JP3087285B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP3087285B2 JP3087285B2 JP02114573A JP11457390A JP3087285B2 JP 3087285 B2 JP3087285 B2 JP 3087285B2 JP 02114573 A JP02114573 A JP 02114573A JP 11457390 A JP11457390 A JP 11457390A JP 3087285 B2 JP3087285 B2 JP 3087285B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、横モード制御構造のAlGaInP系半導体レー
ザに関する。
ザに関する。
（従来の技術） 近年、AlGaInP系半導体レーザは有機金属熱分解法
（以下MOVPE法と略す）という気相結晶成長法により形
成され、長寿命可視光半導体レーザとして実現されてい
る［五明ら、エレクトロニクス レターズ 23巻（1987
年）85ページ;A.GOMYO et al.ELECTRONICS LETTERS 23
（1987）85］。MOVPE法はトリメチルアルミニウム（TMA
l）、トリエチルガリウム（TEGa）、トリメチルインジ
ウム（TMIn）などの有機金属蒸気及びホスフィン（P
H3）などの水素化物ガスを原料とした気相成長法であ
り、例えば、AlGaInPの成長はこれらTMAl,TEGa,TMIn蒸
気及びPH3ガスをGaAs基板の上に導入し、加熱してエピ
タキシャル成長を行うものである。この半導体レーザを
レーザプリンタや光ディスクに応用するためには、高い
レーザ光出力（20mW以上）まで単一横モードで発振する
ことが望ましい。単一横モードで発振させるために従来
のAlGaInP系半導体レーザでは、第５図に示すように、
ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型AlGaInPからなるクラッド層
２と、AlGaInPまたはGaInPからなる活性層３と、ｐ型Al
GaInPからなるメサストライプ状に厚いクラッド層４と
が形成され、このメサストライプの両脇にｎ型GaAs電流
狭窄層11が設けられていた［藤井ら、エレクトロニクス
レターズ 23巻（1987年）938ページ;H.FUJII et al.
ELECTRONICS LETTERS 23（1987）938］。ｎ型GaAs電流
狭窄層11は光吸収層として働き、この光吸収層の作用に
より第５図の半導体レーザは単一横モード発振をする。
（以下MOVPE法と略す）という気相結晶成長法により形
成され、長寿命可視光半導体レーザとして実現されてい
る［五明ら、エレクトロニクス レターズ 23巻（1987
年）85ページ;A.GOMYO et al.ELECTRONICS LETTERS 23
（1987）85］。MOVPE法はトリメチルアルミニウム（TMA
l）、トリエチルガリウム（TEGa）、トリメチルインジ
ウム（TMIn）などの有機金属蒸気及びホスフィン（P
H3）などの水素化物ガスを原料とした気相成長法であ
り、例えば、AlGaInPの成長はこれらTMAl,TEGa,TMIn蒸
気及びPH3ガスをGaAs基板の上に導入し、加熱してエピ
タキシャル成長を行うものである。この半導体レーザを
レーザプリンタや光ディスクに応用するためには、高い
レーザ光出力（20mW以上）まで単一横モードで発振する
ことが望ましい。単一横モードで発振させるために従来
のAlGaInP系半導体レーザでは、第５図に示すように、
ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型AlGaInPからなるクラッド層
２と、AlGaInPまたはGaInPからなる活性層３と、ｐ型Al
GaInPからなるメサストライプ状に厚いクラッド層４と
が形成され、このメサストライプの両脇にｎ型GaAs電流
狭窄層11が設けられていた［藤井ら、エレクトロニクス
レターズ 23巻（1987年）938ページ;H.FUJII et al.
