JP3497290B2 - 半導体結晶構造体、半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体結晶構造体、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】本発明は結晶性劣化の少ない歪量
子井戸結晶や歪量子井戸半導体レーザおよびその製造方
法に関するものである。
子井戸結晶や歪量子井戸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】従来の歪量子井戸レーザの構成を図８お
よび図９に示す。（テムキン他、アフ゜ライト゛フィシ゛ックスレター Appl.
Phys. Lett. 56,1210(1990))。
よび図９に示す。（テムキン他、アフ゜ライト゛フィシ゛ックスレター Appl.
Phys. Lett. 56,1210(1990))。
【０００３】ＩｎＰ基板１上に、活性領域１０が形成さ
れ、その両側を電流ブロック層７で覆った構成になって
いる。共振器端面はＳｉＯ2およびＳｉＯ2／Ｓｉ／Ｓｉ
Ｏ2でコーティングされており、ｐ側にはｐ側電極８、
基板１側にはｐ側電極９が形成されている。図９には活
性領域１０のエネルギーバンドギャップ構造が示されて
いる。ＩｎＰ基板１上に、第１の導波路層２、歪井戸層
３とバリア層４からなる多重量子井戸５、第２の導波路
層６が順次積層されている。
れ、その両側を電流ブロック層７で覆った構成になって
いる。共振器端面はＳｉＯ2およびＳｉＯ2／Ｓｉ／Ｓｉ
Ｏ2でコーティングされており、ｐ側にはｐ側電極８、
基板１側にはｐ側電極９が形成されている。図９には活
性領域１０のエネルギーバンドギャップ構造が示されて
いる。ＩｎＰ基板１上に、第１の導波路層２、歪井戸層
３とバリア層４からなる多重量子井戸５、第２の導波路
層６が順次積層されている。
【０００４】この従来の歪多重量子井戸レーザに、電流
をｐ側電極８からｎ側電極９へ流すことで、電流ブロッ
ク層で狭搾された電流は歪井戸層３に注入される。歪井
戸層３内ではキャリアの再結合によりレーザ発振を生ず
る。
をｐ側電極８からｎ側電極９へ流すことで、電流ブロッ
ク層で狭搾された電流は歪井戸層３に注入される。歪井
戸層３内ではキャリアの再結合によりレーザ発振を生ず
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図９の構成では、歪井
戸層３の膜厚が５〜６ｎｍのとき、１％の圧縮歪の導入
できる井戸層数はわずか３層であると報告されている。
つまり、井戸層を３層にして歪の量をパラメータにする
と、１％以上の歪を井戸層に導入する多重量子井戸の結
晶性が劣化する。したがって、結晶性のよい状態で、こ
れ以上の歪を井戸層に導入できないし、井戸層数を増や
すこともできない。
戸層３の膜厚が５〜６ｎｍのとき、１％の圧縮歪の導入
できる井戸層数はわずか３層であると報告されている。
つまり、井戸層を３層にして歪の量をパラメータにする
と、１％以上の歪を井戸層に導入する多重量子井戸の結
晶性が劣化する。したがって、結晶性のよい状態で、こ
れ以上の歪を井戸層に導入できないし、井戸層数を増や
すこともできない。
【０００６】そこで本発明は、結晶成長温度を制御する
ことにより、結晶のオーダリングの発生等による結晶性
の劣化を抑制し、歪の量を多くでき、しかも井戸層数も
多くできる半導体結晶構造体、およびそれを用いた半導
体レーザ、ならびにその製造方法を提供することを目的
とする。
ことにより、結晶のオーダリングの発生等による結晶性
の劣化を抑制し、歪の量を多くでき、しかも井戸層数も
多くできる半導体結晶構造体、およびそれを用いた半導
体レーザ、ならびにその製造方法を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明では、井戸層と、前記井戸層とは格子定数の異
なるバリア層とを交互に積層した歪量子井戸構造であっ
て、前記井戸層数が１０以上２０以下であり、前記井戸
層への格子歪量が１．０％以上である半導体結晶構造体
とする。
に本発明では、井戸層と、前記井戸層とは格子定数の異
なるバリア層とを交互に積層した歪量子井戸構造であっ
て、前記井戸層数が１０以上２０以下であり、前記井戸
層への格子歪量が１．０％以上である半導体結晶構造体
とする。
【０００８】また、井戸層と、前記井戸層とは格子定数
の異なるバリア層とを交互に積層した歪量子井戸構造で
あって、前記井戸層数が５以上１０以下であり、前記井
戸層への格子歪量が１．４％以上である半導体結晶構造
体とする。
の異なるバリア層とを交互に積層した歪量子井戸構造で
あって、前記井戸層数が５以上１０以下であり、前記井
戸層への格子歪量が１．４％以上である半導体結晶構造
体とする。
【０００９】また、上記半導体結晶構造体でなる歪多重
量子井戸構造と、前記歪多重量子井戸構造を挟む導波路
層とを含む半導体レーザとする。
量子井戸構造と、前記歪多重量子井戸構造を挟む導波路
層とを含む半導体レーザとする。
【００１０】また、井戸層と、前記井戸層とは格子定数
の異なるバリア層とを交互に積層した歪量子井戸構造で
あって、前記井戸層数が３０以上であり、前記井戸層へ
の格子歪量が０．８％以上１．０％以下である半導体結
晶構造体とする。
の異なるバリア層とを交互に積層した歪量子井戸構造で
あって、前記井戸層数が３０以上であり、前記井戸層へ
の格子歪量が０．８％以上１．０％以下である半導体結
晶構造体とする。
【００１１】また上記半導体結晶構造体を導波路層とた
光導波路とする。また上記半導体結晶構造体、半導体レ
ーザおよび光導波路の結晶構造体の、成長温度を６５０
℃以上とする。
光導波路とする。また上記半導体結晶構造体、半導体レ
ーザおよび光導波路の結晶構造体の、成長温度を６５０
℃以上とする。
【００１２】また、基板上に、井戸層と、前記井戸層と
は格子定数の異なるバリア層とを交互に積層した歪量子
井戸構造を結晶成長する工程と、前記結晶成長工程で積
層した層をストライプ状にエッチングする工程と、前記
ストライプの両側に、電流ブロック層を成長する工程と
を含み、前記歪量子井戸構造の成長を、その成長温度が
６５０℃以上で行う半導体レーザの製造方法とする。
は格子定数の異なるバリア層とを交互に積層した歪量子
井戸構造を結晶成長する工程と、前記結晶成長工程で積
層した層をストライプ状にエッチングする工程と、前記
ストライプの両側に、電流ブロック層を成長する工程と
を含み、前記歪量子井戸構造の成長を、その成長温度が
６５０℃以上で行う半導体レーザの製造方法とする。
【００１３】
【作用】従来の結晶では井戸層を３層にしたとき、歪量
を１％以上にできなかった。このことについて考察して
いくと、これは結晶成長温度が６２５℃と低温であり、
実際の基板上の温度はさらに低かったためであると考え
られる。そこで本発明では、結晶成長温度を６５０℃〜
７００℃程度の高温とすることで、オーダリング等によ
る結晶性の劣化を抑制することができた。その結果、歪
井戸結晶に導入できる井戸層数と歪量が増大させること
ができる。この歪井戸結晶を半導体レーザの活性層に用
いることで、しきい値キャリア密度を小さくでき、利得
が大きくできるので、レーザの高出力化が図れレーザ特
性が向上する。
を１％以上にできなかった。このことについて考察して
いくと、これは結晶成長温度が６２５℃と低温であり、
実際の基板上の温度はさらに低かったためであると考え
られる。そこで本発明では、結晶成長温度を６５０℃〜
７００℃程度の高温とすることで、オーダリング等によ
る結晶性の劣化を抑制することができた。その結果、歪
井戸結晶に導入できる井戸層数と歪量が増大させること
ができる。この歪井戸結晶を半導体レーザの活性層に用
いることで、しきい値キャリア密度を小さくでき、利得
が大きくできるので、レーザの高出力化が図れレーザ特
性が向上する。
【００１４】ここでオーダリングとは、ＡＣという化合
物とＢＣという化合物の混晶を作製した場合には、通常
はＡ原子とＢ原子が均一に混ざり合った（ＡＢ）Ｃ2と
いう混晶となる。しかしながら、Ａ原子とＢ原子が均一
に混ざり合わないでＡＣという化合物とＢＣという化合
物が層状に積層された混晶となったものである。
物とＢＣという化合物の混晶を作製した場合には、通常
はＡ原子とＢ原子が均一に混ざり合った（ＡＢ）Ｃ2と
いう混晶となる。しかしながら、Ａ原子とＢ原子が均一
に混ざり合わないでＡＣという化合物とＢＣという化合
物が層状に積層された混晶となったものである。
【００１５】オーダリングが発生すると、結晶のエネル
ギー状態が変化する。オーダリングは結晶内に均一に発
生しないため、結晶内のエネルギー状態が面内で部分的
に揺らいで、発光特性が劣化する。結晶性劣化の基準は
ホトルミネッセンス発光ピークを７７Ｋで測定し、その
ときの半値幅が３０ｍｅＶ以上となる場合とした。
ギー状態が変化する。オーダリングは結晶内に均一に発
生しないため、結晶内のエネルギー状態が面内で部分的
に揺らいで、発光特性が劣化する。結晶性劣化の基準は
ホトルミネッセンス発光ピークを７７Ｋで測定し、その
ときの半値幅が３０ｍｅＶ以上となる場合とした。
【００１６】図１に示したように、従来は６００℃〜６
２５℃程度で結晶成長を行っていたために、歪量は１％
以下の領域で結晶成長を行ってきた（領域Ａ）。一方、
特願平６−２０３８４４号では、結晶成長温度を下げた
り、大きな歪を導入することで、オーダリングを発生さ
せてレーザの温度特性向上を図った（領域Ｂ）。今回
は、結晶成長温度を上昇する事で、図中の従来導入でき
なかった歪量および井戸層数の導入が可能となった（領
域Ｃ）。結晶成長温度を６５０〜７００℃の高温にする
と、井戸層の数を増やせ、歪量を大きくできることにつ
いて実験的には確認したが、そのメカニズムについては
まだわかっていない。ただオーダリングした結晶中に歪
による転位が入ると結晶性が劣化してしまうのではない
かと考えられる。
２５℃程度で結晶成長を行っていたために、歪量は１％
以下の領域で結晶成長を行ってきた（領域Ａ）。一方、
特願平６−２０３８４４号では、結晶成長温度を下げた
り、大きな歪を導入することで、オーダリングを発生さ
せてレーザの温度特性向上を図った（領域Ｂ）。今回
は、結晶成長温度を上昇する事で、図中の従来導入でき
なかった歪量および井戸層数の導入が可能となった（領
域Ｃ）。結晶成長温度を６５０〜７００℃の高温にする
と、井戸層の数を増やせ、歪量を大きくできることにつ
いて実験的には確認したが、そのメカニズムについては
まだわかっていない。ただオーダリングした結晶中に歪
による転位が入ると結晶性が劣化してしまうのではない
かと考えられる。
【００１７】
（実施例１）以下、本発明の一実施例の化合物半導体結
晶を用いた半導体結晶構造体について、図面を参照しな
がら説明する。
晶を用いた半導体結晶構造体について、図面を参照しな
がら説明する。
【００１８】図２は本発明の実施例における歪量子井戸
結晶構造体の構成図を示すものである。ＳｎドープＩｎ
Ｐ基板１上に、厚み１５０ｎｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導
波層路層２、厚み６ｎｍの１．４％圧縮歪をもつＩｎＧ
ａＡｓＰ歪井戸層３、厚み１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ
（λｇ＝１．０５μｍ）バリア層４が積層されている。
歪多重量子井戸５は井戸数１０の歪井戸層３とバリア層
４を交互に積層して構成されている。さらに歪多重量子
井戸５の上に、厚み１００ｎｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導
波路層６が積層されている。
結晶構造体の構成図を示すものである。ＳｎドープＩｎ
Ｐ基板１上に、厚み１５０ｎｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導
波層路層２、厚み６ｎｍの１．４％圧縮歪をもつＩｎＧ
ａＡｓＰ歪井戸層３、厚み１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ
（λｇ＝１．０５μｍ）バリア層４が積層されている。
歪多重量子井戸５は井戸数１０の歪井戸層３とバリア層
４を交互に積層して構成されている。さらに歪多重量子
井戸５の上に、厚み１００ｎｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導
波路層６が積層されている。
【００１９】本実施例では、結晶成長温度を従来の６０
０℃より１００℃高い７００℃とした。図３に結晶特性
の劣化しない最大歪量の成長温度依存性を示す。
０℃より１００℃高い７００℃とした。図３に結晶特性
の劣化しない最大歪量の成長温度依存性を示す。
【００２０】図３に示したように、成長温度を上昇する
ことで、導入できる歪量が増大する。たとえば井戸層数
が３０の場合、成長温度が６００℃から７００℃になる
にしたがい、最大歪量が０．２から１．０へと大きくな
ることが分かる。井戸層数が１０層の場合も同様に、成
長温度を７００℃にすることにより、最大歪量は従来技
術で説明した１％から１．４％に増大した。
ことで、導入できる歪量が増大する。たとえば井戸層数
が３０の場合、成長温度が６００℃から７００℃になる
にしたがい、最大歪量が０．２から１．０へと大きくな
ることが分かる。井戸層数が１０層の場合も同様に、成
長温度を７００℃にすることにより、最大歪量は従来技
術で説明した１％から１．４％に増大した。
【００２１】また図３からは、井戸層数が減少した場合
には、導入できる歪量が増大していることが分かる。今
回の実施例では、井戸層の厚みを６ｎｍとしたが、井戸
層厚を減少することでさらに大きな歪や井戸層数を導入
することができる。
には、導入できる歪量が増大していることが分かる。今
回の実施例では、井戸層の厚みを６ｎｍとしたが、井戸
層厚を減少することでさらに大きな歪や井戸層数を導入
することができる。
【００２２】以下、実験により得られた各温度での最大
歪量を与える式を示す。 歪量（％）＝１．０−０．１０×（井戸層数） 成長温
