JP3314794B2 - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多重量子構造の活性層
を有する半導体レーザおよびその製造方法に関するもの
である。
を有する半導体レーザおよびその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体基板上に細線形、ドット形
の微細な半導体活性層が形成されている構成を有する半
導体レーザが種々提案されている。
の微細な半導体活性層が形成されている構成を有する半
導体レーザが種々提案されている。
【０００３】このような量子細線構造の半導体レーザに
よれば、キャリアを低次元の空間に閉じ込めることによ
る量子力学的効果により、キャリアの状態密度が急峻に
なるため光学利得スペクトルが急峻になり、そのため最
大利得値が増大することを利用して、低しきい値性、発
振スペクトルの高安定性等を示す高性能な特性を有する
レーザを実現することができる。
よれば、キャリアを低次元の空間に閉じ込めることによ
る量子力学的効果により、キャリアの状態密度が急峻に
なるため光学利得スペクトルが急峻になり、そのため最
大利得値が増大することを利用して、低しきい値性、発
振スペクトルの高安定性等を示す高性能な特性を有する
レーザを実現することができる。
【０００４】ところで、従来の多重量子細線の活性層を
有する半導体レーザにおいては、量子細線構造を作成す
るにあたり、予め量子井戸層を半導体基板上に成長し、
その後、電子線リソグラフィー法等で微細なマスクを形
成し、ドライ、およびウエットエッチング法により量子
井戸層をエッチングする方法で形成されていた。また、
これとは逆に、予め基板上にＳｉＯ2 等の微細マスクを
形成し、その後選択成長することにより量子細線構造を
形成する方法などが採られていた。
有する半導体レーザにおいては、量子細線構造を作成す
るにあたり、予め量子井戸層を半導体基板上に成長し、
その後、電子線リソグラフィー法等で微細なマスクを形
成し、ドライ、およびウエットエッチング法により量子
井戸層をエッチングする方法で形成されていた。また、
これとは逆に、予め基板上にＳｉＯ2 等の微細マスクを
形成し、その後選択成長することにより量子細線構造を
形成する方法などが採られていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の多重量
子細線構造の活性層を有する半導体レーザの場合、量子
井戸層をエッチングした量子細線構造を形成する方法に
おいては、プロセスが複雑であることに加え活性層をド
ライエッチング法で形成する場合には活性層に損傷が入
ること、ウエットエッチング法ではサイドエッチングが
入るなど制御性が無い等欠点を有していた。また、予め
基板上にＳｉＯ２等の微細マスクを形成し、その後選択
成長することにより量子細線構造を形成する方法におい
ても、基板準備のプロセスが複雑であることに加え、レ
ーザへの応用の場合にはマスクの除去、再成長の工程が
必要であり工程が増え、活性層に損傷が入り、さらには
生産性に乏しい等の欠点を有していた。
子細線構造の活性層を有する半導体レーザの場合、量子
井戸層をエッチングした量子細線構造を形成する方法に
おいては、プロセスが複雑であることに加え活性層をド
ライエッチング法で形成する場合には活性層に損傷が入
ること、ウエットエッチング法ではサイドエッチングが
入るなど制御性が無い等欠点を有していた。また、予め
基板上にＳｉＯ２等の微細マスクを形成し、その後選択
成長することにより量子細線構造を形成する方法におい
ても、基板準備のプロセスが複雑であることに加え、レ
ーザへの応用の場合にはマスクの除去、再成長の工程が
必要であり工程が増え、活性層に損傷が入り、さらには
生産性に乏しい等の欠点を有していた。
【０００６】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規な多重量子細線構造の活性層を有する半導体レーザ
およびその製造方法を提案せんとするものである。
新規な多重量子細線構造の活性層を有する半導体レーザ
およびその製造方法を提案せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体基板上に少なくともガイド層、発
光活性層、ガイド層構造を有する半導体多層膜を積層し
た半導体レーザにおいて、前記発光活性層が、原子ステ
ップの凝集による周期的コラゲーションを有する歪超格
子構造のガイド層と該歪超格子構造の上に成長した量子
細線構造を有する歪量子井戸層の発光層とからなるもの
である。
に、本発明は、半導体基板上に少なくともガイド層、発
光活性層、ガイド層構造を有する半導体多層膜を積層し
た半導体レーザにおいて、前記発光活性層が、原子ステ
ップの凝集による周期的コラゲーションを有する歪超格
子構造のガイド層と該歪超格子構造の上に成長した量子
細線構造を有する歪量子井戸層の発光層とからなるもの
である。
【０００８】また、本発明は、半導体基板上に少なくと
も多重量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザにお
いて、前記半導体基板が（００１）方位から１°以上傾
斜したものを用い、原子ステップの凝集による周期的コ
ラゲーションを有するとともに発振波長に対して吸収を
生じない歪超格子構造をガイド層内に備え、該歪超格子
構造の上に成長した量子細線構造を有する歪量子井戸層
を活性層とするものである。
も多重量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザにお
いて、前記半導体基板が（００１）方位から１°以上傾
斜したものを用い、原子ステップの凝集による周期的コ
ラゲーションを有するとともに発振波長に対して吸収を
生じない歪超格子構造をガイド層内に備え、該歪超格子
構造の上に成長した量子細線構造を有する歪量子井戸層
を活性層とするものである。
【０００９】また、本発明は、半導体基板が（００１）
方位から［１００］方向に１°以上傾斜したものを用い
ることを特徴としている。
方位から［１００］方向に１°以上傾斜したものを用い
ることを特徴としている。
【００１０】また、本発明は、半導体基板が（００１）
方位から［１１０］方向に１°以上傾斜したものを用い
ることによっても実現できる。
方位から［１１０］方向に１°以上傾斜したものを用い
ることによっても実現できる。
【００１１】また、本発明は、半導体基板上に少なくと
もガイド層、発光活性層、ガイド層構造を有する半導体
多層膜を積層した半導体レーザにおいて、前記発光活性
層が歪超格子構造のガイド層と歪量子井戸層の発光層か
らなり、該量子井戸層は原子ステップの凝集による周期
的コラゲーションを有する量子細線であることによって
実現できる。
もガイド層、発光活性層、ガイド層構造を有する半導体