ELECTRONICS LETTERS 23（1987）938］。ｎ型GaAs電流
狭窄層11は光吸収層として働き、この光吸収層の作用に
より第５図の半導体レーザは単一横モード発振をする。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら従来のAlGaInP系半導体レーザでは、ｐ
型AlGaInPでなるクラッド層の比抵抗が高いから、メサ
ストライプ構造の幅が広く斜面の角度が緩やかなときメ
サストライプ内周辺部への電流の広がりがあまり起こら
なくなり、レーザ発振時にメサストライプ内周辺部の活
性層における発光が極端に小さくなる。このような発光
状態では、ｎ型GaAs電流狭窄層11が光吸収層として働か
なくなり、横モード安定性が悪くなっていた。
型AlGaInPでなるクラッド層の比抵抗が高いから、メサ
ストライプ構造の幅が広く斜面の角度が緩やかなときメ
サストライプ内周辺部への電流の広がりがあまり起こら
なくなり、レーザ発振時にメサストライプ内周辺部の活
性層における発光が極端に小さくなる。このような発光
状態では、ｎ型GaAs電流狭窄層11が光吸収層として働か
なくなり、横モード安定性が悪くなっていた。
本発明の目的は、横モード制御性に優れたAlGaInP系
半導体レーザを提供することにある。
半導体レーザを提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本願発明の半導体レーザは、ｎ型GaAs基板上に、ｎ型
AlGaInPからなるｎ型クラッド層と、GaInPまたはAlGaIn
Pからなる活性層と、ｐ型AlGaInPからなり、メサストラ
イプ状に層の厚さを部分的に厚くしてなるメサストライ
プ構造を有するｐ型クラッド層とがこの順に積層され、
このｐ型クラッド層の前記メサストライプ構造の斜面上
にｐ型GaInP層及びｐ型（AlxGa1-x）As（ｘ＝０〜0.8）
層がこの順に積層されており、斜面が前記ｐ型GaInP層
及びｐ型（AlxGa1-x）As層で覆われてなるメサストライ
プ構造の両脇にｎ型GaAs層を有することを特徴とする。
AlGaInPからなるｎ型クラッド層と、GaInPまたはAlGaIn
Pからなる活性層と、ｐ型AlGaInPからなり、メサストラ
イプ状に層の厚さを部分的に厚くしてなるメサストライ
プ構造を有するｐ型クラッド層とがこの順に積層され、
このｐ型クラッド層の前記メサストライプ構造の斜面上
にｐ型GaInP層及びｐ型（AlxGa1-x）As（ｘ＝０〜0.8）
層がこの順に積層されており、斜面が前記ｐ型GaInP層
及びｐ型（AlxGa1-x）As層で覆われてなるメサストライ
プ構造の両脇にｎ型GaAs層を有することを特徴とする。
（作用） ｐ型（AlxGa1-x）As（ｘ＝０〜0.8）層は、ｐ型AlGaI
nP層に比べ比抵抗が小さい。そこで、ｐ型AlGaInPクラ
ッド層のメサストライプ構造の斜面にｐ型（AlxGa1-x）
As（ｘ＝０〜0.8）層を形成すると、電流はｐ型（AlxGa
1-x）As（ｘ＝０〜0.8）層にかなり流れることになり、
メサストライプ構造の幅が広く斜面の角度が緩やかなと
きにも、メサストライプ内周辺部へ電流が広がり、レー
ザ発振時にメサストライプ内周辺部の活性層の発光が得
られ、安定した横モード制御が可能になる。
nP層に比べ比抵抗が小さい。そこで、ｐ型AlGaInPクラ
ッド層のメサストライプ構造の斜面にｐ型（AlxGa1-x）
As（ｘ＝０〜0.8）層を形成すると、電流はｐ型（AlxGa
1-x）As（ｘ＝０〜0.8）層にかなり流れることになり、
メサストライプ構造の幅が広く斜面の角度が緩やかなと
きにも、メサストライプ内周辺部へ電流が広がり、レー
ザ発振時にメサストライプ内周辺部の活性層の発光が得
られ、安定した横モード制御が可能になる。
また、ｐ型（AlxGa1-x）As（ｘ＝０〜0.8）層とｐ型A
lGaInPクラッド層の間にｐ型GaInP層が挟まれている。
このｐ型GaInP層により、ｐ型（AlxGa1-x）As（ｘ＝０
〜0.8）層とｐ型AlGaInPクラッド層の間のヘテロ障壁が
緩和され、半導体レーザ装置に印加された電圧が低いと
きにもメサストライプ内周辺部に電流が流れるようにな
り、低いレーザ光出力で安定した横モード制御が可能に
なる。
lGaInPクラッド層の間にｐ型GaInP層が挟まれている。
このｐ型GaInP層により、ｐ型（AlxGa1-x）As（ｘ＝０
〜0.8）層とｐ型AlGaInPクラッド層の間のヘテロ障壁が
緩和され、半導体レーザ装置に印加された電圧が低いと
きにもメサストライプ内周辺部に電流が流れるようにな
り、低いレーザ光出力で安定した横モード制御が可能に
なる。
（実施例） 次に、本発明について図面を参照して一層詳しく説明
する。
する。
第１図は本願発明の前提技術である半導体レーザのチ
ップを示す断面図であり、第３図はこの半導体レーザの
製作行程図である。
ップを示す断面図であり、第３図はこの半導体レーザの
