JP3338778B2 - Nitride-based compound semiconductor laser element - Google Patents

Nitride-based compound semiconductor laser element

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JP3338778B2
JP3338778B2 JP11526898A JP11526898A JP3338778B2 JP 3338778 B2 JP3338778 B2 JP 3338778B2 JP 11526898 A JP11526898 A JP 11526898A JP 11526898 A JP11526898 A JP 11526898A JP 3338778 B2 JP3338778 B2 JP 3338778B2
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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、窒化物系化合物半導体(In X Al Y Ga 1-XY N,X≧0,Y≧0,X+Y BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention provides a nitride-based compound semiconductor (In X Al Y Ga 1- XY N, X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y
≦1)レーザ素子に関する。 ≦ 1) relates to a laser device.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子の構造断面図を図14に示す。 BACKGROUND ART The structural cross-sectional view of a conventional nitride-based compound semiconductor laser element shown in FIG. 14. サファイアC面基板101 Sapphire C-plane substrate 101
上にGaN低温バッファー層102(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(厚さ3μm)からなるn型コンタクト層103、Siドープn型In 0.05 Ga 0.95 Nからなるクラック防止層(厚さ0.1μm)とSiドープn型Al 0.07 GaN low-temperature buffer layer 102 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN n-type contact layer 103 made of (thickness 3 [mu] m), Si-doped n-type an In 0.05 Ga crack preventing layer consisting of 0.95 N (thickness 0.1μm ) and the Si-doped n-type Al 0.07
Ga 0.93 N層(厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層1 Ga 0.93 N layer made of (thickness 0.4 .mu.m) n-type clad layer 1
04、Siドープn型GaN層(厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層105、アンドープのIn 0.2 Ga 0.8 04, Si-doped n-type GaN layer n-type light confinement layer 105 made of (thickness 0.1 [mu] m), an undoped In 0.2 Ga 0.8 N
井戸層(厚さ2.5nm)とアンドープのIn 0.05 Ga 0.95 Well layer (thickness 2.5 nm) of undoped an In 0.05 Ga 0.95
Nバリア層(厚さ5nm)からなる7周期の多重量子井戸活性層106、Mgドープp型GaN(厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層107、Mgドープp型Al 0.07 Ga P-type light confinement layer 107 made of N barrier layer 7 cycles consisting of (thickness 5 nm) multi-quantum well active layer 106, Mg-doped p-type GaN (thickness 0.1 [mu] m), Mg-doped p-type Al 0.07 Ga
0.93 N(厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層108、M 0.93 p-type cladding layer 108 made of N (thickness 0.4 .mu.m), M
gドープp型GaN(厚さ0.2μm)からなるp型コンタクト層109、絶縁層110、Ni(第一層)及びAu(第二層)からなるp電極111、Ti(第一層)及びAl(第二層)からなるn電極112で形成されているレーザ構造であり、この構造により、室温パルス発振(閾値電流密度 p-type contact layer 109 made of g-doped p-type GaN (thickness 0.2 [mu] m), the insulating layer 110, Ni (first layer) and Au p electrode 111 made of (second layer), Ti (first layer) and Al a laser structure formed by the n-electrode 112 made of (second layer), by this structure, at room temperature pulsed (threshold current density
Jth=4.6KA/cm 2 )が得られており、内部損失は54cm Jth = 4.6KA / cm 2) is obtained, the internal loss is 54cm
-1であった(アプライド・フィジックス・レターズ(APP It was -1 (Applied Physics Letters (APP
LIED PHYSISCS LETTERS)、第69巻、1568頁、19 LIED PHYSISCS LETTERS), Vol. 69, pp. 1568, 19
96年)。 Year 96).

【0003】一般に、内部損失の低減化は井戸数を減らすことで可能である。 Generally, reduction of the internal loss is possible to reduce the number of wells. 本発明者らは、比較例として、図14と同様な層構成を有する次のような窒化物系化合物半導体レーザを試作した。 The present inventors, as a comparative example was fabricated a nitride-based compound semiconductor laser, such as: having the same layer structure as FIG. サファイアC面基板101上にGaN低温バッファー層102(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(厚さ2μm)からなるn型コンタクト層10 GaN low-temperature buffer layer 102 on a sapphire C-plane substrate 101 (thickness 30 nm), n-type contact layer 10 made of Si-doped n-type GaN (thickness 2 [mu] m)
3、Siドープn型Al 0.08 Ga 0.92 N(厚さ0.4μm) 3, Si-doped n-type Al 0.08 Ga 0.92 N (thickness 0.4 .mu.m)
からなるn型クラッド層104、Siドープn型GaN n-type cladding layer 104 made of, Si-doped n-type GaN
(厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層105、アンドープのIn 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ3nm)とアンドープのIn 0.05 Ga 0.95 Nバリア層(厚さ6nm)からなる4周期の多重量子井戸活性層106、Mgドープp型GaN (Thickness 0.1 [mu] m) n-type light confinement layer 105 made of, for 4 cycles consisting of In 0.2 Ga 0.8 N well layer of undoped (thickness 3 nm) and undoped In 0.05 Ga 0.95 N barrier layers (thickness 6 nm) multiplexing quantum well active layer 106, Mg-doped p-type GaN
(厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層107、Mgドープp型Al 0.08 Ga 0.92 N(厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層108、Mgドープp型GaN(厚さ0.2μ P-type cladding layer 108 made of p-type light confinement layer 107 made of (thickness 0.1 [mu] m), Mg-doped p-type Al 0.08 Ga 0.92 N (thickness 0.4 .mu.m), Mg-doped p-type GaN (thickness 0.2μ
m)からなるp型コンタクト層109、Ni(第一層)及びAu(第二層)からなるp電極111、絶縁層110、Ti p-type contact layer 109 made of m), Ni (p electrode 111 made of the first layer) and Au (second layer), the insulating layer 110, Ti
(第一層)及びAl(第二層)からなるn電極112で形成されているレーザ構造であり、その内部損失を測定したところ45cm -1であり、井戸数が7の時に比べて多少は内部損失は低減するが、依然として大きい値を有していた。 (First layer) and Al a laser structure formed by the n-electrode 112 made of (second layer), an 45cm -1 was measured and the internal loss, less in the number of wells is compared to the time of the 7 the internal loss is reduced, but had a still larger value.

【0004】これら従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、バリア層にはIn X Ga 1-X N(0.02≦X≦ [0004] These conventional nitride-based compound semiconductor laser element, the barrier layer In X Ga 1-X N ( 0.02 ≦ X ≦
0.05、厚さ5〜6nm)が用いられ、光閉じ込め層にはGaN(厚さ0.1μm)が用いられている。 0.05, thickness 5 to 6 nm) is used, the optical confinement layer is GaN (thickness 0.1 [mu] m) is used.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、従来のAlGa [0007] As described above, the conventional nitride-based compound semiconductor laser device, conventional AlGa
As系やAlGaInP系レーザーダイオード等に比べて大きな内部損失を有している。 It has a larger internal loss than the As-based or AlGaInP-based laser diode or the like. 従来の半導体レーザダイオードの内部損失は、井戸層の自由電子吸収や価電子帯間吸収が主原因となっているため、内部損失の値がそれほど大きくない。 Internal loss of a conventional semiconductor laser diode, since the free electron absorption or between the valence band absorption of the well layer is the main cause, the value of the internal loss is not so large. また、多重量子井戸の井戸数を減らすことによって(井戸層での光閉じ込めを減らすことによって)、内部損失を減らすことが可能であり、量子井戸構造での内部損失は5cm -1以下にできる。 Moreover, by reducing the number of wells of a multi-quantum well (by reducing the optical confinement in the well layer), it is possible to reduce the internal loss, internal loss of the quantum well structure may be a 5 cm -1 or less.

【0006】これに対し、窒化物系化合物半導体レーザ素子においては、上述したように、量子井戸数を減らしても内部損失はあまり改善されない。 [0006] In contrast, in the nitride-based compound semiconductor laser element, as described above, the internal loss by reducing the number of quantum wells is not so much improved.

【0007】本発明者らは、この原因が、窒化物系化合物半導体In X Al Y Ga 1-XY N(X≧0,Y≧0,X [0007] The present inventors have found that this caused, nitride compound semiconductor In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X
+Y≦1)の吸収特性にあることを見い出した。 + Was found that the absorption characteristics of the Y ≦ 1). 図15 Figure 15
に、GaN結晶、In 0.05 Ga 0.95 N結晶、Al 0.15 To, GaN crystal, In 0.05 Ga 0.95 N crystal, Al 0.15 G
0.85 N結晶における吸収スペクトルを示す。 It shows an absorption spectrum in a 0.85 N crystal. 図15におけるGaN結晶の吸収スペクトルに注目すると、Ga Focusing on the absorption spectrum of the GaN crystal in FIG. 15, Ga
Nのバンドギャップ(換算波長で約362nm)より低エネルギー側でも吸収が存在していることがわかる。 It can be seen that the absorption is present in the lower energy side than the band gap of the N (about 362nm in terms of wavelength). 例えば、レーザダイオードの発光波長を420nmとすると、GaN結晶では約40cm -1の吸収があり、In For example, when the emission wavelength of the laser diode and 420 nm, the GaN crystal has absorption at about 40 cm -1, an In
0.05 Ga 0.95 N結晶、Al 0.15 Ga 0.85 N結晶では、それぞれ70cm -1 、14cm -1の吸収が存在する。 0.05 Ga 0.95 N crystal, the Al 0.15 Ga 0.85 N crystal, respectively 70cm -1, absorption of 14cm -1 is present. これらの吸収スペクトルとレーザダイオードの構造から求めた各層の光の閉じ込め率により、これまでのレーザダイオードにおける内部損失を説明できることが分かった。 The confinement of the light of each layer was determined from the structure of these absorption spectra and laser diodes, it was found that could explain the internal losses in the heretofore laser diode.
これらのことから、本発明者らは、窒化物系化合物半導体の低エネルギー側に吸収があること、そしてこの低エネルギー側の吸収は各層に存在しているが、特に、発光波長に近いバンドギャップを有する活性層内のバリアー層における吸収と、光閉じ込めの割合が大きい光閉じ込め層における吸収が大きく、これらが内部損失を大きくしている原因となっていることを見い出した。 From these facts, the present inventors have found that it is absorbed into the low-energy side of the nitride-based compound semiconductor, and the absorption of the low energy side is present in the respective layers, in particular, the band gap close to the emission wavelength and absorption in the barrier layer in the active layer having a large absorption in the optical confinement ratio is larger optical confinement layer, they found that the cause that increasing the internal loss.

【0008】内部損失が大きいと、レーザダイオードの特性として、微分量子効率(発振しきい値以上での出力光子数の増加分/注入電子数の増加分)が下がったり、 [0008] If the internal loss is large, the characteristics of the laser diode, and down the differential quantum efficiency (increase in the increment / injected electrons of the output photon number of the above oscillation threshold amount),
しきい値電流密度が上がったりするなどの弊害がある。 There are problems such as the threshold current density is to go up.
これらのことは、高出力レーザの実現を妨げる要因となり得る。 These things can be a factor that prevents the realization of high-power laser.

【0009】そこで本発明の目的は、多重量子井戸活性層のバリア層や、光閉じ込め層の材料、構造、膜厚を変えることにより、内部損失の小さい窒化物系化合物半導体レーザ素子を提供し、高性能なレーザ素子を実現することにある。 [0009] It is an object of the present invention, the barrier layer and the multiple quantum well active layer, the material of the light confinement layer, the structure, by changing the film thickness, provides a small nitride compound semiconductor laser element of internal loss, It is to realize a high-performance laser element.

【0012】 [0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に形成された一般式In X Al Y Ga 1-XY N(X≧0,Y≧ Means for Solving the Problems The present invention is generally formed on the substrate type In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧
0,X+Y≦1)からなる導電型半導体クラッド層と、 0, and X + Y ≦ 1) made of a conductive type semiconductor cladding layer,
一般式In X Al Y Ga 1-XY N(X≧0,Y≧0,X+ Formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X +
Y≦1)からなる半導体光閉じ込め層と、一般式In X A semiconductor optical confinement layer made of Y ≦ 1), the general formula In X
Al Y Ga 1-XY N(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる一層または複数層の井戸層およびバリア層の2種類の半導体層より形成される量子井戸活性層と、一般式I Al Y Ga 1-XY N and (X ≧ 0, Y ≧ 0 , X + Y ≦ 1) one or more layers of well layers made of and the quantum well active layer formed from the two kinds of semiconductor layers of the barrier layer, the general formula I
X Al Y Ga 1-XY N(X≧0,Y≧0,X+Y≦1) n X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1)
からなる半導体光閉じ込め層と、一般式In X Al Y Ga A semiconductor optical confinement layer formed of the general formula In X Al Y Ga
1-XY N(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる導電型半導体クラッド層とが前記順序で形成された半導体レーザ素子であって、上記光閉じ込め層のバンドギャップが、井戸層およびバリア層より大きく且つクラッド層より小さく、且つ上記光閉じ込め層の層厚を0.05μm A 1-XY N (X ≧ 0 , Y ≧ 0, X + Y ≦ 1) semiconductor laser device and the conductive semiconductor clad layer made of is formed in the order, the band gap of the optical confinement layer, the well layer and greater than the barrier layer and smaller than that of the cladding layer, and 0.05μm layer thickness of the optical confinement layer
以下とすることを特徴とする半導体レーザ素子に関する。 A semiconductor laser device, characterized by the following.

【0016】一般に半導体レーザのしきい値電流密度は、レーザの発振条件から、利得と損失が釣り合ったときの電流密度で定義される。 The threshold current density of generally semiconductor laser, the oscillation conditions of the laser are defined in the current density when the gain and loss are balanced. 損失は、内部損失とミラー損失の和であり、このうちミラー損失は、高反射コーティングをすることにより小さくすることが可能である。 Loss is the sum of the internal loss and the mirror loss, of mirror loss can be reduced by the high reflection coating.
したがって、本発明により内部損失を減少させれば、低い閾値電流密度の窒化物半導体レーザ素子が得られる。 Thus, if reducing the internal losses by the present invention, a nitride semiconductor laser device of a low threshold current density.
下記の実施例に示すように、本発明の半導体レーザ素子は、光閉じ込めが従来構造に比べて若干減少する。 As shown in the Examples below, the semiconductor laser device of the present invention, optical confinement is reduced slightly compared with the conventional structure. したがって、発振モードに対する利得は減少する傾向を示すが、しきい値電流密度の大きさは、内部損失と光閉じ込め係数の比で決まり、トレードオフの関係となる。 Thus, tends to reduce the gain for the oscillation modes, the magnitude of the threshold current density is determined by the ratio of the internal loss and optical confinement factor, a trade-off relationship. 下記の実施例に示すように、本発明によれば、内部損失と光閉じ込めの比は、従来より改善されるのでしきい値電流密度も改善される。 As shown in the Examples below, according to the present invention, the ratio of the confinement internal loss and the light, the threshold current density because it is improved over conventional is also improved.

【0017】レーザダイオードの微分量子効率は、ミラー損失/(内部損失+ミラー損失)に比例する。 The differential quantum efficiency of the laser diode is proportional to the mirror loss / (internal loss + mirror loss). したがって、内部損失が少なくなれば、微分量子効率は大きくなる。 Therefore, if less internal loss, differential quantum efficiency is increased. 例えば、実施例1の半導体レーザ素子で共振器長が800μm、反射率が80%の高反射コートの場合、 For example, 800 [mu] m is the resonator length in the semiconductor laser device of Example 1, when the reflectance is 80% of the highly reflective coating,
微分量子効率は従来の構造に比べ、2倍となる。 Differential quantum efficiency than the conventional structure, is doubled. このように、内部損失の低減化は、しきい値電流密度の減少と同時に、効率を上げることが可能であり、高出力レーザを開発する上で重要な技術と言える。 Thus, reduction of internal losses, at the same time with a decrease in threshold current density, it is possible to increase the efficiency, it can be said that an important technique in the development of high-power laser.

【0018】窒化物系化合物半導体レーザの大きい内部損失の原因は、窒化物系化合物半導体のバンドギャップより低エネルギー側に存在する吸収であり、この低エネルギー側の吸収がレーザ素子各層で存在しているが、特に、発光波長に近いバンドギャップを有する活性層内のバリアー層での吸収と光閉じ込めの割合が大きい光閉じ込め層での吸収が大きく、これらが内部損失を大きくしている原因となっている。 The causes of internal loss larger nitride compound semiconductor laser is absorbed present than the band gap of the nitride compound semiconductor to the low energy side, the absorption of the low energy side is present in the laser device layers have. in particular, increased absorption in the absorption and light confinement optical confinement layer ratio is large in the barrier layer in the active layer having a band gap close to the emission wavelength, caused to which they are increasing the internal loss ing. したがって、バリア層や光り閉じ込め層のワイドギャップ化や薄膜化は、吸収量を減らし、内部損失を低減化することになる。 Therefore, wide-gap reduction and thinning of the barrier layer and light confinement layer reduces the absorption will reduce the internal loss.

【0019】 [0019]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、実施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。 The embodiment of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on examples. 参考例 1) 図1及び図2を用いて参考例を説明する。 Reference will be described with reference to Reference Example 1 FIGS. 図1 は、半導 FIG. 1 is a semiconductor
レーザ素子の構造断面図であり、図2は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 A structural cross-sectional view of the body laser element, FIG. 2 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0020】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4 The sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2.5nm)とAl × 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5 nm) Al
0.05 Ga 0.95 Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mgドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al 0.1 Consisting 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (thickness 5 nm) undoped multi-quantum well active layer made of 6 (number seven wells), Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.1 [mu] m) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type Al 0.1 G
0.9 N(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg a 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) p-type clad layer 8 made of, Mg-doped p-type GaN (Mg
濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 Concentration 2 × 10 17 cm -3, by sequentially growing a p-type contact layer 9 having a thickness of 0.2 [mu] m), forming the LD structure.
なお、 本参考例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this reference example, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、 本参考例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although the doping of the optical confinement layer is not essential, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0021】次に、ドライエッチングによりn電極12 [0021] Then, n electrodes 12 by dry etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0022】 参考例 1の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、 The nitride-based compound semiconductor laser element of Example 1, compared with the conventional nitride-based compound semiconductor laser element,
上記構成においてバリア層としてAl 0.05 Ga 0.95 Nを用い、ワイドギャップ化を行った。 With Al 0.05 Ga 0.95 N as a barrier layer in the above structure, was wide gap of. これにより、図15 As a result, as shown in FIG. 15
に示したように発振波長の423nmでは、バリア層での吸収が大幅に減少し、内部損失は25cm -1となった。 In 423nm oscillation wavelength as shown in, absorption in the barrier layer is greatly reduced, internal loss became 25 cm -1. 前記文献記載の従来の半導体レーザ素子に比べて2 2 as compared with the conventional semiconductor laser element of the literature
9cm -1もの内部損失が減少した。 9cm -1 things internal loss is reduced.

【0023】( 参考例 2) 図1及び図3を用いて参考例を示す。 [0023] showing a reference example with reference to Reference Example 2 FIGS. 図1は、半導体レ<br>ーザ素子の構造断面図であり、図3は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 Figure 1 is a structural cross-sectional view of a semiconductor laser <br> over laser device, FIG 3 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0024】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4 The sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2.5nm)とAl × 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5 nm) Al
0.05 Ga 0.95 Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数4個)、Mgドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al 0.1 Consisting 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (thickness 5 nm) made of undoped multi-quantum well active layer 6 (the number four wells), Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.1 [mu] m) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type Al 0.1 G
0.9 N(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg a 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) p-type clad layer 8 made of, Mg-doped p-type GaN (Mg
濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 Concentration 2 × 10 17 cm -3, by sequentially growing a p-type contact layer 9 having a thickness of 0.2 [mu] m), forming the LD structure.
なお、 本参考例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this reference example, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、 本参考例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although the doping of the optical confinement layer is not essential, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0025】次に、ドライエッチングによりn電極12 Next, n electrode 12 by dry-etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0026】 参考例 2の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、同一の量子井戸数の前記比較例の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成においてバリア層としてAl 0.05 Ga 0.95 Nを用い、ワイドギャップ化を行った。 The nitride-based compound semiconductor laser element of Example 2, compared with the nitride compound semiconductor laser element of the same of the comparative example of the quantum well number, using the Al 0.05 Ga 0.95 N as a barrier layer in the above structure, It was wide gap reduction. これにより、図15に示したように発振波長の4 Thus, 4 of the oscillation wavelength as shown in FIG. 15
23nmでは、バリア層での吸収が大幅に減少し、内部損失は24cm -1となった。 In 23 nm, and absorption greatly reduced in the barrier layer, the internal loss became 24cm -1. 前記比較例の半導体レーザ素子に比べ、21cm -1もの内部損失が減少した。 Than that of the semiconductor laser element of the comparative example, 21cm -1 things internal loss is reduced.

【0027】( 参考例 3) 図1及び図4を用いて参考例を説明する。 [0027] Reference will be described with reference to Reference Example 3 FIG. 1 and FIG. 図1は、半導 FIG. 1 is a semiconductor
レーザ素子の構造断面図であり、図4は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 A structural cross-sectional view of the body laser element, FIG 4 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0028】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型Al 0.05 Ga 0.95 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2. The sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type Al 0.05 Ga 0.95 n (silicon concentration of 4 × 10 17 cm -3 , n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0.8 n well layer (thickness of 2.
5nm)とIn 0.05 Ga 0.85 Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mg 5 nm) and In 0.05 Ga 0.85 N barrier layer (thickness 5 nm) made of undoped multi-quantum well active layer 6 (the number seven wells), Mg
ドープp型Al 0.05 Ga 0.95 N(Mg濃度2×10 17 Doped p-type Al 0.05 Ga 0.95 N (Mg concentration 2 × 10 17 c
-3 、厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層7、M m -3, p-type optical confinement layer 7 having a thickness of 0.1 [mu] m), M
gドープp型Al 0.1 Ga 0.9 N(Mg濃度2×10 17 g doped p-type Al 0.1 Ga 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 c
-3 、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mg m -3, p-type cladding layer 8 having a thickness of 0.4 .mu.m), Mg
ドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0. Doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.
2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 The p-type contact layer 9 made of 2 [mu] m) by sequentially growing, forming a LD structure. なお、 本参考例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this reference example, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、光閉じ込め層 Moreover, the light confinement layer
のドーピングは必須ではないが、 本参考例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although doping is not essential, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0029】次に、ドライエッチングによりn電極12 [0029] Then, n electrodes 12 by dry etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0030】 参考例 3の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成において光閉じ込め層としてA The nitride-based compound semiconductor laser device of Example 3 as compared with the conventional nitride-based compound semiconductor laser element of the literature, A as layer optical confinement in the structure
0.05 Ga 0.95 Nを用い、ワイドギャップ化を行った。 using the l 0.05 Ga 0.95 N, it was carried out a wide-gap reduction.
これにより、図15に示したように発振波長の423n Thus, 423N of the oscillation wavelength as shown in FIG. 15
mでは、光閉じ込め層での吸収が大幅に減少し、内部損失は21cm -1となった。 In m, absorption of the optical confinement layer is greatly reduced, internal loss became 21cm -1. 前記文献記載の従来の半導体レーザ素子に比べて33cm -1もの内部損失が減少した。 33cm -1 things internal loss is reduced as compared with the conventional semiconductor laser element of the literature.

【0031】( 参考例 4) 図1及び図5を用いて参考例を説明する。 [0031] Reference will be described with reference to Reference Example 4 1 and 5. 図1は、半導 FIG. 1 is a semiconductor
レーザ素子の構造断面図であり、図5は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 A structural cross-sectional view of the body laser element, FIG 5 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0032】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型Al 0.05 Ga 0.95 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2. The sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type Al 0.05 Ga 0.95 n (silicon concentration of 4 × 10 17 cm -3 , n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0.8 n well layer (thickness of 2.
5nm)とIn 0.05 Ga 0.85 Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数4個)、Mg 5 nm) and In 0.05 Ga 0.85 N undoped multi-quantum well active layer 6 composed of a barrier layer (thickness 5 nm) (number four wells), Mg
ドープp型Al 0.05 Ga 0.95 N(Mg濃度2×10 17 Doped p-type Al 0.05 Ga 0.95 N (Mg concentration 2 × 10 17 c
-3 、厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層7、M m -3, p-type optical confinement layer 7 having a thickness of 0.1 [mu] m), M
gドープp型Al 0.1 Ga 0.9 N(Mg濃度2×10 17 g doped p-type Al 0.1 Ga 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 c
-3 、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mg m -3, p-type cladding layer 8 having a thickness of 0.4 .mu.m), Mg
ドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0. Doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.
2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 The p-type contact layer 9 made of 2 [mu] m) by sequentially growing, forming a LD structure. なお、 本参考例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this reference example, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、光閉じ込め層 Moreover, the light confinement layer
のドーピングは必須ではないが、 本参考例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although doping is not essential, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0033】次に、ドライエッチングによりn電極12 [0033] Then, n electrodes 12 by dry etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0034】 参考例 4の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、前記比較例の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成において光閉じ込め層としてAl 0.05 The nitride-based compound semiconductor laser device of Example 4 is compared with the nitride compound semiconductor laser element of the comparative example, Al 0.05 G as layer optical confinement in the structure
0.95 Nを用い、ワイドギャップ化を行った。 using a 0.95 N, it was carried out a wide-gap reduction. これにより、図15に示したように発振波長の423nmでは、 Thus, the 423nm oscillation wavelength as shown in FIG. 15,
光閉じ込め層での吸収が大幅に減少し、内部損失は20 Absorption in the optical confinement layer is greatly reduced, internal loss is 20
cm -1となった。 It became cm -1. 前記比較例の半導体レーザ素子に比べて25cm -1もの内部損失が減少した。 25 cm -1 things internal loss is reduced as compared with the semiconductor laser element of the comparative example.

【0035】( 参考例 5) 図1及び図6を用いて参考例を説明する。 [0035] Reference will be described with reference to Reference Example 5 FIGS. 1 and 6. 図1は、半導 FIG. 1 is a semiconductor
レーザ素子の構造断面図であり、図6は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 A structural cross-sectional view of the body laser element, FIG. 6 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0036】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4 The sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2.5nm)とIn × 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5 nm) an In
0.05 Ga 0.85 Nバリア層(厚さ3nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mgドープp型Ga 0.05 Ga 0.85 undoped multi-quantum well active layer 6 (the number of wells 7) consisting of N barrier layer (thickness 3 nm), Mg-doped p-type Ga
N(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al 0.1 Ga 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.1 [mu] m) p-type optical confinement layer 7 made of, Mg-doped of p-type Al 0.1 Ga 0.9
N(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) p-type consisting of p-type clad layer 8 made of, Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.2 [mu] m) sequentially grown the contact layer 9, to form the LD structure. なお、 本参考例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this reference example, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、 本参考例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although the doping of the optical confinement layer is not essential, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0037】次に、ドライエッチングによりn電極12 Next, n electrode 12 by dry-etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0038】 参考例 5の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成においてバリア層厚を3nmとし、薄膜化を行った。 The nitride-based compound semiconductor laser element of Example 5, compared with the conventional nitride-based compound semiconductor laser element of the literature, the barrier layer thickness in the above structure and 3 nm, was thinned. これにより、バリア層での吸収が減少し、内部損失は24cm -1となった。 This reduces the absorption in the barrier layer, the internal loss became 24cm -1. 前記文献記載の従来の半導体レーザ素子に比べて30cm -1もの内部損失が減少した。 30 cm -1 things internal loss is reduced as compared with the conventional semiconductor laser element of the literature.

【0039】 バリア層の厚さは5nm以下であることが必要であり、好ましくは1nm〜5nm、より好ましくは3nm〜5nmである。 The thickness of the barrier layer is required to be 5nm or less, preferably 1 nm to 5 nm, more preferably 3 nm to 5 nm.

【0040】( 参考例 6) 図1及び図7を用いて参考例を示す。 [0040] showing a reference example with reference to Reference Example 6 FIGS. 1 and 7. 図1は、半導体レ<br>ーザ素子の構造断面図であり、図7は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 Figure 1 is a structural cross-sectional view of a semiconductor laser <br> over laser device, FIG. 7 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0041】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4 The sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2.5nm)とIn × 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5 nm) an In
0.05 Ga 0.85 Nバリア層(厚さ3nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数4個)、Mgドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al 0.1 Consisting 0.05 Ga 0.85 N barrier layer (thickness 3 nm) made of undoped multi-quantum well active layer 6 (the number four wells), Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.1 [mu] m) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type Al 0.1 G
0.9 N(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg a 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) p-type clad layer 8 made of, Mg-doped p-type GaN (Mg
濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 Concentration 2 × 10 17 cm -3, by sequentially growing a p-type contact layer 9 having a thickness of 0.2 [mu] m), forming the LD structure.
なお、 本参考例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this reference example, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、 本参考例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although the doping of the optical confinement layer is not essential, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0042】次に、ドライエッチングによりn電極12 Next, n electrode 12 by dry-etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0043】 参考例 6の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、前記比較例の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成においてバリア層厚を3nmとし、薄膜化を行った。 The nitride-based compound semiconductor laser element of Example 6 is compared with the nitride compound semiconductor laser element of the comparative example, the barrier layer thickness in the above structure and 3 nm, was thinned. これにより、バリア層での吸収が減少し、 Accordingly, absorption in the barrier layer is reduced,
内部損失は28cm -1となった。 Internal loss became 28cm -1. 前記比較例の半導体レーザ素子に比べて17cm -1もの内部損失が減少した。 17cm -1 things internal loss is reduced as compared with the semiconductor laser element of the comparative example.

【0044】(実施例 ) 図1及び図8を用いて実施例を説明する。 [0044] The embodiment will be described with reference to (Embodiment 1) FIG. 1 and FIG. 図1は、本発明の半導体レーザ素子の構造断面図であり、図8は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 Figure 1 is a structural cross-sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, FIG 8 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0045】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4 The sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
×10 17 cm -3 、厚さ0.03μm)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2.5nm)とIn × 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.03μm), In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5 nm) an In
0.05 Ga 0.95 Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mgドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.03μm)からなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al 0.1 Consisting 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (thickness 5 nm) made of undoped multi-quantum well active layer 6 (the number seven wells), Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.03 .mu.m) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type Al 0.1 G
0.9 N(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg a 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) p-type clad layer 8 made of, Mg-doped p-type GaN (Mg
濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 Concentration 2 × 10 17 cm -3, by sequentially growing a p-type contact layer 9 having a thickness of 0.2 [mu] m), forming the LD structure.
なお、本実施例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、本発明においては光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、本実施例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although not essential doping of the optical confinement layer in the present invention, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0046】次に、ドライエッチングによりn電極12 Next, n electrode 12 by dry-etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0047】実施例の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、前記文献記載の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成において光閉じ込め層の厚さを0.0 The nitride-based compound semiconductor laser device of Example 1 is compared with the nitride compound semiconductor laser element of the literature, the thickness of the optical confinement layer in the above structure 0.0
3μmとし、薄膜化を行った。 And 3 [mu] m, was subjected to thinning. これにより、光閉じ込め層での吸収が減少し、内部損失は19cm -1となった。 Thus, absorption of the optical confinement layer is reduced, the internal loss became 19cm -1.
前記文献記載の半導体レーザ素子に比べて35cm -1もの内部損失が減少した。 35 cm -1 things internal loss is reduced as compared with the semiconductor laser element of the literature.

【0048】 本発明において、光閉じ込め層の厚さは0.05μm以下であることが必要であり、好ましくは0.01〜0.05μmであるが、多重量子井戸活性層の井戸数にも依存するため、井戸数が1〜4個の場合は0.025〜0.05μmがより好ましく、井戸数が5 [0048] In the present invention, the thickness of the optical confinement layer is required to be 0.05μm or less, preferably a 0.01 to 0.05 [mu] m, depending also on the number of wells in the multi-quantum well active layer to, the number of wells is more preferably 0.025~0.05μm for 1-4, the number of wells is 5
〜10個の場合は0.01〜0.05μmがより好ましく、井戸数が10個を超える場合は0.01〜0.03 More preferably 0.01~0.05μm For 10 pieces, if the number of wells is more than 10 pieces 0.01 to 0.03
μmがより好ましい。 μm is more preferable.

【0049】(実施例 ) 図1及び図9を用いて実施例を説明する。 [0049] The embodiment will be described with reference to Example 2 FIGS. 1 and 9. 図1は、本発明の半導体レーザ素子の構造断面図であり、図9は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 Figure 1 is a structural cross-sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, FIG. 9 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0050】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4 The sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
×10 17 cm -3 、厚さ0.03μm)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2.5nm)とIn × 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.03μm), In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5 nm) an In
0.05 Ga 0.95 Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数4個)、Mgドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.03μm)からなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al 0.1 Consisting 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (thickness 5 nm) made of undoped multi-quantum well active layer 6 (the number four wells), Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.03 .mu.m) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type Al 0.1 G
0.9 N(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg a 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) p-type clad layer 8 made of, Mg-doped p-type GaN (Mg
濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 Concentration 2 × 10 17 cm -3, by sequentially growing a p-type contact layer 9 having a thickness of 0.2 [mu] m), forming the LD structure.
なお、本実施例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、本発明においては光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、本実施例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although not essential doping of the optical confinement layer in the present invention, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0051】次に、ドライエッチングによりn電極12 Next, n electrode 12 by dry-etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0052】実施例の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、前記比較例の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成において光閉じ込め層の厚さを0.03 [0052] nitride-based compound semiconductor laser element of Example 2, compared with the nitride compound semiconductor laser element of the comparative example, the thickness of the optical confinement layer in the above structure 0.03
μmとして、薄膜化を行った。 As μm, it was thin. これにより、光閉じ込め層での吸収が減少し、内部損失は15cm -1となった。 Thus, absorption of the optical confinement layer is reduced, the internal loss became 15cm -1.
前記比較例の半導体レーザ素子に比べて30cm -1もの内部損失が減少した。 30 cm -1 things internal loss is reduced as compared with the semiconductor laser element of the comparative example.

【0053】( 参考例7 ) 図1及び図10を用いて参考例を説明する。 [0053] Reference will be described with reference to (Reference Example 7) FIG. 1 and FIG. 10. 図1は半導 Figure 1 is semi
レーザ素子の構造断面図であり、図10は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 A structural cross-sectional view of the body laser element, FIG. 10 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0054】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4 [0054] sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2.5nm)と図1 × 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5 nm) Figure 1
0のエネルギーバンドを示すようなGaN/Al 0.1 Shown 0 energy band GaN / Al 0.1 G
0.9 N超格子バリア層(厚さ5nm、層厚比1:1)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mg a 0.9 N superlattice barrier layers (thickness: 5 nm, layer thickness ratio 1: 1) undoped multi-quantum well active layer 6 (the number of wells 7) consisting, Mg
ドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0. Doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.
1μm)からなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al 0.1 Ga 0.9 N(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0. P-type optical confinement layer 7 made of 1 [mu] m), Mg-doped p-type Al 0.1 Ga 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.
4μm)からなるp型クラッド層8、Mgドープp型G p-type clad layer 8 made of 4 [mu] m), Mg-doped p-type G
aN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 aN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.2 [mu] m) by sequentially growing a p-type contact layer 9 made of, to form a LD structure. なお、 本参考例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this reference example, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、 本参考例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although the doping of the optical confinement layer is not essential, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0055】次に、ドライエッチングによりn電極12 Next, n electrode 12 by dry-etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0056】 参考例7の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成においてバリア層としてGaN [0056] nitride-based compound semiconductor laser element of Example 7, compared with the conventional nitride-based compound semiconductor laser element of the literature, GaN as a barrier layer in the above structure
/Al 0.1 Ga 0.9 N超格子を用い、ワイドギャップ化を行った。 / With Al 0.1 Ga 0.9 N superlattice were wide gap of. これにより、図15に示したように発振波長の423nmでは、バリア層での吸収が大幅に減少し、内部損失は25cm -1となった。 Thus, the 423nm oscillation wavelength as shown in FIG. 15, absorption in the barrier layer is greatly reduced, the internal loss becomes 25 cm -1. 前記文献記載の従来の半導体レーザ素子に比べて29cm -1もの内部損失が減少した。 29cm -1 things internal loss is reduced as compared with the conventional semiconductor laser element of the literature.

【0057】( 参考例8 ) 図1及び図11を用いて参考例を示す。 [0057] showing a reference example by using (Reference Example 8) FIG. 1 and FIG. 11. 図1は、半導体 FIG. 1 is a semiconductor
レーザ素子の構造断面図であり、図11は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 A structural cross-sectional view of a laser device, FIG. 11 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0058】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、図11のエネルギーバンドを示すようなSiドープn型GaNとSiドープAl 0.1 Ga 0.9 Nとの超格子(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.1μ [0058] sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type GaN and Si-doped Al 0.1 as an energy band of FIG. 11 Ga 0.9 superlattice and N (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.1μ
m、膜厚比1:1)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 m, the thickness ratio 1: 1) n-type optical confinement layer 5 made of, an In 0.2
Ga 0.8 N井戸層(厚さ2.5nm)とIn 0.05 Ga 0.85 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5 nm) and In 0.05 Ga 0.85 N
バリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、図11のエネルギーバンドを示すようなMgドープp型GaNとMgドープAl 0.1 Undoped multi-quantum well active layer 6 composed of a barrier layer (thickness 5 nm) (number seven wells), Mg-doped as an energy band of FIG. 11 p-type GaN and Mg-doped Al 0.1 G
0.9 Nとの超格子(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ superlattice (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness of a 0.9 N
0.1μm、膜厚比1:1)からなるp型光閉じ込め層7、M 0.1 [mu] m, the thickness ratio 1: 1) p-type optical confinement layer 7 made of, M
gドープp型Al 0.1 Ga 0.9 N(Mg濃度2×10 17 g doped p-type Al 0.1 Ga 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 c
-3 、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mg m -3, p-type cladding layer 8 having a thickness of 0.4 .mu.m), Mg
ドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0. Doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.
2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 The p-type contact layer 9 made of 2 [mu] m) by sequentially growing, forming a LD structure. なお、 本参考例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this reference example, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、光閉じ込め層 Moreover, the light confinement layer
のドーピングは必須ではないが、 本参考例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although doping is not essential, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0059】次に、ドライエッチングによりn電極12 Next, n electrode 12 by dry-etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0060】 参考例8の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成において光閉じ込め層としてG [0060] nitride-based compound semiconductor laser element of Example 8, compared with the conventional nitride-based compound semiconductor laser element of the literature, G as layer optical confinement in the structure
aN/Al 0.1 Ga 0.9 N超格子を用い、ワイドギャップ化を行った。 with aN / Al 0.1 Ga 0.9 N superlattice were wide gap of. これにより、図15に示したように発振波長の423nmでは、光閉じ込め層での吸収が大幅に減少し、内部損失は21cm -1となった。 Thus, the 423nm oscillation wavelength as shown in FIG. 15, absorption in the optical confinement layer is greatly reduced, internal loss became 21cm -1. 前記文献記載の従来の半導体レーザ素子に比べて33cm -1もの内部損失が減少した。 33cm -1 things internal loss is reduced as compared with the conventional semiconductor laser element of the literature.

【0061】( 参考例9 ) 図1及び図12を用いて参考例を説明する。 [0061] Reference will be described with reference to (Reference Example 9) FIG. 1 and FIG. 図1は半導 Figure 1 is semi
レーザ素子の構造断面図であり、図12は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 A structural cross-sectional view of the body laser element, FIG. 12 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0062】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4 [0062] sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2.5nm)とIn × 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5 nm) an In
0.02 Al 0.06 Ga 0.92 Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mgドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.1 0.02 Al 0.06 Ga 0.92 N barrier layer undoped multi-quantum well active layer 6 (the number of wells 7) consisting of (a thickness of 5 nm), Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.1
μm)からなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型A p-type optical confinement layer 7 made of [mu] m), Mg-doped p-type A
0.1 Ga 0.9 N(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.4 l 0.1 Ga 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, 0.4 thickness
μm)からなるp型クラッド層8、Mgドープp型Ga p-type clad layer 8 made of [mu] m), Mg-doped p-type Ga
N(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0.2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.2 [mu] m) by sequentially growing a p-type contact layer 9 made of, to form a LD structure. なお、 本参考例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this reference example, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、 本参考例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although the doping of the optical confinement layer is not essential, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0063】次に、ドライエッチングによりn電極12 Next, n electrode 12 by dry-etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0064】 参考例9の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成においてバリア層としてIn [0064] nitride-based compound semiconductor laser element of Example 9, compared with the conventional nitride-based compound semiconductor laser element of the literature, In as a barrier layer in the above structure
0.02 Al 0.06 Ga 0.92 Nを用い、ワイドギャップ化を行った。 Using a 0.02 Al 0.06 Ga 0.92 N, it was carried out a wide-gap reduction. これにより、図15に示したように発振波長の4 Thus, 4 of the oscillation wavelength as shown in FIG. 15
23nmでは、光閉じ込め層での吸収が大幅に減少し、 In 23 nm, absorption of the optical confinement layer is greatly reduced,
内部損失は29cm -1となった。 Internal loss became 29cm -1. 前記文献記載の従来の半導体レーザ素子に比べて25cm -1もの内部損失が減少した。 25 cm -1 things internal loss is reduced as compared with the conventional semiconductor laser element of the literature.

【0065】( 参考例10 ) 図1及び図13を用いて参考例を説明する。 [0065] Reference will be described with reference to (Reference Example 10) FIGS. 1 and 13. 図1は、半 FIG. 1 is a half
導体レーザ素子の構造断面図であり、図13は、この半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 A structural cross-sectional view of the conductive laser element, FIG. 13 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device.

【0066】サファイアC面基板1上にGaNバッファー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ2μm)からなるn型コンタクト層3、Siドープn型Al 0.1 Ga 0.9 N(シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層4、Siドープn型Al u Ga 1-u N(但し、 [0066] sapphire C-face substrate 1 GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm) on, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 2 [mu] m) n-type contact layer 3 made of, Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 n (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, thickness 0.4 .mu.m) n-type cladding layer 4 made of, Si-doped n-type Al u Ga 1-u n (where,
0≦u≦0.1であって、図13に示すようにクラッド層側に向かって徐々にワイドギャップ化している。 A 0 ≦ u ≦ 0.1, is gradually wide gapped toward the cladding layer side as shown in FIG. 13. シリコン濃度4×10 17 cm -3 、厚さ0.1μm)からなるn Silicon concentration 4 × 10 17 cm -3, a thickness of 0.1 [mu] m) n
型光閉じ込め層5、In 0.2 Ga 0.8 N井戸層(厚さ2.5n Type light confinement layer 5, In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5n
m)とIn 0.05 Ga 0.85 Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mgドープp型Al u Ga 1-u N(但し、0≦u≦0.1であって、図13に示すようにクラッド層側に向かって徐々にワイドギャップ化している。Mg濃度2×10 17 m) and In 0.05 Ga 0.85 N barrier layers (undoped multi-quantum well active layer 6 having a thickness of 5 nm) (number seven wells), Mg-doped p-type Al u Ga 1-u N (where, 0 ≦ u ≦ 0 a .1, .mg concentration 2 × 10 17 c that gradually wide gapped toward the cladding layer side as shown in FIG. 13
-3 、厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層7、M m -3, p-type optical confinement layer 7 having a thickness of 0.1 [mu] m), M
gドープp型Al 0.1 Ga 0.9 N(Mg濃度2×10 17 g doped p-type Al 0.1 Ga 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 c
-3 、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mg m -3, p-type cladding layer 8 having a thickness of 0.4 .mu.m), Mg
ドープp型GaN(Mg濃度2×10 17 cm -3 、厚さ0. Doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.
2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。 The p-type contact layer 9 made of 2 [mu] m) by sequentially growing, forming a LD structure. なお、 本参考例では、基板は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いてもよい。 In this reference example, the substrate is a sapphire substrate is used, GaN substrate, may be used other substrates such as SiC substrate. また、光閉じ込め層 Moreover, the light confinement layer
のドーピングは必須ではないが、 本参考例においてはドーピングをすることが好ましい。 Although doping is not essential, it is preferable that the doping in this embodiment.

【0067】次に、ドライエッチングによりn電極12 Next, n electrode 12 by dry-etching
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなるn電極12を形成する。 After the n-type contact layer 3 to be formed partially exposed, to form an n electrode 12 made of Ti / Al on the exposed n-type contact layer. 一方、絶縁層10を形成後、その絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさせてNi/Auからなるp電極11を形成する。 On the other hand, after forming the insulating layer 10, on which the insulating layer 10, a p-electrode 11 made of Ni / Au and p-type contact layer 9 and is contact.

【0068】 参考例10の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、上記構成において光閉じ込め層としてGaNからAl 0.1 Ga 0.9 Nの材料を徐々に空間的に変化させ、ワイドギャップ化を行った。 [0068] nitride-based compound semiconductor laser element of Example 10 as compared with the conventional nitride-based compound semiconductor laser element of the literature, gradual materials Al 0.1 Ga 0.9 N of GaN as a light confinement layer in the above structure spatially varied, it was carried out a wide-gap reduction. これにより、図1 As a result, as shown in FIG. 1
5に示したように発振波長の423nmでは、光閉じ込め層での吸収が大幅に減少し、内部損失は21cm -1となった。 In 423nm oscillation wavelength as shown in 5, the absorption of the optical confinement layer is greatly reduced, internal loss became 21cm -1. 前記文献記載の従来の半導体レーザ素子に比べて33cm -1もの内部損失が減少した。 33cm -1 things internal loss is reduced as compared with the conventional semiconductor laser element of the literature.

【0069】 [0069]

【発明の効果】本発明によれば、多重量子井戸活性層のバリア層や光閉じ込め層の材料や、構造、膜厚を変えることにより、内部損失の小さい窒化物系化合物半導体レーザ素子を提供することでき、高性能なレーザ素子を実現することができる。 According to the present invention, the material and the barrier layer and the light confinement layer having the multiple quantum well active layer, the structure, by changing the film thickness, provides a small nitride compound semiconductor laser element having an internal loss can, it is possible to realize a high-performance laser element.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の半導体レーザ素子の構造断面図である。 1 is a structural cross-sectional view of a semiconductor laser device of the present invention.

【図2】 参考例 1の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 2 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of Example 1.

【図3】 参考例 2の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 3 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of Example 2.

【図4】 参考例 3の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 4 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of Example 3.

【図5】 参考例 4の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 5 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of Example 4.

【図6】 参考例 5の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 6 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser element of Example 5.

【図7】 参考例 6の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 7 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of Example 6.

【図8】実施例の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 8 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of Example 1.

【図9】実施例の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 9 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of Example 2.

【図10】 参考例7の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 10 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of Example 7.

【図11】 参考例8の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 11 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of the reference example 8.

【図12】 参考例9の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 12 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of Example 9.

【図13】 参考例10の半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。 13 is a diagram showing the band structure of the semiconductor laser device of Example 10.

【図14】従来の半導体レーザ素子の構造断面図である。 14 is a structural cross-sectional view of a conventional semiconductor laser device.

【図15】窒化物系化合物半導体の吸収スペクトルを示す図である Is a diagram showing Figure 15 absorption spectrum of the nitride-based compound semiconductor

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1、101 サファイアC面基板 2、102 バッファー層 3、103 n型コンタクト層 4、104 n型クラッド層 5、105 n型光閉じ込め層 6、106 アンドープ多重量子井戸活性層 7、107 p型光閉じ込め層 8、108 p型クラッド層 9、109 p型コンタクト層 10、110 絶縁層 11、111 p電極 12、112 n電極 1,101 sapphire C-plane substrate 2,102 buffer layer 3, 103 n-type contact layer 4, 104 n-type cladding layer 5 and 105 n-type optical confinement layer 6,106 confinement undoped multi-quantum well active layer 7, 107 p-type light layer 8, 108 p-type cladding layer 9 and 109 p-type contact layer 10, 110 insulating layers 11, 111 p electrode 12, 112 n electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−83954(JP,A) Jpn. ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (56) reference Patent flat 8-83954 (JP, a) Jpn. J. J. Appl. Appl. Phys. Phys. V ol37 Part2 No. V ol37 Part2 No. 4B (1998)pp. 4B (1998) pp. L444−L446 Jpn. L444-L446 Jpn. J. J. Appl. Appl. Phys. Phys. V ol37 Part2 No. V ol37 Part2 No. 10B (1996)pp. 10B (1996) pp. L1315−L1317 J. L1315-L1317 J. Appl. Appl. Phys. Phys. Vol. Vol. 81 No. 81 No. 9(1997)p. 9 (1997) p. 5930−5934 5930-5934

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 基板上に形成された一般式In X Al Y 1. A formed on a substrate general formula In X Al Y G
    1-XY N(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる導電型半導体クラッド層と、一般式In X Al Y Ga 1-XY a 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1) and the conductive semiconductor clad layer formed of the general formula In X Al Y Ga 1-XY
    N(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる半導体光閉じ込め層と、一般式In X Al Y Ga 1-XY N(X≧0, N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1) and the semiconductor optical confinement layer formed of the general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0,
    Y≧0,X+Y≦1)からなる一層または複数層の井戸層およびバリア層の2種類の半導体層より形成される量子井戸活性層と、一般式In X Al Y Ga 1-XY N(X≧ Y ≧ 0, X + Y ≦ 1 and one or more layers of well layers and the quantum well active layer formed from the two kinds of semiconductor layers of the barrier layer made of), the general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧
    0,Y≧0,X+Y≦1)からなる半導体光閉じ込め層と、一般式In X Al Y Ga 1-XY N(X≧0,Y≧0, 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1 and the semiconductor light confinement layer made), the general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0,
    X+Y≦1)からなる導電型半導体クラッド層とが前記順序で形成された半導体レーザ素子であって、上記光閉じ込め層のバンドギャップが、井戸層およびバリア層より大きく且つクラッド層より小さく、且つ上記光閉じ込め層の層厚を0.05μm 未満とすることを特徴とする半導体レーザ素子。 A semiconductor laser device in which the X + Y ≦ 1) made of a conductive type semiconductor clad layer formed in the order, the band gap of the optical confinement layer is larger than that of the well layer and the barrier layer and smaller than that of the cladding layer, and the the semiconductor laser device characterized by the thickness of the optical confinement layer less than 0.05 .mu.m.
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