JP3251771B2 - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JP3251771B2
JP3251771B2 JP12237994A JP12237994A JP3251771B2 JP 3251771 B2 JP3251771 B2 JP 3251771B2 JP 12237994 A JP12237994 A JP 12237994A JP 12237994 A JP12237994 A JP 12237994A JP 3251771 B2 JP3251771 B2 JP 3251771B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザに関し、特
に詳細には、活性層がV族元素を含む組成を有し、光導
波層およびクラッド層がV族元素およびIII 族元素を含
む組成を有してなる半導体レーザに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser, and more particularly, to a semiconductor laser in which an active layer has a composition containing a group V element, and an optical waveguide layer and a cladding layer have a composition containing a group V element and a group III element. The present invention relates to a semiconductor laser provided.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、発振波長が0.7 〜0.85μm帯にあ
る半導体レーザとしては、例えば文献(1) IEEE Journal
of Quantum Electronics (ジャーナル・オブ・クオン
タム・エレクトロニクス),Vol.QE-20,No.10, October 1
984 pp. 1119〜1132に示されるように、n−GaAs基
板にn−AlGaAsクラッド層、nまたはi−AlG
aAs光導波層、i−AlGaAs活性層、pまたはi
−AlGaAs光導波層、p−AlGaAsクラッド
層、およびp−GaAsキャップ層を形成してなるもの
が広く知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor laser having an oscillation wavelength in a 0.7 to 0.85 μm band, for example,
of Quantum Electronics, Vol. QE-20, No. 10, October 1
984 pp. 1119-1132, an n-AlGaAs cladding layer, n- or i-AlG
aAs optical waveguide layer, i-AlGaAs active layer, p or i
-An optical waveguide formed by forming an AlGaAs optical waveguide layer, a p-AlGaAs cladding layer, and a p-GaAs cap layer is widely known.

【0003】また、上記発振波長帯の半導体レーザとし
て、文献(2) Japanese Journal ofApplied Physics
(ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィ
ジックス)Vol.31(1992)pp. L1686 〜L1688 に示される
ように、n−GaAs基板にn−InGaPクラッド
層、nまたはi−Inx2Ga1-x2As1-y2y2光導波
層、i−Inx1Ga1-x1As1-y1y1活性層(x1<x2,
y1<y2)、pまたはi−Inx2Ga1-x2As1-y2y2
導波層、p−InGaPクラッド層、およびp−GaA
sキャップ層を形成してなるものも提案されている。
As a semiconductor laser having the above-mentioned oscillation wavelength band, reference (2) Japanese Journal of Applied Physics
(Japanese Journal of Applied Physics) As shown in Vol. 31 (1992) pp. L1686 to L1688, an n-GaAs substrate has an n-InGaP cladding layer and n or i-In x2 Ga 1-x2 As. 1-y2 P y2 optical waveguide layer, i-In x1 Ga 1- x1 As 1-y1 P y1 active layer (x1 <x2,
y1 <y2), p or i-In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 P y2 optical waveguide layer, p-InGaP cladding layer, and p-GaA
There has also been proposed one formed with an s cap layer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記文献(1)
に示されている構造には、活性層に含まれているAlが
化学的に活性で酸化しやすいため、劈開して形成した共
振器端面が劣化しやすく、高信頼性を得ることが難しい
という問題がある。
However, the above document (1)
In the structure shown in (1), since the Al contained in the active layer is chemically active and easily oxidized, the cavity end face formed by cleavage is easily deteriorated, and it is difficult to obtain high reliability. There's a problem.

【0005】文献(2) に示されている構造は、このよう
な問題に対処するものであるが、その反面この構造は、
有機金属気相成長(MOCVD)法等における結晶成長
において、クラッド−光導波層界面、光導波層−活性層
界面、あるいはそれらの逆の成長過程で、V族元素水素
化物ガス(PH3 、AsH3 )の切換え、すなわち例え
ばガスバルブの開閉や、マスフローコントローラによる
ガス流量の増減等の操作が必要であって、この切換え時
に結晶表面の状態を不安定にしてしまうため、各層間の
界面を高品質で安定に再現性良く形成することができ
ず、また、層界面の上に成長する結晶の品質を落として
しまうという欠点がある。
[0005] The structure shown in Reference (2) addresses such a problem.
In crystal growth by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or the like, a group V element hydride gas (PH 3 , AsH) is formed at the interface between the cladding and the optical waveguide layer, between the optical waveguide layer and the active layer, or vice versa. 3 ) Switching, that is, opening / closing of a gas valve or increasing / decreasing the gas flow rate by a mass flow controller, for example, makes the state of the crystal surface unstable at the time of this switching. However, there is a disadvantage that the crystal cannot be formed stably with high reproducibility, and the quality of the crystal grown on the layer interface deteriorates.