製作行程図である。
この実施例の製作においては、まず一回目の減圧MOVP
E法による成長で、ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型（Al0.6Ga
0.4）0.5In0.5Ｐクラッド層２（厚さ１μｍ）、Ga0.5In
0.5P/（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐ超格子活性層３（厚さ
0.07μｍ）、ｐ型（AI0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐクラッド層
４（厚さ１μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5Ｐ層５、ｐ型GaAsキ
ャップ層６を順次に形成した（第３図（ａ））。成長条
件は、温度660℃圧力70torr、V/III＝200である。原料
としてはTMAl,TEGa,TMIn、ホスフィン、アルシンを用
い、ｎ型ドーパントとしてジシラン、ｐ型ドーパントと
してジメチルジンクを用いた。こうして成長したウエハ
にフォトリソグラフィにより幅５μｍのストライプ状の
SiO2マスク９を形成した（第３図（ｂ））。次にこのSi
O2マスク９を用いてｐ型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐクラ
ッド層４の途中までメサ状にエッチングした（第３図
（ｃ））。その後、２回目のMOVPE成長によりｐ型GaAs
層８及びｎ型GaAs層11をメサストライプの両脇に選択的
に形成した（第３図（ｄ），（ｅ））。SiO2マスク９を
除去した後、３回目のMOVPE成長によりｐ型GaAsコンタ
クト層７を形成した（第３図（ｆ））。
E法による成長で、ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型（Al0.6Ga
0.4）0.5In0.5Ｐクラッド層２（厚さ１μｍ）、Ga0.5In
0.5P/（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐ超格子活性層３（厚さ
0.07μｍ）、ｐ型（AI0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐクラッド層
４（厚さ１μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5Ｐ層５、ｐ型GaAsキ
ャップ層６を順次に形成した（第３図（ａ））。成長条
件は、温度660℃圧力70torr、V/III＝200である。原料
としてはTMAl,TEGa,TMIn、ホスフィン、アルシンを用
い、ｎ型ドーパントとしてジシラン、ｐ型ドーパントと
してジメチルジンクを用いた。こうして成長したウエハ
にフォトリソグラフィにより幅５μｍのストライプ状の
SiO2マスク９を形成した（第３図（ｂ））。次にこのSi
O2マスク９を用いてｐ型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Ｐクラ
ッド層４の途中までメサ状にエッチングした（第３図
（ｃ））。その後、２回目のMOVPE成長によりｐ型GaAs
層８及びｎ型GaAs層11をメサストライプの両脇に選択的
に形成した（第３図（ｄ），（ｅ））。SiO2マスク９を
除去した後、３回目のMOVPE成長によりｐ型GaAsコンタ
クト層７を形成した（第３図（ｆ））。
第２図は本願発明の一実施例を示す断面図である。こ
の実施例は第１図とほぼ同じ構造であるが、メサストラ
イプ両脇のｐ型GaAs層８の成長前にｐ型Ga0.5In0.5Ｐ層
12を形成している点で第１図の実施例とは異なる。
の実施例は第１図とほぼ同じ構造であるが、メサストラ
イプ両脇のｐ型GaAs層８の成長前にｐ型Ga0.5In0.5Ｐ層
12を形成している点で第１図の実施例とは異なる。
このようにして製作した本発明の半導体レーザ（第１
図の実施例）と従来の半導体レーザのレーザ光出力対電
流特性を第４図に示す。従来の半導体レーザでは、レー
ザ光出力と電流との比例関係が低出力で大きくずれ、横
モード制御が崩れていることを示している。他方、本発
明の半導体レーザ装置は20mW以上まで単一横モードでレ
ーザ発振した。
図の実施例）と従来の半導体レーザのレーザ光出力対電
流特性を第４図に示す。従来の半導体レーザでは、レー
ザ光出力と電流との比例関係が低出力で大きくずれ、横
モード制御が崩れていることを示している。他方、本発
明の半導体レーザ装置は20mW以上まで単一横モードでレ
ーザ発振した。
（発明の効果） 以上に説明してきたように、本発明では、ｐ型AlGaIn
Pクラッド層のメサストライプ構造とそのメサストライ
プ両脇のｎ型GaAs層の間にｐ型（AlxGa1-x）As（ｘ＝０
〜0.8）層を有することにより、メサストライプ構造の
幅が広く斜面の角度が緩やかなときにも、メサストライ
