため、ｐ型クラ
ッド層の不純物としてZnを用いた半導体レーザ装置で
は、周囲温度が60〜70℃に上昇すると、キャリアを活性
層に閉じ込めることができなくなり、連続発振が行えな
くなる。
0.5Ga0.5)0.5In0.5Pにおいて３〜４×1017cm-3程度のキ
ャリア濃度しか得られず、活性層との間に十分なヘテロ
バリアを形成することができない。このため、ｐ型クラ
ッド層の不純物としてZnを用いた半導体レーザ装置で
は、周囲温度が60〜70℃に上昇すると、キャリアを活性
層に閉じ込めることができなくなり、連続発振が行えな
くなる。
一方、Mgでは(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pにおいて１×10
18cm-3以上のキャリア濃度が得られ、十分なヘテロバリ
アが形成できるため、周囲温度が90〜100℃程度まで連
続発振が可能である。
18cm-3以上のキャリア濃度が得られ、十分なヘテロバリ
アが形成できるため、周囲温度が90〜100℃程度まで連
続発振が可能である。
しかし、MOCVD法においてMgでは有効な有機金属が存
在しないため、固体をソースとして用いなければならな
い。このため、Mgの添加量を正確に制御することは困難
であり、再現性に乏しい。また、作製された半導体レー
ザでは光出力が不安定で、劣化し易いといった問題があ
った。
在しないため、固体をソースとして用いなければならな
い。このため、Mgの添加量を正確に制御することは困難
であり、再現性に乏しい。また、作製された半導体レー
ザでは光出力が不安定で、劣化し易いといった問題があ
った。
（ハ）発明が解決しようとする課題 従って、本発明は、高い周囲温度で連続発振が可能で
あると共に、再現性良く製造でき、且つ安定した光出力
が得られ、信頼性の高いAlGaInP系の半導体レーザを提
供するものである。
あると共に、再現性良く製造でき、且つ安定した光出力
が得られ、信頼性の高いAlGaInP系の半導体レーザを提
供するものである。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、ｎ型の半導体基板上に各々がAlGaInP系化
合物半導体からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラ
ッド層を積層した発振層を備える半導体レーザにおい
て、上記ｐ型クラッド層は、アクセプタとしてZnが添加
され、上記活性層上に設けられた第１層と、アクセプタ
としてMgが添加され、上記第１層上に設けられ、該第１
層よりもキャリア濃度の高い第２層とを有し、前記第１
層の層厚が0.05μｍ以上であり、且つ0.25μｍ以下の範
囲内であることを特徴とする。
合物半導体からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラ
ッド層を積層した発振層を備える半導体レーザにおい
て、上記ｐ型クラッド層は、アクセプタとしてZnが添加
され、上記活性層上に設けられた第１層と、アクセプタ
としてMgが添加され、上記第１層上に設けられ、該第１
層よりもキャリア濃度の高い第２層とを有し、前記第１
層の層厚が0.05μｍ以上であり、且つ0.25μｍ以下の範
囲内であることを特徴とする。
（ホ）作用 本発明によれば、ｐ型クラッド層を、アクセプタとし
てZnが添加され、活性層上に設けられた第１層と、アク
セプタとしてMgが添加され、上記第１層上に設けられた
第２層とで構成することによって、活性層へのキャリア
の閉じ込めが損なわれることなく、活性層とｐ型クラッ
ド層との間で欠陥の少ない良好なヘテロ界面が形成され
る。
てZnが添加され、活性層上に設けられた第１層と、アク
セプタとしてMgが添加され、上記第１層上に設けられた
第２層とで構成することによって、活性層へのキャリア
の閉じ込めが損なわれることなく、活性層とｐ型クラッ
ド層との間で欠陥の少ない良好なヘテロ界面が形成され
る。
（ヘ）実施例 第１図に本発明の一実施例を示す。
図において、（１）はｎ型GaAsからなる基板、（２）
は厚さ0.5μｍのｎ型GaInPからなるバッファ層、（３）
はドナーとしてSeが添加された厚さ1.2μｍのｎ型AlGaI
nPからなるｎ型クラッド層、（４）は厚さ0.08μｍのア
ンドープGaInPからなる活性層、（５）はアクセプタと
してZnが添加された厚さ0.07μｍのｐ型AlGaInPからな
るｐ型Ｉクラッド層、（６）はアクセプタとしてMgが添
加された厚さ1.1μｍのｐ型第２クラッド層、（７）は
厚さ0.1μｍのｐ型GaInPからなるコンタクト層である。
これらの層は周知のMOCVD法を用いて基板（１）の一主
面上に順次エピタキシャル成長される。ここで、本実施
例におけるｎ型クラッド層（３）、ｐ型第１クラッド層
（５）、ｐ型第２クラッド層（６））キャリア濃度は、
夫々１×１×1018cm-3、４×1017cm-3、１×1018cm-3で
あり、ｐ型第２クラッド層（６）のキャリア濃度はｐ型
