JP3291447B2 - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JP3291447B2
JP3291447B2 JP34351296A JP34351296A JP3291447B2 JP 3291447 B2 JP3291447 B2 JP 3291447B2 JP 34351296 A JP34351296 A JP 34351296A JP 34351296 A JP34351296 A JP 34351296A JP 3291447 B2 JP3291447 B2 JP 3291447B2
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【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】本発明は半導体レーザ素子に
関する。
[0001] The present invention relates to a semiconductor laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、発振波長が赤色域の半導体レーザ
素子としてAlGaInP系半導体レーザ素子が活発に
研究開発されている。特に、このAlGaInP系半導
体レーザ素子は630〜680nm帯の発振が可能であ
り、この波長帯は視感度が高いことから、斯る素子はレ
ーザーポインターやラインマーカー等に使用されている
他、AlGaAs系半導体レーザ素子に比べて発振波長
が短いことから高密度記録用光源等として期待されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, AlGaInP-based semiconductor laser devices have been actively researched and developed as semiconductor laser devices having an oscillation wavelength in a red range. In particular, this AlGaInP-based semiconductor laser device can oscillate in the 630 to 680 nm band, and since this wavelength band has high visibility, such devices are used for laser pointers, line markers, and the like. Since the oscillation wavelength is shorter than that of the semiconductor laser device, it is expected as a light source for high density recording.

【0003】斯る半導体レーザ素子は、一般に電流ブロ
ック層にはGaAs層が用いられるが、例えば、IEEE J
OURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS,
VOL.1,NO.2,JUNE 1995 p723〜p727には電流ブロ
ック層として、AlInP層とGaAs層からなる2層
構造を採用した例が示されている。
In such a semiconductor laser device, a GaAs layer is generally used as a current blocking layer.
OURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS,
VOL. 1, NO. 2, JUNE 1995, p723 to p727, shows an example in which a two-layer structure including an AlInP layer and a GaAs layer is adopted as a current blocking layer.

【0004】この文献において、この2層構造の電流ブ
ロック層を備えた半導体レーザ素子は電流ブロック層が
GaAs層の1層構造である一般的な半導体レーザ素子
より、発振しきい値電流及びスロープ効率が改善できる
ことが報告されている。
In this document, the semiconductor laser device having the current blocking layer of the two-layer structure has an oscillation threshold current and a slope efficiency higher than those of a general semiconductor laser device in which the current blocking layer has a single-layer structure of a GaAs layer. Have been reported to be improved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、AlGaI
nP系半導体レーザ素子にかかわらず、半導体レーザ素
子は発振しきい値電流及びスロープ効率を更に改善する
ことが要求されている。
By the way, AlGaI
Regardless of the nP-based semiconductor laser device, the semiconductor laser device is required to further improve the oscillation threshold current and the slope efficiency.

【0006】この中でも、AlGaInP系半導体レー
ザ素子は、AlGaAs系半導体レーザ素子に比べ、材
料固有の問題から発振しきい値電流及びスロープ効率の
特性が劣り、更なる特性向上が求められている。
Among them, the AlGaInP-based semiconductor laser device is inferior in characteristics of the oscillation threshold current and the slope efficiency due to a problem inherent to the material as compared with the AlGaAs-based semiconductor laser device, and further improvement in characteristics is required.

【0007】本発明は上述の問題点を鑑み成されたもの
であり、良好な発振しきい値電流及びスロープ効率の特
性を有する半導体レーザ素子を提供することが目的であ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a semiconductor laser device having good characteristics of oscillation threshold current and slope efficiency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、(Al x1 Ga 1-x1 y1 In 1-y1 からなる第1導
電型のクラッド層と、該第1導電型のクラッド層上に形
成された活性層と、該活性層上に形成された平坦部と該
平坦部上に形成されたストライプ状リッジ部とを有する
前記第1導電型とは逆導電型となる(Al x2 Ga 1-x2
y2 In 1-y2 Pからなる第2導電型のクラッド層と、前記
第2導電型のクラッド層の前記平坦部上及び前記リッジ
部の側面上に形成され、前記第2導電型のクラッド層よ
り屈折率が小さく且つ発振光のエネルギー(hν:hは
プランク定数、νは発振光の振動数)より大きなエネル
ギーのバンドギャップ(Eg:Eg>hν)を有する(A
x3 Ga 1-x3 y3 In 1-y3 P(1≧x3>x1>0、1
≧x3>x2>0、1>y1>0、1>y2>0、1>
y3>0)からなる第1導電型の光閉じ込め層と、を備
え、前記第2導電型のクラッド層の前記平坦部の層厚が
1300Å以下であり、前記光閉じ込め層の不純物濃度
は、5×1017cm-3以下であることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor laser device comprising: a first conductive type clad layer made of (Al x1 Ga 1-x1 ) y1 In 1-y1 P; and a first conductive type clad layer. An active layer formed on the active layer; a flat portion formed on the active layer;
And a striped ridge formed on the flat part
The conductivity type is opposite to the first conductivity type (Al x2 Ga 1-x2 )
a cladding layer of a second conductivity type composed of y2 In 1-y2 P, the
On the flat portion of the cladding layer of the second conductivity type and the ridge
A band gap (Eg) formed on the side surface of the portion and having an index of refraction smaller than that of the cladding layer of the second conductivity type and larger than the energy of oscillation light (hv: h is Planck's constant, ν is the frequency of oscillation light). : with a Eg> hν) (a
l x3 Ga 1-x3 ) y3 In 1-y3 P (1 ≧ x3>x1> 0,1
≧ x3>x2> 0, 1>y1> 0, 1>y2> 0, 1>
y3> 0), and a light confinement layer of the first conductivity type, wherein the thickness of the flat portion of the cladding layer of the second conductivity type is
1300 ° or less, and the impurity concentration of the light confinement layer is 5 × 10 17 cm −3 or less.

【0009】斯る半導体レーザ素子は、発振しきい値電
流とスロープ効率の特性が良好となる。
Such a semiconductor laser device has good characteristics of oscillation threshold current and slope efficiency.

【0010】また、本発明の半導体レーザ素子は、(A
x1 Ga 1-x1 y1 In 1-y1 からなる第1導電型のクラ
ッド層と、該第1導電型のクラッド層上に形成された活
性層と、該活性層上に形成された平坦部と該平坦部上に
形成されたストライプ状リッジ部とを有する前記第1導
電型とは逆導電型となる(Al x2 Ga 1-x2 y2 In 1-y2
Pからなる第2導電型のクラッド層と、前記第2導電型
のクラッド層の前記平坦部上及び前記リッジ部の側面上
に形成され、前記第2導電型のクラッド層より屈折率が
小さく且つ発振光のエネルギーより大きなエネルギーの
バンドギャップを有する(Al x3 Ga 1-x3 y3 In 1-y3
P(1≧x3>x1>0、1≧x3>x2>0、1>y
1>0、1>y2>0、1>y3>0)からなる第1導
電型の光閉じ込め層と、を備え、前記第2導電型のクラ
ッド層の前記平坦部の層厚が1300Å以下であり、
記光閉じ込め層の少なくとも前記活性層側の不純物濃度
は、5×1017cm-3以下であることを特徴とする。
Further, the semiconductor laser device of the present invention, (A
l x1 Ga 1-x1 ) y1 In 1-y1 P , a first conductivity type cladding layer, an active layer formed on the first conductivity type cladding layer, and a flat surface formed on the active layer. Part and the flat part
The first conductor having a stripe-shaped ridge portion formed.
(Al x2 Ga 1-x2 ) y2 In 1-y2
A second conductivity type cladding layer consisting of P, the second conductivity type
On the flat portion of the cladding layer and on the side surface of the ridge portion
Is formed on the second conductivity type cladding layer refractive index is smaller and more having a band gap of greater energy than the energy of the oscillation light (Al x3 Ga 1-x3) y3 In 1-y3
P (1 ≧ x3>x1> 0, 1 ≧ x3>x2> 0, 1> y
1> 0, 1>y2> 0, 1>y3> 0), and a light confinement layer of the first conductivity type.
The thickness of the flat portion of the pad layer is 1300 ° or less, and the impurity concentration of at least the active layer side of the light confinement layer is 5 × 10 17 cm −3 or less.

【0011】斯る半導体レーザ素子も、発振しきい値電
流とスロープ効率の特性が良好となる。
Such a semiconductor laser device also has good characteristics of oscillation threshold current and slope efficiency.

【0012】特に、前記第2導電型のクラッド層の前記
平坦部の層厚が800Å以下であることを特徴とする。
更に、前記第2導電型のクラッド層の前記平坦部の層厚
が100Å以上であることを特徴とする。
In particular, the cladding layer of the second conductivity type is
The flat portion has a layer thickness of 800 ° or less.
Further, the layer thickness of the flat portion of the second conductivity type cladding layer
Is 100 ° or more.

【0013】[0013]

【0014】更に、前記平坦部と前記リッジ部の間であ
って、前記平坦部上にエッチング停止層を有することを
特徴とする。
Further, an etching stop layer is provided between the flat portion and the ridge portion and on the flat portion.

【0015】斯る場合、平坦部を高精度に形成できるの
で、発振しきい値電流とスロープ効率の特性が良好な半
導体レーザ素子の製造歩留まりが向上する。
In this case, since the flat portion can be formed with high precision, the production yield of a semiconductor laser device having good characteristics of oscillation threshold current and slope efficiency is improved.

【0016】特に、前記不純物濃度は、3×1017cm
-3以下であることを特徴とする。
In particular, the impurity concentration is 3 × 10 17 cm
-3 or less.

【0017】この場合、発振しきい値電流とスロープ効
率の特性がより良好になる。
In this case, the characteristics of the oscillation threshold current and the slope efficiency become better.

【0018】更に、前記不純物濃度は、2×1017cm
-3以下であることを特徴とする。
Further, the impurity concentration is 2 × 10 17 cm.
-3 or less.

【0019】この場合、発振しきい値電流とスロープ効
率の特性が更に良好になる。
In this case, the characteristics of the oscillation threshold current and the slope efficiency are further improved.

【0020】また、前記不純物濃度は、5×1016cm
-3以上であることを特徴とする。
The impurity concentration is 5 × 10 16 cm
-3 or more.

【0021】この場合、光閉じ込め層全体又は光閉じ込
め層の少なくとも活性層側を十分なキャリア濃度を有し
得る低抵抗領域とすることが可能であり、よってこの低
抵抗領域と第2導電型のクラッド層とのpn接合により
電流阻止効果が好ましく得られるので、発振しきい値電
流とスロープ効率の特性を良好にできる。
In this case, the entire light confinement layer or at least the active layer side of the light confinement layer can be formed as a low resistance region capable of having a sufficient carrier concentration. Since the current blocking effect is preferably obtained by the pn junction with the cladding layer, the characteristics of the oscillation threshold current and the slope efficiency can be improved.

【0022】更に、前記不純物濃度は、7×1016cm
-3以上であることを特徴とする。
Further, the impurity concentration is 7 × 10 16 cm.
-3 or more.

【0023】この場合、光閉じ込め層全体又は光閉じ込
め層の少なくとも活性層側をより十分なキャリア濃度を
有しえる低抵抗領域とすることが可能であり、よってこ
の領域と第2導電型のクラッド層とのpn接合により電
流阻止効果が好ましく得られるので、発振しきい値電流
とスロープ効率の特性を良好にできる。
In this case, the entire light confinement layer or at least the active layer side of the light confinement layer can be formed as a low-resistance region having a more sufficient carrier concentration. Since the current blocking effect is preferably obtained by the pn junction with the layer, the characteristics of the oscillation threshold current and the slope efficiency can be improved.

【0024】更に、前記不純物濃度は、1×1017cm
-3近傍であることを特徴とする。
Further, the impurity concentration is 1 × 10 17 cm.
-3 .

【0025】この場合、発振しきい値電流が著しく小さ
くなり、かつスロープ効率が0.5W/A以下となり、
しかも、低抵抗領域と第2導電型のクラッド層とのpn
接合により十分な電流阻止効果が得られるので、非常に
好ましい。また、前記光閉じ込め層は、Seがドープさ
れていることを特徴とする。
In this case, the oscillation threshold current becomes extremely small, and the slope efficiency becomes 0.5 W / A or less.
In addition, the pn between the low resistance region and the cladding layer of the second conductivity type.
It is very preferable because a sufficient current blocking effect can be obtained by bonding. The light confinement layer is doped with Se.
It is characterized by having been done.

【0026】また、基板として第1導電型のGaAs基
板を用い、第1導電型のクラッド層、第2導電型のクラ
ッド層、光閉じ込め層は、それぞれGaAs基板と略格
子整合する(Alx1Ga1-x10.5In0.5P、(Alx2
Ga1-x20.5In0.5P、(Alx3Ga1-x30.5 In
0.5Pからなる。
Further, using a first conductivity type GaAs substrate as a substrate, a cladding layer of a first conductivity type cladding layer of the second conductivity type, the light confinement layer is substantially lattice matched with the GaAs substrate, respectively (Al x1 Ga 1-x1 ) 0.5 In 0.5 P, (Al x2
Ga 1-x2 ) 0.5 In 0.5 P, (Al x3 Ga 1-x3 ) 0.5 In
Consists of 0.5 P.

【0027】この場合、平坦部の厚みは0.01〜0.
13μmがよく、好ましくは0.03〜0.08μmで
あり、光閉じ込め層の厚みは0.3〜1μmがよく、好
ましくは0.4〜0.85μm、より好ましくは0.5
〜0.75μmである。また、光閉じ込め層が(Alx3
Ga1-x3y3In1-y3Pからなる場合には、4元系より
3元系の方が熱伝導がよく、しかも実効屈折率が最大に
できるので、Al組成比x3は1が最も好ましい。
In this case, the thickness of the flat portion is 0.01 to 0.5.
13 μm, preferably 0.03 to 0.08 μm, and the thickness of the light confinement layer is preferably 0.3 to 1 μm, preferably 0.4 to 0.85 μm, and more preferably 0.5 to 0.5 μm.
0.70.75 μm. The light confinement layer is (Al x3
In the case of Ga 1-x3 ) y3 In 1-y3 P, since the ternary system has better thermal conductivity and the maximum effective refractive index than the quaternary system, the Al composition ratio x3 is most preferably 1. preferable.

【0028】なお、この場合、活性層としては、AlG
aInP又はGaInPからなる単一又は多重量子井戸
構造層やAlGaInP又はGaInPからなる非量子
井戸層である単一層が用いれる。
In this case, the active layer is made of AlG
A single or multiple quantum well structure layer made of aInP or GaInP or a single layer that is a non-quantum well layer made of AlGaInP or GaInP is used.

【0029】更に、 前記光閉じ込め層上には、該光閉
じ込め層より熱伝導効率が大きい第1導電型の電流ブロ
ック層を有することを特徴とする。
Furthermore, a current blocking layer of a first conductivity type having a higher heat conduction efficiency than the light confinement layer is provided on the light confinement layer.

【0030】この場合、例えば前記(Alx3Ga1-x3
y3In1-y3Pからなる光閉じ込め層は熱伝導性が悪く、
発振しきい値電流等を劣化させる恐れがあったが、前記
光閉じ込め層の層厚を小さくして放熱効果の低減を抑
え、前記電流ブロック層によって電流阻止効果を十分確
保しつつ放熱効果も補える。
In this case, for example, the aforementioned (Al x3 Ga 1-x3 )
The optical confinement layer made of y3In1-y3P has poor thermal conductivity,
Although there was a risk of deteriorating the oscillation threshold current and the like, the thickness of the light confinement layer was reduced to suppress the reduction of the heat dissipation effect, and the current blocking layer could sufficiently secure the current blocking effect and also supplement the heat dissipation effect. .

【0031】特に、前記光閉じ込め層上には、該光閉じ
込め層より不純物濃度(即ち、キャリア濃度)が大きい
第1導電型の電流ブロック層を有することを特徴とす
る。
In particular, a current blocking layer of a first conductivity type having a higher impurity concentration (ie, a higher carrier concentration) than the light confinement layer is provided on the light confinement layer.

【0032】この場合、前記光閉じ込め層の電流ブロッ
ク層としての機能は、不純物濃度(キャリア濃度)が小
さいため、電流阻止効果が小さくなる恐れがあるが、不
純物濃度(キャリア濃度)が大きい電流ブロック層で十
分に電流阻止効果を補える。
In this case, the function of the light confinement layer as a current blocking layer is that the current blocking effect may be reduced because the impurity concentration (carrier concentration) is low, but the current blocking layer has a large impurity concentration (carrier concentration). The layer can sufficiently compensate for the current blocking effect.

【0033】なお、上記第1導電型の電流ブロック層は
発振光のエネルギーより小さなエネルギーのバンドギャ
ップを有することが好ましい。
The first conductivity type current blocking layer preferably has a band gap of energy smaller than the energy of the oscillating light.

【0034】特に、前記電流ブロック層は、GaAsか
らなることを特徴とする。
Particularly, the current blocking layer is made of GaAs.

【0035】この場合、GaAsは酸化する恐れもな
く、製造上好ましい利点を有する上に、AlGaInP
やAlInP等に比べて熱伝導性もよいので、好まし
い。
In this case, GaAs is not liable to be oxidized, has a favorable advantage in manufacturing, and has an AlGaInP
It is preferable because it has better thermal conductivity than AlInP or the like.

【0036】また、前記光閉じ込め層の少なくとも前記
活性層側のキャリア濃度は略5×1016cm-3以上であ
ることを特徴とする。
Further, the carrier concentration of at least the active layer side of the light confinement layer is about 5 × 10 16 cm −3 or more.

【0037】この場合、光閉じ込め層の少なくとも活性
層側を低抵抗領域とでき、この領域と第2導電型のクラ
ッド層とのpn接合により電流阻止効果が好ましく得ら
れるので、発振しきい値電流とスロープ効率の特性を良
好にできる。
In this case, at least the active layer side of the optical confinement layer can be a low resistance region, and a current blocking effect can be preferably obtained by a pn junction between this region and the second conductivity type cladding layer. And the characteristics of slope efficiency can be improved.

【0038】特に、前記光閉じ込め層は、低抵抗層であ
ることを特徴とする。
In particular, the light confinement layer is a low resistance layer.

【0039】この場合、光閉じ込め層は低抵抗層であ
り、第2導電型のクラッド層とのpn接合による電流阻
止効果が好ましく得られるので、発振しきい値電流とス
ロープ効率の特性が著しく良好になる。なお、この低抵
抗層としてのキャリア濃度は好ましくは略5×1016
-3以上であり、より好ましくは略1×1017cm-3
上である。
In this case, the light confinement layer is a low resistance layer, and the current blocking effect by the pn junction with the second conductivity type cladding layer is preferably obtained, so that the characteristics of the oscillation threshold current and the slope efficiency are remarkably good. become. The carrier concentration of the low resistance layer is preferably approximately 5 × 10 16 c
m −3 or more, more preferably about 1 × 10 17 cm −3 or more.

【0040】なお、上記各層は、好ましくはMOCVD
法やMBE法等の気相成長法により形成される。
The above layers are preferably formed by MOCVD.
It is formed by a vapor phase growth method such as a method or an MBE method.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態であるAl
GaInP系半導体レーザ素子を図を用いて説明する。
尚、図1、及び図2は、それぞれ斯る半導体レーザ素子
の模式断面構造図、活性層乃至電流ブロック層近傍の模
式バンド構造図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention, Al
A GaInP-based semiconductor laser device will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are a schematic cross-sectional structure diagram of the semiconductor laser device and a schematic band structure diagram in the vicinity of the active layer or the current block layer, respectively.

【0042】図中、1はn型GaAs半導体基板で、そ
の一主面(結晶成長面)は(100)面から[011]
方向に角度θ(θ=5度〜17度、好ましくは7度〜1
3度:以下この角度θをオフ角度θという)で傾斜した
面であり、この前記一主面上には層厚0.3μmのn型
Ga0.5In0.5Pバッファ層2が形成されている。
In the figure, reference numeral 1 denotes an n-type GaAs semiconductor substrate whose one main surface (crystal growth surface) extends from the (100) plane to [011].
In the direction θ (θ = 5 to 17 degrees, preferably 7 to 1
3 degrees: this angle θ is hereinafter referred to as an off-angle θ), and an n-type Ga 0.5 In 0.5 P buffer layer 2 having a thickness of 0.3 μm is formed on the one main surface.

【0043】上記バッファ層2上には、層厚1.2μm
のn型(Alx1Ga1-x10.5In0 .5P(本形態ではx
1=0.7:Siドープ)からなるクラッド層3が形成
されている。
On the buffer layer 2, a layer thickness of 1.2 μm
Of n-type (Al x1 Ga 1-x1) 0.5 In 0 .5 P ( in this embodiment x
1 = 0.7: Si doping) is formed.

【0044】図2に詳細を示すように、前記n型クラッ
ド層3上には、層厚500Åのアンドープの(Alz1
1-z10.5In0.5P(本形態ではz1=0.5)光ガ
イド層4が形成されている。
As shown in detail in FIG. 2, on the n-type cladding layer 3, an undoped (Al z1 G
a 1−z1 ) 0.5 In 0.5 P (in this embodiment, z1 = 0.5), the light guide layer 4 is formed.

【0045】この光ガイド層4上には、層厚100Åの
引張り歪を有する(AlpGa1-p qIn1-qP(1>p
≧0,1>q>0.51:本形態ではp=0、q=0.
65)量子井戸層5a、5a、5aと層厚40Åの圧縮
歪みを有する(AlrGa1-rsIn1-sP(1≧r>
0,0<s<0.51:本形態ではr=0.5、s=
0.45)量子障壁層5b、5bとが交互に積層されて
なるアンドープの歪補償型多重量子井戸構造からなる活
性層5が形成されている。
On this light guide layer 4, a layer having a thickness of 100
It has tensile strain (AlpGa1-p) qIn1-qP (1> p
≧ 0, 1> q> 0.51: In the present embodiment, p = 0, q = 0.
65) Compression of quantum well layers 5a, 5a, 5a and layer thickness 40 °
With distortion (AlrGa1-r)sIn1-sP (1 ≧ r>
0, 0 <s <0.51: r = 0.5, s =
0.45) The quantum barrier layers 5b and 5b are alternately stacked
Of undoped strain-compensated multiple quantum well structures
The active layer 5 is formed.

【0046】この活性層5上には、層厚500Åのアン
ドープの(Alz2Ga1-z20.5In0.5P(本形態では
z2=0.5)光ガイド層6が形成されている。
An undoped (Al z2 Ga 1 -z 2 ) 0.5 In 0.5 P (in this embodiment, z 2 = 0.5) light guide layer 6 having a thickness of 500 ° is formed on the active layer 5.

【0047】この光ガイド層6上には、層厚tの平坦部
7aとこの平坦部の略中央に紙面垂直方向(共振器長方
向)に延在する高さ0.5〜0.8μm、上部幅2.5
〜3.5μm、下部幅3.5〜4.5μmのストライプ
状リッジ部7bで構成されるp型(Alx2Ga1-x2
0.5In0.5P(本形態ではx2=0.7:Znドープ)
からなるクラッド層7が形成されている。
On the light guide layer 6, a flat portion 7a having a layer thickness t and a height of approximately 0.5 to 0.8 μm extending substantially in the center of the flat portion in a direction perpendicular to the plane of the drawing (resonator length direction). Top width 2.5
P-type (Al x2 Ga 1-x2 ) composed of a stripe-shaped ridge portion 7b having a width of 3.5 to 4.5 μm and a lower width of 3.5 to 4.5 μm.
0.5 In 0.5 P (x2 = 0.7: Zn-doped in this embodiment)
Is formed.

【0048】前記リッジ部7b上面には、層厚0.1μ
mのp型Ga0.5In0.5Pキャップ層(Znドープ)
8、及び層厚0.3μmのp型GaAsキャップ層(Z
nドーープ)9がこの順序で形成されている。
On the upper surface of the ridge portion 7b, a layer thickness of 0.1 μm is formed.
m p-type Ga 0.5 In 0.5 P cap layer (Zn doped)
8, and a 0.3 μm-thick p-type GaAs cap layer (Z
n-deep) 9 is formed in this order.

【0049】これらp型キャップ層8、9、リッジ部7
bの側面上及び平坦部7a上には、層厚uμmのn型
(Alx3Ga1-x30.5In0.5P(1≧x3>x1,x
2>0:本実施形態ではx3=1,Seドープ)からな
る不純物濃度が5×1017cm -3以下の電流ブロック層
としても機能し且つ光閉じ込め機能を有する光閉じ込め
層10及びこの光閉じ込め層10より熱伝導性がよく且
つ不純物濃度が大きく本実施形態では1×1018cm-3
である層厚0.3μmのn型GaAs(Seドープ)か
らなる電流ブロック層11がこの順序で形成されてい
る。
The p-type cap layers 8 and 9 and the ridge 7
b on the side surface and the flat portion 7a, an n-type
(Alx3Ga1-x3)0.5In0.5P (1 ≧ x3> x1, x
2> 0: x3 = 1 in this embodiment, Se-doped)
Impurity concentration is 5 × 1017cm -3Current block layer below
Confinement that also functions as a light source and has a light confinement function
The layer 10 and the light confinement layer 10 have better thermal conductivity and
In this embodiment, the impurity concentration is 1 × 1018cm-3
N-type GaAs (Se-doped) with a layer thickness of 0.3 μm
Current block layers 11 are formed in this order.
You.

【0050】前記キャップ層9及び電流ブロック層11
上には、層厚5μmのp型GaAsコンタクト層(Zn
ドープ)12が形成されている。
The cap layer 9 and the current block layer 11
On the top, a 5 μm-thick p-type GaAs contact layer (Zn
Dope) 12 is formed.

【0051】前記コンタクト層12上面にはAu−Cr
からなるp型側オーミック電極13が、前記n型GaA
s基板1下面にはAu−Sn−Crからなるn型側オー
ミック電極14が形成されている。
The upper surface of the contact layer 12 is made of Au-Cr.
The p-type ohmic electrode 13 made of n-type GaAs
On the lower surface of the s substrate 1, an n-type ohmic electrode 14 made of Au-Sn-Cr is formed.

【0052】この半導体レーザ素子は、従来周知の有機
金属化学気相成長法(MOCVD法)によって各層の結
晶成長が行われるが、他の分子線エピタキシー法(MB
E法)等の気相成長法でも可能である。
In this semiconductor laser device, crystal growth of each layer is performed by a conventionally known metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, but other molecular beam epitaxy (MB) is used.
A vapor phase growth method such as E method) is also possible.

【0053】斯る半導体レーザ素子は、活性層5のバン
ドギャップ(即ち発振光のエネルギー(hν))よりエ
ネルギーの大きなバンドギャップのクラッド層3、7で
挟まれると共に、発振光のエネルギー(hν)よりバン
ドギャップが大きく(即ち、発振光の吸収が殆どなく)
且つクラッド層7より屈折率の小さい光閉じ込め層10
と該光閉じ込め層10より熱伝導性に優れる電流ブロッ
ク層11を備えている。なお、この光閉じ込め層10
は、クラッド層7と同じ導電型であったり、アンドープ
である場合には、電流阻止効果や電流挟窄効果が薄れ、
発振しきい値電流やスロープ効率が悪くなるので、これ
らに設定しない。
Such a semiconductor laser device is sandwiched between the cladding layers 3 and 7 having a band gap larger in energy than the band gap of the active layer 5 (that is, the energy (hν) of the oscillation light) and the energy (hν) of the oscillation light. Larger band gap (ie, little absorption of oscillation light)
And a light confinement layer 10 having a smaller refractive index than the cladding layer 7
And a current blocking layer 11 having better thermal conductivity than the light confinement layer 10. The light confinement layer 10
Is of the same conductivity type as the cladding layer 7 or undoped, the current blocking effect and the current confinement effect are weakened,
Oscillation threshold current and slope efficiency deteriorate, so do not set them.

【0054】そして、本実施形態の半導体レーザ素子
は、上記発振光に対して透明な光閉じ込め層10の構成
により実屈折率導波型レーザ素子として動作するもので
あるが、このように実屈折率導波型として動作するため
には、上記リッジ部7b領域下と該リッジ部7b領域外
下における活性層5に対する実屈折率差は所定値以上が
必要であり、実屈折率導波型として良好に動作するため
には、好ましくは上記屈折率差は3×10-3以上が要求
される。
The semiconductor laser device of this embodiment operates as a real refractive index guided laser device by the configuration of the light confinement layer 10 which is transparent to the oscillation light. In order to operate as an index-guided type, the actual refractive index difference between the active layer 5 below the ridge portion 7b region and below the ridge portion 7b region needs to be a predetermined value or more. In order to operate satisfactorily, preferably, the difference in refractive index is required to be 3 × 10 −3 or more.

【0055】図3は、上記平坦部7aの層厚tと、リッ
ジ部7b領域下とリッジ部7b外領域下での活性層5に
対する実屈折率差の関係を計算により求めた結果を示
す。
FIG. 3 shows the relationship between the thickness t of the flat portion 7a and the actual refractive index difference between the active layer 5 under the ridge portion 7b and the portion outside the ridge portion 7b.

【0056】この図3から、本実施形態では、実屈折率
差が3×10-3以上となるように、平坦部7aの層厚t
は1300Å以下が選択され、好ましくは5×10-3
上となる800Å以下が選択される。そして、活性層5
又は光ガイド層6に直接光閉じ込め層10が接する構造
では、製造においてこれら層が大気に晒されるといった
不都合が生じるので、層厚tは例えば略100Åを下限
とした方がよい。
From FIG. 3, in the present embodiment, the layer thickness t of the flat portion 7a is set so that the actual refractive index difference becomes 3 × 10 -3 or more.
Is selected to be 1300 ° or less, and preferably 800 ° or less which is 5 × 10 −3 or more. And the active layer 5
Alternatively, in a structure in which the light confinement layer 10 is in direct contact with the light guide layer 6, there is an inconvenience such that the layers are exposed to the air during manufacturing. Therefore, the lower limit of the layer thickness t is preferably, for example, about 100 °.

【0057】図4は、実験によって求めた本実施形態の
半導体レーザ素子の光閉じ込め層10の層厚uと発振し
きい値電流の関係を示す。尚、この特性は、光閉じ込め
層10の不純物濃度を1×1017cm-3、共振器長L=
400μm、端面非コート、室温の条件で連続発振させ
て得た。
FIG. 4 shows the relationship between the thickness u of the optical confinement layer 10 of the semiconductor laser device of the present embodiment and the oscillation threshold current obtained by experiments. Note that this characteristic is such that the impurity concentration of the optical confinement layer 10 is 1 × 10 17 cm −3 , and the cavity length L =
It was obtained by continuous oscillation under the conditions of 400 μm, uncoated end face, and room temperature.

【0058】この図4から、光閉じ込め層10の層厚u
は0.3μm以上1μm以下がよく、更に好ましいのは
0.4μm以上0.85μm以下、より好ましいのは
0.5μm以上0.75μm以下であることが判る。
From FIG. 4, the thickness u of the optical confinement layer 10 is
It is understood that the thickness is preferably 0.3 μm or more and 1 μm or less, more preferably 0.4 μm or more and 0.85 μm or less, and more preferably 0.5 μm or more and 0.75 μm or less.

【0059】このように、光閉じ込め層10がある程度
の厚みが必要なのは次の理由による。即ち、本実施形態
では、電流ブロック層11が光吸収を行なえる材料で構
成されるため、光閉じ込め層10の厚みが小さいと、電
流ブロック層11によって強く光吸収が行われ、厚すぎ
ると、光閉じ込め層10は放熱性が悪く、素子の放熱特
性が悪くなるためである。
The reason why the light confinement layer 10 needs to have a certain thickness is as follows. That is, in the present embodiment, since the current blocking layer 11 is made of a material capable of absorbing light, if the thickness of the light confinement layer 10 is small, light is strongly absorbed by the current blocking layer 11 and if the thickness is too large, This is because the light confinement layer 10 has poor heat dissipation, and the heat dissipation characteristics of the element are poor.

【0060】図5は、本実施形態の半導体レーザ素子と
従来の電流ブロック層がGaAs層の1層構造であるロ
スガイド型のAlGaInP系半導体レーザ素子の電流
−光出力特性図(I−L特性図)を示す。尚、この特性
も、光閉じ込め層10の不純物濃度を1×1017
-3、共振器長L=400μm、u=0.5μm、t=
0.05μm、端面非コート、室温の条件で連続発振さ
せて得た。
FIG. 5 is a current-light output characteristic diagram (IL characteristic) of the semiconductor laser device of the present embodiment and a loss guide type AlGaInP-based semiconductor laser device in which the conventional current blocking layer has a single-layer structure of a GaAs layer. Figure). Note that this characteristic also shows that the impurity concentration of the optical confinement layer 10 is 1 × 10 17 c
m −3 , resonator length L = 400 μm, u = 0.5 μm, t =
It was obtained by continuous oscillation under the conditions of 0.05 μm, uncoated end face, and room temperature.

【0061】この図5から、本実施形態の素子が従来の
素子に比べて、発振しきい値電流値が小さく、且つスロ
ープ効率も良好であることが判る。
From FIG. 5, it can be seen that the device of this embodiment has a smaller oscillation threshold current value and better slope efficiency than the conventional device.

【0062】次に、図6に光閉じ込め層10の不純物濃
度(ドーパント濃度)と、発振しきい値電流、スロープ
効率との関係を示す。
Next, FIG. 6 shows the relationship between the impurity concentration (dopant concentration) of the light confinement layer 10, the oscillation threshold current, and the slope efficiency.

【0063】この図6から、光閉じ込め層10は不純物
濃度が小さくなる程、発振しきい値電流が小さくなると
共に、スロープ効率が大きくなることが理解できる。
It can be understood from FIG. 6 that, as the impurity concentration of the optical confinement layer 10 decreases, the oscillation threshold current decreases and the slope efficiency increases.

【0064】特に、光閉じ込め層10の不純物濃度が5
×1017cm-3以下の場合に、従来の電流ブロック層が
GaAs層の1層構造であるロスガイド型のAlGaI
nP系半導体レーザ素子の発振しきい値電流よりも小さ
な40mA以下にできると共に、スロープ効率を従来の
素子よりも大きな0.3以上にできる。
In particular, when the impurity concentration of the light confinement layer 10 is 5
In the case of × 10 17 cm −3 or less, a loss guide type AlGaI in which the conventional current blocking layer has a single-layer structure of a GaAs layer.
The oscillation threshold current can be reduced to 40 mA or less, which is smaller than the oscillation threshold current of the nP-based semiconductor laser device, and the slope efficiency can be increased to 0.3 or more, which is larger than that of the conventional device.

【0065】更に、この不純物濃度が3×1017cm-3
以下の場合、発振しきい値電流を30mAより小さくで
き、スロープ効率も0.4よりも大きくできるのでより
好ましく、更に2×1017cm-3以下の場合、発振しき
い値電流を25mAより小さく、スロープ効率も0.4
5よりも大きくできるのでより望ましく、加えて1×1
17cm-3以下の場合には、発振しきい値電流が著しく
小さくなり、スロープ効率も0.5以上となるので、非
常に好ましい。
Further, when the impurity concentration is 3 × 10 17 cm -3
In the following cases, the oscillation threshold current can be made smaller than 30 mA, and the slope efficiency can be made larger than 0.4, which is more preferable. In the case of 2 × 10 17 cm −3 or less, the oscillation threshold current is made smaller than 25 mA. , Slope efficiency is 0.4
It is more desirable because it can be larger than 5. In addition, 1 × 1
When it is 0 17 cm −3 or less, the oscillation threshold current becomes extremely small, and the slope efficiency becomes 0.5 or more.

【0066】更に、前記不純物濃度は、1×1017cm
-3近傍である場合、発振しきい値電流が著しく小さくな
り、かつスロープ効率が0.5W/A以下となり、しか
も、低抵抗領域と第2導電型のクラッド層とのpn接合
により十分な電流阻止効果が得られるので、最も好まし
い。
Further, the impurity concentration is 1 × 10 17 cm.
-3 , the oscillation threshold current becomes extremely small, the slope efficiency becomes 0.5 W / A or less, and a sufficient current flows due to the pn junction between the low resistance region and the second conductivity type cladding layer. This is most preferable because a blocking effect can be obtained.

【0067】上述のように、光閉じ込め層10は不純物
濃度が小さくなる程、発振しきい値電流及びスロープ効
率が改善されることが判る。
As described above, it can be seen that as the impurity concentration of the light confinement layer 10 decreases, the oscillation threshold current and the slope efficiency improve.

【0068】このことは、従来素子では、電流ブロック
層がこの層と隣接するクラッド層等と逆導電型となすこ
とにより形成されるp−n接合により電流をブロックす
るため、電流ブロック層は不純物濃度が高いことが望ま
しいと考えられていた点とは全く逆の現象である。
This is because, in the conventional device, the current is blocked by the pn junction formed by the current blocking layer having the opposite conductivity type to the cladding layer and the like adjacent to the current blocking layer. This is exactly the opposite of what was considered desirable at high concentrations.

【0069】この理由は十分でないが、本発明の半導体
レーザ素子の場合、クラッド層7に比べてバンドギャッ
プが大きい(Al組成比が大きい)光閉じ込め層10は
不純物(ドーパント)が動きやすく、この層10からの
不純物が(ドーパント:本実施形態ではSe)が活性層
5側へ拡散してしまうからであると考えられる。しか
も、本発明の素子は、従来に比べて平坦部の層厚tが従
来の半導体レーザ素子に比べて小さくなっている点も原
因の1つであろうと考えられる。
Although the reason is not sufficient, in the case of the semiconductor laser device of the present invention, the light confinement layer 10 having a larger band gap (larger Al composition ratio) than the cladding layer 7 easily moves impurities (dopant). This is probably because impurities (dopant: Se in this embodiment) from the layer 10 diffused toward the active layer 5 side. In addition, it is considered that one of the causes of the device of the present invention is that the layer thickness t of the flat portion is smaller than that of the conventional semiconductor laser device.

【0070】また、この光閉じ込め層10の不純物濃度
(キャリア濃度)が非常に小さくなる場合には、クラッ
ド層7とのpn接合による電流阻止効果や電流挟窄効果
が薄れ、発振しきい値電流やスロープ効率が悪くなるの
で、この不純物濃度は2×1016cm-3より大がよく、
好ましくは5×1016cm-3以上である。尚、上述の実
施形態では、ドーパントの活性化率は略100%である
ので、上記不純物濃度が2×1016cm-3の場合のキャ
リア濃度は略2×1016cm-3であり、不純物濃度が5
×1016cm-3の場合のキャリア濃度は略5×1016
-3、不純物濃度が7×1016cm-3の場合のキャリア
濃度は略7×1016cm-3、不純物濃度が1×1017
-3の場合のキャリア濃度は略1×1017cm-3に対応
する。
When the impurity concentration (carrier concentration) of the optical confinement layer 10 becomes very small, the current blocking effect and the current pinching effect due to the pn junction with the cladding layer 7 are weakened, and the oscillation threshold current is reduced. The impurity concentration is preferably larger than 2 × 10 16 cm −3 because the slope efficiency becomes poor.
Preferably, it is 5 × 10 16 cm −3 or more. In the above-described embodiment, the activation rate of the dopant is approximately 100%. Therefore, when the impurity concentration is 2 × 10 16 cm −3 , the carrier concentration is approximately 2 × 10 16 cm −3. Concentration 5
The carrier concentration in the case of × 10 16 cm -3 is approximately 5 × 10 16 c
m −3 , the impurity concentration is 7 × 10 16 cm −3 , the carrier concentration is approximately 7 × 10 16 cm −3 , and the impurity concentration is 1 × 10 17 c
The carrier concentration in the case of m −3 corresponds to approximately 1 × 10 17 cm −3 .

【0071】尚、前記電流ブロック層11は、電流ブロ
ック層としても機能する光閉じ込め層10より層厚を大
きくして、電流阻止効果を大きくするようにしてもよ
い。
The current blocking layer 11 may be made thicker than the light confinement layer 10 which also functions as a current blocking layer, so that the current blocking effect is increased.

【0072】また、上述では、歪補償型の量子井戸構造
の活性層について主に説明したが、引っ張り歪みや圧縮
歪のものでも、無歪のものでもよく、勿論バルク構造で
もよい。また、上述の活性層は量子井戸層に光閉じ込め
をよくするために光ガイド層を備えたが、これら光ガイ
ド層はない構成も可能である。
Further, in the above description, the active layer having the strain compensation type quantum well structure has been mainly described. However, the active layer may have a tensile strain or a compressive strain, may have no strain, and may have a bulk structure. Further, the above-described active layer has a light guide layer for improving light confinement in the quantum well layer, but a configuration without such a light guide layer is also possible.

【0073】更に、n型GaAs半導体基板1とn型ク
ラッド層3の間に設けたn型Ga0. 5In0.5Pバッファ
層2に代えてn型GaAsバッファ層を用いてもよく、
またバッファ層はなくともよい。
[0073] Further, may be used n-type GaAs buffer layer in place of the n-type GaAs semiconductor substrate 1 and the n-type cladding layer 3 n-type is provided between the Ga 0. 5 In 0.5 P buffer layer 2,
Further, the buffer layer may not be provided.

【0074】また、上述のようにリッジ部と平坦部で構
成されるクラッド層中には、例えば両部の間にエッチン
グ停止層や、平坦部又はリッジ部中に可飽和光吸収層等
の他の層が含まれる構成とすることもできる。
In the cladding layer composed of the ridge portion and the flat portion as described above, for example, an etching stop layer is provided between the two portions, and a saturable light absorbing layer such as a saturable light absorbing layer is provided in the flat portion or the ridge portion. May be included.

【0075】また、(AlxGa1-xyIn1-yP(x≧
0)結晶は、y=0.51の場合に正確にGaAs半導
体基板と格子整合して歪が生じないが、y=0.51の
近傍であっても殆ど歪が生じないので、(Alx
1-x0.5In0.5Pと略記しているものは、組成比y
は0.51近傍であればよい。特に、本発明では、クラ
ッド層、ブロック層は略無歪みのものが好ましい。
Further, (Al x Ga 1 -x ) y In 1 -y P (x ≧
0) The crystal is lattice-matched exactly with the GaAs semiconductor substrate when y = 0.51, and no distortion occurs, but almost no distortion occurs near y = 0.51, so that (Al x G
a 1-x ) 0.5 In 0.5 P is abbreviated to the composition ratio y.
May be around 0.51. In particular, in the present invention, it is preferable that the clad layer and the block layer have substantially no distortion.

【0076】更に、上記実施形態では、GaAs半導体
基板1の一主面が(100)面から[011]方向に傾
斜した面であったが、これらと等価な関係にあるものが
望ましい。即ち、GaAs基板の一主面(結晶成長面)
は、(100)面から[0−1−1]方向に傾斜した
面、(010)面から[101]又は[−10−1]方
向に傾斜した面、(001)面から[110]又は[−
1−10]方向に傾斜した面でもよく、即ち{100}
面から<011>方向に傾斜した面であればよい。
Further, in the above-described embodiment, one main surface of the GaAs semiconductor substrate 1 is a surface inclined in the [011] direction from the (100) plane. That is, one main surface (crystal growth surface) of the GaAs substrate
Are planes inclined from the (100) plane in the [0-1-1] direction, planes inclined from the (010) plane in the [101] or [-10-1] direction, and [110] or [110] from the (001) plane. [−
1-10], ie {100}.
Any surface may be used as long as it is inclined from the surface in the <011> direction.

【0077】[0077]

【0078】加えて、上記実施形態では、層全体にわた
り不純物濃度が5×1017cm-3以下である光閉じ込め
層を用いたが、少なくとも活性層側の不純物濃度を5×
10 17cm-3以下とする光閉じ込め層も使用可能であ
る。更に、光閉じ込め層の層中で不純物濃度が漸次的、
段階的に変化するようにもでき、また、光閉じ込め層を
異なる組成比の複数層からなるようにしてもよい。
In addition, in the above embodiment, the entire layer
Impurity concentration is 5 × 1017cm-3Light confinement is
Layer, but at least the impurity concentration on the active layer side is 5 ×
10 17cm-3The following optical confinement layers can also be used.
You. Furthermore, the impurity concentration in the optical confinement layer is gradually increased.
It can be changed stepwise, and the light confinement layer
It may be composed of a plurality of layers having different composition ratios.

【0079】[0079]

【0080】[0080]

【発明の効果】良好な発振しきい値電流及びスロープ効
率の特性を有する半導体レーザ素子を提供することがで
きる。
The present invention can provide a semiconductor laser device having good characteristics of oscillation threshold current and slope efficiency.

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

【図1】本発明の実施の一形態である半導体レーザ素子
の模式断面構造図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記実施の一形態である半導体レーザ素子の活
性層乃至電流ブロック層近傍の模式バンド構造図であ
る。
FIG. 2 is a schematic band structure diagram near an active layer or a current block layer of the semiconductor laser device according to the embodiment.

【図3】p型クラッド層の平坦部の層厚tと実屈折率差
の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a layer thickness t of a flat portion of a p-type cladding layer and an actual refractive index difference.

【図4】光閉じ込め層の層厚uと発振しきい値電流の関
係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a thickness u of an optical confinement layer and an oscillation threshold current.

【図5】上記実施形態の半導体レーザ素子と従来の半導
体レーザ素子の光出力−電流特性の関係を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between light output and current characteristics of the semiconductor laser device of the embodiment and a conventional semiconductor laser device.

【図6】光閉じ込め層の不純物濃度と、発振しきい値電
流、スロープ効率の関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an impurity concentration of an optical confinement layer, an oscillation threshold current, and a slope efficiency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaAs半導体基板 3 n型(Alx1Ga1-x10.5In0.5Pクラッド層 5 活性層 7 p型(Alx2Ga1-x20.5In0.5Pクラッド層 7a 平坦部 7b リッジ部 10 光閉じ込め層(n型(Alx3Ga1-x30.5In
0.5P層) 11 電流ブロック層(n型GaAs層)
Reference Signs List 1 n-type GaAs semiconductor substrate 3 n-type (Al x1 Ga 1-x1 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer 5 active layer 7 p-type (Al x2 Ga 1-x2 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer 7 a flat portion 7 b ridge portion 10 Optical confinement layer (n-type (Al x3 Ga 1-x3 ) 0.5 In
0.5 P layer) 11 Current block layer (n-type GaAs layer)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米田 幸司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 庄野 昌幸 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 茨木 晃 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 吉年 慶一 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−321656(JP,A) 特開 平8−130344(JP,A) 特開 平5−37078(JP,A) IEEE Journal on S elected Topics in Quantum Electronic s,1[2](1995),p.723−727 14th IEEE Int.Semi con.Laser Conf., (1994),p.243−244 Th3.5 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Koji Yoneda, Inventor 2-5-2-5, Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Masayuki Shono 2-5-2, Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Akira Ibaraki 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Prefecture Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Keiichi Yoshinori 2-5-2 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-8-321656 (JP, A) JP-A-8-130344 (JP, A) JP-A-5-37078 (JP, A) IEEE Journal on S Selected Topics in Quantum Electronics, 1 [2] (1995), p. 723-727 14th IEEE Int. Semicon. Laser Conf. , (1994), p. 243-244 Th3.5 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 JICST file (JOIS)

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (Al x1 Ga 1-x1 y1 In 1-y1 からな
る第1導電型のクラッド層と、該第1導電型のクラッド
層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された
坦部と該平坦部上に形成されたストライプ状リッジ部と
を有する前記第1導電型とは逆導電型となる(Al x2
1-x2 y2 In 1-y2 Pからなる第2導電型のクラッド層
と、前記第2導電型のクラッド層の前記平坦部上及び前
記リッジ部の側面上に形成され、前記第2導電型のクラ
ッド層より屈折率が小さく且つ発振光のエネルギーより
大きなエネルギーのバンドギャップを有する(Al x3
1-x3 y3 In 1-y3 P(1≧x3>x1>0、1≧x3
>x2>0、1>y1>0、1>y2>0、1>y3>
0)からなる第1導電型の光閉じ込め層と、を備え、
記第2導電型のクラッド層の前記平坦部の層厚が130
0Å以下であり、前記光閉じ込め層の不純物濃度は、5
×1017cm-3以下であることを特徴とする半導体レー
ザ素子。
1. A first conductive type clad layer made of (Al x1 Ga 1-x1 ) y1 In 1-y1 P, an active layer formed on the first conductive type clad layer, and the active layer Flat formed on
A ridge portion formed on the flat portion and the flat portion;
(Al x2 G)
a 1-x2 ) y2 In 1-y2 P cladding layer of the second conductivity type, and above and before the flat portion of the cladding layer of the second conductivity type
It is formed on the side surface of the ridge portion and has a band gap of an energy smaller than that of the cladding layer of the second conductivity type and larger than that of the oscillation light (Al x3 G
a 1-x3 ) y3 In 1-y3 P (1 ≧ x3>x1> 0, 1 ≧ x3
>X2> 0, 1>y1> 0, 1>y2> 0, 1>y3>
0) a first conductivity type light confinement layer made of, includes a front
The flat portion of the second conductivity type cladding layer has a thickness of 130.
0 ° or less, and the impurity concentration of the light confinement layer is 5 °.
The semiconductor laser device characterized by × is 10 17 cm -3 or less.
【請求項2】 (Al x1 Ga 1-x1 y1 In 1-y1 からな
る第1導電型のクラッド層と、該第1導電型のクラッド
層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された
坦部と該平坦部上に形成されたストライプ状リッジ部と
を有する前記第1導電型とは逆導電型となる(Al x2
1-x2 y2 In 1-y2 Pからなる第2導電型のクラッド層
と、前記第2導電型のクラッド層の前記平坦部上及び前
記リッジ部の側面上に形成され、前記第2導電型のクラ
ッド層より屈折率が小さく且つ発振光のエネルギーより
大きなエネルギーのバンドギャップを有する(Al x3
1-x3 y3 In 1-y3 P(1≧x3>x1>0、1≧x3
>x2>0、1>y1>0、1>y2>0、1>y3>
0)からなる第1導電型の光閉じ込め層と、を備え、
記第2導電型のクラッド層の前記平坦部の層厚が130
0Å以下であり、前記光閉じ込め層の少なくとも前記活
性層側の不純物濃度は、5×1017cm-3以下であるこ
とを特徴とする半導体レーザ素子。
2. A first conductive type cladding layer made of (Al x1 Ga 1-x1 ) y1 In 1-y1 P, an active layer formed on the first conductive type cladding layer, and the active layer. Flat formed on
A ridge portion formed on the flat portion and the flat portion;
(Al x2 G)
a 1-x2 ) y2 In 1-y2 P cladding layer of the second conductivity type, and above and before the flat portion of the cladding layer of the second conductivity type
It is formed on the side surface of the ridge portion and has a band gap of an energy smaller than that of the cladding layer of the second conductivity type and larger than that of the oscillation light (Al x3 G
a 1-x3 ) y3 In 1-y3 P (1 ≧ x3>x1> 0, 1 ≧ x3
>X2> 0, 1>y1> 0, 1>y2> 0, 1>y3>
0) a first conductivity type light confinement layer made of, includes a front
The flat portion of the second conductivity type cladding layer has a thickness of 130.
0 ° or less, and the impurity concentration of at least the active layer side of the light confinement layer is 5 × 10 17 cm −3 or less.
【請求項3】 前記第2導電型のクラッド層の前記平坦
部の層厚が800Å以下であることを特徴とする請求項
1又は2記載の半導体レーザ素子。
3. The flatness of the cladding layer of the second conductivity type.
The layer thickness of the portion is 800 ° or less.
3. The semiconductor laser device according to 1 or 2 .
【請求項4】 前記第2導電型のクラッド層の前記平坦
部の層厚が100Å以上であることを特徴とする請求項
1、2又は3記載の半導体レーザ素子。
4. The flatness of the cladding layer of the second conductivity type.
The layer thickness of the portion is 100 ° or more.
4. The semiconductor laser device according to 1, 2, or 3 .
【請求項5】 前記平坦部と前記リッジ部の間であっ
て、前記平坦部上にエッチング停止層を有することを特
徴とする請求項1、2、3又は4記載の半導体レーザ素
子。
5. The semiconductor device according to claim 5 , wherein a gap between said flat portion and said ridge portion is provided.
Having an etching stop layer on the flat portion.
The semiconductor laser device according to claim 1, 2, 3, or 4 .
【請求項6】 前記不純物濃度は、3×10 17 cm -3
下であることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5
記載の半導体レーザ素子。
6. An impurity concentration of 3 × 10 17 cm -3 or less.
6. The method as claimed in claim 1, wherein the lower part is a lower part.
14. The semiconductor laser device according to claim 1.
【請求項7】 前記不純物濃度は、2×10 17 cm -3
下であることを特徴とする請求項6記載の半導体レーザ
素子。
7. The impurity concentration is 2 × 10 17 cm -3 or less.
7. The semiconductor laser device according to claim 6, wherein:
【請求項8】 前記不純物濃度は、5×10 16 cm -3
上であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、
6又は7記載の半導体レーザ素子。
8. The impurity concentration is 5 × 10 16 cm -3 or less.
Claim 1, 2, 3, 4, 5,
8. The semiconductor laser device according to 6 or 7 .
【請求項9】 前記不純物濃度は、7×10 16 cm -3
上であることを特徴とする請求項8記載の半導体レーザ
素子。
9. The method according to claim 1, wherein the impurity concentration is 7 × 10 16 cm −3 or less.
9. The semiconductor laser device according to claim 8, wherein:
【請求項10】 前記不純物濃度は、1×10 17 cm -3
近傍であることを特徴とする請求項1、2、3、4又は
5記載の半導体レーザ装置。
10. The impurity concentration is 1 × 10 17 cm -3.
It is near, Claim 1, 2, 3, 4 or
6. The semiconductor laser device according to 5 .
【請求項11】 前記光閉じ込め層は、Seがドープさ
れていることを特徴とする1、2、3、4、5、6、
7、8、9又は10記載の半導体レーザ素子。
11. The light confinement layer is doped with Se.
1, 2, 3, 4, 5, 6,
11. The semiconductor laser device according to 7, 8, 9 or 10 .
【請求項12】 前記光閉じ込め層上には、該光閉じ込
め層より熱伝導効率が大きい第1導電型の電流ブロック
層を有することを特徴とする請求項1、2、3、4、
5、6、7、8、9、10又は11記載の半導体レーザ
素子。
12. The light confinement layer is provided on the light confinement layer.
Current block of the first conductivity type with higher heat conduction efficiency than the first layer
Claims 1, 2, 3, 4, comprising a layer
The semiconductor laser device according to 5, 6, 7, 8, 9, 10, or 11 .
【請求項13】 前記光閉じ込め層上には、該光閉じ込
め層より不純物濃度が大きい第1導電型の電流ブロック
層を有することを特徴とする請求項1、2、3、4、
5、6、7、8、9、10、11又は12記載の半導体
レーザ素子。
13. The light confinement layer is provided on the light confinement layer.
Current block of the first conductivity type having a higher impurity concentration than the first layer
Claims 1, 2, 3, 4, comprising a layer
13. The semiconductor laser device according to 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 12 .
【請求項14】 前記電流ブロック層は、GaAsから
なることを特徴とする請求項12又は13記載の半導体
レーザ素子。
14. The current blocking layer is made of GaAs.
14. The semiconductor laser device according to claim 12, wherein:
【請求項15】 前記光閉じ込め層の少なくとも前記活
性層側のキャリア濃度は略5×10 16 cm -3 以上である
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9、10、11、12、13又は14記載の半導体
レーザ素子。
15. At least the active layer of the light confinement layer
The carrier concentration on the active layer side is about 5 × 10 16 cm −3 or more.
Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
The semiconductor laser device according to 8, 9, 10, 11, 12, 13 or 14 .
【請求項16】 前記光閉じ込め層は、低抵抗層である
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9、10、11、12、13、14又は15記載の
半導体レーザ素子。
16. The light confinement layer is a low resistance layer.
Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
The semiconductor laser device according to 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 or 15 .
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