【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、層界面および層界面の上に成長する結晶が高品
質となり、高出力発振下においても信頼性の高い半導体
レーザを提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a semiconductor laser having high quality of a layer interface and a crystal grown on the layer interface and having high reliability even under high output oscillation. It is intended for.

【0007】また本発明は、上記目的を達成した上で、
活性層の酸化による共振器端面の劣化が防止されて、こ
の点からも高信頼性が期待できる半導体レーザを提供す
ることを目的とするものである。
Further, the present invention has achieved the above object and
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser in which deterioration of a cavity facet due to oxidation of an active layer is prevented and high reliability can be expected from this point as well.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の半導
体レーザは、請求項1に記載の通り、活性層が2元以上
のV族元素を含む組成を有し、この活性層を挟む光導波
層およびクラッド層がV族元素およびIII 族元素を含む
組成を有し、上記光導波層およびクラッド層のV族元素
の組成比が活性層のV族元素の組成比と同じとされる一
方、該光導波層およびクラッド層のIII 族元素の組成比
を変えることにより分離閉じ込めヘテロ構造が形成され
たことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, an active layer has a composition containing at least two elements of a group V element, and a light guide sandwiching the active layer. The wave layer and the cladding layer have a composition containing a group V element and a group III element, and the composition ratio of the group V element in the optical waveguide layer and the cladding layer is the same as the composition ratio of the group V element in the active layer. The separation and confinement heterostructure is formed by changing the composition ratio of the group III element of the optical waveguide layer and the cladding layer.

【0009】本発明による第2の半導体レーザは、請求
項2に記載の通り、上記第1の半導体レーザにおいて、
特に、活性層がInx1Ga1-x1As1-y1y1、光導波層
がInx1(Ga1-z1Alz11-x1As1-y1y1、クラッ
ド層がInx1(Ga1-z2Alz21-x1As1-y1y1(た
だし、0<z1<z2)からなることを特徴とするものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the second semiconductor laser according to the first aspect, wherein
In particular, the active layer is In x1 Ga 1-x1 As 1 -y1 P y1, optical waveguide layer In x1 (Ga 1-z1 Al z1) 1-x1 As 1-y1 P y1, cladding layer is an In x1 (Ga 1 -z2 Al z2) 1-x1 as 1-y1 P y1 ( although and is characterized in that it consists of 0 <z1 <z2).

【0010】本発明による第3の半導体レーザは、請求
項3に記載の通り、活性層が1元のV族元素を含む組成
を有し、この活性層を挟む光導波層およびクラッド層
が、活性層のV族元素を含む2元以上のV族元素および
III 族元素を含む組成を有し、上記光導波層およびクラ
ッド層のV族元素の組成比が互いに同じとされる一方、
該光導波層およびクラッド層のIII 族元素の組成比を変
えることにより分離閉じ込めヘテロ構造が形成されたこ
とを特徴とするものである。
In a third semiconductor laser according to the present invention, as described in claim 3, the active layer has a composition containing an elementary group V element, and the optical waveguide layer and the cladding layer sandwiching the active layer are: Two or more group V elements including group V elements in the active layer; and
While having a composition containing a group III element, the composition ratio of the group V element in the optical waveguide layer and the cladding layer is the same as each other,
A different confinement heterostructure is formed by changing the composition ratio of the group III element in the optical waveguide layer and the cladding layer.