プ内周辺部へ電流が広がり、ひいてはその周辺部へレー
ザ光が広がり、メサストライプ両脇のｎ型GaAs層による
光吸収を利用した安定した横モード制御AlGaInP系半導
体レーザ装置が得られた。
Pクラッド層のメサストライプ構造とそのメサストライ
プ両脇のｎ型GaAs層の間にｐ型（AlxGa1-x）As（ｘ＝０
〜0.8）層を有することにより、メサストライプ構造の
幅が広く斜面の角度が緩やかなときにも、メサストライ
プ内周辺部へ電流が広がり、ひいてはその周辺部へレー
ザ光が広がり、メサストライプ両脇のｎ型GaAs層による
光吸収を利用した安定した横モード制御AlGaInP系半導
体レーザ装置が得られた。
第１図及び第２図は本発明の実施例である半導体レーザ
のチップを示す断面図であり、第３図は第１図の半導体
レーザの製作行程図である。第４図は本発明の半導体レ
ーザと従来のレーザのレーザ光出力対電流特性図であ
る。また、第５図は従来の半導体レーザのチップを示す
断面図である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型AlGaInPクラッド層、
３……GaInP活性層、４……ｐ型AlGaInPクラッド層、５
……ｐ型GaInP層、６……ｐ型GaAsキャップ層、７……
ｐ型GaAsコンタクト層、８……ｐ型GaAs層、９……Si
O2、11……ｎ型GaAs電流狭窄層、12……ｐ型GaInP層。
のチップを示す断面図であり、第３図は第１図の半導体
レーザの製作行程図である。第４図は本発明の半導体レ
ーザと従来のレーザのレーザ光出力対電流特性図であ
る。また、第５図は従来の半導体レーザのチップを示す
断面図である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型AlGaInPクラッド層、
３……GaInP活性層、４……ｐ型AlGaInPクラッド層、５
……ｐ型GaInP層、６……ｐ型GaAsキャップ層、７……
ｐ型GaAsコンタクト層、８……ｐ型GaAs層、９……Si
O2、11……ｎ型GaAs電流狭窄層、12……ｐ型GaInP層。
Claims (1)
- 【請求項１】ｎ型GaAs基板上に、ｎ型AlGaInPからなる
ｎ型クラッド層と、GaInPまたはAlGaInPからなる活性層
と、ｐ型AlGaInPからなり、メサストライプ状に層の厚
さを部分的に厚くしてなるメサストライプ構造を有する
ｐ型クラッド層とがこの順に積層され、このｐ型クラッ
ド層の前記メサストライプ構造の斜面上にｐ型GaInP層
及びｐ型（AlxGa1-x）As（ｘ＝０〜0.8）層がこの順に
積層されており、斜面が前記ｐ型GaInP層及びｐ型（Alx
Ga1-x）As層で覆われてなるメサストライプ構造の両脇
にｎ型GaAs層を有す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 |
|---|---|---|---|
| JP02114573A JP3087285B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02114573A JP3087285B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0410685A JPH0410685A (ja) | 1992-01-14 |
| JP3087285B2 true JP3087285B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=14641220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02114573A Expired - Fee Related JP3087285B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3087285B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06219089A (ja) * | 1993-02-15 | 1994-08-09 | Hiroshi Sano | 紙挟み装置 |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP02114573A patent/JP3087285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06219089A (ja) * | 1993-02-15 | 1994-08-09 | Hiroshi Sano | 紙挟み装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0410685A (ja) | 1992-01-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |