JP2997573B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
- Publication number
- JP2997573B2 JP2997573B2 JP3173756A JP17375691A JP2997573B2 JP 2997573 B2 JP2997573 B2 JP 2997573B2 JP 3173756 A JP3173756 A JP 3173756A JP 17375691 A JP17375691 A JP 17375691A JP 2997573 B2 JP2997573 B2 JP 2997573B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- superlattice structure
- active layer
- cladding layer
- cladding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 31
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 95
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 24
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 7
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 101100240461 Dictyostelium discoideum ngap gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
-
- 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
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32325—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
-
- 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
- H01S5/2201—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 in a specific crystallographic orientation
-
- 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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2206—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 comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials
- H01S5/2209—GaInP based
-
- 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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2206—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 comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials
- H01S5/221—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 comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials containing aluminium
-
- 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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2218—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 comprising special burying or current confinement layers having special optical properties
- H01S5/2219—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 comprising special burying or current confinement layers having special optical properties absorbing
-
- 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
-
- 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
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3202—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
-
- 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
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3206—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures ordering or disordering the natural superlattice in ternary or quaternary materials
-
- 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
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3206—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures ordering or disordering the natural superlattice in ternary or quaternary materials
- H01S5/3207—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures ordering or disordering the natural superlattice in ternary or quaternary materials ordered active layer
-
- 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
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用
いた半導体レーザ装置に係わり、特にダブルヘテロ構造
部にＩｎＧａＡｌＰ系材料を用いた半導体レーザ装置に
関する。
いた半導体レーザ装置に係わり、特にダブルヘテロ構造
部にＩｎＧａＡｌＰ系材料を用いた半導体レーザ装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、０．６μｍ帯に発振波長を持つＩ
ｎＧａＡｌＰ系赤色レーザが製品化され、光ディスク装
置やレーザビームプリンタ等の光源として広い応用が期
待されている。
ｎＧａＡｌＰ系赤色レーザが製品化され、光ディスク装
置やレーザビームプリンタ等の光源として広い応用が期
待されている。
【０００３】ところで、半導体レーザの発振しきい値の
低減や温度特性の改善は、動作電流の減少，寿命特性の
向上等の観点から非常に重要である。レーザ発振のしき
い値や温度特性は活性層へのキャリアの閉じ込めによっ
て決まり、特に有効質量の小さい電子のｐクラッド層側
への漏れを抑えることが不可欠である。
低減や温度特性の改善は、動作電流の減少，寿命特性の
向上等の観点から非常に重要である。レーザ発振のしき
い値や温度特性は活性層へのキャリアの閉じ込めによっ
て決まり、特に有効質量の小さい電子のｐクラッド層側
への漏れを抑えることが不可欠である。
【０００４】従来より使用されているＧａＡｌＡｓの半
導体レーザでは、活性層とｐクラッド層の伝導体におけ
るバンド不連続を十分に大きくすることができる。そし
て、このバンド不連続が活性層からｐクラッド層への電
子の漏れを防ぐのに有効に働くために、発振しきい値の
上昇に対する大きな問題とならなかった。
導体レーザでは、活性層とｐクラッド層の伝導体におけ
るバンド不連続を十分に大きくすることができる。そし
て、このバンド不連続が活性層からｐクラッド層への電
子の漏れを防ぐのに有効に働くために、発振しきい値の
上昇に対する大きな問題とならなかった。
【０００５】しかしながら、ＩｎＧａＡｌＰ材料は、従
来使用されているＧａＡｌＡｓ材料に比べ、伝導帯側の
バンド不連続が小さいという特徴を持っている。従っ
て、バンド不連続によって電子のｐクラッド層側への漏
れを十分に防ぐことがこれまで困難であり、この系にお
いて有効なキャリアの閉じ込めは難しいと考えられてい
た。
来使用されているＧａＡｌＡｓ材料に比べ、伝導帯側の
バンド不連続が小さいという特徴を持っている。従っ
て、バンド不連続によって電子のｐクラッド層側への漏
れを十分に防ぐことがこれまで困難であり、この系にお
いて有効なキャリアの閉じ込めは難しいと考えられてい
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、Ｉｎ
ＧａＡｌＰ系の半導体材料を用いたレーザにおいては、
活性層とｐクラッド層のバンド不連続を十分に大きくす
ることはできず、活性層へのキャリアの閉じ込めが困難
であり、レーザの温度特性の改善は難しいという問題が
あった。
ＧａＡｌＰ系の半導体材料を用いたレーザにおいては、
活性層とｐクラッド層のバンド不連続を十分に大きくす
ることはできず、活性層へのキャリアの閉じ込めが困難
であり、レーザの温度特性の改善は難しいという問題が
あった。
【０００７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、活性層とｐクラッド層
のバンド不連続を大きくし、レーザの温度特性の改善を
はかり得る半導体レーザ装置を提供することにある。
ので、その目的とするところは、活性層とｐクラッド層
のバンド不連続を大きくし、レーザの温度特性の改善を
はかり得る半導体レーザ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系の可視半導体レーザにおいて、活性層とｐク
ラッド層における超格子構造の形成を制御することによ
り、活性層とｐクラッド層のバンド不連続を大きくする
ことにある。
ａＡｌＰ系の可視半導体レーザにおいて、活性層とｐク
ラッド層における超格子構造の形成を制御することによ
り、活性層とｐクラッド層のバンド不連続を大きくする
ことにある。
【０００９】即ち本発明は、ＧａＡｓ等の化合物半導体
基板上に、ＩｎＧａＡｌＰ系材料等からなる活性層をｐ
型及びｎ型のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部を
有する半導体レーザ装置において、ダブルヘテロ構造部
の活性層に＜１１１＞方向に規則性を持つ超格子構造を
形成し、且つｐ型クラッド層を＜１１１＞方向に規則性
を持つ超格子構造を有する層及び超格子構造を有しない
層を含む少なくとも２層に形成したことを特徴とする。
基板上に、ＩｎＧａＡｌＰ系材料等からなる活性層をｐ
型及びｎ型のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部を
有する半導体レーザ装置において、ダブルヘテロ構造部
の活性層に＜１１１＞方向に規則性を持つ超格子構造を
形成し、且つｐ型クラッド層を＜１１１＞方向に規則性
を持つ超格子構造を有する層及び超格子構造を有しない
層を含む少なくとも２層に形成したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により成
長したＩｎＧａＡｌＰ系材料においては、成長温度や成
長原料（Ｖ／III ）比といった成長条件を変えることに
より、＜１１１＞方向に規則性を持つ超格子構造が形成
されることが知られている（例えば、J.Crystal Growth
93(1988) P.406 ）。このような超格子構造の形成に伴
い、バンドギャップエネルギ（Ｅｇ）が変化する。即
ち、ＩｎＧａＡｌＰに超格子構造が形成されると、超格
子構造が形成される前よりもＥｇが小さくなる。
長したＩｎＧａＡｌＰ系材料においては、成長温度や成
長原料（Ｖ／III ）比といった成長条件を変えることに
より、＜１１１＞方向に規則性を持つ超格子構造が形成
されることが知られている（例えば、J.Crystal Growth
93(1988) P.406 ）。このような超格子構造の形成に伴
い、バンドギャップエネルギ（Ｅｇ）が変化する。即
ち、ＩｎＧａＡｌＰに超格子構造が形成されると、超格
子構造が形成される前よりもＥｇが小さくなる。
【００１１】本発明はこのような知見に基づき、活性層
に超格子構造を形成し、ｐクラッド層には超格子構造を
形成しないことにより、活性層とｐクラッド層のバンド
不連続を大きくしている。さらに、超格子構造の形成を
制御するために、活性層とｐクラッド層を成長する際の
成長条件を変えている。
に超格子構造を形成し、ｐクラッド層には超格子構造を
形成しないことにより、活性層とｐクラッド層のバンド
不連続を大きくしている。さらに、超格子構造の形成を
制御するために、活性層とｐクラッド層を成長する際の
成長条件を変えている。
【００１２】本発明者らの実験によれば、活性層として
ＩｎＧａＰを用いた場合、超格子構造が形成されていな
い場合のＥｇは１．９１ｅＶであった。一方、今回実験
を行った成長条件の範囲内で＜１１１＞方向の超格子構
造が形成されたＩｎＧａＰの中で、Ｅｇが一番小さいも
のは１．８５ｅＶであった。また、ｐクラッド層として
用いたＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐで超格子構
造が形成されていない場合のＥｇは２．３３ｅＶであ
り、＜１１１＞方向の超格子構造を持つものでＥｇが一
番小さいものは２．２３ｅＶであった。
ＩｎＧａＰを用いた場合、超格子構造が形成されていな
い場合のＥｇは１．９１ｅＶであった。一方、今回実験
を行った成長条件の範囲内で＜１１１＞方向の超格子構
造が形成されたＩｎＧａＰの中で、Ｅｇが一番小さいも
のは１．８５ｅＶであった。また、ｐクラッド層として
用いたＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐで超格子構
造が形成されていない場合のＥｇは２．３３ｅＶであ
り、＜１１１＞方向の超格子構造を持つものでＥｇが一
番小さいものは２．２３ｅＶであった。
【００１３】つまり、活性層とｐクラッド層の両方に超
格子構造を持たない場合のバンド不連続は両者のＥｇの
差であり、０．４２ｅＶである。逆に、活性層，ｐクラ
ッド層共に＜１１１＞方向の超格子構造を持つときは、
ほぼ０．３８〜０．４０ｅＶとなった。
格子構造を持たない場合のバンド不連続は両者のＥｇの
差であり、０．４２ｅＶである。逆に、活性層，ｐクラ
ッド層共に＜１１１＞方向の超格子構造を持つときは、
ほぼ０．３８〜０．４０ｅＶとなった。
【００１４】一方、活性層として＜１１１＞方向の超格
子構造を有し、Ｅｇが１．８５ｅＶのＩｎＧａＰを用
い、且つＰクラッド層として＜１１１＞方向の超格子構
造を有しないＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7）0.5 Ｐ（Ｅ
ｇ＝２．３３ｅＶ）を用いた場合、バンド不連続は０．
４８ｅＶと大きくなる。この値は、活性層，ｐクラッド
層ともに超格子構造がない場合にくらべ、６０ｍｅＶ大
きい。この差は、活性層への電子の有効な閉じ込めに大
きく作用し、半導体レーザの温度特性の改善に大きく影
響を与える。実際、最高連続発振温度が４０℃以上上昇
することが実験により確かめられた。
子構造を有し、Ｅｇが１．８５ｅＶのＩｎＧａＰを用
い、且つＰクラッド層として＜１１１＞方向の超格子構
造を有しないＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7）0.5 Ｐ（Ｅ
ｇ＝２．３３ｅＶ）を用いた場合、バンド不連続は０．
４８ｅＶと大きくなる。この値は、活性層，ｐクラッド
層ともに超格子構造がない場合にくらべ、６０ｍｅＶ大
きい。この差は、活性層への電子の有効な閉じ込めに大
きく作用し、半導体レーザの温度特性の改善に大きく影
響を与える。実際、最高連続発振温度が４０℃以上上昇
することが実験により確かめられた。
【００１５】また、ｐ型クラッド層の全部を非超格子層
とするのではなく、超格子構造を有する層及び超格子構
造を有しない層を含む少なくとも２層に形成、即ち一部
を超格子層に形成することにより、活性層とｐ型クラッ
ド層とのバンド不連続を大きくしながら、ｐ型ドーパン
トの活性層への拡散を抑制することが可能となる。この
ように本発明では、活性層とｐクラッド層のバンド不連
続を十分に大きくすることができ、活性層へのキャリア
の有効な閉じ込めが可能となり、レーザのしきい値の低
減や温度特性の改善が期待できる。
とするのではなく、超格子構造を有する層及び超格子構
造を有しない層を含む少なくとも２層に形成、即ち一部
を超格子層に形成することにより、活性層とｐ型クラッ
ド層とのバンド不連続を大きくしながら、ｐ型ドーパン
トの活性層への拡散を抑制することが可能となる。この
ように本発明では、活性層とｐクラッド層のバンド不連
続を十分に大きくすることができ、活性層へのキャリア
の有効な閉じ込めが可能となり、レーザのしきい値の低
減や温度特性の改善が期待できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施例に係わるＩｎＧ
ａＡｌＰ系半導体レーザの概略構造を示す断面図であ
る。図中１０はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１０
上には ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラッド層１１ （ｎ＝４×１０17ｃｍ-3，厚さ１．２μｍ）， Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層１２（アンドープ，厚さ０．０２μｍ） 及び ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラッド層１３ （ｐ＝８×１０17ｃｍ-3、厚さ１．２μｍ） が順次成長形成されている。
ａＡｌＰ系半導体レーザの概略構造を示す断面図であ
る。図中１０はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１０
上には ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラッド層１１ （ｎ＝４×１０17ｃｍ-3，厚さ１．２μｍ）， Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層１２（アンドープ，厚さ０．０２μｍ） 及び ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラッド層１３ （ｐ＝８×１０17ｃｍ-3、厚さ１．２μｍ） が順次成長形成されている。
【００１８】ここで、基板１０の面方位は図２に示すよ
うに（１００）であり、活性層１２には＜１１１＞方向
に超格子構造が形成され、ｐクラッド層１３には超格子
構造は形成されていない。また、基板１０の面方位は必
ずしも（１００）に限るものではなく、（１００）面か
らやや傾斜した、例えば５°傾いた面を使用しても何等
問題ない。
うに（１００）であり、活性層１２には＜１１１＞方向
に超格子構造が形成され、ｐクラッド層１３には超格子
構造は形成されていない。また、基板１０の面方位は必
ずしも（１００）に限るものではなく、（１００）面か
らやや傾斜した、例えば５°傾いた面を使用しても何等
問題ない。
【００１９】ｐクラッド層１３には、その途中までエッ
チングしてストライプ状のリッジ部が形成されている。
このリッジ部の底部幅は５μｍであり、リッジ底部と活
性層１２との距離は０．３μｍである。
チングしてストライプ状のリッジ部が形成されている。
このリッジ部の底部幅は５μｍであり、リッジ底部と活
性層１２との距離は０．３μｍである。
【００２０】リッジの側面には ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１４（ｎ＝２×１０18ｃｍ-3，
厚さ１μｍ） が成長形成され、またリッジ部の上部及び電流阻止層１
４上には ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１５（ｐ＝２×１０18ｃ
ｍ-3，厚さ３μｍ） が成長形成されている。そして、基板１０の裏面にｎ側
電極１６、コンタクト層１５上にｐ側電極１７が形成さ
れている。
厚さ１μｍ） が成長形成され、またリッジ部の上部及び電流阻止層１
４上には ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１５（ｐ＝２×１０18ｃ
ｍ-3，厚さ３μｍ） が成長形成されている。そして、基板１０の裏面にｎ側
電極１６、コンタクト層１５上にｐ側電極１７が形成さ
れている。
【００２１】図１に示すような構造は、減圧ＭＯＣＶＤ
法により成長したものである。本発明者らの実験によれ
ば、活性層１２及びｐクラッド層１３を成長する際の成
長条件とＥｇには、次のような関係があることが判っ
た。
法により成長したものである。本発明者らの実験によれ
ば、活性層１２及びｐクラッド層１３を成長する際の成
長条件とＥｇには、次のような関係があることが判っ
た。
【００２２】図３に、活性層１２を成長する際のＶ／II
I 比（ＰＨ3 と III族原料のモル流量比）とバンドギャ
ップエネルギー（Ｅｇ）と関係を示した。成長温度（Ｔ
ｇ）は６９０℃，７３０℃，７５０℃とした。どのＴｇ
においても、Ｖ／III 比が２００以上になるとＥｇは急
激に小さくなる。これは、Ｖ／III 比が２００以上にな
ると＜１１１＞方向の超格子構造が形成され易くなるた
めである。また、成長温度の上昇とともにＥｇは大きく
なるが、これはＴｇが高いほど超格子構造が形成され難
くなるためである。
I 比（ＰＨ3 と III族原料のモル流量比）とバンドギャ
ップエネルギー（Ｅｇ）と関係を示した。成長温度（Ｔ
ｇ）は６９０℃，７３０℃，７５０℃とした。どのＴｇ
においても、Ｖ／III 比が２００以上になるとＥｇは急
激に小さくなる。これは、Ｖ／III 比が２００以上にな
ると＜１１１＞方向の超格子構造が形成され易くなるた
めである。また、成長温度の上昇とともにＥｇは大きく
なるが、これはＴｇが高いほど超格子構造が形成され難
くなるためである。
【００２３】なお、Ｅｇが１．９１ｅＶ以上を示したＩ
ｎＧａＰ中では超格子構造が形成されなかったが、その
他のものでは超格子構造が形成された。そして、Ｔｇを
６９０℃とし、Ｖ／III 比を２００以上として成長した
ＩｎＧａＰにおいて、一番強く超格子構造が形成され、
このときのＥｇは１．８５ｅＶであった。
ｎＧａＰ中では超格子構造が形成されなかったが、その
他のものでは超格子構造が形成された。そして、Ｔｇを
６９０℃とし、Ｖ／III 比を２００以上として成長した
ＩｎＧａＰにおいて、一番強く超格子構造が形成され、
このときのＥｇは１．８５ｅＶであった。
【００２４】図４に、ｐクラッド層１３のキャリア濃度
とバンドギャップエネルギーＥｇとの関係を示す。どの
Ｔｇにおいても、キャリア濃度の増加とともにＥｇは大
きくなり、キャリア濃度７×１０17ｃｍ-3以上では、Ｅ
ｇは２．３３ｅＶで一定値となった。Ｅｇが２．３３ｅ
Ｖ以下のサンプルでは超格子構造が形成されていなかっ
たが、その他のサンプルでは超格子構造が見られた。こ
れは、キャリア濃度の増加とともにｐ型ドーパントが超
格子構造の形成を阻止する効果を持つためである。
とバンドギャップエネルギーＥｇとの関係を示す。どの
Ｔｇにおいても、キャリア濃度の増加とともにＥｇは大
きくなり、キャリア濃度７×１０17ｃｍ-3以上では、Ｅ
ｇは２．３３ｅＶで一定値となった。Ｅｇが２．３３ｅ
Ｖ以下のサンプルでは超格子構造が形成されていなかっ
たが、その他のサンプルでは超格子構造が見られた。こ
れは、キャリア濃度の増加とともにｐ型ドーパントが超
格子構造の形成を阻止する効果を持つためである。
【００２５】このような事実から、図１に示したような
本実施例に係るレーザを成長するときの成長条件を以下
のように定めた。即ち、成長温度は６９０℃とし、Ｖ／
III比は４００とし、ｐクラッド層１３のドーピング量
は８×１０17ｃｍ-3に設定した。このときの活性層１２
及びｐクラッド層１３のバンドギャップは各々、１．８
５ｅＶ，２．３３ｅＶであり、活性層１２には＜１１１
＞方向の超格子構造が形成されたが、ｐクラッド層１３
には超格子構造が形成されず、バンド不連続は０．４８
ｅＶとなった。ストライプ幅を５μｍ、共振器長を４０
０μｍとしたときの発振しきい値は３５ｍＡ、最高連続
発振温度は８０℃であった。また、５０℃における寿命
試験においても顕著な劣化は見られず２０００時間以上
にわたる動作を確認した。
本実施例に係るレーザを成長するときの成長条件を以下
のように定めた。即ち、成長温度は６９０℃とし、Ｖ／
III比は４００とし、ｐクラッド層１３のドーピング量
は８×１０17ｃｍ-3に設定した。このときの活性層１２
及びｐクラッド層１３のバンドギャップは各々、１．８
５ｅＶ，２．３３ｅＶであり、活性層１２には＜１１１
＞方向の超格子構造が形成されたが、ｐクラッド層１３
には超格子構造が形成されず、バンド不連続は０．４８
ｅＶとなった。ストライプ幅を５μｍ、共振器長を４０
０μｍとしたときの発振しきい値は３５ｍＡ、最高連続
発振温度は８０℃であった。また、５０℃における寿命
試験においても顕著な劣化は見られず２０００時間以上
にわたる動作を確認した。
【００２６】これに対し、従来のように活性層とｐクラ
ッド層の両方に＜１１１＞方向の超格子構造が形成され
ない成長条件で成長を行ったとき、バンドギャップは各
々、１．９１ｅＶ，２．３３ｅＶでありバンド不連続は
０．４２ｅＶである。このときの成長温度は７５０℃で
Ｖ／III 比を１００、ｐクラッド層のキャリア濃度は４
×１０17ｃｍ-3とした。ストライプ幅５μｍ、共振器長
４００μｍのレーザにおける最高連続発振温度は４０℃
と低く、寿命特性も不良であった。一方、活性層とｐク
ラッド層の両方に＜１１１＞方向の超格子構造が形成さ
れているときのバンド連続は０．３８〜０．４０ｅＶと
なる。このような成長条件で成長したレーザの最高連続
発振温度は３０℃と低かった。
ッド層の両方に＜１１１＞方向の超格子構造が形成され
ない成長条件で成長を行ったとき、バンドギャップは各
々、１．９１ｅＶ，２．３３ｅＶでありバンド不連続は
０．４２ｅＶである。このときの成長温度は７５０℃で
Ｖ／III 比を１００、ｐクラッド層のキャリア濃度は４
×１０17ｃｍ-3とした。ストライプ幅５μｍ、共振器長
４００μｍのレーザにおける最高連続発振温度は４０℃
と低く、寿命特性も不良であった。一方、活性層とｐク
ラッド層の両方に＜１１１＞方向の超格子構造が形成さ
れているときのバンド連続は０．３８〜０．４０ｅＶと
なる。このような成長条件で成長したレーザの最高連続
発振温度は３０℃と低かった。
【００２７】このように本実施例によれば、活性層１２
に＜１１１＞方向の超格子構造を形成し、且つｐクラッ
ド層１３には＜１１１＞方向の超格子構造を形成しない
構成としているので、活性層１２とｐクラッド層１３と
のバンド不連続を大きくすることができる。このため、
電子のオーバフローを効果的に抑えることが可能とな
り、良好な温度特性を備えたＩｎＧａＡｌＰ系半導体レ
ーザを実現することができる。従って、その産業上の効
果は極めて大きい。
に＜１１１＞方向の超格子構造を形成し、且つｐクラッ
ド層１３には＜１１１＞方向の超格子構造を形成しない
構成としているので、活性層１２とｐクラッド層１３と
のバンド不連続を大きくすることができる。このため、
電子のオーバフローを効果的に抑えることが可能とな
り、良好な温度特性を備えたＩｎＧａＡｌＰ系半導体レ
ーザを実現することができる。従って、その産業上の効
果は極めて大きい。
【００２８】図５は本発明の第２の実施例に係わる半導
体レーザ装置の概略構造を示す断面図である。図中 １００はｎ−ＧａＡｓ基板、 １０１はｎ−ＧａＡｓバッファ層、 １０２はｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラ
ッド層、 １０３はＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層、 １０４はｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 )0.5Ｐ第１の
クラッド層、 １０５はｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.3 Ｐエッチングストップ
層、 １０６はｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第２
のクラッド層、 １０７はｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.3 Ｐキャップ層、 １０８はｎ−ＧａＡｓ電流阻止層、 １０９はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 １１０はｎ型電極、 １１１はｐ型電極、 であり、活性層１０３には＜１１１＞方向の超格子構造
が形成され、第１のｐクラッド層１０４には＜１１１＞
方向の超格子構造は形成されていない。図５に示した構
造は減圧ＭＯＣＶＤ法により成長したものであり、活性
層１０３及び第１のｐクラッド層１０４を成長する際の
成長条件を変えることにより、＜１１１＞方向の超格子
構造の形成を制御している。
体レーザ装置の概略構造を示す断面図である。図中 １００はｎ−ＧａＡｓ基板、 １０１はｎ−ＧａＡｓバッファ層、 １０２はｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラ
ッド層、 １０３はＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層、 １０４はｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 )0.5Ｐ第１の
クラッド層、 １０５はｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.3 Ｐエッチングストップ
層、 １０６はｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第２
のクラッド層、 １０７はｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.3 Ｐキャップ層、 １０８はｎ−ＧａＡｓ電流阻止層、 １０９はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 １１０はｎ型電極、 １１１はｐ型電極、 であり、活性層１０３には＜１１１＞方向の超格子構造
が形成され、第１のｐクラッド層１０４には＜１１１＞
方向の超格子構造は形成されていない。図５に示した構
造は減圧ＭＯＣＶＤ法により成長したものであり、活性
層１０３及び第１のｐクラッド層１０４を成長する際の
成長条件を変えることにより、＜１１１＞方向の超格子
構造の形成を制御している。
【００２９】図６に、活性層を成長する際の成長速度と
バンドギャップエネルギー（Ｅｇ）の関係を示した。成
長温度（Ｔｇ）は、６９０，７３０，７５０℃とした。
どのＴｇにおいても成長速度が３μｍ／ｈ以上になると
Ｅｇは急激に小さくなる。これは、成長速度が３μｍ／
ｈ以上になると＜１１１＞方向の超格子構造が形成され
易くなるためである。また、成長温度の上昇と共にＥｇ
は大きくなるが、これはＴｇが高いほど超格子構造が形
成され難くなるためである。Ｅｇが１．９１ｅＶを示し
たＩｎＧａＰ中では超格子構造が形成されなかった。Ｔ
ｇを６９０℃とし、成長速度を３μｍ／ｈ以上として成
長したＩｎＧａＰにおいて、一番強く超格子構造が形成
され、このときのＥｇは、１．８５ｅＶであった。
バンドギャップエネルギー（Ｅｇ）の関係を示した。成
長温度（Ｔｇ）は、６９０，７３０，７５０℃とした。
どのＴｇにおいても成長速度が３μｍ／ｈ以上になると
Ｅｇは急激に小さくなる。これは、成長速度が３μｍ／
ｈ以上になると＜１１１＞方向の超格子構造が形成され
易くなるためである。また、成長温度の上昇と共にＥｇ
は大きくなるが、これはＴｇが高いほど超格子構造が形
成され難くなるためである。Ｅｇが１．９１ｅＶを示し
たＩｎＧａＰ中では超格子構造が形成されなかった。Ｔ
ｇを６９０℃とし、成長速度を３μｍ／ｈ以上として成
長したＩｎＧａＰにおいて、一番強く超格子構造が形成
され、このときのＥｇは、１．８５ｅＶであった。
【００３０】図７にｐクラッド層におけるバンドギャッ
プエネルギーと成長速度との関係を示す。どのＴｇにお
いても、成長速度の低下と共にＥｇは大きくなり、成長
速度１μｍ／ｈ以下ではＥｇは２．３３ｅＶで一定値と
なった。Ｅｇが２．３３ｅＶのサンプルでは超格子構造
が形成されていないが、その他のサンプルでは超格子構
造が見られた。
プエネルギーと成長速度との関係を示す。どのＴｇにお
いても、成長速度の低下と共にＥｇは大きくなり、成長
速度１μｍ／ｈ以下ではＥｇは２．３３ｅＶで一定値と
なった。Ｅｇが２．３３ｅＶのサンプルでは超格子構造
が形成されていないが、その他のサンプルでは超格子構
造が見られた。
【００３１】また、成長速度を遅くした場合、ｐクラッ
ド層を厚く成長するとｐ型ドーパントが活性層に拡散
し、レーザ特性を劣化させる問題があったが、成長速度
の遅いｐクラッド層を０．０５μｍ〜０．８μｍの厚さ
にすることで、この問題を解決した。さらに、成長速度
の遅いｐクラッド層が、活性層の近傍０〜４０ｎｍに位
置すれば、活性層からｐクラッド層への電子の漏れを防
ぎ、動作電流の上昇を抑制できることが分かった。この
ことから図８に示すように、活性層１０３の上に超格子
構造を有するｐクラッド層１１２を４０ｎｍ以下の厚さ
に形成し、その上に超格子構造を有しないｐクラッド層
１０４を形成するようにしてもよい。ｐ型ドーパントと
してはＺｎ，Ｍｇ，Ｃｄ，Ｂｅ等で上記効果が得られ
た。
ド層を厚く成長するとｐ型ドーパントが活性層に拡散
し、レーザ特性を劣化させる問題があったが、成長速度
の遅いｐクラッド層を０．０５μｍ〜０．８μｍの厚さ
にすることで、この問題を解決した。さらに、成長速度
の遅いｐクラッド層が、活性層の近傍０〜４０ｎｍに位
置すれば、活性層からｐクラッド層への電子の漏れを防
ぎ、動作電流の上昇を抑制できることが分かった。この
ことから図８に示すように、活性層１０３の上に超格子
構造を有するｐクラッド層１１２を４０ｎｍ以下の厚さ
に形成し、その上に超格子構造を有しないｐクラッド層
１０４を形成するようにしてもよい。ｐ型ドーパントと
してはＺｎ，Ｍｇ，Ｃｄ，Ｂｅ等で上記効果が得られ
た。
【００３２】上述の成長条件により成長した活性層１０
３及び第１のｐクラッド層１０４のバンドギャップは、
各々１．８５ｅＶ，２．３３ｅＶであり、活性層１０３
には＜１１１＞方向の超格子構造が形成され、第１のｐ
クラッド層１０４には超格子構造が形成されず、バンド
不連続は０．４８ｅＶであった。このような構造を有し
た活性層１０３の厚さを０．０２μｍ、第１のｐクラッ
ド層１０４の厚さを０．３μｍ、第２のｐクラッド層１
０６のリッジ幅を５μｍ、共振器長を４００μｍにした
ＩｎＧａＡｌＰ半導体レーザの発振しきい値は３５ｍ
Ａ、８０℃まで４０ｍＷの高い光出力が得られた。また
５０℃、３０ｍＷの寿命試験においても顕著な劣化は見
られず、２０００時間以上の動作を確認した。
３及び第１のｐクラッド層１０４のバンドギャップは、
各々１．８５ｅＶ，２．３３ｅＶであり、活性層１０３
には＜１１１＞方向の超格子構造が形成され、第１のｐ
クラッド層１０４には超格子構造が形成されず、バンド
不連続は０．４８ｅＶであった。このような構造を有し
た活性層１０３の厚さを０．０２μｍ、第１のｐクラッ
ド層１０４の厚さを０．３μｍ、第２のｐクラッド層１
０６のリッジ幅を５μｍ、共振器長を４００μｍにした
ＩｎＧａＡｌＰ半導体レーザの発振しきい値は３５ｍ
Ａ、８０℃まで４０ｍＷの高い光出力が得られた。また
５０℃、３０ｍＷの寿命試験においても顕著な劣化は見
られず、２０００時間以上の動作を確認した。
【００３３】例えば、従来のように活性層とｐクラッド
層の両方に＜１１１＞方向の超格子構造が形成されない
成長条件で成長したとき、バンドギャップは各々、１．
９１ｅＶ，２．３３ｅＶであり、バンド不連続は０．４
２ｅＶであり、この構造を有するレーザでは、最高連続
発振温度が４０℃と低く、寿命特性も不良であった。一
方、活性層とｐクラッド層の両方に＜１１１＞方向の超
格子構造が形成されているときのバンド不連続は０．３
８〜０．４０ｅＶとなり、このような成長条件で成長し
たレーザの最高連続発振温度は３０℃と低い値であっ
た。
層の両方に＜１１１＞方向の超格子構造が形成されない
成長条件で成長したとき、バンドギャップは各々、１．
９１ｅＶ，２．３３ｅＶであり、バンド不連続は０．４
２ｅＶであり、この構造を有するレーザでは、最高連続
発振温度が４０℃と低く、寿命特性も不良であった。一
方、活性層とｐクラッド層の両方に＜１１１＞方向の超
格子構造が形成されているときのバンド不連続は０．３
８〜０．４０ｅＶとなり、このような成長条件で成長し
たレーザの最高連続発振温度は３０℃と低い値であっ
た。
【００３４】なお、本実施例では第１のｐクラッド層１
０４には超格子構造を形成しなかったが、第２のｐクラ
ッド層１０６には＜１１１＞方向の超格子構造を形成し
た。ここで、第２のｐクラッド層１０６のバンドギャッ
プの大きさはレーザの発振しきい値には殆ど関係しな
い。このため、第２のｐクラッド層１０６に超格子構造
を形成しても何等問題なく、従って第２のｐクラッド層
１０６は成長速度が速くなる条件で成長して、ｐ型ドー
パントの活性層１０３への拡散を抑制した。
０４には超格子構造を形成しなかったが、第２のｐクラ
ッド層１０６には＜１１１＞方向の超格子構造を形成し
た。ここで、第２のｐクラッド層１０６のバンドギャッ
プの大きさはレーザの発振しきい値には殆ど関係しな
い。このため、第２のｐクラッド層１０６に超格子構造
を形成しても何等問題なく、従って第２のｐクラッド層
１０６は成長速度が速くなる条件で成長して、ｐ型ドー
パントの活性層１０３への拡散を抑制した。
【００３５】本実施例における各部の材料は、先に述べ
たものに限定されるものではない。例えば、バッファ層
１０１がｎ−ＩｎＧａＰ、エッチングストップ層１０５
がｎ−ＩｎＧａＡｌＰ，ｐ−ＧａＡｌＡｓ若しくはｐ−
ＧａＡｓ、キャップ層１０７がｐ−ＩｎＧａＡｌＰ，ｐ
−ＧａＡｌＡｓ若しくはｐ−ＧａＡｓ、電流阻止層１０
８が半絶縁性のＧａＡｓ，ｎ型若しくは半絶縁性のＧａ
ＡｌＡｓ、第１のｐクラッド層１０４の厚さが０．１μ
ｍ〜０．４μｍ，活性層１０３の厚さが０．０１５μｍ
〜０．０３μｍの構造でも上記と同様の効果が得られ
る。
たものに限定されるものではない。例えば、バッファ層
１０１がｎ−ＩｎＧａＰ、エッチングストップ層１０５
がｎ−ＩｎＧａＡｌＰ，ｐ−ＧａＡｌＡｓ若しくはｐ−
ＧａＡｓ、キャップ層１０７がｐ−ＩｎＧａＡｌＰ，ｐ
−ＧａＡｌＡｓ若しくはｐ−ＧａＡｓ、電流阻止層１０
８が半絶縁性のＧａＡｓ，ｎ型若しくは半絶縁性のＧａ
ＡｌＡｓ、第１のｐクラッド層１０４の厚さが０．１μ
ｍ〜０．４μｍ，活性層１０３の厚さが０．０１５μｍ
〜０．０３μｍの構造でも上記と同様の効果が得られ
る。
【００３６】また、Ｉｎ1-Y （Ｇａ1-X ＡｌX ）Y Ｐと
表記したときのＡｌ組成ｘ及び組成比ｙを、ｎ型，ｐ型
クラッド層では、ｘ＝０．７，ｙ＝０．５としたが、こ
のＡｌ組成は、ｎ型及びｐ型クラッド層のバンドギャッ
プが活性層１０３よりも大きくなる範囲で適宜定めれば
よい。さらに、活性層１０３のＡｌ組成ｘ及び組成比ｙ
をｘ＝０，組成比ｙ＝０．５としたが、このＡｌ組成ｘ
及び組成比ｙは、クラッド層のバンドギャップより小さ
くなる範囲で適宜定めればよい。図９〜図１２は、本発
明の第３〜第６の実施例に係わる半導体レーザ装置の概
略構成を示す断面図である。
表記したときのＡｌ組成ｘ及び組成比ｙを、ｎ型，ｐ型
クラッド層では、ｘ＝０．７，ｙ＝０．５としたが、こ
のＡｌ組成は、ｎ型及びｐ型クラッド層のバンドギャッ
プが活性層１０３よりも大きくなる範囲で適宜定めれば
よい。さらに、活性層１０３のＡｌ組成ｘ及び組成比ｙ
をｘ＝０，組成比ｙ＝０．５としたが、このＡｌ組成ｘ
及び組成比ｙは、クラッド層のバンドギャップより小さ
くなる範囲で適宜定めればよい。図９〜図１２は、本発
明の第３〜第６の実施例に係わる半導体レーザ装置の概
略構成を示す断面図である。
【００３７】図９に示す第３の実施例において、 ２００はｎ−ＧａＡｓ基板、 ２０１はｎ−ＧａＡｓバッファ層、 ２０２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、 ２０３は〈１１１〉方向の超格子構造が形成されたＩｎ
ＧａＰ活性層、 ２０４は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第１のクラッド層、 ２０５はｐ−ＩｎＧａＰエッチングストップ層、 ２０６はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、 ２０７はｐ−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層、 ２０８はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
ＧａＰ活性層、 ２０４は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第１のクラッド層、 ２０５はｐ−ＩｎＧａＰエッチングストップ層、 ２０６はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、 ２０７はｐ−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層、 ２０８はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
【００３８】このように構成されたレーザに電流を注入
すると、コンタクト層２０８と第１のｐクラッド層２０
４との大きなｐ−ｐヘテロ障壁により、注入電流はリッ
ジ部２０９に制限される。このリッジ部２０９にほぼ沿
った活性層２０３で発光が生じてレーザ発振に至るが、
リッジ部２０９とリッジ外部との実効的な屈折率差によ
って光が閉じ込められる。このような構造でも第１の実
施例と同様の効果が得られる。
すると、コンタクト層２０８と第１のｐクラッド層２０
４との大きなｐ−ｐヘテロ障壁により、注入電流はリッ
ジ部２０９に制限される。このリッジ部２０９にほぼ沿
った活性層２０３で発光が生じてレーザ発振に至るが、
リッジ部２０９とリッジ外部との実効的な屈折率差によ
って光が閉じ込められる。このような構造でも第１の実
施例と同様の効果が得られる。
【００３９】なお、図９の構成においてバッファ層２０
１がｎ−ＩｎＧａＰ、活性層２０３がｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ、エッチングストップ層２０５がｐ−ＧａＡｌＡｓ、
中間バンドギャップ層２０７が、ｐ−ＧａＡｌＡｓ若し
くはｐ−ＧａＡｓでも同様の効果が得られる。また、本
実施例におけるクラッド層２０２，２０４，２０６で
は、Ｉｎ1-Y （Ｇａ1-X ＡｌX ）Y Ｐと表記したときの
Ａｌ組成ｘをｘ＝０．７としたが、このＡｌ組成はクラ
ッド層２０２，２０４，２０６のバンドギャップが活性
層２０３よりも十分大きくなる範囲で適宜定めればよ
い。また、活性層２０３においてはｘ＝０，ｙ＝０．５
としたが、これらの組成比ｘ，ｙはクラッド層のバンド
ギャップより小さくなる範囲で適宜定めればよい。
１がｎ−ＩｎＧａＰ、活性層２０３がｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ、エッチングストップ層２０５がｐ−ＧａＡｌＡｓ、
中間バンドギャップ層２０７が、ｐ−ＧａＡｌＡｓ若し
くはｐ−ＧａＡｓでも同様の効果が得られる。また、本
実施例におけるクラッド層２０２，２０４，２０６で
は、Ｉｎ1-Y （Ｇａ1-X ＡｌX ）Y Ｐと表記したときの
Ａｌ組成ｘをｘ＝０．７としたが、このＡｌ組成はクラ
ッド層２０２，２０４，２０６のバンドギャップが活性
層２０３よりも十分大きくなる範囲で適宜定めればよ
い。また、活性層２０３においてはｘ＝０，ｙ＝０．５
としたが、これらの組成比ｘ，ｙはクラッド層のバンド
ギャップより小さくなる範囲で適宜定めればよい。
【００４０】図１０に示す第４の実施例において、 ３００はｎ−ＧａＡｓ基板、 ３０１はｎ−ＧａＡｓ或いはｎ−ＩｎＧａＰバッファ
層、 ３０２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、 ３０３は超格子構造が形成されたＩｎＧａＰ或いはＩｎ
ＧａＡｌＰ活性層、 ３０４は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第１のクラッド層、 ３０５はｐ−ＩｎＧａＰバッファ層、 ３０６はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、 ３０７はｐ−ＩｎＧａＰ或いはｐ−ＡｌＧａＡｓ中間バ
ンドギャップ層、 ３０８はｎ型，半絶縁性のＧａＡｓ又はｎ−ＧａＡｌＡ
ｓ電流ブロック層、 ３０９はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
層、 ３０２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、 ３０３は超格子構造が形成されたＩｎＧａＰ或いはＩｎ
ＧａＡｌＰ活性層、 ３０４は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第１のクラッド層、 ３０５はｐ−ＩｎＧａＰバッファ層、 ３０６はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、 ３０７はｐ−ＩｎＧａＰ或いはｐ−ＡｌＧａＡｓ中間バ
ンドギャップ層、 ３０８はｎ型，半絶縁性のＧａＡｓ又はｎ−ＧａＡｌＡ
ｓ電流ブロック層、 ３０９はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
【００４１】このように構成されたレーザに電流を注入
すると、電流ブロック層３０８によるｐｎ反転層のた
め、注入電流はストライプ中央部３１０に制限される。
このストライプ部にほぼ沿った活性層３０３で発光が生
じてレーザ発振に至る。このような構造でも第１の実施
例と同様の効果が得られる。
すると、電流ブロック層３０８によるｐｎ反転層のた
め、注入電流はストライプ中央部３１０に制限される。
このストライプ部にほぼ沿った活性層３０３で発光が生
じてレーザ発振に至る。このような構造でも第１の実施
例と同様の効果が得られる。
【００４２】また、本実施例におけるクラッド層３０
２，３０４，３０６では、Ｉｎ1-Y （Ｇａ1-X ＡｌX ）
Y Ｐと表記したときのＡｌ組成ｘをｘ＝０．７とした
が、Ａｌ組成はクラッド層３０２，３０４，３０６のバ
ンドギャップが活性層よりも十分大きくなる範囲で適宜
定めればよい。さらに、活性層３０３のＡｌ組成ｘ及び
組成比ｙはクラッド層のバンドギャップより小さくなる
範囲で適宜定めればよい。
２，３０４，３０６では、Ｉｎ1-Y （Ｇａ1-X ＡｌX ）
Y Ｐと表記したときのＡｌ組成ｘをｘ＝０．７とした
が、Ａｌ組成はクラッド層３０２，３０４，３０６のバ
ンドギャップが活性層よりも十分大きくなる範囲で適宜
定めればよい。さらに、活性層３０３のＡｌ組成ｘ及び
組成比ｙはクラッド層のバンドギャップより小さくなる
範囲で適宜定めればよい。
【００４３】図１１に示す第５の実施例において、 ４００はｎ−ＧａＡｓ基板、 ４０１はｎ−ＧａＡＳ或はｎ−ＩｎＧａＰバッファ層、 ４０２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、 ４０３は超格子構造が形成されたＩｎＧａＰ或はＩｎＧ
ａＡｌＰ活性層、 ４０４は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第１のクラッド層、 ４０５はｐ−ＩｎＧａＰ或はｐ−ＧａＡｌＡｓエッチン
グストップ層、 ４０６はｎ型，半絶縁性のInGaAlP 又はｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ電流ブロック層、 ４０７はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ或いはｐ−ＧａＡｌＡｓ光
ガイド層、 ４０８はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、 ４０９はｐ−ＩｎＧａＰ或はｐ−ＧａＡｌＡｓ中間バン
ドギャップ層、 ４１０はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
ａＡｌＰ活性層、 ４０４は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第１のクラッド層、 ４０５はｐ−ＩｎＧａＰ或はｐ−ＧａＡｌＡｓエッチン
グストップ層、 ４０６はｎ型，半絶縁性のInGaAlP 又はｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ電流ブロック層、 ４０７はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ或いはｐ−ＧａＡｌＡｓ光
ガイド層、 ４０８はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、 ４０９はｐ−ＩｎＧａＰ或はｐ−ＧａＡｌＡｓ中間バン
ドギャップ層、 ４１０はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
【００４４】このように構成されたレーザに電流を注入
すると、電流ブロック層４０６によるｐｎ反転層のた
め、注入電流はストライプ部分４１１に制限される。こ
のストライプ部４１１にほぼ沿った活性層４０３で発光
が生じてレーザ発振に至るが、電流ブロック層４０６ま
でしみ出した光が、光ガイド領域４１２と電流ブロック
層４０６による作り付けの屈折率差によって閉じ込めら
れる。このような構造でも第１の実施例と同様の効果が
得られる。
すると、電流ブロック層４０６によるｐｎ反転層のた
め、注入電流はストライプ部分４１１に制限される。こ
のストライプ部４１１にほぼ沿った活性層４０３で発光
が生じてレーザ発振に至るが、電流ブロック層４０６ま
でしみ出した光が、光ガイド領域４１２と電流ブロック
層４０６による作り付けの屈折率差によって閉じ込めら
れる。このような構造でも第１の実施例と同様の効果が
得られる。
【００４５】また、本実施例におけるクラッド層４０
２，４０４，４０６では、Ｉｎ1-Y （Ｇａ1-X ＡｌX ）
Y Ｐと表記したときのＡｌ組成ｘをｘ＝０．７とした
が、このＡｌ組成はクラッド層４０２，４０４，４０８
のバンドギャップが活性層４０３よりも十分大きくなる
範囲で適宜定めればよい。さらに、光ガイド層４０７の
Ａｌ組成はｘ＝０．５に限るものではなく、クラッド層
より小さく、活性層４０３よりも大きいものであればよ
い。また、電流ブロック層４０６のＡｌ組成はｘ＝０．
７に限るものではなく、活性層４０３より大きい範囲で
適宜変更可能である。さらに活性層４０３のＡｌ組成ｘ
及び組成比ｙはクラッド層及び光ガイド層のバンドギャ
ップより小さくなる範囲で適宜定めればよい。
２，４０４，４０６では、Ｉｎ1-Y （Ｇａ1-X ＡｌX ）
Y Ｐと表記したときのＡｌ組成ｘをｘ＝０．７とした
が、このＡｌ組成はクラッド層４０２，４０４，４０８
のバンドギャップが活性層４０３よりも十分大きくなる
範囲で適宜定めればよい。さらに、光ガイド層４０７の
Ａｌ組成はｘ＝０．５に限るものではなく、クラッド層
より小さく、活性層４０３よりも大きいものであればよ
い。また、電流ブロック層４０６のＡｌ組成はｘ＝０．
７に限るものではなく、活性層４０３より大きい範囲で
適宜変更可能である。さらに活性層４０３のＡｌ組成ｘ
及び組成比ｙはクラッド層及び光ガイド層のバンドギャ
ップより小さくなる範囲で適宜定めればよい。
【００４６】図１２に示す第６の実施例において、 ５００はｎ−ＧａＡｓ基板、 ５０１はｎ−ＧａＡｓ或いはｎ−ＩｎＧａＰバッファ
層、 ５０２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第１のクラッド層、 ５０３はｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、 ５０４は超格子構造が形成されたＩｎＧａＰ或いはＩｎ
ＧａＡｌＰ活性層、 ５０５は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第３のクラッド層、 ５０６はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ或いはｐ−ＧａＡｌＡｓエ
ッチングストップ層、 ５０７はｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第４のクラッド層、 ５０８はｐ−ＩｎＧａＰ或いはｐ−ＧａＡｌＡｓ中間バ
ンドギャップ層、 ５０９はｎ−ＧａＡｓ或いはｎ−ＧａＡｌＡｓ電流ブロ
ック層、 ５１０はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
層、 ５０２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第１のクラッド層、 ５０３はｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、 ５０４は超格子構造が形成されたＩｎＧａＰ或いはＩｎ
ＧａＡｌＰ活性層、 ５０５は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第３のクラッド層、 ５０６はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ或いはｐ−ＧａＡｌＡｓエ
ッチングストップ層、 ５０７はｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第４のクラッド層、 ５０８はｐ−ＩｎＧａＰ或いはｐ−ＧａＡｌＡｓ中間バ
ンドギャップ層、 ５０９はｎ−ＧａＡｓ或いはｎ−ＧａＡｌＡｓ電流ブロ
ック層、 ５１０はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
【００４７】このように構成されたレーザでは、第２の
クラッド層５０３のバンドギャップを活性層５０４より
も大きくし、第１のクラッド層５０２より小さくするこ
とにより、活性層５０４での光密度を低減することがで
きる。このような構造でも、上記と同様な効果が得られ
る。
クラッド層５０３のバンドギャップを活性層５０４より
も大きくし、第１のクラッド層５０２より小さくするこ
とにより、活性層５０４での光密度を低減することがで
きる。このような構造でも、上記と同様な効果が得られ
る。
【００４８】また、Ｉｎ1-Y （Ｇａ1-X ＡｌX ）Y Ｐと
表記したときのＡｌ組成ｘ及び組成比ｙを、第１，第
３，第４クラッド層では、ｘ＝０．７、ｙ＝０．５とし
たが、これらは、第１，第３，第４クラッド層のバンド
ギャップが活性層５０４よりも十分大きく、第２クラッ
ド層５０３よりも大きくなる範囲で適宜定めればよい。
さらに、第２クラッド層５０３のＡｌ組成はｘ＝０．６
に限るものではなく、第１，第３，第４クラッド層より
小さく、活性層５０４よりも大きいものであればよい。
また、活性層５０４のＡｌ組成ｘ及び組成比ｙはクラッ
ド層のバンドギャップより小さくなる範囲で適宜定めれ
ばよい。
表記したときのＡｌ組成ｘ及び組成比ｙを、第１，第
３，第４クラッド層では、ｘ＝０．７、ｙ＝０．５とし
たが、これらは、第１，第３，第４クラッド層のバンド
ギャップが活性層５０４よりも十分大きく、第２クラッ
ド層５０３よりも大きくなる範囲で適宜定めればよい。
さらに、第２クラッド層５０３のＡｌ組成はｘ＝０．６
に限るものではなく、第１，第３，第４クラッド層より
小さく、活性層５０４よりも大きいものであればよい。
また、活性層５０４のＡｌ組成ｘ及び組成比ｙはクラッ
ド層のバンドギャップより小さくなる範囲で適宜定めれ
ばよい。
【００４９】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、ダブルヘテロ構造部を
形成する材料としてＩｎＧａＡｌＰを用いたが、自然超
格子の形成される半導体材料であれば用いることができ
る。自然超格子の有無によりバンドギャップの変化する
材料としてはＩｎＧａＡｓＰが報告されており、従って
本発明はＩｎＧａＡｓＰ（ＩｎＧａＡｓ，ＧａＡｓＰを
含む）に適用することもできる。また、実施例において
はｐ型ドーパントとしてＺｎを用いたが、Ｍｇなど他の
ドーパントを用いても同様の効果が得られる。
れるものではない。実施例では、ダブルヘテロ構造部を
形成する材料としてＩｎＧａＡｌＰを用いたが、自然超
格子の形成される半導体材料であれば用いることができ
る。自然超格子の有無によりバンドギャップの変化する
材料としてはＩｎＧａＡｓＰが報告されており、従って
本発明はＩｎＧａＡｓＰ（ＩｎＧａＡｓ，ＧａＡｓＰを
含む）に適用することもできる。また、実施例において
はｐ型ドーパントとしてＺｎを用いたが、Ｍｇなど他の
ドーパントを用いても同様の効果が得られる。
【００５０】実施例では、横モード制御構造として図
１，図５，図９〜図１２に示すような構造について述べ
たが、他の横モード制御構造，ワイドストライプ構造，
利得導波構造等に適用することも可能である。また、基
板はＧａＡｓに限るものではなく、ＧａＡｓの格子定数
に比較的近い格子定数を有するものであれば用いること
が可能であり、活性層の格子不整合が、±１．５％以内
であれば問題はない。また、リッジストライプの方向が
（１００）基板上の＜０１-1＞方向のストライプ，＜０
１１＞方向のストライプでもよく、（１００）面からの
オフ角度が１５°以内なら（１００）面から＜０１１＞
方向へオフした基板、（１００）面から＜０１-1＞方向
へオフした基板を用いてもよい。ここで、-1は結晶軸方
向が負であることを意味する。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
１，図５，図９〜図１２に示すような構造について述べ
たが、他の横モード制御構造，ワイドストライプ構造，
利得導波構造等に適用することも可能である。また、基
板はＧａＡｓに限るものではなく、ＧａＡｓの格子定数
に比較的近い格子定数を有するものであれば用いること
が可能であり、活性層の格子不整合が、±１．５％以内
であれば問題はない。また、リッジストライプの方向が
（１００）基板上の＜０１-1＞方向のストライプ，＜０
１１＞方向のストライプでもよく、（１００）面からの
オフ角度が１５°以内なら（１００）面から＜０１１＞
方向へオフした基板、（１００）面から＜０１-1＞方向
へオフした基板を用いてもよい。ここで、-1は結晶軸方
向が負であることを意味する。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
【００５１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、活
性層に＜１１１＞方向の超格子構造を形成し、且つｐ−
クラッド層には超格子構造を形成しないことにより、ｐ
クラッド層と活性層のバンド不連続を大きくすることが
できる。従って、電子のオーバフローを効果的に抑える
ことが可能となり、良好な温度特性を備えた半導体レー
ザを実現することが可能となる。
性層に＜１１１＞方向の超格子構造を形成し、且つｐ−
クラッド層には超格子構造を形成しないことにより、ｐ
クラッド層と活性層のバンド不連続を大きくすることが
できる。従って、電子のオーバフローを効果的に抑える
ことが可能となり、良好な温度特性を備えた半導体レー
ザを実現することが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例に係わる半導体レーザの
概略構造を示す断面図、
概略構造を示す断面図、
【図２】上記実施例の要部構成を拡大して示す模式図、
【図３】Ｖ／III 比とバンドギャップエネルギーとの関
係を示す特性図、
係を示す特性図、
【図４】キャリア濃度とバンドギャップエネルギーとの
関係を示す特性図、
関係を示す特性図、
【図５】第２の実施例に係わる半導体レーザ装置の概略
構造を示す断面図、
構造を示す断面図、
【図６】活性層における成長速度とバンドギャップとの
関係を示す特性図、
関係を示す特性図、
【図７】クラッド層における成長速度とバンドギャップ
との関係を示す特性図、
との関係を示す特性図、
【図８】第２の実施例の変形例の概略構造を示す断面
図、
図、
【図９】第３の実施例に係わる半導体レーザの概略構造
を示す断面図、
を示す断面図、
【図１０】第４の実施例に係わる半導体レーザの概略構
造を示す断面図、
造を示す断面図、
【図１１】第５の実施例に係わる半導体レーザの概略構
造を示す断面図、
造を示す断面図、
【図１２】第６の実施例に係わる半導体レーザの概略構
造を示す断面図。
造を示す断面図。
１０…ｎ−ＧａＡｓ基板、 １１…ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、 １２…ＩｎＧａＰ活性層、 １３…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、 １４…ｎ−ＧａＡｓブロック層、 １５…ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 １６…ｐ側電極、 １７…ｎ側電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邊 実 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 板谷 和彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 波多腰 玄一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−25593（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．50 （11）（1987），ｐ．673−675 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/18 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】半導体基板と、この基板上に形成された、
活性層をｐ型及びｎ型のクラッド層で挟んだダブルヘテ
ロ構造部とを具備し、 前記ダブルヘテロ構造部の活性層は＜１１１＞方向に規
則性を持つ超格子構造を有する層からなり、前記ｐ型ク
ラッド層は＜１１１＞方向に規則性を持つ超格子構造を
有する層及び超格子構造を有しない層を含む少なくとも
２層からなることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】前記ダブルヘテロ構造部を、Ｉｎ1-Y （Ｇ
ａ1-X ＡｌX ）Y Ｐ系材料（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１）
により形成したことを特徴とする請求項１記載の半導体
レーザ装置。 - 【請求項３】前記ｐ型クラッド層の超格子構造を形成し
ない層の厚さを、０．０５〜０．８μｍに設定したこと
を特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】前記活性層と超格子構造を形成しないｐ型
クラッド層との距離を、０〜４０ｎｍに設定したことを
特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3173756A JP2997573B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-07-15 | 半導体レーザ装置 |
| US07/836,763 US5305341A (en) | 1991-02-19 | 1992-02-19 | Semiconductor laser whose active layer has an ordered structure |
| DE69226027T DE69226027T2 (de) | 1991-02-19 | 1992-02-19 | Halbleiterlaser |
| EP92301373A EP0500351B1 (en) | 1991-02-19 | 1992-02-19 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2438291 | 1991-02-19 | ||
| JP3-24382 | 1991-02-19 | ||
| JP3173756A JP2997573B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-07-15 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04312991A JPH04312991A (ja) | 1992-11-04 |
| JP2997573B2 true JP2997573B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=26361882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3173756A Expired - Fee Related JP2997573B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-07-15 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5305341A (ja) |
| EP (1) | EP0500351B1 (ja) |
| JP (1) | JP2997573B2 (ja) |
| DE (1) | DE69226027T2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5373167A (en) * | 1992-12-24 | 1994-12-13 | National Science Counsel | Opto-electronic device |
| KR970011146B1 (ko) * | 1993-10-06 | 1997-07-07 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 제조방법 |
| US5379312A (en) * | 1993-10-25 | 1995-01-03 | Xerox Corporation | Semiconductor laser with tensile-strained etch-stop layer |
| JP3316062B2 (ja) * | 1993-12-09 | 2002-08-19 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| JP3098371B2 (ja) * | 1993-12-27 | 2000-10-16 | 日本電気株式会社 | 半導体結晶成長方法 |
| US5811839A (en) * | 1994-09-01 | 1998-09-22 | Mitsubishi Chemical Corporation | Semiconductor light-emitting devices |
| US5650198A (en) * | 1995-08-18 | 1997-07-22 | The Regents Of The University Of California | Defect reduction in the growth of group III nitrides |
| US5727012A (en) * | 1996-03-07 | 1998-03-10 | Lucent Technologies Inc. | Heterostructure laser |
| US5889805A (en) * | 1996-11-01 | 1999-03-30 | Coherent, Inc. | Low-threshold high-efficiency laser diodes with aluminum-free active region |
| EP1130722B1 (en) * | 1999-12-28 | 2007-02-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| KR100593931B1 (ko) * | 2005-02-21 | 2006-06-30 | 삼성전기주식회사 | 반도체 레이저 소자 및 그 제조 방법 |
| JP7181699B2 (ja) * | 2018-04-10 | 2022-12-01 | ローム株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5065404A (en) * | 1989-07-12 | 1991-11-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Transverse-mode oscillation semiconductor laser device |
| US5157679A (en) * | 1989-10-11 | 1992-10-20 | Hitachi-Ltd. | Optoelectronic devices |
| NL9001193A (nl) * | 1990-05-23 | 1991-12-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | Straling-emitterende halfgeleiderinrichting en werkwijze ter vervaardiging van een dergelijke halfgeleiderinrichting. |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP3173756A patent/JP2997573B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-02-19 EP EP92301373A patent/EP0500351B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-19 US US07/836,763 patent/US5305341A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-19 DE DE69226027T patent/DE69226027T2/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５０（１１）（１９８７），ｐ．６７３−６７５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04312991A (ja) | 1992-11-04 |
| EP0500351A3 (en) | 1992-11-25 |
| US5305341A (en) | 1994-04-19 |
| EP0500351B1 (en) | 1998-07-01 |
| EP0500351A2 (en) | 1992-08-26 |
| DE69226027D1 (de) | 1998-08-06 |
| DE69226027T2 (de) | 1998-11-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4961197A (en) | Semiconductor laser device | |
| US4809287A (en) | Double-heterostructure semiconductor with mesa stripe waveguide | |
| JP3129779B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| US5386429A (en) | Low operating current and low noise semiconductor laser device for optical disk memories | |
| JPS6014482A (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| US9660420B2 (en) | Laser diode | |
| JP2997573B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| US5556804A (en) | Method of manufacturing semiconductor laser | |
| JP2555282B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 | |
| JPH09199803A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| US5776792A (en) | Method for forming semiconductor laser device | |
| JP2000114661A (ja) | 半導体レーザ素子および光ディスク装置 | |
| JPH0815228B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 | |
| JP2001345516A (ja) | 半導体光デバイス装置 | |
| JPH0697592A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP3876023B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2000340891A (ja) | 半導体光デバイス装置 | |
| JP2723924B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2000277856A (ja) | 自励発振型半導体レーザ装置 | |
| US5170404A (en) | Semiconductor laser device suitable for optical communications systems drive | |
| JPH0567836A (ja) | ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子 | |
| JP2002026451A (ja) | 半導体光デバイス装置 | |
| JP2001057458A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP3115006B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH0644661B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081029 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081029 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091029 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |