JP3285079B2 - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JP3285079B2
JP3285079B2 JP17847297A JP17847297A JP3285079B2 JP 3285079 B2 JP3285079 B2 JP 3285079B2 JP 17847297 A JP17847297 A JP 17847297A JP 17847297 A JP17847297 A JP 17847297A JP 3285079 B2 JP3285079 B2 JP 3285079B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は通信用及び情報処理
用半導体レーザに関する。
The present invention relates to a semiconductor laser for communication and information processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体レーザは、例えば
1996年8月、エレクトロニクス・レターズ、第32
巻、第17号、1582〜1583頁(ELECTRONICS LE
TTERS,VOL. 32, NO.17, pp.1582-1583, AUGUST, 1996)
に示されるように、安価に製作でき、低い動作電流で安
定に動作するInGaAsP系歪みMQWレーザが用い
られていた。このような半導体レーザでは活性層以外の
領域に流れる漏れ電流の低減が重要となる。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of semiconductor laser is disclosed in, for example, Electronics Letters, No. 32, August 1996.
Vol. 17, No. 1582-1583 (ELECTRONICS LE
TTERS, VOL. 32, NO. 17, pp. 1582-1583, AUGUST, 1996)
As described above, an InGaAsP-based strained MQW laser that can be manufactured at low cost and operates stably with a low operating current has been used. In such a semiconductor laser, it is important to reduce leakage current flowing in a region other than the active layer.

【0003】図19は従来の半導体レーザの断面図であ
るが、n型InPからなる半導体基板191上に成長し
たn型InPからなるn型クラッド層192、InAs
PウェルとInGaPバリヤーから構成される多重量子
井戸(MQW)からなる活性層193と、p型InPか
らなるp型クラッド層194とをp型InPからなる埋
め込み層195により埋め込んだ構造である。n型クラ
ッド層192と埋め込み層195が接する界面にはIn
Ppn接合196が形成されている。また金属からなる
p電極197とn電極198とを有する。埋め込み構造
が単純であるため製作が容易であり低コストである。ま
た、活性層193のバンドギャップがInPのバンドギ
ャップより小さいため、活性層193領域の立ち上がり
電圧はInPpn接合196の立ち上がり電圧より小さ
い。このため電流は主として活性層193を流れてレー
ザ発振する。
FIG. 19 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser. An n-type cladding layer 192 made of n-type InP grown on a semiconductor substrate 191 made of n-type InP and an InAs
In this structure, an active layer 193 composed of a multiple quantum well (MQW) composed of a P well and an InGaP barrier and a p-type cladding layer 194 composed of p-type InP are buried with a buried layer 195 composed of p-type InP. At the interface where the n-type cladding layer 192 and the buried layer 195 are in contact, In
A Ppn junction 196 is formed. Further, it has a p-electrode 197 and an n-electrode 198 made of metal. Since the embedding structure is simple, the production is easy and the cost is low. Further, since the band gap of the active layer 193 is smaller than the band gap of InP, the rising voltage of the active layer 193 region is smaller than the rising voltage of the InPpn junction 196. Therefore, the current mainly flows through the active layer 193 and oscillates.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
構造では活性層以外を流れる漏れ電流がかなり多いとい
う問題があった。
However, the above-described structure has a problem that a large amount of leakage current flows through portions other than the active layer.

【0005】本発明の目的は、製作が容易であり、漏れ
電流を小さく抑えた動作電流の小さい半導体レーザを提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser which is easy to manufacture and has a small operating current with a small leakage current.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、3−5族半導体からなる3−5クラッド層と、3−
5族半導体からなるストライプ状の活性層と、3−5ク
ラッド層及び活性層上に層状の2−6族半導体からなる
2−6クラッド層とを有し、3−5クラッド層と2−6
クラッド層の伝導型が異なっており、前記2−6クラッ
ド層のバンドギャップの大きさが前記3−5クラッド層
のバンドギャップの大きさと同じかそれ以上であること
を特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor laser comprising: a 3-5 cladding layer made of a group 3-5 semiconductor;
A stripe-shaped active layer made of a group 5 semiconductor, a 3-5 clad layer, and a 2-6 clad layer made of a layered group 2-6 semiconductor on the active layer;
The conduction type of the cladding layer is different, and the band gap of the 2-6 cladding layer is equal to or larger than the band gap of the 3-5 cladding layer.

【0007】ストライプ状の活性層を介してのpn接合
と、3−5クラッド層と2−6クラッド層によって形成
される2−6/3−5pnヘテロ接合とが並列して存在
している。2−6クラッド層のバンドギャップが活性層
よりも非常に大きいため、活性層を介してのpn接合の
立ち上がり電圧にくらべ、2−6/3−5pnヘテロ接
合の立ち上がり電圧が高い。このため電流が活性層に集
中し、漏れ電流が減少する。また、活性層の縦方向と横
方向とも3−5クラッド層と2−6クラッド層によって
囲まれているため、光とキャリアが活性層に閉じ込めら
れる。
[0007] A pn junction through a stripe-shaped active layer and a 2-6 / 3-5 pn heterojunction formed by a 3-5 cladding layer and a 2-6 cladding layer exist in parallel. Since the band gap of the 2-6 cladding layer is much larger than that of the active layer, the rising voltage of the 2-6 / 3-5pn heterojunction is higher than the rising voltage of the pn junction via the active layer. Therefore, current concentrates on the active layer, and the leakage current decreases. Further, since the active layer is surrounded by the 3-5 cladding layer and the 2-6 cladding layer both in the vertical and horizontal directions, light and carriers are confined in the active layer.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】次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。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0009】図1は本発明の第1の実施の形態を示す断
面図、図2はそのバンド構造図、図3は電気特性図であ
る。図1において、n型の半導体基板11上に、n型3
−5族半導体からなる3−5クラッド層12、3−5族
半導体からなるストライプ状の活性層13、p型2−6
族半導体からなる2−6クラッド層14、金属からなる
p電極15とn電極16とを有する。活性層13の両わ
きは3−5クラッド層12と2−6クラッド層14が接
しており2−6/3−5pnヘテロ接合17が形成され
ている。半導体層は有機金属気相成長(MOVPE)法
や分子線結晶成長(MBE)法により形成する。活性層
13は、選択結晶成長法やエッチング法によりストライ
プ状に加工する。p電極15、n電極16は真空蒸着に
より形成できる。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a band structure diagram thereof, and FIG. 3 is an electrical characteristic diagram. In FIG. 1, an n-type semiconductor substrate 11 has an n-type
A 3-5 cladding layer 12 made of a Group 5 semiconductor, a striped active layer 13 made of a Group 3-5 semiconductor, and a p-type 2-6
It has a 2-6 cladding layer 14 made of a group III semiconductor, a p electrode 15 and an n electrode 16 made of a metal. The sides of the active layer 13 are in contact with the 3-5 cladding layer 12 and the 2-6 cladding layer 14 to form a 2-6 / 3-5 pn heterojunction 17. The semiconductor layer is formed by a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method or a molecular beam crystal growth (MBE) method. The active layer 13 is processed into a stripe shape by a selective crystal growth method or an etching method. The p electrode 15 and the n electrode 16 can be formed by vacuum evaporation.

【0010】p電極15に正、n電極16に負の電圧を
印加すると、3−5クラッド層12から注入された電子
と2−6クラッド層14から注入された正孔が活性層1
3で再結合して発光し、レーザ発振する。2−6クラッ
ド層14は、2−6族半導体を用いているためバンドギ
ャップが大きい。そのため、活性層13両わきの2−6
/3−5pnヘテロ接合17は、図2(a)に示すよう
に、拡散電位が大きく、価電子帯端21の不連続値と伝
導帯端22の不連続値も大きい。その結果、電気特性は
図3のI−V曲線31のように立ち上がり電圧が高くな
る。これに対し、活性層13でのバンド構造は図2
(b)に示すように、活性層13のバンドギャップが狭
いため、電気特性は図3のI−V曲線32ように立ち上
がり電圧が低くなる。2−6/3−5pnヘテロ接合1
7の立ち上がり電圧が活性層13に比べ非常に大きいた
め、p電極15とn電極16との間に電圧を掛けると、
電流は活性層13にだけ流れ、2−6/3−5pnヘテ
ロ接合17にはほとんど流れない。このため、レーザ発
振時の漏れ電流が少なく、発振しきい値電流が小さくな
る。
When a positive voltage is applied to the p-electrode 15 and a negative voltage is applied to the n-electrode 16, electrons injected from the 3-5 cladding layer 12 and holes injected from the 2-6 cladding layer 14 become active layers 1
The light is recombined at 3 to emit light, and laser oscillation occurs. The 2-6 cladding layer 14 has a large band gap because it uses a Group 2-6 semiconductor. Therefore, 2-6 of the active layer 13
As shown in FIG. 2A, the / 3-5 pn heterojunction 17 has a large diffusion potential, and a discontinuous value at the valence band edge 21 and a discontinuous value at the conduction band edge 22 are also large. As a result, the electrical characteristics have a higher rising voltage as shown by the IV curve 31 in FIG. In contrast, the band structure in the active layer 13 is shown in FIG.
As shown in (b), since the band gap of the active layer 13 is narrow, the electrical characteristics have a low rising voltage as shown by the IV curve 32 in FIG. 2-6 / 3-5pn heterojunction 1
7 is much higher than the active layer 13, so that when a voltage is applied between the p-electrode 15 and the n-electrode 16,
Current flows only through the active layer 13 and hardly flows through the 2-6 / 3-5 pn heterojunction 17. Therefore, the leakage current during laser oscillation is small, and the oscillation threshold current is small.

【0011】望ましいp型2−6クラッド層14のバン
ドギャップの大きさは、n型3−5クラッド層12のバ
ンドギャップの大きさと同じかそれ以上であればよい。
バンドギャップ差が0.1eV以上あればその効果が著
しいが、Hgを含まない2−6族化合物半導体のバンド
ギャップは、同じ格子長の3−5族半導体化合物のバン
ドギャップよりも0.2eV以上大きいので、p型クラ
ッド層にHgを含まない2−6族化合物半導体を用いれ
ば効果が得られる。
The desired band gap of the p-type 2-6 cladding layer 14 may be equal to or larger than the band gap of the n-type 3-5 cladding layer 12.
The effect is remarkable when the band gap difference is 0.1 eV or more, but the band gap of the group 2-6 compound semiconductor containing no Hg is 0.2 eV or more larger than the band gap of the group 3-5 semiconductor compound having the same lattice length. Since it is large, an effect can be obtained by using a group 2-6 compound semiconductor containing no Hg for the p-type cladding layer.

【0012】活性層13の縦方向は3−5クラッド層1
2と2−6クラッド層14で挟まれており、光とキャリ
アが縦方向に閉じ込められている。活性層13の横方向
は2−6クラッド層14で囲われており、光とキャリア
が横方向にも閉じ込められている。すなわち、2−6ク
ラッド層14により縦と横方向の光とキャリアの閉じ込
めを行い、電流狭窄も行っている。構造が単純であるた
め製作が容易であり、歩留りが高い。また、3−5族半
導体に比べ2−6族半導体の結晶成長温度が低いために
2−6クラッド層14の結晶成長は容易である。
The longitudinal direction of the active layer 13 is the 3-5 cladding layer 1.
Light and carriers are confined in the vertical direction between the cladding layers 2 and 2-6. The lateral direction of the active layer 13 is surrounded by a 2-6 cladding layer 14, and light and carriers are also confined in the lateral direction. That is, the light and carriers are confined in the vertical and horizontal directions by the 2-6 cladding layer 14, and the current is confined. Since the structure is simple, manufacturing is easy and the yield is high. In addition, since the crystal growth temperature of the group 2-6 semiconductor is lower than that of the group 3-5 semiconductor, the crystal growth of the 2-6 cladding layer 14 is easy.

【0013】この実施形態では半導体基板と3−5クラ
ッド層をn型とし2−6クラッド層をp型としたが、半
導体基板と3−5クラッド層をp型とし2−6クラッド
層をn型としても良い。また、活性層を単層の3−5族
半導体としたが、これに限らず、多層の3−5族半導体
層からなる単一や多重の量子井戸構造などを用いても良
い。また、3−5クラッド層と半導体基板が同じ材料の
場合には半導体基板の一部を3−5クラッド層として用
いてもよい。
In this embodiment, the semiconductor substrate and the 3-5 cladding layer are n-type and the 2-6 cladding layer is p-type. However, the semiconductor substrate and the 3-5 cladding layer are p-type and the 2-6 cladding layer is n-type. It may be a type. Although the active layer is a single-layer group III-V semiconductor, the invention is not limited to this, and a single or multiple quantum well structure composed of multiple group III-V semiconductor layers may be used. When the 3-5 cladding layer and the semiconductor substrate are made of the same material, a part of the semiconductor substrate may be used as the 3-5 cladding layer.

【0014】この実施形態に用いる材料としては、半導
体基板としてInP、InAs、InSb、InN、G
aAs、GaP、GaSb、GaNなどがあり、3−5
クラッド層及び活性層としては、InGaAsP混晶
系、AlGaAs混晶系、InGaAlP混晶系などが
あり、2−6クラッド層としてZnSe、ZnTe、Z
nS、CdSe、CdS、CdTe、BeSe、BeT
e、MgZnSSe混晶系、MgZnSeTe混晶系、
MgZnCdSe混晶系、BeZnSeTe混晶系、B
eZnCeSe混晶系、ZnCdSeTe混晶系、Cd
MgSSe混晶系などがある。
The materials used in this embodiment include InP, InAs, InSb, InN, G
aAs, GaP, GaSb, GaN, etc .;
As the clad layer and the active layer, there are InGaAsP mixed crystal system, AlGaAs mixed crystal system, InGaAlP mixed crystal system, and the like. ZnSe, ZnTe, Z
nS, CdSe, CdS, CdTe, BeSe, BeT
e, MgZnSSe mixed crystal system, MgZnSeTe mixed crystal system,
MgZnCdSe mixed crystal system, BeZnSeTe mixed crystal system, B
eZnCeSe mixed crystal system, ZnCdSeTe mixed crystal system, Cd
MgSSe mixed crystal system and the like.

【0015】図4は本発明の第2の実施の形態を示す断
面図である。n型の半導体基板41上に、n型3−5族
半導体からなる3−5クラッド層42、3−5族半導体
からなるストライプ状の活性層43、p型2−6族半導
体からなる2−6クラッド層44、金属からなるp電極
45とn電極46とを有する。活性層43は3−5クラ
ッド層42の溝の部分にストライプ状に形成され、両側
では3−5クラッド層42と2−6クラッド層44が接
しており2−6/3−5pnヘテロ接合47が形成され
ている。3−5クラッド層42の溝の部分はエッチング
により形成でき、活性層43は選択成長か、又は結晶成
長とエッチングの組み合わせにより形成できる。
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention. On an n-type semiconductor substrate 41, a 3-5 cladding layer 42 made of an n-type group 3-5 semiconductor, a stripe-shaped active layer 43 made of a group 3-5 semiconductor, and a 2-type semiconductor made of a p-type group 2-6 semiconductor 6 has a cladding layer 44 and a p-electrode 45 and an n-electrode 46 made of metal. The active layer 43 is formed in a stripe shape in the groove portion of the 3-5 cladding layer 42, the 3-5 cladding layer 42 and the 2-6 cladding layer 44 are in contact on both sides, and the 2-6 / 3-5 pn heterojunction 47 is formed. Are formed. The groove portion of the 3-5 cladding layer 42 can be formed by etching, and the active layer 43 can be formed by selective growth or a combination of crystal growth and etching.

【0016】活性層43と2−6/3−5pnヘテロ接
合47のバンド構造と電気特性は第1の実施の形態と同
じである。2−6/3−5pnヘテロ接合47の電気特
性は図3のI−V曲線31のように、立ち上がり電圧が
高い。活性層43では図3のI−V曲線32ように低
い。p電極45とn電極46との間に電圧を掛けると、
電流は活性層43にだけ流れ、2−6/3−5pnヘテ
ロ接合47にはほとんど流れない。
The band structure and electrical characteristics of the active layer 43 and the 2-6 / 3-5 pn heterojunction 47 are the same as in the first embodiment. The electrical characteristic of the 2-6 / 3-5pn heterojunction 47 has a high rising voltage as shown by the IV curve 31 in FIG. The active layer 43 is low as shown by the IV curve 32 in FIG. When a voltage is applied between the p electrode 45 and the n electrode 46,
Current flows only through the active layer 43 and hardly flows through the 2-6 / 3-5 pn heterojunction 47.

【0017】活性層43の縦方向は3−5クラッド層4
2と2−6クラッド44で挟まれており、光とキャリア
が縦方向に閉じ込められている。活性層43の横方向は
3−5クラッド層42で囲われており、光とキャリアが
横方向にも閉じ込められている。活性層43と3−5ク
ラッド層42が3−5族半導体であるため屈折率差が少
なく、活性層43の横幅の揺らぎに対する単一横モード
発振が可能な条件が緩い。また、表面の平坦性が良いた
め、プロセスや集積化が容易である。
The longitudinal direction of the active layer 43 is the 3-5 cladding layer 4.
It is sandwiched between 2 and 2-6 cladding 44, and light and carriers are vertically confined. The lateral direction of the active layer 43 is surrounded by the 3-5 cladding layer 42, and light and carriers are also confined in the lateral direction. Since the active layer 43 and the 3-5 cladding layer 42 are group 3-5 semiconductors, the difference in the refractive index is small, and the conditions under which the single transverse mode oscillation can be performed with respect to the fluctuation of the width of the active layer 43 are loose. In addition, since the surface has good flatness, the process and integration are easy.

【0018】この実施形態では半導体基板と3−5クラ
ッド層をn型とし2−6クラッド層をp型としたが、半
導体基板と3−5クラッド層をp型とし2−6クラッド
層をn型としても良い。また、活性層を単層の3−5族
半導体としたが、これに限らず、多層の3−5族半導体
層からなる多重量子井戸構造などを用いても良い。ま
た、3−5クラッド層と半導体基板が同じ材料の場合に
は半導体基板の一部を3−5クラッド層として用いても
よい。
In this embodiment, the semiconductor substrate and the 3-5 cladding layer are n-type and the 2-6 cladding layer is p-type. However, the semiconductor substrate and the 3-5 cladding layer are p-type and the 2-6 cladding layer is n-type. It may be a type. Further, although the active layer is a single-layer group III-V semiconductor, the present invention is not limited to this, and a multiple quantum well structure composed of multiple layers of group III-V semiconductor layers may be used. When the 3-5 cladding layer and the semiconductor substrate are made of the same material, a part of the semiconductor substrate may be used as the 3-5 cladding layer.

【0019】この実施形態に用いる材料としては、半導
体基板としてInP、InAs、InSb、InN、G
aAs、GaP、GaSb、GaNなどがあり、3−5
クラッド層及び活性層としては、InGaAsP混晶
系、AlGaAs混晶系、InGaAlP混晶系などが
あり、2−6クラッド層としてZnSe、ZnTe、Z
nS、CdSe、CdS、CdTe、BeSe、BeT
e、MgZnSSe混晶系、MgZnSeTe混晶系、
MgZnCdSe混晶系、BeZnSeTe混晶系、B
eZnCeSe混晶系、ZnCdSeTe混晶系、Cd
MgSSe系混晶系などがある。
The materials used in this embodiment include InP, InAs, InSb, InN, G
aAs, GaP, GaSb, GaN, etc .;
As the clad layer and the active layer, there are InGaAsP mixed crystal system, AlGaAs mixed crystal system, InGaAlP mixed crystal system, and the like. ZnSe, ZnTe, Z
nS, CdSe, CdS, CdTe, BeSe, BeT
e, MgZnSSe mixed crystal system, MgZnSeTe mixed crystal system,
MgZnCdSe mixed crystal system, BeZnSeTe mixed crystal system, B
eZnCeSe mixed crystal system, ZnCdSeTe mixed crystal system, Cd
There is an MgSSe-based mixed crystal system and the like.

【0020】図5は本発明の第3の実施の形態を示す断
面図、図6はそのバンド構造図である。n型の半導体基
板51上に、n型3−5族半導体からなる3−5クラッ
ド層52、n型3−5族半導体からなるストライプ状の
n光ガイド層53、3−5族半導体からなるストライプ
状の活性層54、p型3−5族半導体からなるストライ
プ状のp光ガイド層55、p型2−6族半導体からなる
2−6クラッド層56、金属からなるp電極57とn電
極58とを有し、活性層54の両側には2−6/3−5
pnヘテロ接合59が形成されている。n光ガイド層5
3、活性層54、p光ガイド層55は選択成長か、又は
結晶成長とエッチングの組み合わせにより形成できる。
FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a band structure diagram thereof. On an n-type semiconductor substrate 51, a 3-5 cladding layer 52 made of an n-type 3-5 group semiconductor, a striped n-light guide layer 53 made of an n-type 3-5 group semiconductor, and a 3-5 group semiconductor A striped active layer 54, a striped p-light guide layer 55 made of a p-type group 3-5 semiconductor, a 2-6 cladding layer 56 made of a p-type group 2-6 semiconductor, a p electrode 57 made of metal, and an n electrode 2-6 / 3-5 on both sides of the active layer 54.
A pn hetero junction 59 is formed. n light guide layer 5
3. The active layer 54 and the p-light guide layer 55 can be formed by selective growth or a combination of crystal growth and etching.

【0021】活性層54近傍のバンド構造は図6のよう
であり、n光ガイド層53とp光ガイド層55に挟まれ
て、キャリアが活性層54に閉じ込められる。光は3−
5クラッド層52と2−6クラッド層56によって、活
性層54及びn光ガイド層53とp光ガイド層55内に
閉じ込められる。n光ガイド層53とp光ガイド層55
の屈折率と層厚を変える事により、活性層54での光閉
じ込め率を変えることができる。その結果、低しきい値
電流や高出力などの所望の特性が得られる。活性層54
の立ち上がり電圧は、2−6/3−5pnヘテロ接合5
9の立ち上がり電圧より小さく、漏れ電流は非常に少な
い。
The band structure near the active layer 54 is as shown in FIG. 6, in which carriers are confined in the active layer 54 between the n light guide layer 53 and the p light guide layer 55. Light is 3-
The active layer 54, the n light guide layer 53, and the p light guide layer 55 are confined by the 5 clad layer 52 and the 2-6 clad layer 56. n light guide layer 53 and p light guide layer 55
By changing the refractive index and the layer thickness of the active layer 54, the light confinement ratio in the active layer 54 can be changed. As a result, desired characteristics such as a low threshold current and a high output can be obtained. Active layer 54
Rise voltage is 2-6 / 3-5 pn hetero junction 5
9, and the leakage current is very small.

【0022】この実施形態では半導体基板と3−5クラ
ッド層52をn型とし2−6クラッド層56をp型とし
たが、これに限らず、半導体基板51と3−5クラッド
層52をp型とし2−6クラッド層56をn型とし、活
性層54の下側をn光ガイド層、上側をp光ガイド層と
しても良い。また、活性層54を単層の3−5族半導体
としたが、これに限らず、多層の3−5族半導体層から
なる多重量子井戸構造などを用いても良い。また光ガイ
ド層を単層の3−5族半導体としたが、これに限らず、
多層や、組成が連続的に変化した3−5族半導体混晶を
用いても良い。また、3−5クラッド層と半導体基板が
同じ材料の場合には半導体基板の一部を3−5クラッド
層として用いてもよい。
In this embodiment, the semiconductor substrate and the 3-5 cladding layer 52 are of the n-type, and the 2-6 cladding layer 56 is of the p-type. The 2-6 cladding layer 56 may be an n-type, the lower side of the active layer 54 may be an n-type light guide layer, and the upper side may be a p-type light guide layer. Further, although the active layer 54 is a single-layer group III-V semiconductor, the present invention is not limited to this. For example, a multiple quantum well structure including a multilayer group III-V semiconductor layer may be used. Further, the light guide layer is a single-layer group 3-5 semiconductor, but is not limited to this.
A multilayer or a mixed crystal of a Group 3-5 semiconductor having a continuously changed composition may be used. When the 3-5 cladding layer and the semiconductor substrate are made of the same material, a part of the semiconductor substrate may be used as the 3-5 cladding layer.

【0023】図7は本発明の第4の実施の形態を示す断
面図である。層構造は第3の実施形態と同じである。3
−5クラッド層52の一部に溝を有し、その溝の上に、
ストライプ状のn光ガイド層53、活性層54、p光ガ
イド層55を有する。この構造は、エッチングと結晶成
長、選択成長との組み合わせにより形成できる。
FIG. 7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention. The layer structure is the same as in the third embodiment. 3
-5 has a groove in a part of the cladding layer 52, and on the groove,
It has a striped n light guide layer 53, an active layer 54 and a p light guide layer 55. This structure can be formed by a combination of etching, crystal growth, and selective growth.

【0024】活性層54の縦方向の光閉じ込めは、n光
ガイド層53とp光ガイド層55の屈折率と層厚を変え
る事により調整できる。活性層54の横方向は3−5ク
ラッド層52で囲われており、屈折率差が少ないため活
性層54の横幅の揺らぎに対する単一横モード発振が可
能な条件が緩い。また、表面の平坦性が良いため、プロ
セスや集積化が容易である。
The vertical light confinement of the active layer 54 can be adjusted by changing the refractive index and the layer thickness of the n light guide layer 53 and the p light guide layer 55. The lateral direction of the active layer 54 is surrounded by the 3-5 cladding layer 52, and since the difference in the refractive index is small, the condition under which the single transverse mode oscillation can be performed with respect to the fluctuation of the lateral width of the active layer 54 is loose. In addition, since the surface has good flatness, the process and integration are easy.

【0025】図8は本発明の第5の実施の形態を示す断
面図、図9はそのバンド構造図である。n型の半導体基
板81上に、n型3−5族半導体からなる3−5クラッ
ド層82、n型3−5族半導体からなるn光ガイド層8
3、3−5族半導体からなる活性層84、p型3−5族
半導体からなるp光ガイド層85、2−6クラッド層8
6、金属からなるp電極88とn電極89とを有する。
3−5クラッド層82と2−6クラッド層86とが接す
る界面では2−6/3−5pnヘテロ接合87が形成さ
れている。2−6クラッド層86は、p型ZnCdSe
混晶からなるZnCdSe層86aとp型ZnSeTe
混晶からなるZnSeTe層86bとから構成される。
ZnCdSe層86aは3−5クラッド層82に接して
おり、6族元素を1種類(Se)だけ含み、ZnSeT
e層86bは6族元素を2種類(Se、Te)含んでい
る。
FIG. 8 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a band structure diagram thereof. On an n-type semiconductor substrate 81, a 3-5 cladding layer 82 made of an n-type 3-5 group semiconductor and an n-light guide layer 8 made of an n-type 3-5 group semiconductor
An active layer 84 made of a group 3, 3-5 semiconductor, a p-light guide layer 85 made of a p-type group 3-5 semiconductor, a 2-6 cladding layer 8
6. It has a p-electrode 88 and an n-electrode 89 made of metal.
At the interface where the 3-5 cladding layer 82 and the 2-6 cladding layer 86 are in contact, a 2-6 / 3-5 pn heterojunction 87 is formed. The 2-6 cladding layer 86 is made of p-type ZnCdSe
Mixed ZnCdSe layer 86a and p-type ZnSeTe
And a ZnSeTe layer 86b made of a mixed crystal.
The ZnCdSe layer 86a is in contact with the 3-5 cladding layer 82, contains only one group 6 element (Se), and has a ZnSeT
The e layer 86b contains two kinds of elements of the sixth group (Se, Te).

【0026】ZnSeTe混晶はp型の高濃度ドーピン
グが容易であるためZnSeTe層86bは2−6クラ
ッド層86に適した材料である。しかし、3−5クラッ
ド層82上に直接ZnSeTe混晶を成長しようとする
と、3−5族半導体に対するSeとTeの付着の仕方が
大きく異なっているために所望の組成の混晶が得られな
い。これに対し2族元素であるZnとCdの付着係数は
ほぼ同じであるため、ZnCdSe混晶は3−5クラッ
ド層82上に容易に結晶成長できる。ZnCdSe層8
6a上ではSeとTeの付着係数は一定であるため、容
易にZnSeTe層86bが成長できる。
Since the ZnSeTe mixed crystal can be easily doped with p-type at a high concentration, the ZnSeTe layer 86b is a material suitable for the 2-6 cladding layer 86. However, if a ZnSeTe mixed crystal is to be grown directly on the 3-5 cladding layer 82, a mixed crystal having a desired composition cannot be obtained because the manner in which Se and Te adhere to the Group 3-5 semiconductor is greatly different. . On the other hand, since the adhesion coefficients of Zn and Cd, which are Group 2 elements, are almost the same, ZnCdSe mixed crystal can be easily grown on the 3-5 cladding layer 82. ZnCdSe layer 8
Since the adhesion coefficient of Se and Te is constant on 6a, the ZnSeTe layer 86b can be easily grown.

【0027】一般に、2−6族半導体混晶のドーピング
特性は6族元素により大きく変化する。Teを多く含む
混晶はp型になりやすく、Sを多く含む混晶はn型にな
りやすい。ドーピング濃度を制御するためには2種類以
上の6族元素を含む混晶を用いるのが有効である。しか
し、6族元素を2種類以上含む混晶を3−5族半導体上
に直接成長しようとすると、6族元素の種類により3−
5族半導体への付着係数が非常に異なるため、組成むら
の大きな混晶が成長開始面にできてしまう。これに対
し、2族元素は3−5族半導体への付着係数に大きな違
いがないため、2族元素を2種類以上含む混晶は3−5
族半導体上に容易に成長できる。2−6族半導体上で
は、6族元素の付着係数に大きな違いがないため、6族
元素を2種類以上含む混晶を成長することができる。
In general, the doping characteristics of a Group 2-6 semiconductor mixed crystal vary greatly depending on Group 6 elements. A mixed crystal containing a lot of Te tends to be p-type, and a mixed crystal containing a lot of S tends to be n-type. In order to control the doping concentration, it is effective to use a mixed crystal containing two or more kinds of Group 6 elements. However, if a mixed crystal containing two or more kinds of Group 6 elements is to be directly grown on a Group 3-5 semiconductor, the mixed crystal containing 3 or more kinds of Group 6 elements cannot be grown depending on the kind of Group 6 elements.
Since the adhesion coefficient to the group V semiconductor is very different, a mixed crystal having a large composition unevenness is formed on the growth start surface. On the other hand, the mixed crystal containing two or more kinds of Group 2 elements has no difference in the adhesion coefficient between Group 2 elements and Group 3-5 semiconductors.
It can be easily grown on group semiconductors. On the Group 2-6 semiconductor, there is no significant difference in the adhesion coefficient between Group 6 elements, so that a mixed crystal containing two or more Group 6 elements can be grown.

【0028】この実施形態では、6族元素を1種類含む
混晶としてZnCdSeを用いたが、これに限らず、Z
nSe、BeSe、CdS、BeTe、ZnTe、Mg
ZnSe、BeZnTe、BeCdS、MgZnCdS
e、MgBeZnTe、CdMgSSeなど他の2−6
混晶を用いても良い。また、6族元素を2種類以上含む
混晶としてZnSeTeを用いたが、これに限らず、Z
nSSe、ZnSTe、CdSSe、BeSeTe、Z
nCdSeTe、MgZnSeTe、BeZnSSe、
BeCdSeTeなど他の2−6混晶を用いても良い。
また、この実施形態では半導体基板と3−5クラッド層
をn型とし2−6クラッド層をp型としたが、これに限
らず、半導体基板と3−5クラッド層をp型とし2−6
クラッド層をn型とし、活性層の下側をn光ガイド層、
上側をp光ガイド層としても良い。また、活性層を単層
の3−5族半導体としたが、これに限らず、多層の3−
5族半導体層からなる単一や多重の量子井戸構造などを
用いても良い。また、光ガイド層の無い構造や、溝を有
する3−5クラッド層を用いた構造でも良い。また、3
−5クラッド層と半導体基板が同じ材料の場合には半導
体基板の一部を3−5クラッド層として用いてもよい。
In this embodiment, ZnCdSe is used as a mixed crystal containing one kind of group 6 element.
nSe, BeSe, CdS, BeTe, ZnTe, Mg
ZnSe, BeZnTe, BeCdS, MgZnCdS
e, MgBeZnTe, CdMgSSe and other 2-6
Mixed crystals may be used. Further, ZnSeTe was used as a mixed crystal containing two or more kinds of Group 6 elements, but is not limited thereto.
nSSe, ZnSTe, CdSSe, BeSeTe, Z
nCdSeTe, MgZnSeTe, BeZnSSe,
Another 2-6 mixed crystal such as BeCdSeTe may be used.
In this embodiment, the semiconductor substrate and the 3-5 cladding layer are n-type, and the 2-6 cladding layer is p-type. However, the present invention is not limited to this.
The cladding layer is an n-type, the lower side of the active layer is an n-light guide layer,
The upper side may be a p-light guide layer. In addition, the active layer is a single-layer group 3-5 semiconductor, but is not limited to this.
A single or multiple quantum well structure composed of a group V semiconductor layer may be used. Further, a structure without a light guide layer or a structure using a 3-5 cladding layer having a groove may be used. Also, 3
When the -5 cladding layer and the semiconductor substrate are made of the same material, a part of the semiconductor substrate may be used as the 3-5 cladding layer.

【0029】図10は第6の実施の形態を示す断面図、
図11はそのバンド構造図である。n型の3−5族半導
体からなる半導体基板101上にn型の3−5族半導体
からなる3−5クラッド層102、光ガイド層103
a、3−5族半導体多重量子井戸からなる活性層10
4、p型の3−5族半導体からなる光ガイド層103
b、3−5クラッド層102と同じ組成でp型である3
−5族半導体からなる光ガイド層103c、3層のp型
2−6族半導体からなるポテンシャル緩和層105、p
型2−6族半導体からなる2−6クラッド層106、金
属からなるp電極107、n電極108を有する。ポテ
ンシャル緩和層105は選択成長法などによって形成で
きる。なお、図10では、3−5クラッド層102の一
部も同時にエッチングしてストライプ形状を含むように
形成しているが、エッチングしない構成も可能である。
FIG. 10 is a sectional view showing a sixth embodiment,
FIG. 11 is a diagram showing the band structure. On a semiconductor substrate 101 made of an n-type group 3-5 semiconductor, a 3-5 cladding layer 102 made of an n-type group 3-5 semiconductor and a light guide layer 103
a, an active layer 10 comprising a group 3-5 semiconductor multiple quantum well
4. Light guide layer 103 made of p-type group 3-5 semiconductor
b, p-type 3 having the same composition as the 3-5 cladding layer 102
A light guide layer 103c made of a group -5 semiconductor, a potential relaxation layer 105 made of three p-type group 2-6 semiconductors, p
It has a 2-6 cladding layer 106 made of a type 2-6 group semiconductor, a p electrode 107 made of metal, and an n electrode 108. The potential relaxation layer 105 can be formed by a selective growth method or the like. In FIG. 10, a part of the 3-5 cladding layer 102 is etched at the same time so as to include a stripe shape, but a configuration without etching is also possible.

【0030】光ガイド層103c及び2−6クラッド層
106はp型であり、伝導キャリアは正孔である。正孔
に対するポテンシャルとなる価電子帯端21の位置を図
11に示す。ポテンシャル緩和層105の価電子帯端2
1の位置は、光ガイド層103cと2−6クラッド層1
06との中間の値であり、光ガイド層103cに近い側
から2−6クラッド層106側に向かって段々低くなっ
ている。そのため、光ガイド層103cとポテンシャル
緩和層105との界面、2−6クラッド層106とポテ
ンシャル緩和層105との界面、及びポテンシャル緩和
層105内の各界面での価電子帯端21の不連続値が小
さくなり、界面でのバンドの曲がりも小さくなる。これ
により、2−6クラッド層106から活性層104へ流
れる正孔に対する抵抗が小さくなり、半導体レーザの動
作電圧が低くなる。
The light guide layer 103c and the 2-6 cladding layer 106 are p-type, and the conduction carriers are holes. FIG. 11 shows the position of the valence band edge 21 serving as a potential for holes. Valence band edge 2 of potential relaxation layer 105
The position of No. 1 is the light guide layer 103c and the 2-6 cladding layer 1
06, and gradually decreases from the side closer to the light guide layer 103c toward the 2-6 cladding layer 106 side. Therefore, discontinuous values of the valence band edge 21 at the interface between the light guide layer 103c and the potential relaxation layer 105, the interface between the 2-6 cladding layer 106 and the potential relaxation layer 105, and each interface in the potential relaxation layer 105. And the bending of the band at the interface is also reduced. As a result, the resistance to holes flowing from the 2-6 cladding layer 106 to the active layer 104 decreases, and the operating voltage of the semiconductor laser decreases.

【0031】このようなポテンシャル緩和層105と2
−6クラッド層106は、例えばp型ZnCdSeTe
混晶系で2−6クラッド層106に近い側でのSe組成
を大きくした層構造を用いれば良い。また、p型MgZ
nSSe混晶系で2−6クラッド層106に近い側での
Mg組成を大きくした層構造を用いれば良い。また、B
eZnSeTe、MgZnSeTe、MgZnCdSe
などの他の2−6族混晶系を用いても良い。
Such potential relaxation layers 105 and 2
The -6 cladding layer 106 is made of, for example, p-type ZnCdSeTe
A layer structure in which the Se composition on the side close to the 2-6 cladding layer 106 in the mixed crystal system is increased may be used. In addition, p-type MgZ
A layer structure in which the Mg composition is increased on the side close to the 2-6 cladding layer 106 in the nSSe mixed crystal system may be used. Also, B
eZnSeTe, MgZnSeTe, MgZnCdSe
Other group 2-6 mixed crystal systems may be used.

【0032】この実施形態ではポテンシャル緩和層を3
層の構造としたが、これに限らず、1層の構造や4層以
上の構造や組成が連続的に変化した構造でも良い。ま
た、ポテンシャル緩和層と2−6クラッド層をp型とし
たが、これに限らずn型としても良い。
In this embodiment, the potential relaxation layer is 3
Although the structure is a layer, the present invention is not limited to this, and a structure having one layer, four or more layers, or a structure in which the composition is continuously changed may be used. Further, although the potential relaxation layer and the 2-6 cladding layer are p-type, they are not limited to this and may be n-type.

【0033】この実施形態ではポテンシャル緩和層を2
−6族半導体としたが、これに限らず3−5族半導体を
用いても良い。例えば、AlGaAs混晶系では、Al
組成を大きくすることにより価電子帯端を深くし、伝導
帯端を浅くすることができる。また、AlGaInP系
混晶でもAl組成を大きくすることにより価電子帯端を
深くし、伝導帯端を浅くすることができる。また、同様
に、GaInAsP系混晶系を用いることもできる。ま
た、3−5クラッド層と半導体基板が同じ材料の場合に
は半導体基板の一部を3−5クラッド層として用いても
よい。
In this embodiment, the potential relaxation layer is formed of 2
Although a Group 6 semiconductor is used, the present invention is not limited thereto, and a Group 3-5 semiconductor may be used. For example, in an AlGaAs mixed crystal system,
By increasing the composition, the valence band edge can be made deep and the conduction band edge can be made shallow. Further, even in an AlGaInP-based mixed crystal, the valence band edge can be made deep and the conduction band edge can be made shallow by increasing the Al composition. Similarly, a GaInAsP-based mixed crystal can be used. When the 3-5 cladding layer and the semiconductor substrate are made of the same material, a part of the semiconductor substrate may be used as the 3-5 cladding layer.

【0034】図12は第7の実施の形態を示す断面図、
図13はそのバンド構造図である。n型の3−5族半導
体からなる半導体基板121上にn型の3−5族半導体
からなる3−5クラッド層122、光ガイド層123
a、3−5族半導体からなる活性層124、p型の3−
5族半導体からなる光ガイド層123b、p型2−6族
半導体からなるポテンシャル緩和層125、p型2−6
族半導体からなる2−6クラッド層126、金属からな
るp電極127、n電極128を有する。ポテンシャル
緩和層125は結晶成長によって容易に形成できる。3
−5クラッド層122とポテンシャル緩和層125とが
接している界面では2−6/3−5pnヘテロ接合12
9が形成されている。
FIG. 12 is a sectional view showing a seventh embodiment,
FIG. 13 is a diagram showing the band structure. A 3-5 cladding layer 122 made of an n-type group 3-5 semiconductor and a light guide layer 123 on a semiconductor substrate 121 made of an n-type group 3-5 semiconductor.
a, an active layer 124 made of a group 3-5 semiconductor;
An optical guide layer 123b made of a Group 5 semiconductor, a potential relaxation layer 125 made of a p-type 2-6 semiconductor, and a p-type 2-6
It has a 2-6 cladding layer 126 made of group semiconductor, a p electrode 127 and an n electrode 128 made of metal. The potential relaxation layer 125 can be easily formed by crystal growth. 3
At the interface where the −5 cladding layer 122 and the potential relaxation layer 125 are in contact, the 2-6 / 3-5 pn heterojunction 12
9 are formed.

【0035】ポテンシャル緩和層125の価電子帯端2
1の位置は光ガイド層123bと2−6クラッド層12
6の中間の値であり、2−6/3−5pnヘテロ接合1
29のバンド構造は図13(a)のようになり、活性層
124近傍のバンド構造は図13(b)のようになる。
2−6/3−5pnヘテロ接合129では、ポテンシャ
ル緩和層125が2−6族半導体からできているために
バンドギャップが大きく、立ち上がり電圧が高い。活性
層124近傍では、光ガイド層123bとポテンシャル
緩和層125の界面、ポテンシャル緩和層125と2−
6クラッド層126の界面でのバンドの曲がりが小さく
なり、正孔に対する抵抗が小さくなる。その結果、半導
体レーザの動作電圧が低くなる。
Valence band edge 2 of potential relaxation layer 125
The position of 1 is the light guide layer 123b and the 2-6 clad layer 12
6 is an intermediate value of 2 and 2-6 / 3-5 pn heterojunction 1
The band structure of 29 is as shown in FIG. 13A, and the band structure near the active layer 124 is as shown in FIG.
In the 2-6 / 3-5pn heterojunction 129, since the potential relaxation layer 125 is made of a Group 2-6 semiconductor, the band gap is large and the rise voltage is high. In the vicinity of the active layer 124, the interface between the light guide layer 123b and the potential relaxation layer 125, and the potential relaxation layers 125 and 2-
The bending of the band at the interface of the six cladding layers 126 is reduced, and the resistance to holes is reduced. As a result, the operating voltage of the semiconductor laser decreases.

【0036】このようなポテンシャル緩和層125と2
−6クラッド層126は、例えばp型ZnCdSeTe
混晶系でポテンシャル緩和層125でのSe組成を小さ
くし2−6クラッド層126でのSe組成を大きくした
層構造を用いれば良い。同様に、p型MgZnSSe、
BeZnSeTe、MgZnSeTe、MgZnCdS
eなどの他の2−6族混晶系を用いても良い。
Such potential relaxation layers 125 and 2
The -6 cladding layer 126 is made of, for example, p-type ZnCdSeTe.
It is sufficient to use a mixed crystal system in which the Se composition in the potential relaxation layer 125 is reduced and the Se composition in the 2-6 cladding layer 126 is increased. Similarly, p-type MgZnSSe,
BeZnSeTe, MgZnSeTe, MgZnCdS
Another group 2-6 mixed crystal system such as e may be used.

【0037】この実施形態ではポテンシャル緩和層を1
層の構造としたが、これに限らず、多層の構造や組成が
連続的に変化した構造でも良い。また、ポテンシャル緩
和層と2−6クラッド層をp型としたが、これに限らず
n型としても良い。また、3−5クラッド層と半導体基
板が同じ材料の場合には半導体基板の一部を3−5クラ
ッド層として用いてもよい。
In this embodiment, the potential relaxation layer is 1
Although the structure is a layer, the invention is not limited to this, and a multilayer structure or a structure in which the composition changes continuously may be used. Further, although the potential relaxation layer and the 2-6 cladding layer are p-type, they are not limited to this and may be n-type. When the 3-5 cladding layer and the semiconductor substrate are made of the same material, a part of the semiconductor substrate may be used as the 3-5 cladding layer.

【0038】図14は第8の実施の形態を示す断面図で
ある。n型の3−5族半導体からなる半導体基板14
1、 n型の3−5族半導体からなる3−5クラッド層
142、光ガイド層143a、3−5族半導体多重量子
井戸からなる活性層144、p型の3−5族半導体から
なる光ガイド層143b、3−5クラッド層142と同
じ組成でp型である3−5族半導体からなる光ガイド層
143c、絶縁体膜145、p型2−6族半導体からな
るメサストライプ状の2−6クラッド層146、金属か
らなるp電極148、n電極149を有する。3−5ク
ラッド層142と2−6クラッド層146との界面には
2−6/3−5pnヘテロ接合147が形成されてい
る。2−6クラッド層146は絶縁体膜145をマスク
として選択成長法などによって形成できる。絶縁体膜1
46にはSiO2やSi23などを用いれば良い。2−
6クラッド層146をメサストライプ状にしたことによ
り2−6/3−5pnヘテロ接合147の面積が小さく
なり、容量が減少して高速動作が可能となった。
FIG. 14 is a sectional view showing the eighth embodiment. Semiconductor substrate 14 made of an n-type group 3-5 semiconductor
1, an n-type 3-5 cladding layer 142 made of a group 3-5 semiconductor, a light guide layer 143a, an active layer 144 made of a group 3-5 semiconductor multiple quantum well, and a light guide made of a p-type group 3-5 semiconductor The light guide layer 143c made of a p-type group 3-5 semiconductor and having the same composition as the layers 143b and the 3-5 cladding layer 142, an insulator film 145, and a mesa stripe 2-6 made of a p-type group 2-6 semiconductor. It has a clad layer 146, a p-electrode 148 and an n-electrode 149 made of metal. At the interface between the 3-5 cladding layer 142 and the 2-6 cladding layer 146, a 2-6 / 3-5pn heterojunction 147 is formed. The 2-6 cladding layer 146 can be formed by a selective growth method or the like using the insulator film 145 as a mask. Insulator film 1
For 46, SiO 2 or Si 2 N 3 may be used. 2-
By forming the 6-cladding layer 146 in a mesa stripe shape, the area of the 2-6 / 3-5 pn heterojunction 147 was reduced, the capacity was reduced, and high-speed operation became possible.

【0039】この実施形態では3−5クラッド層をn型
とし2−6クラッド層をp型としたが、3−5クラッド
層をp型とし2−6クラッド層をn型としても良い。ま
た、活性層を多重量子井戸構造とし光ガイド層を設けた
が、これに限らず、ダブルヘテロ構造や単一量子井戸構
造など、他の構造を用いても良い。また、3−5クラッ
ド層と半導体基板が同じ材料の場合には半導体基板の一
部を3−5クラッド層として用いてもよい。
In this embodiment, the 3-5 cladding layer is n-type and the 2-6 cladding layer is p-type. However, the 3-5 cladding layer may be p-type and the 2-6 cladding layer may be n-type. Although the active layer has a multiple quantum well structure and the light guide layer is provided, the present invention is not limited to this, and another structure such as a double hetero structure or a single quantum well structure may be used. When the 3-5 cladding layer and the semiconductor substrate are made of the same material, a part of the semiconductor substrate may be used as the 3-5 cladding layer.

【0040】図15は第9の実施の形態を示す断面図で
ある。 n型の3−5族半導体からなる半導体基板15
1、 n型の3−5族半導体からなる3−5クラッド層
152、光ガイド層153a、3−5族半導体からなる
活性層154、p型の3−5族半導体からなる光ガイド
層153b、3−5クラッド層152と同じ組成でp型
である3−5族半導体からなる光ガイド層153c、絶
縁体膜155、p型2−6族半導体からなる2−6クラ
ッド層156、金属からなるp電極158、n電極15
9を有する。3−5クラッド層152と2−6クラッド
層156との界面には2−6/3−5pnヘテロ接合1
57が形成されている。2−6クラッド層156はMB
E法などによって形成できる。絶縁体膜155にはSi
2やSi23などを用いれば良い。絶縁体膜155を
挿入したことにより2−6/3−5pnヘテロ接合15
7の面積が小さくなり、容量が減少して高速動作が可能
となる。また、2−6/3−5pnヘテロ接合157を
流れる漏れ電流も減少する。また、形状が平坦であるた
め、プロセスが容易であり、歩留りが高くなる。加え
て、2−6クラッド層156とp電極158との接触面
積が大きいため、電極抵抗が小さくなるという利点もあ
る。
FIG. 15 is a sectional view showing the ninth embodiment. Semiconductor substrate 15 made of n-type group 3-5 semiconductor
1, a 3-5 cladding layer 152 made of an n-type group 3-5 semiconductor, a light guide layer 153a, an active layer 154 made of a group 3-5 semiconductor, a light guide layer 153b made of a p-type group 3-5 semiconductor, An optical guide layer 153c made of a p-type group 3-5 semiconductor and having the same composition as the 3-5 clad layer 152, an insulator film 155, a 2-6 clad layer 156 made of a p-type group 2-6 semiconductor, and made of metal p electrode 158, n electrode 15
9 The interface between the 3-5 cladding layer 152 and the 2-6 cladding layer 156 has a 2-6 / 3-5 pn heterojunction 1
57 are formed. 2-6 cladding layer 156 is MB
It can be formed by E method or the like. Si is used for the insulator film 155.
O 2 or Si 2 N 3 may be used. By inserting the insulator film 155, the 2-6 / 3-5pn heterojunction 15
7, the area is reduced, the capacity is reduced, and high-speed operation is possible. Also, the leakage current flowing through the 2-6 / 3-5pn heterojunction 157 is reduced. Further, since the shape is flat, the process is easy and the yield is high. In addition, since the contact area between the 2-6 cladding layer 156 and the p-electrode 158 is large, there is an advantage that the electrode resistance is reduced.

【0041】この実施形態では3−5クラッド層をn型
とし2−6クラッド層をp型としたが、3−5クラッド
層をp型とし2−6クラッド層をn型としても良い。ま
た、活性層を単層の3−5族半導体とし光ガイド層を設
けたが、これに限らず、単一や多重の量子井戸構造な
ど、他の構造を用いても良い。また、3−5クラッド層
と半導体基板が同じ材料の場合には半導体基板の一部を
3−5クラッド層として用いてもよい。
In this embodiment, the 3-5 cladding layer is n-type and the 2-6 cladding layer is p-type. However, the 3-5 cladding layer may be p-type and the 2-6 cladding layer may be n-type. Further, although the active layer is a single-layer group 3-5 semiconductor and the light guide layer is provided, the present invention is not limited to this, and another structure such as a single or multiple quantum well structure may be used. When the 3-5 cladding layer and the semiconductor substrate are made of the same material, a part of the semiconductor substrate may be used as the 3-5 cladding layer.

【0042】図16は第10の実施の形態を示す断面図
である。p型2−6族半導体からなる2−6クラッド層
161、高濃度p型2−6族半導体からなるコンタクト
層162、金属からなるp電極163を有する。その他
の構成については、上記の実施形態のいずれも可能であ
る。コンタクト層162はMBE法などによって形成で
きる。コンタクト層162の不純物濃度を1018cm-3
台にすることによりオーミック性の電極特性が得られ
る。
FIG. 16 is a sectional view showing a tenth embodiment. It has a 2-6 cladding layer 161 made of a p-type 2-6 group semiconductor, a contact layer 162 made of a high-concentration p-type 2-6 group semiconductor, and a p electrode 163 made of metal. For other configurations, any of the above embodiments is possible. The contact layer 162 can be formed by an MBE method or the like. The impurity concentration of the contact layer 162 is set to 10 18 cm −3
By setting the base, ohmic electrode characteristics can be obtained.

【0043】p型のコンタクト層には、ZnTe:N、
BeTe:N、ZnTe:P、ZnSeTe:N、Be
Se:N、CdSeTe:Nなどの2−6族半導体や、
これらの超格子構造を用いれば良い。
In the p-type contact layer, ZnTe: N,
BeTe: N, ZnTe: P, ZnSeTe: N, Be
Group 2-6 semiconductors such as Se: N and CdSeTe: N,
These superlattice structures may be used.

【0044】この実施形態では2−6クラッド層とコン
タクト層162をp型としたが、n型としても良い。n
型のコンタクト層には、ZnSe:Cl、BeSe:C
l、ZnSe:Ga、ZnCdSe:Cl、MgBeS
e:Cl、ZnS:Cl、CdS:Clなどの2−6族
半導体や、これらの超格子構造を用いれば良い。
In this embodiment, the 2-6 cladding layer and the contact layer 162 are p-type, but may be n-type. n
Type contact layers include ZnSe: Cl, BeSe: C
1, ZnSe: Ga, ZnCdSe: Cl, MgBeS
A group 2-6 semiconductor such as e: Cl, ZnS: Cl, and CdS: Cl, or a superlattice structure thereof may be used.

【0045】次に第11の実施の形態を図1の断面図を
参照して説明する。
Next, an eleventh embodiment will be described with reference to the sectional view of FIG.

【0046】半導体基板11に、3−5クラッド層1
2、活性層13、2−6クラッド層14の各層を格子整
合させることにより、各界面での欠陥が減少し、漏れ電
流が減少する。また、活性層13へのストレスが無くな
り、素子寿命が長くなり、歩留まりも向上する。半導体
基板11をInPとするとき、3−5クラッド層12を
InP、活性層13をInGaAsPとし、2−6クラ
ッド層14にはZnCdSeTe、MgZnSeTe、
MgZnCdSe、CdMgSSeなどの混晶系を用い
れば良い。
The 3-5 cladding layer 1 is formed on the semiconductor substrate 11.
2. By lattice-matching each layer of the active layer 13 and the 2-6 cladding layer 14, defects at each interface are reduced, and leakage current is reduced. In addition, stress on the active layer 13 is eliminated, the life of the device is prolonged, and the yield is improved. When the semiconductor substrate 11 is InP, the 3-5 cladding layer 12 is InP, the active layer 13 is InGaAsP, and the 2-6 cladding layer 14 is ZnCdSeTe, MgZnSeTe,
A mixed crystal system such as MgZnCdSe and CdMgSSe may be used.

【0047】半導体基板11をGaAsとするとき、3
−5クラッド層12をAlGaAs、活性層13をAl
GaAs又はInGaAsとし、2−6クラッド層14
にはZnSSe、MgZnSSe、ZnBeSeTe、
MgZnSTeなどの混晶系を用いれば良い。GaAs
半導体基板11で、3−5クラッド層12をAlGaI
nP、活性層13をAlGaInPとする場合も同じ2
−6混晶系を用いることができる。GaSbやInAs
を半導体基板11とし、3−5クラッド層12と活性層
13をInGaAsSb、InAsPSb、AlGaA
sSbのいずれかにする場合には、ZnCdSeTe、
CdSSeTe、MgZnSeTeなどの混晶系を用い
れば良い。
When the semiconductor substrate 11 is made of GaAs, 3
-5 cladding layer 12 is made of AlGaAs and active layer 13 is made of Al
2-6 cladding layer 14 made of GaAs or InGaAs
Include ZnSSe, MgZnSSe, ZnBeSeTe,
A mixed crystal system such as MgZnSTe may be used. GaAs
In the semiconductor substrate 11, the 3-5 cladding layer 12 is formed of AlGaI.
The same applies when nP and the active layer 13 are made of AlGaInP.
A -6 mixed crystal system can be used. GaSb or InAs
Is a semiconductor substrate 11, and the 3-5 cladding layer 12 and the active layer 13 are made of InGaAsSb, InAsPSb, AlGaAs.
When using any of sSb, ZnCdSeTe,
A mixed crystal system such as CdSSeTe and MgZnSeTe may be used.

【0048】[0048]

【実施例】【Example】

実施例1 本発明の第1の実施例を図17を参照して説明する。半
導体基板171にp型InP基板を用い、3−5クラッ
ド層172をp型InP(p=5×1017cm -3、厚さ
1μm)、光ガイド層173aをInGaAsP(p=
1×1017cm -3、厚さ0.1μm)、活性層174を
InGaAs/InGaAsP多重量子井戸、光ガイド
層173bをInGaAsP(n=1×1017cm-3
厚さ0.1μm)、光ガイド層173cをn型InP
(n=5×1017cm-3、厚さ0.2μm)とし、有機
金属気相成長法により結晶成長したのち、フォトリソグ
ラフィーとドライエッチングにより光ガイド層173
a、173b、173cと活性層174をエッチングし
ストライプ形状にした。分子線エピタキシー法によりI
nPに格子整合したn型CdSSe(n=5×1017
-3、厚さ2μm)からなる2−6クラッド層175を
成長し、Auからなるn電極176、p電極177を真
空蒸着法により形成した。3−5クラッド172と2−
6クラッド層175が接する界面では、2−6/3−5
pnヘテロ接合178が形成されている。
 Embodiment 1 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Half
Using a p-type InP substrate as the conductive substrate 171,
Layer 172 is p-type InP (p = 5 × 1017cm -3,thickness
1 μm), and the light guide layer 173a is formed of InGaAsP (p =
1 × 1017cm -3, A thickness of 0.1 μm)
InGaAs / InGaAsP multiple quantum well, light guide
The layer 173b is formed of InGaAsP (n = 1 × 1017cm-3,
The thickness of the light guide layer 173c is n-type InP.
(N = 5 × 1017cm-3, Thickness 0.2μm) and organic
After crystal growth by metal vapor phase epitaxy, photolithography
Light guide layer 173 by luffy and dry etching
a, 173b, 173c and the active layer 174 are etched.
Striped shape. I by molecular beam epitaxy
n-type CdSSe lattice-matched to nP (n = 5 × 1017c
m-32-6 clad layer 175 made of
After growing, the n-electrode 176 and the p-electrode
It was formed by an empty deposition method. 3-5 cladding 172 and 2-
At the interface where the 6 cladding layer 175 is in contact, 2-6 / 3-5
A pn heterojunction 178 is formed.

【0049】図18は本実施例の半導体レーザにおける
バンド構造図である。2−6/3−5pnヘテロ接合1
78は図18(a)に示すように、2−6クラッド層1
75のバンドギャップが大きく、界面でのバンド不連続
が大きい。このため立ち上がり電圧が大きくなってい
る。活性層174近傍のバンド構造は図18(b)の通
りであり、立ち上がり電圧は活性層174のバンドギャ
ップで決まり、2−6/3−5pnヘテロ接合178に
比べて小さい。この結果、漏れ電流が少なくなり、30
0μmの共振器長、2μmのストライプ幅でのしきい値
電流は2mAであった。
FIG. 18 is a band structure diagram of the semiconductor laser of this embodiment. 2-6 / 3-5pn heterojunction 1
Reference numeral 78 denotes a 2-6 cladding layer 1 as shown in FIG.
The band gap at 75 is large, and the band discontinuity at the interface is large. Therefore, the rising voltage is large. The band structure near the active layer 174 is as shown in FIG. 18B, and the rising voltage is determined by the band gap of the active layer 174, and is smaller than that of the 2-6 / 3-5pn heterojunction 178. As a result, the leakage current is reduced, and 30
The threshold current at a resonator length of 0 μm and a stripe width of 2 μm was 2 mA.

【0050】なお、本実施例ではエッチングを用いて活
性層部分をストライプ状に加工したが、選択成長を用い
て活性層部分のストライプ形状を形成してもよい。
In this embodiment, the active layer portion is processed into a stripe shape by etching, but the stripe shape of the active layer portion may be formed by selective growth.

【0051】また、2−6クラッド層としてn型CdS
Seを用いたが、これに限らず、InPに格子整合した
n型ZnCdSSeを用いてもよい。また、ZnCdS
eTe、ZnMgSeTe、ZnCdMgSe、CdM
gSSeなどの2−6混晶を用いても良い。
Further, as the 2-6 cladding layer, n-type CdS
Although Se was used, the present invention is not limited to this, and n-type ZnCdSSe lattice-matched to InP may be used. Also, ZnCdS
eTe, ZnMgSeTe, ZnCdMgSe, CdM
A mixed crystal of 2-6 such as gSSe may be used.

【0052】上述の実施例では、半導体基板と3−5ク
ラッド層をp型とし、2−6クラッド層をn型とした
が、半導体基板と3−5クラッド層をn型とし、2−6
クラッド層をp型としても良い。
In the above embodiment, the semiconductor substrate and the 3-5 cladding layer are p-type, and the 2-6 cladding layer is n-type.
The cladding layer may be p-type.

【0053】また、3−5族半導体としてInPに格子
整合したInGaAsP系を用いたがInAlAsP系
やこれらを組み合わせた系、GaAsに格子整合したA
lGaAsP系やGaInNAs系やAlGaInP系
やこれらの組み合わせた系を用いてもよい。
Although an InGaAsP system lattice-matched to InP was used as the group III-V semiconductor, an InAlAsP system or a combination thereof, or an AGaAs lattice-matched to GaAs was used.
An lGaAsP-based, GaInNAs-based, AlGaInP-based, or a combination thereof may be used.

【0054】実施例2 次に、本発明の第2の実施例を、図10を参照して説明
する。半導体基板101にn型InP基板を用い、3−
5クラッド層102をn型InP(n=5×1017cm
-3、厚さ1μm)、光ガイド層103aをInGaAs
P(n=1×1017cm-3、厚さ0.1μm)、活性層
104をInGaAs/InGaAsP多重量子井戸、
光ガイド層103bをInGaAsP(p=1×1017
cm-3、厚さ0.1μm)、光ガイド層103cをp型
InP(p=5×1017cm-3、厚さ0.1μm)と
し、有機金属気相成長法により結晶成長したのち、分子
線エピタキシー法によりp型ZnSe0.54Te0.46、p
型Zn0.82Cd0.18Se0.69Te0.31、p型Zn0.65
0.35Se0.85Te0.153層からなるポテンシャル緩和
層105を成長し、フォトリソグラフィーとドライエッ
チングにより光ガイド層103a、103b、103
c、活性層104及び3−5クラッド層102の一部を
エッチングし、2μm幅のストライプ形状を形成した。
分子線エピタキシー法によりInPに格子整合したp型
ZnCdSe(p=5×1017cm-3、厚さ2μm)か
らなる2−6クラッド層106を成長し、Auからなる
p電極107、n電極108を真空蒸着法により形成し
た。
Embodiment 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Using an n-type InP substrate as the semiconductor substrate 101,
5 cladding layer 102 is formed of n-type InP (n = 5 × 10 17 cm).
-3 , thickness 1 μm), and the light guide layer 103a is made of InGaAs.
P (n = 1 × 10 17 cm −3 , thickness 0.1 μm), the active layer 104 is formed of InGaAs / InGaAsP multiple quantum well,
The light guide layer 103b is formed of InGaAsP (p = 1 × 10 17).
cm −3 , thickness 0.1 μm), and the light guide layer 103c is made of p-type InP (p = 5 × 10 17 cm −3 , thickness 0.1 μm). P-type ZnSe 0.54 Te 0.46 , p-type by molecular beam epitaxy
Type Zn 0.82 Cd 0.18 Se 0.69 Te 0.31 , p-type Zn 0.65 C
d 0.35 Se 0.85 Te 0.15 A potential relaxation layer 105 composed of three layers is grown, and the light guide layers 103a, 103b, 103 are formed by photolithography and dry etching.
c, The active layer 104 and a part of the 3-5 cladding layer 102 were etched to form a stripe shape having a width of 2 μm.
A 2-6 cladding layer 106 made of p-type ZnCdSe (p = 5 × 10 17 cm −3 , 2 μm) lattice-matched to InP is grown by molecular beam epitaxy, and a p electrode 107 and an n electrode 108 made of Au are grown. Was formed by a vacuum evaporation method.

【0055】図11はこのときのバンド構造図である。
光ガイド層103cと2−6クラッド層106との間に
ポテンシャル緩和層105を挟むことにより、光ガイド
層103cとポテンシャル緩和層105との界面、2−
6クラッド層106とポテンシャル緩和層105との界
面、及びポテンシャル緩和層105内の各界面での価電
子帯端21の不連続値が小さくなり、界面でのバンドの
曲がりも小さくなる。これにより、2−6クラッド層1
06から活性層104へ流れる正孔に対する抵抗が小さ
くなり、半導体レーザの動作電圧が低くなる。ポテンシ
ャル緩和層105の導入により動作電圧が1.5Vから
1.3Vへ減少した。これに伴い、漏れ電流も減少し、
しきい値電が2mAから1.8mAへと低減できた。
FIG. 11 is a band structure diagram at this time.
By sandwiching the potential relaxation layer 105 between the light guide layer 103c and the 2-6 cladding layer 106, the interface between the light guide layer 103c and the potential relaxation layer 105,
The discontinuous value of the valence band edge 21 at the interface between the six cladding layer 106 and the potential relaxation layer 105 and at each interface in the potential relaxation layer 105 is reduced, and the bending of the band at the interface is also reduced. Thereby, the 2-6 cladding layer 1
The resistance to holes flowing from the semiconductor layer 06 to the active layer 104 decreases, and the operating voltage of the semiconductor laser decreases. The operation voltage was reduced from 1.5 V to 1.3 V by introducing the potential relaxation layer 105. Along with this, the leakage current also decreases,
The threshold voltage was reduced from 2 mA to 1.8 mA.

【0056】本実施例ではp型ZnSe0.54Te0.46
p型Zn0.82Cd0.18Se0.69Te 0.31、p型Zn0.65
Cd0.35Se0.85Te0.153層からなるポテンシャル緩
和層を用いたが、これに限らす、1層の構造や4層以上
の構造や組成が連続的に変化した構造でも良い。また、
ポテンシャル緩和層の材料としては光ガイド層の材料に
応じてZnMgSeTe、ZnMgSSe、ZnCdS
Se、CdMgSSe、ZnCdMgSeなどのほかの
材料系を用いてもよく、また、2−6族半導体に限らず
3−5族半導体で構成してもよい。また、ポテンシャル
緩和層と2−6クラッド層をp型としたが、これに限ら
ずn型としても良い。
In this embodiment, p-type ZnSe0.54Te0.46,
p-type Zn0.82Cd0.18Se0.69Te 0.31, P-type Zn0.65
Cd0.35Se0.85Te0.15Potential relaxation consisting of three layers
Although the sum layer was used, the present invention is not limited to this.
May be a structure in which the structure or composition changes continuously. Also,
As a material for the potential relaxation layer, a material for the light guide layer
Corresponding to ZnMgSeTe, ZnMgSSe, ZnCdS
Others such as Se, CdMgSSe, ZnCdMgSe
A material system may be used, and the material is not limited to a group 2-6 semiconductor.
It may be composed of a Group 3-5 semiconductor. Also, the potential
The relaxation layer and the 2-6 cladding layer are p-type, but are not limited to this.
Instead, it may be an n-type.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、
製作が容易でしきい値電流の小さい半導体レーザが得ら
れる。それは、一方のクラッド層にバンドギャップが大
きく成長温度が低い2−6族半導体を用いているためで
ある。
As described above, according to the present invention,
A semiconductor laser which is easy to manufacture and has a small threshold current can be obtained. This is because a group 2-6 semiconductor having a large band gap and a low growth temperature is used for one clad layer.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態のバンド構造図であ
る。
FIG. 2 is a band structure diagram according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の電気特性図であ
る。
FIG. 3 is an electrical characteristic diagram of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施の形態のバンド構造図であ
る。
FIG. 6 is a band structure diagram according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施の形態のバンド構造図であ
る。
FIG. 9 is a band structure diagram according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 10 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第6の実施の形態のバンド構造図で
ある。
FIG. 11 is a band structure diagram according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第7の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 12 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第7の実施の形態のバンド構造図で
ある。
FIG. 13 is a band structure diagram according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第8の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 14 is a sectional view showing an eighth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第9の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 15 is a sectional view showing a ninth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第10の実施の形態を示す断面図で
ある。
FIG. 16 is a sectional view showing a tenth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第1の実施例を示す断面図である。FIG. 17 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第1の実施例のバンド構造図であ
る。
FIG. 18 is a band structure diagram of the first embodiment of the present invention.

【図19】従来例を示す断面図である。FIG. 19 is a sectional view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半導体基板 12 3−5クラッド層 13 活性層 14 2−6クラッド層 15 p電極 16 n電極 17 2−6/3−5pnヘテロ接合 21 価電子帯端 22 伝導帯端 31 I−V曲線 32 I−V曲線 41 半導体基板 42 3−5クラッド層 43 活性層 44 2−6クラッド層 45 p電極 46 n電極 47 2−6/3−5pnヘテロ接合 51 半導体基板 52 3−5クラッド層 53 n光ガイド層 54 活性層 55 p光ガイド層 56 2−6クラッド層 57 p電極 58 n電極 59 2−6/3−5pnヘテロ接合 81 半導体基板 82 3−5クラッド層 83 n光ガイド層 84 活性層 85 p光ガイド層 86 2−6クラッド層 86a ZnCdSe層 86b ZnSeTe層 87 2−6/3−5pnヘテロ接合 88 p電極 89 n電極 101 半導体基板 102 3−5クラッド層 103a、b、c 光ガイド層 104 活性層 105 ポテンシャル緩和層 106 2−6クラッド層 107 p電極 108 n電極 121 半導体基板 122 3−5クラッド層 123a、b 光ガイド層 124 活性層 125 ポテンシャル緩和層 126 2−6クラッド層 127 p電極 128 n電極 129 2−6/3−5pnヘテロ接合 141 半導体基板 142 3−5クラッド層 143a、b、c 光ガイド層 144 活性層 145 絶縁体膜 146 2−6クラッド層 147 2−6/3−5pnヘテロ接合 148 p電極 149 n電極 151 半導体基板 152 3−5クラッド層 153a、b、c 光ガイド層 154 活性層 155 絶縁体膜 156 2−6クラッド層 157 2−6/3−5pnヘテロ接合 158 p電極 159 n電極 161 2−6クラッド層 162 コンタクト層 163 p電極 171 半導体基板 172 3−5クラッド層 173a、b、c 光ガイド層 174 活性層 175 2−6クラッド層 176 n電極 177 p電極 178 2−6/3−5pnヘテロ接合 Reference Signs List 11 semiconductor substrate 12 3-5 cladding layer 13 active layer 14 2-6 cladding layer 15 p electrode 16 n electrode 17 2-6 / 3-5 pn heterojunction 21 valence band edge 22 conduction band edge 31 IV curve 32 I −V curve 41 semiconductor substrate 42 3-5 cladding layer 43 active layer 44 2-6 cladding layer 45 p electrode 46 n electrode 47 2-6 / 3-5 pn heterojunction 51 semiconductor substrate 52 3-5 cladding layer 53 n light guide Layer 54 active layer 55 p light guide layer 56 2-6 clad layer 57 p electrode 58 n electrode 59 2-6 / 3-5 pn heterojunction 81 semiconductor substrate 82 3-5 clad layer 83 n light guide layer 84 active layer 85 p Light guide layer 86 2-6 cladding layer 86a ZnCdSe layer 86b ZnSeTe layer 87 2-6 / 3-5pn heterojunction 88 p electrode 89 Electrode 101 semiconductor substrate 102 3-5 cladding layer 103a, b, c light guide layer 104 active layer 105 potential relaxation layer 106 2-6 cladding layer 107 p electrode 108 n electrode 121 semiconductor substrate 122 3-5 cladding layer 123a, b light Guide layer 124 Active layer 125 Potential alleviation layer 126 2-6 cladding layer 127 P electrode 128 N electrode 129 2-6 / 3-3 pn heterojunction 141 Semiconductor substrate 142 3-5 Clad layer 143 a, b, c Optical guide layer 144 Active Layer 145 Insulator film 146 2-6 Clad layer 147 2-6 / 3-5 pn heterojunction 148 P electrode 149 N electrode 151 Semiconductor substrate 152 3-5 Clad layer 153 a, b, c Light guide layer 154 Active layer 155 Insulator Film 156 2-6 Cladding layer 157 2-6 3-5pn heterojunction 158 p electrode 159 n electrode 161 2-6 cladding layer 162 contact layer 163 p electrode 171 semiconductor substrate 172 3-5 cladding layer 173a, b, c light guide layer 174 active layer 175 2-6 cladding layer 176 N electrode 177 P electrode 178 2-6 / 3-5 pn heterojunction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−205979(JP,A) 特開 平8−8482(JP,A) 特開 平8−250809(JP,A) 特開 昭62−84581(JP,A) 特開 平1−313981(JP,A) 特開 平4−186686(JP,A) 特開 平7−106685(JP,A) 特開 平9−92926(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-205979 (JP, A) JP-A-8-8482 (JP, A) JP-A-8-250809 (JP, A) JP-A-62 84581 (JP, A) JP-A-1-313981 (JP, A) JP-A-4-186686 (JP, A) JP-A-7-106685 (JP, A) JP-A-9-92926 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 3−5族半導体からなるストライプ状の
溝のある3−5クラッド層と、該3−5クラッド層の溝
上に3−5族半導体からなるストライプ状の活性層と、
前記3−5クラッド層及び活性層上に層状の2−6族半
導体からなる2−6クラッド層とを有し、前記3−5ク
ラッド層と前記2−6クラッド層の伝導型が異なってお
り、前記2−6クラッド層のバンドギャップの大きさが
前記3−5クラッド層のバンドギャップの大きさと同じ
かそれ以上であることを特徴とする半導体レーザ。
1. A 3-5 cladding layer having a stripe-shaped groove made of a group 3-5 semiconductor, a striped active layer made of a group 3-5 semiconductor on a groove of the 3-5 clad layer,
A 3-6 cladding layer comprising a layered group 2-6 semiconductor on the 3-5 cladding layer and the active layer, wherein the 3-5 cladding layer and the 2-6 cladding layer have different conduction types. And a band gap of the 2-6 cladding layer is equal to or larger than a band gap of the 3-5 cladding layer.
【請求項2】 活性層と2−6クラッド層との間に前記
活性層よりもバンドギャップの大きい3−5族半導体か
らなるストライプ状の光ガイド層を有し、該光ガイド層
の伝導型が前記2−6クラッド層と等しいことを特徴と
する請求項1記載の半導体レーザ。
2. A striped light guide layer made of a Group 3-5 semiconductor having a larger band gap than the active layer is provided between the active layer and the 2-6 cladding layer, and the conduction type of the light guide layer is 2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the value is equal to said 2-6 cladding layer.
【請求項3】 2−6クラッド層が2層以上の2−6族
半導体混晶からなり、3−5クラッド層に接する層が1
種類以上の2族元素と1種類の6族元素から構成され、
3−5クラッド層に接していない層のうちの1層以上が
1種類以上の2族元素と2種類の6族元素から構成され
ていることを特徴とする請求項1または2項記載の半導
体レーザ。
3. The 2-6 cladding layer is composed of two or more Group 2-6 semiconductor mixed crystals, and the layer in contact with the 3-5 cladding layer is 1 layer.
Consisting of more than one kind of group 2 element and one kind of group 6 element,
3. The semiconductor according to claim 1, wherein at least one of the layers not in contact with the 3-5 cladding layer is composed of at least one kind of Group 2 element and two kinds of Group 6 element. laser.
【請求項4】 光ガイド層と2−6クラッド層との間
に、単層又は多層構成の3−5族半導体又は2−6族半
導体からなるストライプ状のポテンシャル緩和層を有
し、該ポテンシャル緩和層の伝導型が前記2−6クラッ
ド層の伝導型に等しく、伝導キャリアーに対するポテン
シャルが前記2−6クラッド層と前記光ガイド層との中
間の値であることを特徴とする請求項2記載の半導体レ
ーザ。
4. A stripe-like potential relaxation layer comprising a single-layer or multi-layer group 3-5 semiconductor or a group 2-6 semiconductor is provided between the light guide layer and the 2-6 cladding layer. The conduction type of the relaxation layer is equal to the conduction type of the 2-6 cladding layer, and the potential for conduction carriers is an intermediate value between the 2-6 cladding layer and the light guide layer. Semiconductor laser.
【請求項5】 光ガイド層と2−6クラッド層との間、
及び3−5クラッド層と2−6クラッド層との間に、単
層又は多層構成の2−6族半導体からなるポテンシャル
緩和層を有し、該ポテンシャル緩和層の伝導型が前記2
−6クラッド層の伝導型に等しく、キャリアーに対する
ポテンシャルが前記2−6クラッド層と前記光ガイド層
との中間の値であることを特徴とする請求項2記載の半
導体レーザ。
5. Between the light guide layer and the 2-6 cladding layer,
And between the 3-5 cladding layer and the 2-6 cladding layer, a potential relaxation layer composed of a group 2-6 semiconductor having a single layer or a multilayer structure, and the conduction type of the potential relaxation layer is 2 or less.
3. The semiconductor laser according to claim 2, wherein the conductivity type is equal to the conductivity type of the -6 cladding layer, and the potential for carriers is an intermediate value between the 2-6 cladding layer and the light guide layer.
【請求項6】 2−6クラッド層がメサストライプ状で
あることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載
の半導体レーザ。
6. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the 2-6 cladding layer has a mesa stripe shape.
【請求項7】 3−5クラッド層と2−6クラッド層と
の間の一部又は全部に絶縁体層を有することを特徴とす
る請求項1〜5のいずれか1項記載の半導体レーザ。
7. The semiconductor laser according to claim 1, wherein an insulating layer is provided in a part or all between the 3-5 cladding layer and the 2-6 cladding layer.
【請求項8】 2−6クラッド層上に、2−6クラッド
層と同じ伝導型で不純物濃度の高い2−6族半導体から
なるコンタクト層を有することを特徴とする請求項1〜
7のいずれか1項記載の半導体レーザ。
8. A contact layer comprising a 2-6 clad layer and a contact layer made of a group 2-6 semiconductor having the same conductivity type and a high impurity concentration as the 2-6 clad layer.
8. The semiconductor laser according to claim 7.
【請求項9】 3−5クラッド層を構成する3−5族半
導体と2−6クラッド層を構成する2−6族半導体の格
子長が等しいことを特徴とする請求項1〜8のいずれか
1項記載の半導体レーザ。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein a lattice length of the group 3-5 semiconductor forming the 3-5 cladding layer is equal to a lattice length of the group 2-6 semiconductor forming the 2-6 cladding layer. 2. The semiconductor laser according to claim 1.
【請求項10】 3−5族半導体からなる平面状の3−
5クラッド層と、該3−5クラッド層上に3−5族半導
体からなるストライプ状の活性層と、前記3−5クラッ
ド層及び活性層上に層状の2−6族半導体からなる2−
6クラッド層とを有し、前記3−5クラッド層と前記2
−6クラッド層の伝導型が異なっており、前記2−6ク
ラッド層のバンドギャップの大きさが前記3−5クラッ
ド層のバンドギャップの大きさと同じかそれ以上であ
り、活性層と2−6クラッド層との間に前記活性層より
もバンドギャップの大きい3−5族半導体からなるスト
ライプ状の光ガイド層を有し、該光ガイド層の伝導型が
前記2−6クラッド層と等しく、光ガイド層と2−6ク
ラッド層との間、及び3−5クラッド層と2−6クラッ
ド層との間に、単層又は多層構成の2−6族半導体から
なるポテンシャル緩和層を有し、該ポテンシャル緩和層
の伝導型が前記2−6クラッド層の伝導型に等しく、キ
ャリアーに対するポテンシャルが前記2−6クラッド層
と前記光ガイド層との中間の値であることを特徴とする
半導体レーザ。
10. A three-dimensional semiconductor comprising a group 3-5 semiconductor.
A clad layer 5, a striped active layer made of a group 3-5 semiconductor on the 3-5 clad layer, and a layered 2-6 semiconductor formed on the 3-5 clad layer and the active layer.
6 clad layer, wherein the 3-5 clad layer and the 2 clad layer
The conduction type of the cladding layer is different from that of the active layer, and the band gap of the cladding layer is equal to or larger than the band gap of the cladding layer. A light guide layer formed of a group III-V semiconductor having a band gap larger than that of the active layer between the light guide layer and the cladding layer; the conduction type of the light guide layer is equal to that of the 2-6 cladding layer; A potential relaxation layer composed of a single-layer or multi-layer group 2-6 semiconductor, between the guide layer and the 2-6 cladding layer and between the 3-5 cladding layer and the 2-6 cladding layer; A semiconductor laser, wherein the conduction type of the potential relaxation layer is equal to the conduction type of the 2-6 cladding layer, and the potential for carriers is an intermediate value between the 2-6 cladding layer and the light guide layer.
【請求項11】 2−6クラッド層がメサストライプ状
であることを特徴とする請求項10項記載の半導体レー
ザ。
11. The semiconductor laser according to claim 10, wherein the 2-6 cladding layer has a mesa stripe shape.
【請求項12】 3−5クラッド層と2−6クラッド層
との間の一部又は全部に絶縁体層を有することを特徴と
する請求項10または11項記載の半導体レーザ。
12. The semiconductor laser according to claim 10, wherein an insulating layer is provided partially or entirely between the 3-5 cladding layer and the 2-6 cladding layer.
【請求項13】 2−6クラッド層上に、2−6クラッ
ド層と同じ伝導型で不純物濃度の高い2−6族半導体か
らなるコンタクト層を有することを特徴とする請求項1
0〜12のいずれか1項記載の半導体レーザ。
13. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a contact layer made of a Group 2-6 semiconductor having the same conductivity type and a high impurity concentration as the 2-6 cladding layer, on the 2-6 cladding layer.
13. The semiconductor laser according to any one of 0 to 12.
【請求項14】 3−5クラッド層を構成する3−5族
半導体と2−6クラッド層を構成する2−6族半導体の
格子長が等しいことを特徴とする請求項10〜13のい
ずれか1項記載の半導体レーザ。
14. The semiconductor device according to claim 10, wherein a lattice length of the group 3-5 semiconductor forming the 3-5 cladding layer is equal to a lattice length of the group 2-6 semiconductor forming the 2-6 cladding layer. 2. The semiconductor laser according to claim 1.
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