第１クラッド層（５）のキャリア濃度よりも高い。
は厚さ0.5μｍのｎ型GaInPからなるバッファ層、（３）
はドナーとしてSeが添加された厚さ1.2μｍのｎ型AlGaI
nPからなるｎ型クラッド層、（４）は厚さ0.08μｍのア
ンドープGaInPからなる活性層、（５）はアクセプタと
してZnが添加された厚さ0.07μｍのｐ型AlGaInPからな
るｐ型Ｉクラッド層、（６）はアクセプタとしてMgが添
加された厚さ1.1μｍのｐ型第２クラッド層、（７）は
厚さ0.1μｍのｐ型GaInPからなるコンタクト層である。
これらの層は周知のMOCVD法を用いて基板（１）の一主
面上に順次エピタキシャル成長される。ここで、本実施
例におけるｎ型クラッド層（３）、ｐ型第１クラッド層
（５）、ｐ型第２クラッド層（６））キャリア濃度は、
夫々１×１×1018cm-3、４×1017cm-3、１×1018cm-3で
あり、ｐ型第２クラッド層（６）のキャリア濃度はｐ型
第１クラッド層（５）のキャリア濃度よりも高い。
また、ｐ型第２クラッド層（６）及びコンタクト層
（７）は、ｐ型第１クラッド層（５）とｐ型第２クラッ
ド層（６）との厚さの和が0.2μｍになるまでコンタク
ト層（７）表面から選択的にエッチングされ、これによ
りｐ型第２クラッド層（６）には幅５μｍのストライプ
状のリッジ（８）が形成される。
（７）は、ｐ型第１クラッド層（５）とｐ型第２クラッ
ド層（６）との厚さの和が0.2μｍになるまでコンタク
ト層（７）表面から選択的にエッチングされ、これによ
りｐ型第２クラッド層（６）には幅５μｍのストライプ
状のリッジ（８）が形成される。
（９）はリッジ（８）頂部を除くｐ型第２クラッド層
（６）上にエピタキシャル成長されたｎ型GaAsからなる
ブロック層、（10）は露出したｐ型第２クラッド層
（６）のリッジ（８）頂部及びブロック層（９）上にエ
ピタキシャル成長されたｐ型GaAsからなるキャップ層
で、各層の厚さは夫々0.8μｍ、３μｍである。（11）
はキャップ層（10）上に形成されたAu,Crの合金からな
るｐ側電極、（12）は基板（１）の他主面上に形成され
たAu,Sn,Crの合金からなるｎ側電極である。
（６）上にエピタキシャル成長されたｎ型GaAsからなる
ブロック層、（10）は露出したｐ型第２クラッド層
（６）のリッジ（８）頂部及びブロック層（９）上にエ
ピタキシャル成長されたｐ型GaAsからなるキャップ層
で、各層の厚さは夫々0.8μｍ、３μｍである。（11）
はキャップ層（10）上に形成されたAu,Crの合金からな
るｐ側電極、（12）は基板（１）の他主面上に形成され
たAu,Sn,Crの合金からなるｎ側電極である。
斯る本実施例装置では周囲温度が100℃まで安定した
連続発振が得られた。これは第４図に示した従来構造に
おいて、ｐ型クラッド層（24）のアクセプタとしてMgを
用いた場合と略同じ温度である。
連続発振が得られた。これは第４図に示した従来構造に
おいて、ｐ型クラッド層（24）のアクセプタとしてMgを
用いた場合と略同じ温度である。
次に、斯る本実施例装置を周囲温度40℃で4mWの定出
力動作による寿命試験を行った。その結果を第２図に実
線で示す。また、比較のため、第４図に示した従来構造
にて、そのｐ型クラッド層（24）の不純物としてMgを用
い、他の条件は本実施例と同じとした比較装置を作製
し、同様な寿命試験を行った。その結果を第２図に破線
で示す。
力動作による寿命試験を行った。その結果を第２図に実
線で示す。また、比較のため、第４図に示した従来構造
にて、そのｐ型クラッド層（24）の不純物としてMgを用
い、他の条件は本実施例と同じとした比較装置を作製
し、同様な寿命試験を行った。その結果を第２図に破線
で示す。
図より、比較装置では500時間の動作後、大きく劣化
しているが、本実施例装置では特性の経時的劣化が生じ
ず、安定した光出力が得られていることが分かる。
しているが、本実施例装置では特性の経時的劣化が生じ
ず、安定した光出力が得られていることが分かる。
これは、比較例装置では、ｐ型クラッド層（24）成長
初期にMgが不安定に添加されるため、活性層（23）とｐ
型クラッド層（24）との界面に欠陥が発生し易くなるこ
とによるものと考えられる。一方、本実施例装置では、
活性層（４）の上にアクセプタとしてZnが添加されたｐ
型第１クラッド層（５）を設けている。ここで、Znは常
温で安定した液体の有機金属として存在するため、その
添加量を制御し易い。このため、本実施例ではｐ型第１
クラッド層（５）にZnを安定して添加することができ、
活性層（４）とｐ型第１クラッド層（５）との間に欠陥
の少ない良好な界面が形成されたことによるものと考え
られる。また、斯る効果はｐ型第１クラッド層（５）の
厚さが0.05μｍ以上であれば得られる。
初期にMgが不安定に添加されるため、活性層（23）とｐ
型クラッド層（24）との界面に欠陥が発生し易くなるこ
とによるものと考えられる。一方、本実施例装置では、
活性層（４）の上にアクセプタとしてZnが添加されたｐ
型第１クラッド層（５）を設けている。ここで、Znは常