【0011】また本発明による第4の半導体レーザは、
請求項4に記載の通り、上記第3の半導体レーザにおい
て、特に、活性層がInx2Ga1-x2As、光導波層がI
x1(Ga1-z1Alz11-x1As1-y1y1、クラッド層
がInx1(Ga1-z2Alz21-x1As1-y1y1(ただ
し、0≦z1<z2)からなることを特徴とするものであ
る。
A fourth semiconductor laser according to the present invention comprises:
As described in claim 4, in the third semiconductor laser, in particular, the active layer is In x2 Ga 1-x2 As, and the optical waveguide layer is I x
n x1 (Ga 1-z1 Al z1 ) 1-x1 As 1-y1 Py 1 , cladding layer is In x1 (Ga 1-z2 Al z2 ) 1-x1 As 1-y1 Py 1 (where 0 ≦ z1 <z2) ).

【0012】[0012]

【作用および発明の効果】上記第1の半導体レーザにお
いては、活性層、光導波層およびクラッド層の全てにお
いてV族元素の組成比が共通であるので、その作製のた
めのMOCVDや分子線エピタキシャル成長等におい
て、層界面でのV族元素ガス切換えを必要としない。
In the first semiconductor laser, since the active layer, the optical waveguide layer, and the cladding layer all have the same composition ratio of the group V element, MOCVD or molecular beam epitaxial growth for their fabrication is performed. In such cases, it is not necessary to switch the group V element gas at the layer interface.

【0013】また上記第3の半導体レーザにおいては、
光導波層およびクラッド層のV族元素の組成比が共通で
あるので、その作製のためのMOCVDや分子線エピタ
キシャル成長等において、層界面でのV族元素ガス切換
えは活性層と光導波層との間のみで行なえばよく、光導
波層とクラッド層との間でこのV族元素ガス切換えは不
要である。
In the third semiconductor laser,
Since the composition ratio of the group V element in the optical waveguide layer and the cladding layer is common, the switching of the group V element gas at the layer interface between the active layer and the optical waveguide layer in MOCVD or molecular beam epitaxial growth for the production thereof is performed. The switching of the group V element gas between the optical waveguide layer and the cladding layer is unnecessary.

【0014】このようにMOCVDや分子線エピタキシ
ャル成長等において、層界面でのV族元素ガス切換えが
全く不要であるか、あるいは最少限で済めば、各層間の
界面でのV族元素の原料の相互置換がなくなり、結晶表
面の状態が不安定化することがなくなる。それにより本
発明による半導体レーザは、層界面および層界面の上に
成長する結晶の品質が高くて、高出力発振下においても
高い信頼性が確保されるものとなる。
As described above, in the case of MOCVD or molecular beam epitaxy, it is not necessary to switch the group V element gas at the layer interface at all, or if it is minimized, the mutual exchange of the group V element material at the interface between the layers is possible. Substitution does not occur, and the state of the crystal surface does not become unstable. As a result, the semiconductor laser according to the present invention has high quality of the crystal grown on the layer interface and the layer interface, and ensures high reliability even under high output oscillation.

【0015】さらに、上述のように層界面でのV族元素
ガス切換えが全く不要であるか、あるいは最少限で済め
ば、層界面での成長中断時間が短縮されるので、本発明
の半導体レーザは層界面に欠陥の無い、高信頼性のもの
となり得る。
Furthermore, as described above, if the switching of the group V element gas at the layer interface is not required or is minimized, the growth interruption time at the layer interface can be shortened. Can be highly reliable without defects at the layer interface.

【0016】それに加えて特に第2および第4の半導体
レーザにおいては、活性層に酸化しやすいAlを含まな
いので、活性層の酸化による共振器端面の劣化が防止さ
れて、この点からも信頼性が高いものとなり得る。
In addition, particularly in the second and fourth semiconductor lasers, since the active layer does not contain easily oxidizable Al, the deterioration of the cavity facet due to the oxidation of the active layer is prevented. Can be high.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施例による半
導体レーザの層構成を示すものである。この半導体レー
ザは一例として、III 族元素原料となる有機金属として
TMA、TMG、TMIを持ち、V族元素原料となる水
素化物ガスとしてAsH3 、PH3 を持つMOCVD装
置により、n−GaAs基板2上にn−Inx1(Ga
1-z2Alz21-x1As1-y1y1クラッド層3、nまたは
i−Inx1(Ga1-z1Alz11-x1As1-y1y1光導波
層4、i−Inx1Ga1-x1As1-y1y1活性層5、pま
たはi−Inx1(Ga1-z1Alz11-x1As1-y1y1
導波層6、p−Inx1(Ga1-z2Alz21-x1As1-y1
y1クラッド層7、p−GaAsコンタクト層8(ただ
し、0<z1<z2)を順次成長させて形成されたものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows a layer structure of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. As an example, this semiconductor laser has an n-GaAs substrate 2 by a MOCVD apparatus having TMA, TMG, and TMI as organic metals serving as group III element materials and AsH 3 and PH 3 as hydride gases serving as group V element materials. N-In x1 (Ga
1-z2 Alz2 ) 1-x1 As1 -y1 Py1 cladding layer 3, n or i- Inx1 (Ga1 -z1 Alz1 ) 1-x1 As1 -y1 Py1 optical waveguide layer 4, i-In x1 Ga 1-x1 As 1- y1 P y1 active layer 5, p or i-In x1 (Ga 1- z1 Al z1) 1-x1 As 1-y1 P y1 optical waveguide layer 6, p-In x1 (Ga 1 -z2 Al z2 ) 1-x1 As 1-y1
It is formed by sequentially growing a Py1 cladding layer 7 and a p-GaAs contact layer 8 (where 0 <z1 <z2).

【0018】この場合、V族元素のAsおよびPは、コ
ンタクト層8を除く全ての層において組成が同じであ
る。そこで、MOCVD成長において各層3〜7の原料
となるV族元素水素化物ガスAsH3 、PH3 につい
て、組成比変更のための切換え(バルブの開閉およびマ
スフローコントローラ等による流量の増減)を行なう必
要がなく、III 族元素原料のTMAとTMGのバルブ開
閉と流量の制御のみを行なえばよい。
In this case, the composition of the group V elements As and P is the same in all layers except the contact layer 8. Therefore, it is necessary to perform switching for changing the composition ratio (opening / closing valves and increasing / decreasing the flow rate by a mass flow controller or the like) with respect to the group V element hydride gases AsH 3 and PH 3 which are the raw materials of the layers 3 to 7 in MOCVD growth. Instead, only the opening and closing of the valves and the flow rate control of the group III element materials TMA and TMG need be performed.

【0019】その後、基板2およびコンタクト層8の上
にそれぞれに金属からなるn側電極1およびp側電極9
を形成して、この第1実施例の半導体レーザが完成す
る。
Thereafter, an n-side electrode 1 and a p-side electrode 9 made of metal are formed on the substrate 2 and the contact layer 8, respectively.
Is formed to complete the semiconductor laser of the first embodiment.

【0020】上述のようにMOCVDによる結晶成長時
に、層界面でのV族元素ガス切換えが全く不要であれ
ば、このV族元素ガス切換え時に結晶表面の状態を不安
定にしてしまうことがなくなる。それによりこの半導体
レーザは、層界面および層界面の上に成長する結晶の品
質が高くて、高出力発振下においても高い信頼性が確保
されるものとなる。
As described above, if the switching of the group V element gas at the layer interface is not required at all during the crystal growth by MOCVD, the state of the crystal surface does not become unstable at the time of switching the group V element gas. As a result, the semiconductor laser has high quality of the layer interface and the crystal grown on the layer interface, and ensures high reliability even under high output oscillation.

【0021】また本実施例の半導体レーザは、活性層5
に酸化しやすいAlを含まないので、活性層5の酸化に
よる共振器端面の劣化が防止されて、この点からも信頼
性が高いものとなり得る。
The semiconductor laser according to the present embodiment has an active layer 5
Since Al which is easily oxidized is not contained, deterioration of the cavity end face due to oxidation of the active layer 5 is prevented, and in this respect, reliability can be improved.

【0022】なお、前記文献(2) に示される活性層をI
x1Ga1-x1As1-y1y1、光導波層をInx2Ga1-x2
As1-y2y2(x1<x2,y1<y2)とする構造では、活性
層Inx1Ga1-x1As1-y1y1と光導波層Inx2Ga
1-x2As1-y2y2との間で、ハリソンのLCAO理論
(W.A.Harrison: Journal of Vacuum Society Technolo
gy(ジャーナル・オブ・バキューム・ソサイアティ・テ
クノロジー)Vol.14,No.4,1977 pp. 1016 〜1021 参
照)等により伝導帯のバンドオフセットΔEcと価電子
帯のバンドオフセットΔEvを計算すると、ΔEc<Δ
Evとなり、正孔にくらべ有効質量の軽い電子を効果的
に閉じ込めることができない。
It should be noted that the active layer shown in the above reference (2) is
n x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 , and the optical waveguide layer is In x2 Ga 1-x2
As 1-y2 P y2 (x1 <x2, y1 <y2) in structure to the active layer In x1 Ga 1-x1 As 1 -y1 P y1 and the optical waveguide layer an In x2 Ga
Between the 1-x2 As 1-y2 P y2, Harrison LCAO theory (WAHarrison: Journal of Vacuum Society Technolo
gy (Journal of Vacuum Society Technology) Vol. 14, No. 4, 1977, pp. 1016-1021) and the like, the band offset ΔEc of the conduction band and the band offset ΔEv of the valence band are calculated as ΔEc < Δ
It becomes Ev, and it is not possible to effectively confine electrons having a lighter effective mass than holes.

【0023】一方、本発明による上記活性層Inx1Ga
1-x1As1-y1y1と光導波層Inx1(Ga1-z1Alz1
1-x1As1-y1y1の間での伝導帯のバンドオフセットΔ
Ecと価電子帯のバンドオフセットΔEvを計算する
と、ΔEc:ΔEv〜6:4となり、電子を効果的に閉
じ込める構造となっているため、しきい値が低くなり、
また特性温度が高くなるという効果も生じる。
On the other hand, the active layer In x1 Ga according to the present invention
1-x1 As 1-y1 Py 1 and optical waveguide layer In x1 (Ga 1-z1 Al z1 )
Band offset Δ of conduction band between 1-x1 As 1-y1 Py1
When Ec and the band offset ΔEv of the valence band are calculated, ΔEc: ΔEv〜6: 4, and the structure is such that electrons are effectively confined.
In addition, there is an effect that the characteristic temperature is increased.

【0024】上記第1実施例では、V族元素組成が活性
層、光導波層およびクラッド層で全て同じであるが、次
に、活性層のみ歪を含み、そのV族元素組成が光導波層
およびクラッド層とは異なる第2実施例について、図2
を参照して説明する。
In the first embodiment, although the group V element composition is the same in the active layer, the optical waveguide layer and the cladding layer, only the active layer contains a strain and the group V element composition is FIG. 2 shows a second embodiment different from the cladding layer.
This will be described with reference to FIG.

【0025】この第2実施例の半導体レーザは、前述し
たものと同様のMOCVD装置により、n−GaAs基
板12上にn−Inx1(Ga1-z2Alz21-x1As1-y1
y1クラッド層13、nまたはi−Inx1(Ga1-z1
z11-x1As1-y1y1光導波層14、i−Inx2Ga
1-x2As活性層15、pまたはi−Inx1(Ga1-z1Al
z11-x1As1-y1y1光導波層16、p−Inx1(Ga
1-z2Alz21-x1As1-y1y1クラッド層17、p−Ga
Asコンタクト層18(ただし、0≦z1<z2)を順次成長
させて形成されたものである。
In the semiconductor laser of the second embodiment, n-In x1 (Ga 1 -z 2 Al z2 ) 1 -x 1 As 1 -y 1 P is formed on an n-GaAs substrate 12 by the same MOCVD apparatus as described above.
y1 cladding layer 13, n or i-In x1 (Ga 1 -z1 A
l z1 ) 1-x1 As 1-y1 Py 1 optical waveguide layer 14, i-In x2 Ga
1-x2 As active layer 15, p or i-In x1 (Ga 1-z1 Al
z1 ) 1-x1 As1 -y1 Py1 optical waveguide layer 16, p- Inx1 (Ga
1-z2 Alz2 ) 1-x1 As1 -y1 Py1 clad layer 17, p-Ga
It is formed by sequentially growing As contact layers 18 (where 0 ≦ z1 <z2).

【0026】この構成の場合、光導波層14と活性層15の
間、および活性層15と光導波層16の間で、AsおよびP
の組成比を変更するためにV族元素ガスの切換えを必要
とするが、この場合はPH3 のガスバルブの開閉を行な
うだけでよい。そして、クラッド層13と光導波層14との
間、および光導波層16とクラッド層17との間では、V族
元素ガスの切換えは不要である。
In the case of this configuration, As and P are provided between the optical waveguide layer 14 and the active layer 15 and between the active layer 15 and the optical waveguide layer 16.
In order to change the composition ratio, it is necessary to switch the group V element gas. In this case, it is only necessary to open and close the PH 3 gas valve. Further, between the cladding layer 13 and the optical waveguide layer 14, and between the optical waveguide layer 16 and the cladding layer 17, there is no need to switch the group V element gas.

【0027】その後、基板12およびコンタクト層18の上
にそれぞれに金属からなるn側電極11およびp側電極19
を形成して、この第2実施例の半導体レーザが完成す
る。
Thereafter, an n-side electrode 11 and a p-side electrode 19 made of metal are formed on the substrate 12 and the contact layer 18, respectively.
Is formed to complete the semiconductor laser of the second embodiment.

【0028】上述のようにMOCVDによる結晶成長時
に、層界面でのV族元素ガス切換えが少なくて済めば、
このV族元素ガス切換え時に結晶表面の状態を不安定に
してしまうことがなくなる。それによりこの第2実施例
の半導体レーザも、層界面および層界面の上に成長する
結晶の品質が高くて、高出力発振下においても高い信頼
性が確保されるものとなる。
As described above, if the switching of the group V element gas at the layer interface is small during the crystal growth by MOCVD,
When the group V element gas is switched, the state of the crystal surface does not become unstable. Accordingly, also in the semiconductor laser of the second embodiment, the quality of the crystal growing on the layer interface and the layer interface is high, and high reliability is ensured even under high output oscillation.

【0029】またこの第2実施例の半導体レーザも、活
性層15に酸化しやすいAlを含まないので、活性層15の
酸化による共振器端面の劣化が防止されて、この点から
も信頼性が高いものとなり得る。
Also in the semiconductor laser of the second embodiment, since the active layer 15 does not contain easily oxidizable Al, deterioration of the cavity facet due to oxidation of the active layer 15 is prevented, and the reliability is also improved in this respect. Can be expensive.

【0030】なお上記2つの実施例では、単純なブロー
ドエリア構造を形成しているが、これらの実施例の構成
にさらに通常のフォトリソグラフィーやエッチングによ
る加工を施すことにより、屈折率導波機構付き半導体レ
ーザや、回折格子付きの半導体レーザや、光集積回路を
作製することも可能である。
In the above two embodiments, a simple broad area structure is formed. However, the structure of these embodiments is further processed by ordinary photolithography or etching to provide a refractive index guide mechanism. It is also possible to manufacture a semiconductor laser, a semiconductor laser with a diffraction grating, and an optical integrated circuit.

【0031】また上記各実施例の構造は、特に量子井戸
が単一で、光導波層組成が一定のSQW−SCHと呼ば
れる構造であるが、SQWの代わりに量子井戸を複数と
するMQW構造に対しても本発明は適用可能である。
The structure of each of the above embodiments is a structure called an SQW-SCH having a single quantum well and a constant optical waveguide layer composition. However, instead of the SQW, an MQW structure having a plurality of quantum wells is used. The present invention is also applicable to this.

【0032】さらに、光導波層に関しては、GRIN構
造(GRaded−INdex)すなわち屈折率分布構
造が考えられるが、この構造を形成する際にもV族元素
水素化物ガスの切換えなしに、TMAおよびTMGの流
量比を随時なだらかに変えて行くだけで、GRIN構造
の屈折率プロファイルが得られる。
Further, as for the optical waveguide layer, a GRIN structure (GRadded-INDex), that is, a refractive index distribution structure is conceivable. In forming this structure, TMA and TMG can be formed without switching the hydride gas of the group V element. The refractive index profile of the GRIN structure can be obtained only by gradually changing the flow rate ratio at any time.

【0033】また発振波長帯に関しては、第1実施例の
活性層5をInx1Ga1-x1As1-y1y1とするものにつ
いては、x1〜0.49y1、0<y1<1の関係を満たすように
適当なx1、y1を決定すれば、発振波長λを680 nm<λ
<870 nmの範囲で制御可能である。一方、第2実施例
の活性層15をInx2Ga1-x2Asとするものについて
は、λ<1150nmの範囲までの制御が可能である。ま
た、InGaAsSb系の材料を用いる場合は、2μm
帯の長波長帯のレーザにも本発明を適用することができ
る。
Further with respect to the oscillation wavelength band, a for which the active layer 5 of the first embodiment and the In x1 Ga 1-x1 As 1 -y1 P y1 is, x1~0.49y1,0 <y1 <1 relationship If appropriate x1 and y1 are determined so as to satisfy the condition, the oscillation wavelength λ is set to 680 nm <λ.
It can be controlled in the range of <870 nm. On the other hand, when the active layer 15 of the second embodiment is made of In x2 Ga 1-x2 As, control can be performed up to the range of λ <1150 nm. When an InGaAsSb-based material is used, 2 μm
The present invention can be applied to a laser having a long wavelength band.

【0034】また、上記各実施例においてIII 族元素原
料としてはTMA、TMI、TMGが使用されている
が、TEA、TEG、TEI等の他の有機金属ガスを用
いてもよい。他方、V族元素の原料ガスとしてはAsH
3 、PH3 が用いられているが、その他の水素化化合物
や有機金属ガスが用いてられてもよい。さらに、2元の
V族元素からなる半導体としてAs、Pからなる化合物
半導体を挙げているが、Sb等を含めたV族元素で2元
以上となってもよい。また結晶成長法として、固体ある
いはガスを原料とする分子線エピタキシャル成長法を採
用することもできる。
In each of the above embodiments, TMA, TMI, and TMG are used as the group III element raw material, but other organic metal gases such as TEA, TEG, and TEI may be used. On the other hand, AsH source gas is AsH
3 , PH 3 is used, but other hydride compounds or organometallic gases may be used. Further, a compound semiconductor composed of As and P is described as a semiconductor composed of a binary group V element, but a binary semiconductor composed of a group V element including Sb or the like may be used. Further, as a crystal growth method, a molecular beam epitaxial growth method using a solid or gas as a raw material can be employed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例による半導体レーザの層構
成を示す概略図
FIG. 1 is a schematic diagram showing a layer configuration of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例による半導体レーザの層構
成を示す概略図
FIG. 2 is a schematic view showing a layer configuration of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n側電極 2 n−GaAs基板 3 n−Inx1(Ga1-z2Alz21-x1As1-y1y1
クラッド層 4 nまたはi−Inx1(Ga1-z1Alz11-x1As
1-y1y1光導波層 5 i−Inx1Ga1-x1As1-y1y1活性層 6 pまたはi−Inx1(Ga1-z1Alz11-x1As
1-y1y1光導波層 7 p−Inx1(Ga1-z2Alz21-x1As1-y1y1
クラッド層 8 p−GaAsコンタクト層 9 p側電極 11 n側電極 12 n−GaAs基板 13 n−Inx1(Ga1-z2Alz21-x1As1-y1y1
クラッド層 14 nまたはi−Inx1(Ga1-z1Alz11-x1As
1-y1y1光導波層 15 i−Inx2Ga1-x2As活性層 16 pまたはi−Inx1(Ga1-z1Alz11-x1As
1-y1y1光導波層 17 p−Inx1(Ga1-z2Alz21-x1As1-y1y1
クラッド層 18 p−GaAsコンタクト層 19 p側電極
1 n-side electrode 2 n-GaAs substrate 3 n-In x1 (Ga 1 -z 2 Al z2 ) 1-x1 As 1 -y1 Py 1
Cladding layer 4n or i-In x1 (Ga 1-z1 Al z1 ) 1-x1 As
1-y1 P y1 optical waveguide layer 5 i-In x1 Ga 1- x1 As 1-y1 P y1 active layer 6 p or i-In x1 (Ga 1- z1 Al z1) 1-x1 As
1-y1 Py1 optical waveguide layer 7 p- Inx1 (Ga1 - z2Alz2 ) 1-x1As1 - y1Py1
Cladding layer 8 p-GaAs contact layer 9 p-side electrode 11 n-side electrode 12 n-GaAs substrate 13 n-In x1 (Ga 1 -z 2 Al z2 ) 1-x1 As 1 -y1 Py 1
Cladding layer 14n or i-In x1 (Ga 1-z1 Al z1 ) 1-x1 As
1-y1 Py1 optical waveguide layer 15 i- Inx2Ga1 -x2As active layer 16p or i- Inx1 (Ga1 - z1Alz1 ) 1-x1As
1-y1 Py1 optical waveguide layer 17 p- Inx1 (Ga1 - z2Alz2 ) 1-x1As1 - y1Py1
Cladding layer 18 p-GaAs contact layer 19 p-side electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 H01S 5/50 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00 H01S 5/50 JICST file (JOIS)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 活性層が2元以上のV族元素を含む組成
を有し、 この活性層を挟む光導波層およびクラッド層がV族元素
およびIII 族元素を含む組成を有し、 前記光導波層およびクラッド層のV族元素の組成比が活
性層のV族元素の組成比と同じとされる一方、該光導波
層およびクラッド層のIII 族元素の組成比を変えること
により分離閉じ込めヘテロ構造が形成されたことを特徴
とする半導体レーザ。
An active layer having a composition containing two or more group V elements; an optical waveguide layer and a cladding layer sandwiching the active layer having a composition containing a group V element and a group III element; The composition ratio of the group V element in the wave layer and the cladding layer is the same as the composition ratio of the group V element in the active layer, while the composition ratio of the group III element in the optical waveguide layer and the cladding layer is changed to obtain the separated confinement heterostructure. A semiconductor laser having a structure formed.
【請求項2】 前記活性層がInx1Ga1-x1As1-y1
y1、 前記光導波層がInx1(Ga1-z1Alz11-x1As1-y1
y1、 前記クラッド層がInx1(Ga1-z2Alz21-x1As
1-y1y1(ただし、0<z1<z2)からなることを特徴と
する請求項1記載の半導体レーザ。
2. The method according to claim 1, wherein the active layer is In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P
y1 , the optical waveguide layer is In x1 (Ga 1-z1 Al z1 ) 1-x1 As 1-y1
P y1 , the cladding layer is In x1 (Ga 1 -z 2 Al z2 ) 1-x1 As
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein 1-y1 Py1 (where 0 <z1 <z2).
【請求項3】 活性層が1元のV族元素を含む組成を有
し、 この活性層を挟む光導波層およびクラッド層が、活性層
のV族元素を含む2元以上のV族元素およびIII 族元素
を含む組成を有し、 前記光導波層およびクラッド層のV族元素の組成比が互
いに同じとされる一方、該光導波層およびクラッド層の
III 族元素の組成比を変えることにより分離閉じ込めヘ
テロ構造が形成されたことを特徴とする半導体レーザ。
3. The active layer has a composition containing one elemental V group element, and the optical waveguide layer and the cladding layer sandwiching the active layer are composed of at least two elemental V group elements containing the V group element of the active layer. The optical waveguide layer and the cladding layer have the same composition ratio of the group V element, and the optical waveguide layer and the cladding layer have the same composition ratio.
A semiconductor laser, wherein a separated confinement heterostructure is formed by changing the composition ratio of a group III element.
【請求項4】 前記活性層がInx2Ga1-x2As、 前記光導波層がInx1(Ga1-z1Alz11-x1As1-y1
y1、 前記クラッド層がInx1(Ga1-z2Alz21-x1As
1-y1y1(ただし、0≦z1<z2)からなることを特徴と
する請求項3記載の半導体レーザ。
4. The active layer is In x2 Ga 1-x2 As, and the optical waveguide layer is In x1 (Ga 1-z1 Al z1 ) 1-x1 As 1-y1.
P y1 , the cladding layer is In x1 (Ga 1 -z 2 Al z2 ) 1-x1 As
4. The semiconductor laser according to claim 3, wherein 1-y1 Py1 (where 0.ltoreq.z1 <z2).
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