多層膜を積層した半導体レーザにおいて、前記発光活性
層が歪超格子構造のガイド層と歪量子井戸層の発光層か
らなり、該量子井戸層は原子ステップの凝集による周期
的コラゲーションを有する量子細線であることによって
実現できる。
【００１２】さらに、他の発明としては、半導体基板上
に複数の半導体多層膜を積層し、結晶成長の異方性によ
る量子細線構造の活性層を有する半導体レーザの製造方
法であって、少なくとも傾斜基板上に原子ステップの凝
集する歪超格子層からなる薄膜を形成する工程と、前記
薄膜上に歪量子井戸活性層からなる原子ステップの周期
的なコラゲーションを形成する工程からなることを特徴
とするものである。
に複数の半導体多層膜を積層し、結晶成長の異方性によ
る量子細線構造の活性層を有する半導体レーザの製造方
法であって、少なくとも傾斜基板上に原子ステップの凝
集する歪超格子層からなる薄膜を形成する工程と、前記
薄膜上に歪量子井戸活性層からなる原子ステップの周期
的なコラゲーションを形成する工程からなることを特徴
とするものである。
【００１３】また、本発明の半導体レーザの製造方法に
おいては、前記歪超格子層の歪層がＩｎＧａＡｓＰ薄膜
であり、前記歪量子井戸活性層がＩｎＧａＡｓ薄膜層で
あることを特徴とするものである。
おいては、前記歪超格子層の歪層がＩｎＧａＡｓＰ薄膜
であり、前記歪量子井戸活性層がＩｎＧａＡｓ薄膜層で
あることを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】本発明による多重量子構造の活性層を有する半
導体レーザによれば、傾斜した化合物半導体基板上への
歪超格子層を形成することにより原子サイズのステップ
の凝集による周期性を持つコラゲーションを促進し、そ
の上に形成する歪量子井戸活性層に周期的なコラゲーシ
ョン構造の多重量子細線構造が形成されるという結晶成
長固有の特性を利用したものであり、ステップの凝集を
促進する歪超格子層に歪量子井戸活性層の発光波長帯に
対して吸収を生じない組成を選んでいるため、レーザ発
光特性は歪量子井戸活性層に形成される量子細線による
量子力学的な効果を顕著に実現したものとなる。
導体レーザによれば、傾斜した化合物半導体基板上への
歪超格子層を形成することにより原子サイズのステップ
の凝集による周期性を持つコラゲーションを促進し、そ
の上に形成する歪量子井戸活性層に周期的なコラゲーシ
ョン構造の多重量子細線構造が形成されるという結晶成
長固有の特性を利用したものであり、ステップの凝集を
促進する歪超格子層に歪量子井戸活性層の発光波長帯に
対して吸収を生じない組成を選んでいるため、レーザ発
光特性は歪量子井戸活性層に形成される量子細線による
量子力学的な効果を顕著に実現したものとなる。
【００１５】また、本発明は、半導体多層薄膜の歪み界
面でのステップの凝集による周期的なコラゲーション構
造の形成という結晶成長による固有の特性を利用して量
子細線を形成するものであり、従来の半導体レーザのよ
うに活性層成長の前後で量子細線を形成するための微細
パタンの形成やエッチング工程がないため、量子細線構
造の活性層を有する高性能な半導体レーザを再現性良く
実現することができる。
面でのステップの凝集による周期的なコラゲーション構
造の形成という結晶成長による固有の特性を利用して量
子細線を形成するものであり、従来の半導体レーザのよ
うに活性層成長の前後で量子細線を形成するための微細
パタンの形成やエッチング工程がないため、量子細線構
造の活性層を有する高性能な半導体レーザを再現性良く
実現することができる。
【００１６】
【実施例】次に、図を参照して、本発明の実施例を述べ
る。
る。
【００１７】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例のレーザエピ断面図を示す。１はｎ+ −ＩｎＰ基板、
２はｎ−ＩｎＰバッファ層、３，６はＩｎＧａＡｓＰガ
イド層、４はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子
層、５はＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層、７はｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層、８はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層であ
る。まず、この構造を実現するための製造方法について
述べる。化合物半導体基板上に多重量子細線構造の半導
体多層薄膜を積層するために、有機金属気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）装置あるいは分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装
置を用いた。ＭＯＣＶＤ法では、半導体薄膜成長用の原
料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ），トリエチル
ガリウム（ＴＥＧ），アルシン（ＡｓＨ3 ），ｐ型ドー
パントとしてジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を利用した。
エピタキシャル成長温度は６３０℃、成長圧力は約０．
１気圧、水素ガスキャリアである。薄膜の成長速度は約
２μｍ／ｈである。
例のレーザエピ断面図を示す。１はｎ+ −ＩｎＰ基板、
２はｎ−ＩｎＰバッファ層、３，６はＩｎＧａＡｓＰガ
イド層、４はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子
層、５はＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層、７はｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層、８はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層であ
る。まず、この構造を実現するための製造方法について
述べる。化合物半導体基板上に多重量子細線構造の半導
体多層薄膜を積層するために、有機金属気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）装置あるいは分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装
置を用いた。ＭＯＣＶＤ法では、半導体薄膜成長用の原
料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ），トリエチル
ガリウム（ＴＥＧ），アルシン（ＡｓＨ3 ），ｐ型ドー
パントとしてジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を利用した。
エピタキシャル成長温度は６３０℃、成長圧力は約０．
１気圧、水素ガスキャリアである。薄膜の成長速度は約
２μｍ／ｈである。
【００１８】ｎ+ −ＩｎＰ半導体基板１を（００１）方
位から１°以上傾斜したものを基板ホルダーに設置し、
所定の温度に設定したのち、ｎ−ＩｎＰバッファ層２、
ＩｎＧａＡｓＰガイド層３を連続して成長する。引き続
き、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子層４およ
びＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５を成長する。その
後、ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ｐ−ＩｎＰクラッド層
７を積層する。
位から１°以上傾斜したものを基板ホルダーに設置し、
所定の温度に設定したのち、ｎ−ＩｎＰバッファ層２、
ＩｎＧａＡｓＰガイド層３を連続して成長する。引き続
き、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子層４およ
びＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５を成長する。その
後、ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ｐ−ＩｎＰクラッド層
７を積層する。
【００１９】次に、活性層への注入電流の狭窄のための
ＩｎＰ埋め込み層８を形成するため、幅１．５〜２μｍ
程度のストライプで活性層を横切る深さまでエッチング
を行う。そのためにフォトリソグラフィーでパターニン
グし、これをマスクにウエットあるいはドライエッチン
グでエッチングする。その後、ＩｎＰ埋め込み層を成長
する。このときＳｉＯ2 あるいはＳｉ3 Ｎ4 等の絶縁膜
をエッチングマスクとし、さらには埋め込み成長時の選
択成長マスクとして使用する。埋め込み成長後、絶縁膜
マスクを除去しｐ−ＩｎＰクラッド層７の増し成長とｐ
+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層９を積層する。
ＩｎＰ埋め込み層８を形成するため、幅１．５〜２μｍ
程度のストライプで活性層を横切る深さまでエッチング
を行う。そのためにフォトリソグラフィーでパターニン
グし、これをマスクにウエットあるいはドライエッチン
グでエッチングする。その後、ＩｎＰ埋め込み層を成長
する。このときＳｉＯ2 あるいはＳｉ3 Ｎ4 等の絶縁膜
をエッチングマスクとし、さらには埋め込み成長時の選
択成長マスクとして使用する。埋め込み成長後、絶縁膜
マスクを除去しｐ−ＩｎＰクラッド層７の増し成長とｐ
+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層９を積層する。
【００２０】埋め込み成長後、Ｃｒ／ＡｕあるいはＴｉ
／Ｐｔ／Ａｕ等のｐ電極１０、ＡｕＧｅＮｉ等のｎ電極
１１を形成する。その後、オーミックシンターし、電極
部まで形成する。図２は、本発明の実施例１のレーザの
構造を示す断面図を示す。
／Ｐｔ／Ａｕ等のｐ電極１０、ＡｕＧｅＮｉ等のｎ電極
１１を形成する。その後、オーミックシンターし、電極
部まで形成する。図２は、本発明の実施例１のレーザの
構造を示す断面図を示す。
【００２１】以上の製造工程により、本発明のＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子層４の上にＩｎＧａＡ
ｓ歪量子井戸活性層５が製造されるが、本発明のＩｎＧ
ａＡｓ歪量子井戸活性層５は結晶成長による固有な細線
構造を利用するものである。すなわち、傾斜したＩｎＰ
基板上へのＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子層
４の薄膜成長中に原子サイズのステップの凝集による周
期性を持つコラゲーションが形成される。このコラゲー
ションは成長が進み歪ヘテロ界面が現れる毎にステップ
の凝集が進むため、歪超格子構造４の成長初期では顕著
ではないステップの凝集は歪超格子構造４の成長後半に
は明瞭なコラゲーション構造が発生するに至るほど顕著
なものとなる。その後、成長されるＩｎＧａＡｓ歪量子
井戸活性層５もコラゲーション構造をとり、多重量子細
線構造が形成される。
ＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子層４の上にＩｎＧａＡ
ｓ歪量子井戸活性層５が製造されるが、本発明のＩｎＧ
ａＡｓ歪量子井戸活性層５は結晶成長による固有な細線
構造を利用するものである。すなわち、傾斜したＩｎＰ
基板上へのＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子層
４の薄膜成長中に原子サイズのステップの凝集による周
期性を持つコラゲーションが形成される。このコラゲー
ションは成長が進み歪ヘテロ界面が現れる毎にステップ
の凝集が進むため、歪超格子構造４の成長初期では顕著
ではないステップの凝集は歪超格子構造４の成長後半に
は明瞭なコラゲーション構造が発生するに至るほど顕著
なものとなる。その後、成長されるＩｎＧａＡｓ歪量子
井戸活性層５もコラゲーション構造をとり、多重量子細
線構造が形成される。
【００２２】このとき、歪超格子構造４はＩｎＧａＡｓ
歪量子井戸活性層５の波長帯に対して吸収を生じない組
成を選んでいる。例えば、１．５５μｍ帯である層厚４
７ÅのＩｎ0.62Ｇａ0.38Ａｓ歪量子井戸活性層に対し
て、歪ＩｎＧａＡｓＰ層は膜厚５０Åで、その組成とし
てはＩｎ0.95Ｇａ0.05Ａｓ0.45Ｐ0.55であり、ＩｎＧａ
ＡｓＰ層は膜厚１００Åで、その組成としてはＩｎ0.76
Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45である。また、層数としては５
層である。さらに歪超格子構造４、ＩｎＧａＡｓ歪量子
井戸活性層５の歪層、膜厚は全体で転位発生の臨界値以
下になるようにしている。
歪量子井戸活性層５の波長帯に対して吸収を生じない組
成を選んでいる。例えば、１．５５μｍ帯である層厚４
７ÅのＩｎ0.62Ｇａ0.38Ａｓ歪量子井戸活性層に対し
て、歪ＩｎＧａＡｓＰ層は膜厚５０Åで、その組成とし
てはＩｎ0.95Ｇａ0.05Ａｓ0.45Ｐ0.55であり、ＩｎＧａ
ＡｓＰ層は膜厚１００Åで、その組成としてはＩｎ0.76
Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45である。また、層数としては５
層である。さらに歪超格子構造４、ＩｎＧａＡｓ歪量子
井戸活性層５の歪層、膜厚は全体で転位発生の臨界値以
下になるようにしている。
【００２３】本発明のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５
のコラゲーションの大きさ（量子細線の大きさでもあ
る）を電子顕微鏡で観察すると、ＩｎＰ（００１）基板
面に［１１０］方向に２度傾斜した基板の場合には、図
３（Ａ）に平面図および（Ｂ）に断面図を示すような、
平面が線状、断面が四角形状の細線であり、量子細線の
周期が約２００ｎｍで、その振幅が約９ｎｍであった。
図中、Ａはコラゲーションの振幅、Ｐは周期を示す。量
子細線の大きさや形状は、基板の傾斜角度やＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子層４の膜厚と組成で制御
することができる。図３（Ａ）の量子細線３０同士の間
は成長条件によって離れていることもあれば接触してい
ることもある（後記図６，図７の量子ドットの場合も同
様に成長条件によってドット間が離れたり接触したりし
ている）。基板の傾斜角度とコラゲーションとの関係を
明らかにするために、基板を（００１）ジャスト基板か
ら数度ずつ傾斜させ、（１１１）ジャスト基板までにわ
たってコラゲーションの形成を調べた結果、（００１）
のジャスト（０度）基板および（１１１）ジャスト基板
ではコラゲーションは形成できなかった。傾斜角度が１
度以上の基板ではコラゲーションが観測でき、基板傾斜
角度が５３．７度まで多様なコラゲーションを確認し
た。コラゲーションの形成は、基板の傾斜によるステッ
プ密度のある値以上の存在が必要であり、（００１）面
と（１１１）面が混在して形成されている原子的ステッ
プの凝集により生成することがわかる。
のコラゲーションの大きさ（量子細線の大きさでもあ
る）を電子顕微鏡で観察すると、ＩｎＰ（００１）基板
面に［１１０］方向に２度傾斜した基板の場合には、図
３（Ａ）に平面図および（Ｂ）に断面図を示すような、
平面が線状、断面が四角形状の細線であり、量子細線の
周期が約２００ｎｍで、その振幅が約９ｎｍであった。
図中、Ａはコラゲーションの振幅、Ｐは周期を示す。量
子細線の大きさや形状は、基板の傾斜角度やＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子層４の膜厚と組成で制御
することができる。図３（Ａ）の量子細線３０同士の間
は成長条件によって離れていることもあれば接触してい
ることもある（後記図６，図７の量子ドットの場合も同
様に成長条件によってドット間が離れたり接触したりし
ている）。基板の傾斜角度とコラゲーションとの関係を
明らかにするために、基板を（００１）ジャスト基板か
ら数度ずつ傾斜させ、（１１１）ジャスト基板までにわ
たってコラゲーションの形成を調べた結果、（００１）
のジャスト（０度）基板および（１１１）ジャスト基板
ではコラゲーションは形成できなかった。傾斜角度が１
度以上の基板ではコラゲーションが観測でき、基板傾斜
角度が５３．７度まで多様なコラゲーションを確認し
た。コラゲーションの形成は、基板の傾斜によるステッ
プ密度のある値以上の存在が必要であり、（００１）面
と（１１１）面が混在して形成されている原子的ステッ
プの凝集により生成することがわかる。
【００２４】なお、本発明のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活
性層５のコラゲーションの形成にはその下層のＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子層４が必要で、単なる
ＩｎＧａＡｓＰ層では形成できない。すなわち、ｎ+ −
ＩｎＰの傾斜基板１上に、ｎ−ＩｎＰバッファ層２およ
びＩｎＧａＡｓＰガイド層３を形成しても、ＩｎＧａＡ
ｓＰガイド層３に歪みが含まれていないため、ステップ
の凝集が起らず、コラゲーションが形成できないのであ
る。その理由は、歪み層成長時にステップを有する結晶
成長の表面においては、結晶成長で生成するステップの
歪み界面での横方向の成長速度（ＶA ）と歪みのない界
面での横方向での成長速度（ＶB ）に差異があり、この
成長速度の差異はヘテロ界面のエネルギーの大きさに比
例するため、歪み層上への成長によりステップの凝集が
顕著となるためである。
性層５のコラゲーションの形成にはその下層のＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子層４が必要で、単なる
ＩｎＧａＡｓＰ層では形成できない。すなわち、ｎ+ −
ＩｎＰの傾斜基板１上に、ｎ−ＩｎＰバッファ層２およ
びＩｎＧａＡｓＰガイド層３を形成しても、ＩｎＧａＡ
ｓＰガイド層３に歪みが含まれていないため、ステップ
の凝集が起らず、コラゲーションが形成できないのであ
る。その理由は、歪み層成長時にステップを有する結晶
成長の表面においては、結晶成長で生成するステップの
歪み界面での横方向の成長速度（ＶA ）と歪みのない界
面での横方向での成長速度（ＶB ）に差異があり、この
成長速度の差異はヘテロ界面のエネルギーの大きさに比
例するため、歪み層上への成長によりステップの凝集が
顕著となるためである。
【００２５】本発明のポイントは、傾斜基板上にガイド
層を形成した後にＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超
格子層４を形成し、その上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活
性層５のコラゲーションを結晶成長固有の特性を利用し
て形成したことにあり、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ歪超格子層４はＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５のコ
ラゲーション構造を形成するための機能を発揮するもの
であるため、光学的作用が必要なく、発振波長に対して
吸収を生じないＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格
子層４であればよい。このため、ＩｎＧａＡｓ歪量子井
戸活性層５はコラゲーションによる量子細線としての量
子井戸効果のみを抽出するため、従来のＩｎＰ基板上歪
量子井戸レーザと比べて、低しきい値で急峻な発振スペ
クトルで、かつスペクトルの安定性に優れていた。これ
はキャリアを低次元の空間に閉じ込めることによる量子
力学的効果により、キャリアの状態密度が急峻になるた
め光学利得スペクトルが急峻になり、そのため最大利得
値が増大したためである。なお、ＩｎＧａＡｓ歪量子井
戸活性層５を多重にすることは可能であり、その層数は
歪み層全層の総膜厚が転位発生の臨界膜厚以下であれば
よい。
層を形成した後にＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超
格子層４を形成し、その上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活
性層５のコラゲーションを結晶成長固有の特性を利用し
て形成したことにあり、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ歪超格子層４はＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５のコ
ラゲーション構造を形成するための機能を発揮するもの
であるため、光学的作用が必要なく、発振波長に対して
吸収を生じないＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格
子層４であればよい。このため、ＩｎＧａＡｓ歪量子井
戸活性層５はコラゲーションによる量子細線としての量
子井戸効果のみを抽出するため、従来のＩｎＰ基板上歪
量子井戸レーザと比べて、低しきい値で急峻な発振スペ
クトルで、かつスペクトルの安定性に優れていた。これ
はキャリアを低次元の空間に閉じ込めることによる量子
力学的効果により、キャリアの状態密度が急峻になるた
め光学利得スペクトルが急峻になり、そのため最大利得
値が増大したためである。なお、ＩｎＧａＡｓ歪量子井
戸活性層５を多重にすることは可能であり、その層数は
歪み層全層の総膜厚が転位発生の臨界膜厚以下であれば
よい。
【００２６】なお、従来技術により微傾斜基板上に歪み
多重量子井戸構造の活性層を有するレーザの場合には、
ステップの凝集が不完全であり、さらに不均一であるた
め、量子細線としての周期的再現性が不備であり量子効
果の現われる部分と現われない部分が混在することとな
り、活性層全体の光学スペクトルが平坦な特性となって
しまう。
多重量子井戸構造の活性層を有するレーザの場合には、
ステップの凝集が不完全であり、さらに不均一であるた
め、量子細線としての周期的再現性が不備であり量子効
果の現われる部分と現われない部分が混在することとな
り、活性層全体の光学スペクトルが平坦な特性となって
しまう。
【００２７】また、従来の多重量子細線構造の活性層を
有する半導体レーザの製造方法では、（１）量子井戸層
をエッチングしている量子細線構造を形成する方法にお
いては、活性層をドライエッチング法で形成する場合に
は活性層に損傷が入ること、（２）ウエットエッチング
法ではサイドエッチングが入るなど制御性が無い等の欠
点を有していた。また、従来の予め基板上にＳｉＯ2 等
の微細マスクを形成し、その後選択成長することにより
量子細線構造を形成する方法においても、マスクの除
去、再成長の行程が必要であり行程が増え、損傷が入る
等の欠点を有していた。
有する半導体レーザの製造方法では、（１）量子井戸層
をエッチングしている量子細線構造を形成する方法にお
いては、活性層をドライエッチング法で形成する場合に
は活性層に損傷が入ること、（２）ウエットエッチング
法ではサイドエッチングが入るなど制御性が無い等の欠
点を有していた。また、従来の予め基板上にＳｉＯ2 等
の微細マスクを形成し、その後選択成長することにより
量子細線構造を形成する方法においても、マスクの除
去、再成長の行程が必要であり行程が増え、損傷が入る
等の欠点を有していた。
【００２８】これに対して、本発明の製造方法は、
（１）量子井戸層のエッチングによる量子細線構造を形
成する工程を必要としないこと、（２）量子細線の大き
さは基板の傾斜角度と歪超格子層４の組成や膜厚による
歪量で制御できること、（３）量子細線の大きさがエッ
チングマスクなどの加工精度に依存しないこと、などの
特徴を有している。
（１）量子井戸層のエッチングによる量子細線構造を形
成する工程を必要としないこと、（２）量子細線の大き
さは基板の傾斜角度と歪超格子層４の組成や膜厚による
歪量で制御できること、（３）量子細線の大きさがエッ
チングマスクなどの加工精度に依存しないこと、などの
特徴を有している。
【００２９】以上は、ＭＯＣＶＤ法による半導体多層膜
の成長の場合であるが、ＭＢＥ成長による半導体多層膜
の成長では、成長温度を５００℃、成長圧力を１０-5Ｔ
ｏｒｒとし、原料として金属ガリウム（Ｇａ）、インジ
ウム（Ｉｎ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、ホスフィン（Ｐ
Ｈ3 ）を、ドーパントとしてｎ型がシリコン（Ｓｉ）、
ｐ型がベリリウム（Ｂｅ）を用い、成長速度が２μｍ／
ｈの成長条件によっても本発明を実施できた。
の成長の場合であるが、ＭＢＥ成長による半導体多層膜
の成長では、成長温度を５００℃、成長圧力を１０-5Ｔ
ｏｒｒとし、原料として金属ガリウム（Ｇａ）、インジ
ウム（Ｉｎ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、ホスフィン（Ｐ
Ｈ3 ）を、ドーパントとしてｎ型がシリコン（Ｓｉ）、
ｐ型がベリリウム（Ｂｅ）を用い、成長速度が２μｍ／
ｈの成長条件によっても本発明を実施できた。
【００３０】（実施例２）図４は、本発明の第２の実施
例のレーザエピ断面図を示す。１２はｎ+ −ＧａＡｓ基
板、１３はｎ−ＧａＡｓバッファ層、１４はｎ−Ａ１Ｇ
ａＡｓクラッド層、１５および２０はＡ１ＧａＡｓガイ
ド層、１６および１９はＡ１ＧａＡｓＳＣＨ層、１７は
ＩｎＧａＡｓＰ／Ａ１ＧａＡｓ歪超格子構造、１８はＩ
ｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層、２１はｐ−Ａ１ＧａＡｓ
クラッド層、２２はｐ+ −ＧａＡｓキャップ層である。
例のレーザエピ断面図を示す。１２はｎ+ −ＧａＡｓ基
板、１３はｎ−ＧａＡｓバッファ層、１４はｎ−Ａ１Ｇ
ａＡｓクラッド層、１５および２０はＡ１ＧａＡｓガイ
ド層、１６および１９はＡ１ＧａＡｓＳＣＨ層、１７は
ＩｎＧａＡｓＰ／Ａ１ＧａＡｓ歪超格子構造、１８はＩ
ｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層、２１はｐ−Ａ１ＧａＡｓ
クラッド層、２２はｐ+ −ＧａＡｓキャップ層である。
【００３１】この構造を実現するために、まず、エピタ
キシャル結晶成長装置（ＭＯＣＶＤ法：有機金属気相成
長装置あるいはＭＢＥ法：分子線エピタキシー法）によ
り、エピ層１３から２２まで成長する。なお、半導体薄
膜用材料として、実施例１で使用したものに加えＭＯＣ
ＶＤ法ではトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、ＭＢ
Ｅ法ではアルミニウム（Ａ１）、砒素（Ａｓ固体）を用
いた。成長温度は６００℃〜７５０℃である。
キシャル結晶成長装置（ＭＯＣＶＤ法：有機金属気相成
長装置あるいはＭＢＥ法：分子線エピタキシー法）によ
り、エピ層１３から２２まで成長する。なお、半導体薄
膜用材料として、実施例１で使用したものに加えＭＯＣ
ＶＤ法ではトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、ＭＢ
Ｅ法ではアルミニウム（Ａ１）、砒素（Ａｓ固体）を用
いた。成長温度は６００℃〜７５０℃である。
【００３２】このとき、ｎ+ −ＧａＡｓ半導体基板１２
を（００１）方位から１°以上傾斜したものを用いる。
歪超格子構造の成長中にステップの凝集による周期性を
持つコラゲーションが形成される。このコラゲーション
は成長が進み歪ヘテロ界面が現れる毎にステップの凝集
が進むため、歪超格子構造１７の成長初期では顕著では
ないステップの凝集は歪超格子構造１７の成長後半には
明瞭なコラゲーション構造が発生するに至るものとな
る。その後成長されるＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層１
８もコラゲーション構造をとり、多重量子細線構造が形
成される。
を（００１）方位から１°以上傾斜したものを用いる。
歪超格子構造の成長中にステップの凝集による周期性を
持つコラゲーションが形成される。このコラゲーション
は成長が進み歪ヘテロ界面が現れる毎にステップの凝集
が進むため、歪超格子構造１７の成長初期では顕著では
ないステップの凝集は歪超格子構造１７の成長後半には
明瞭なコラゲーション構造が発生するに至るものとな
る。その後成長されるＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層１
８もコラゲーション構造をとり、多重量子細線構造が形
成される。
【００３３】ここで、歪超格子構造１７はＩｎＧａＡｓ
歪量子井戸活性層１８の波長帯に対して吸収を生じない
組成を選んでいる。例えば、０．９８μｍ帯である層厚
１００ÅのＩｎ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ歪量子井戸活性層に対
して、歪ＩｎＧａＡｓＰ層は膜厚１００Åで、その組成
としてはＩｎ0.48Ｇａ0.52Ａｓ0.37Ｐ0.63であり、Ａ１
ＧａＡｓ層は膜厚１００Åで、その組成としてはＡ１
0.1 Ｇａ0.9 Ａｓである。また、層厚としては１〜５層
である。また、歪超格子構造１７は、ＩｎＧａＡｓ歪量
子井戸活性層１８の歪層の歪量、膜厚は全体で転位発生
の臨界値以下になるようにしている。
歪量子井戸活性層１８の波長帯に対して吸収を生じない
組成を選んでいる。例えば、０．９８μｍ帯である層厚
１００ÅのＩｎ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ歪量子井戸活性層に対
して、歪ＩｎＧａＡｓＰ層は膜厚１００Åで、その組成
としてはＩｎ0.48Ｇａ0.52Ａｓ0.37Ｐ0.63であり、Ａ１
ＧａＡｓ層は膜厚１００Åで、その組成としてはＡ１
0.1 Ｇａ0.9 Ａｓである。また、層厚としては１〜５層
である。また、歪超格子構造１７は、ＩｎＧａＡｓ歪量
子井戸活性層１８の歪層の歪量、膜厚は全体で転位発生
の臨界値以下になるようにしている。
【００３４】成長後、キャップ層２２並びにクラッド層
２１を加工して、幅１．５〜３μｍ程度のリッジを形成
する。そのためにフォトリソグラフィーでパターニング
し、これをマスクにウエットあるいはドライエッチング
で２２，２１層をエッチングする。深さは横モードを考
慮して決定し、ガイド層２０までエッチングする場合も
ある。リッジ形成後、マスクを剥離し、スパッタリング
等で絶縁膜２３（ＳｉＯ2 等）を表面全体に形成し、リ
ッジ上部のＳｉＯ2 をエッチオフした後、Ｃｒ／Ａｕあ
るいはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等のｐ電極２４、ＡｕＧｅＮｉ
等のｎ電極２５を形成する。その後、オーミックシンタ
ーし、電極部まで形成する。図５は、本発明の実施例２
のレーザ構造図（断面図）を示す。
２１を加工して、幅１．５〜３μｍ程度のリッジを形成
する。そのためにフォトリソグラフィーでパターニング
し、これをマスクにウエットあるいはドライエッチング
で２２，２１層をエッチングする。深さは横モードを考
慮して決定し、ガイド層２０までエッチングする場合も
ある。リッジ形成後、マスクを剥離し、スパッタリング
等で絶縁膜２３（ＳｉＯ2 等）を表面全体に形成し、リ
ッジ上部のＳｉＯ2 をエッチオフした後、Ｃｒ／Ａｕあ
るいはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等のｐ電極２４、ＡｕＧｅＮｉ
等のｎ電極２５を形成する。その後、オーミックシンタ
ーし、電極部まで形成する。図５は、本発明の実施例２
のレーザ構造図（断面図）を示す。
【００３５】本発明のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層１
８のコラゲーションの大きさ（量子細線の大きさでもあ
る）を電子顕微鏡で観察すると。ＧａＡｓ（００１）基
板面に［１１０］方向に２度傾斜した基板の場合には、
図３（Ａ）に平面図、（Ｂ）に断面図を示すような形状
をしており、量子細線の周期が約２５０ｎｍで、その振
幅が約２０ｎｍであった。
８のコラゲーションの大きさ（量子細線の大きさでもあ
る）を電子顕微鏡で観察すると。ＧａＡｓ（００１）基
板面に［１１０］方向に２度傾斜した基板の場合には、
図３（Ａ）に平面図、（Ｂ）に断面図を示すような形状
をしており、量子細線の周期が約２５０ｎｍで、その振
幅が約２０ｎｍであった。
【００３６】また、
【００３７】
【外１】
【００３８】基板｛（３１１）Ｂ基板に相当する｝の場
合には、図６（Ａ）に平面図、（Ｂ）に断面図を示すよ
うな平面が六角形状で断面が台形の形状をしており、量
子細線の周期が約３０〜１５０ｎｍで、その振幅が約２
０ｎｍのドット形状であった。図中、Ａはコラゲーショ
ンの振幅、Ｐは周期を示す。
合には、図６（Ａ）に平面図、（Ｂ）に断面図を示すよ
うな平面が六角形状で断面が台形の形状をしており、量
子細線の周期が約３０〜１５０ｎｍで、その振幅が約２
０ｎｍのドット形状であった。図中、Ａはコラゲーショ
ンの振幅、Ｐは周期を示す。
【００３９】本発明による実施例２のレーザは従来のＧ
ａＡｓ基板上歪量子井戸レーザに比べて、低しきい値で
発振スペクトルの安定性に優れていた。さらに従来のＧ
ａＡｓ基板上量子細線レーザと比べて、低しきい値で発
振スペクトルの安定性に優れていた。これらは本発明に
よる実施例１の場合と同様の理由による。
ａＡｓ基板上歪量子井戸レーザに比べて、低しきい値で
発振スペクトルの安定性に優れていた。さらに従来のＧ
ａＡｓ基板上量子細線レーザと比べて、低しきい値で発
振スペクトルの安定性に優れていた。これらは本発明に
よる実施例１の場合と同様の理由による。
【００４０】（実施例３）エピタキシャル結晶成長装置
（ＭＯＣＶＤ法：有機金属気相成長装置あるいはＭＢＥ
法：分子線エピタキシー法）により、実施例１のレーザ
と同様のエピ構造を成長する。この時、ｎ+ −ＩｎＰ半
導体基板１を（００１）方位から［１１０］方向に１°
以上傾斜したものを用いる。本発明の実施例１と同様の
行程でレーザ構造を作製する。
（ＭＯＣＶＤ法：有機金属気相成長装置あるいはＭＢＥ
法：分子線エピタキシー法）により、実施例１のレーザ
と同様のエピ構造を成長する。この時、ｎ+ −ＩｎＰ半
導体基板１を（００１）方位から［１１０］方向に１°
以上傾斜したものを用いる。本発明の実施例１と同様の
行程でレーザ構造を作製する。
【００４１】この面方位の基板上では歪超格子構造の成
長中にキンク、ステップの凝集による周期性を持つドッ
ト形状が形成される。このドット形状は成長が進み歪ヘ
テロ界面が現れる毎にキンク、ステップの凝集が進むた
め、歪超格子構造４の成長初期では顕著ではないキン
ク、ステップの凝集は歪超格子構造４の成長後半には明
瞭なドット形状が発生するに至るものとなる。その後成
長されるＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５もドット形状
をとり、多重量子ボックス構造が形成される。この時、
歪超格子構造４はＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５の波
長帯に対して吸収を生じない組成を選んでいる。また、
歪超格子構造４、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５の歪
層、膜厚は全体で転位発生の臨界値以下になるようにし
ている。
長中にキンク、ステップの凝集による周期性を持つドッ
ト形状が形成される。このドット形状は成長が進み歪ヘ
テロ界面が現れる毎にキンク、ステップの凝集が進むた
め、歪超格子構造４の成長初期では顕著ではないキン
ク、ステップの凝集は歪超格子構造４の成長後半には明
瞭なドット形状が発生するに至るものとなる。その後成
長されるＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５もドット形状
をとり、多重量子ボックス構造が形成される。この時、
歪超格子構造４はＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５の波
長帯に対して吸収を生じない組成を選んでいる。また、
歪超格子構造４、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層５の歪
層、膜厚は全体で転位発生の臨界値以下になるようにし
ている。
【００４２】本発明のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層１
８のコラゲーションの大きさ（量子細線の大きさでもあ
る）を電子顕微鏡で観察すると、
８のコラゲーションの大きさ（量子細線の大きさでもあ
る）を電子顕微鏡で観察すると、
【００４３】
【外２】
【００４４】図７（Ａ）に平面図、（Ｂ）に断面図を示
すような平面が三角形、断面が四角形のドット断面形状
で、量子細線の周期が約１００〜２００ｎｍで、その振
幅が約１０ｎｍであった。図中、Ａはコラゲーションの
振幅、Ｐは周期を示す。
すような平面が三角形、断面が四角形のドット断面形状
で、量子細線の周期が約１００〜２００ｎｍで、その振
幅が約１０ｎｍであった。図中、Ａはコラゲーションの
振幅、Ｐは周期を示す。
【００４５】本発明による実施例３のレーザは本発明に
よる実施例１のレーザと比べて、さらに低しきい値で発
振スペクトルの安定性に優れていた。これは活性層構造
が多重量子ドット構造となったことにより量子力学的効
果がさらに増大したためである。
よる実施例１のレーザと比べて、さらに低しきい値で発
振スペクトルの安定性に優れていた。これは活性層構造
が多重量子ドット構造となったことにより量子力学的効
果がさらに増大したためである。
【００４６】
【発明の効果】本発明によるレーザはキャリアを低次元
の空間に閉じ込めることによる量子力学的効果により、
キャリアの状態密度が急峻になるため光学利得スペクト
ルが急峻になり、最大利値が増大したため、低しきい値
で発振スペクトルが急峻でかつ安定性が優れている。ま
た、本発明の製造方法は、量子細線の形成を結晶成長に
より行なうため、エッチングする工程が不要であり、活
性層に損傷がなく、量子細線の制御性が高い。
の空間に閉じ込めることによる量子力学的効果により、
キャリアの状態密度が急峻になるため光学利得スペクト
ルが急峻になり、最大利値が増大したため、低しきい値
で発振スペクトルが急峻でかつ安定性が優れている。ま
た、本発明の製造方法は、量子細線の形成を結晶成長に
より行なうため、エッチングする工程が不要であり、活
性層に損傷がなく、量子細線の制御性が高い。
【図１】本発明による半導体レーザの一実施例１のレー
ザエピ断面を示す模式的断面図である。
ザエピ断面を示す模式的断面図である。
【図２】本発明による半導体レーザの一実施例１のレー
ザ構造を示す模式的断面図である。
ザ構造を示す模式的断面図である。
【図３】本発明による量子細線の概略図であり、（Ａ）
は平面図、（Ｂ）は断面図である。
は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図４】本発明による半導体レーザの一実施例２のレー
ザエピ断面を示す模式的断面図である。
ザエピ断面を示す模式的断面図である。
【図５】本発明による半導体レーザの一実施例２のレー
ザ構造を示す模式的断面図である。
ザ構造を示す模式的断面図である。
【図６】量子ドットの形状の概略図であり、（Ａ）は平
面図、（Ｂ）は断面図である。
面図、（Ｂ）は断面図である。
【図７】量子ドットの形状の概略図であり、（Ａ）は平
面図、（Ｂ）は断面図である。
面図、（Ｂ）は断面図である。
１ ｎ+ −ＩｎＰ基板 ２ ＩｎＰバッファ層 ３ ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４ ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子構造
（層） ５ ＩｎＧａＡｓ歪超格子活性層 ６ ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ７ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ８ ＩｎＰ埋め込み層 ９ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １０ ｐ電極 １１ ｎ電極 １２ ｎ+ −ＧａＡｓ基板 １３ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １４ ｎ−Ａ１ＧａＡｓクラッド層 １５ Ａ１ＧａＡｓガイド層 １６ Ａ１ＧａＡｓＳＣＨ層 １７ ＩｎＧａＡｓＰ／Ａ１ＧａＡｓ歪超格子構造 １８ ＩｎＧａＡｓ歪超格子活性層 １９ Ａ１ＧａＡｓＳＣＨ層 ２０ Ａ１ＧａＡｓガイド層 ２１ ｐ−Ａ１ＧａＡｓクラッド層 ２２ ｐ+ −ＧａＡｓキャップ層 ２３ 絶縁膜 ２４ ｐ電極 ２５ ｎ電極 ３０ 量子細線 Ａ コラゲーションの振幅 Ｐ コラゲーションの周期
（層） ５ ＩｎＧａＡｓ歪超格子活性層 ６ ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ７ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ８ ＩｎＰ埋め込み層 ９ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １０ ｐ電極 １１ ｎ電極 １２ ｎ+ −ＧａＡｓ基板 １３ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １４ ｎ−Ａ１ＧａＡｓクラッド層 １５ Ａ１ＧａＡｓガイド層 １６ Ａ１ＧａＡｓＳＣＨ層 １７ ＩｎＧａＡｓＰ／Ａ１ＧａＡｓ歪超格子構造 １８ ＩｎＧａＡｓ歪超格子活性層 １９ Ａ１ＧａＡｓＳＣＨ層 ２０ Ａ１ＧａＡｓガイド層 ２１ ｐ−Ａ１ＧａＡｓクラッド層 ２２ ｐ+ −ＧａＡｓキャップ層 ２３ 絶縁膜 ２４ ｐ電極 ２５ ｎ電極 ３０ 量子細線 Ａ コラゲーションの振幅 Ｐ コラゲーションの周期
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リヒャルト ネェツェル 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−53602（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−48201（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−34594（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−3384（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−21564（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−326922（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−85387（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板上に少なくともガイド層、発
光活性層、ガイド層構造を有する半導体多層膜を積層し
た半導体レーザにおいて、 前記発光活性層が、原子ステップの凝集による周期的コ
ラゲーションを有する歪超格子構造のガイド層と該歪超
格子構造の上に成長した量子細線構造を有する歪量子井
戸層の発光層とからなることを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項２】 半導体基板上に少なくとも多重量子井戸
構造の活性層を有する半導体レーザにおいて、 前記半導体基板が（００１）方位から１°以上傾斜した
ものを用い、原子ステップの凝集による周期的コラゲー
ションを有するとともに発振波長に対して吸収を生じな
い歪超格子構造をガイド層内に備え、該歪超格子構造の
上に成長した量子細線構造を有する歪量子井戸層を活性
層とすることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１または２において、半導体基板
が（００１）方位から［１００］方向に１°以上傾斜し
たものを用いることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】 請求項１または２において、半導体基板
が（００１）方位から［１１０］方向に１°以上傾斜し
たものを用いることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項５】 半導体基板上に少なくともガイド層、発
光活性層、ガイド層構造を有する半導体多層膜を積層し
た半導体レーザにおいて、 前記発光活性層が歪超格子構造のガイド層と歪量子井戸
層の発光層からなり、該量子井戸層は原子ステップの凝
集による周期的コラゲーションを有する量子細線である
ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項６】 半導体基板上に複数の半導体多層膜を積
層し、結晶成長の異方性による量子細線構造の活性層を
有する半導体レーザの製造方法であって、少なくとも傾
斜基板上に原子ステップの凝集する歪超格子層からなる
薄膜を形成する工程と、前記薄膜上に歪量子井戸活性層
からなる原子ステップの周期的なコラゲーションを形成
する工程からなることを特徴とする半導体レーザの製造
方法。 - 【請求項７】 請求項６において前記歪超格子層の歪層
がＩｎＧａＡｓＰ薄膜であり、前記歪量子井戸活性層が
ＩｎＧａＡｓ薄膜層であることを特徴とする半導体レー
ザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03840394A JP3314794B2 (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03840394A JP3314794B2 (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249822A JPH07249822A (ja) | 1995-09-26 |
| JP3314794B2 true JP3314794B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=12524336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03840394A Expired - Lifetime JP3314794B2 (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3314794B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5629233A (en) * | 1996-04-04 | 1997-05-13 | Lucent Technologies Inc. | Method of making III/V semiconductor lasers |
-
1994
- 1994-03-09 JP JP03840394A patent/JP3314794B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07249822A (ja) | 1995-09-26 |
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