温で安定した液体の有機金属として存在するため、その
添加量を制御し易い。このため、本実施例ではｐ型第１
クラッド層（５）にZnを安定して添加することができ、
活性層（４）とｐ型第１クラッド層（５）との間に欠陥
の少ない良好な界面が形成されたことによるものと考え
られる。また、斯る効果はｐ型第１クラッド層（５）の
厚さが0.05μｍ以上であれば得られる。
第３図は本実施例装置におけるｐ型第クラッド層
（５）の層厚を種々変えた時の最高発振温度（連続発振
の得られる最高周囲温度）を示す。図から明らかな如
く、ｐ型第１クラッド層（５）の層厚が0.25μｍ以下、
より好ましくは0.2μｍ以下であれば最高発振温度を高
くすることができる。
（５）の層厚を種々変えた時の最高発振温度（連続発振
の得られる最高周囲温度）を示す。図から明らかな如
く、ｐ型第１クラッド層（５）の層厚が0.25μｍ以下、
より好ましくは0.2μｍ以下であれば最高発振温度を高
くすることができる。
以上より、本発明におけるｐ型第１クラッド層（５）
の層厚は、好ましくは0.05〜0.25μｍ、より好ましくは
0.05〜0.2μｍの範囲内であればよい。
の層厚は、好ましくは0.05〜0.25μｍ、より好ましくは
0.05〜0.2μｍの範囲内であればよい。
（ト）発明の効果 本発明装置によれば、ｐ型クラッド層を、アクセプタ
としてZnが添加され、上記活性層上に設けられた第１層
と、アクセプタとしてMgが添加され、上記第１層上に設
けられた第２層とで構成することによって、最高発振温
度が高く保たれ、且つ半導体レーザの劣化が少なく、信
頼性の高い装置が製造可能である。
としてZnが添加され、上記活性層上に設けられた第１層
と、アクセプタとしてMgが添加され、上記第１層上に設
けられた第２層とで構成することによって、最高発振温
度が高く保たれ、且つ半導体レーザの劣化が少なく、信
頼性の高い装置が製造可能である。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本実
施例装置と比較例装置の寿命試験特性図、第３図は本実
施例装置においてｐ型第１クラッド層の層厚を変化させ
た時の最高発振温度を示す特性図、第４図は従来装置を
示す断面図である。
施例装置と比較例装置の寿命試験特性図、第３図は本実
施例装置においてｐ型第１クラッド層の層厚を変化させ
た時の最高発振温度を示す特性図、第４図は従来装置を
示す断面図である。
Claims (1)
- 【請求項１】ｎ型の半導体基板上に各々がAlGaInP系化
合物半導体からなるｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラ
ッド層を積層した発振層を備える半導体レーザにおい
て、上記ｐ型クラッド層は、アクセプタとしてZnが添加
され、上記活性層上に設けられた第１層と、アクセプタ
としてMgが添加され、上記第１層上に設けられ、該第１
層よりもキャリア濃度の高い第２層とを有し、前記第１
層の層厚が0.05μｍ以上であり、且つ0.25μｍ以下の範
囲内であることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8011990A JP2889645B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8011990A JP2889645B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03280482A JPH03280482A (ja) | 1991-12-11 |
| JP2889645B2 true JP2889645B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=13709315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8011990A Expired - Fee Related JP2889645B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889645B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2817710B2 (ja) * | 1996-06-10 | 1998-10-30 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP8011990A patent/JP2889645B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03280482A (ja) | 1991-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090219 |
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