度＝５８０℃ 歪量（％）＝１．２−０．０２×（井戸層数） 成長温
度＝６２０℃ 歪量（％）＝１．６−０．０２×（井戸層数） 成長温
度＝７００℃ 図４に歪量を１．０％としたときの最大井戸層数の成長
温度依存性を示す。図４の横軸は井戸層数であり、縦軸
はＰＬ（フォトルミネッセンス）の半値幅である。半値
幅は狭いほど（値が小さいほど）結晶性は良好であり、
広くなるほど（値が大きいほど）結晶性はよくない。成
長温度Ｔｓが５８０℃のデータに着目すると、井戸層数
が１０以下でも半値幅は５０程度もあり大きく、結晶性
の劣化がみられ井戸層を大きくできないことがわかる。
Ｔｓを６９０℃に着目すると井戸層数が１から３０まで
増加しても半値幅をそんなに増加しない。これは井戸層
数を増加させても結晶性の劣化はほとんどないことを示
している。
歪量を与える式を示す。 歪量（％）＝１．０−０．１０×（井戸層数） 成長温
度＝５８０℃ 歪量（％）＝１．２−０．０２×（井戸層数） 成長温
度＝６２０℃ 歪量（％）＝１．６−０．０２×（井戸層数） 成長温
度＝７００℃ 図４に歪量を１．０％としたときの最大井戸層数の成長
温度依存性を示す。図４の横軸は井戸層数であり、縦軸
はＰＬ（フォトルミネッセンス）の半値幅である。半値
幅は狭いほど（値が小さいほど）結晶性は良好であり、
広くなるほど（値が大きいほど）結晶性はよくない。成
長温度Ｔｓが５８０℃のデータに着目すると、井戸層数
が１０以下でも半値幅は５０程度もあり大きく、結晶性
の劣化がみられ井戸層を大きくできないことがわかる。
Ｔｓを６９０℃に着目すると井戸層数が１から３０まで
増加しても半値幅をそんなに増加しない。これは井戸層
数を増加させても結晶性の劣化はほとんどないことを示
している。
【００２３】このように図４より、歪量１．０％で一定
のもとで導入できる井戸層数が、成長温度を上昇させる
ことで大きくなり、成長温度を６６０℃以上とすること
で歪量が１％の場合でも３０層以上の井戸層を積層する
ことができる。
のもとで導入できる井戸層数が、成長温度を上昇させる
ことで大きくなり、成長温度を６６０℃以上とすること
で歪量が１％の場合でも３０層以上の井戸層を積層する
ことができる。
【００２４】以上のように、本実施例では図１,３,４に
示すように、成長温度Ｔｓ、井戸層数、歪量を選択する
ことで所望の歪量子井戸結晶構造体を得ることができ
る。
示すように、成長温度Ｔｓ、井戸層数、歪量を選択する
ことで所望の歪量子井戸結晶構造体を得ることができ
る。
【００２５】（実施例２）図５は本発明の実施例１の歪
量子井戸結晶を用いた半導体レーザの構造図を示すもの
である。
量子井戸結晶を用いた半導体レーザの構造図を示すもの
である。
【００２６】図５において、ＳｎドープＩｎＰ基板１上
に、厚み１５０ｎｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．
０５μｍ）第１の導波路層２、厚み６ｎｍの１．４％圧
縮歪をもつＩｎＧａＡｓＰ歪井戸層３、厚み１０ｎｍの
ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．０５μｍ）バリア層４が積
層されている。歪多重量子井戸５は井戸数１０の歪井戸
層で歪井戸層３とバリア層４を交互に積層して構成され
ている。厚み１００ｎｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ第２の導
波路層６である。７はp,n,p-InP電流狭搾層、８はｐ側
電極、９はｎ側電極である。
に、厚み１５０ｎｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．
０５μｍ）第１の導波路層２、厚み６ｎｍの１．４％圧
縮歪をもつＩｎＧａＡｓＰ歪井戸層３、厚み１０ｎｍの
ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．０５μｍ）バリア層４が積
層されている。歪多重量子井戸５は井戸数１０の歪井戸
層で歪井戸層３とバリア層４を交互に積層して構成され
ている。厚み１００ｎｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ第２の導
波路層６である。７はp,n,p-InP電流狭搾層、８はｐ側
電極、９はｎ側電極である。
【００２７】本実施例では、歪多重量子井戸５の成長温
度を７００℃とした。半導体レーザの井戸層数が１０層
程度でよい為に、導入できる最大の歪を導入した。図３
より歪量１．４％を井戸層が導入でき、歪井戸層３とす
ることができた。
度を７００℃とした。半導体レーザの井戸層数が１０層
程度でよい為に、導入できる最大の歪を導入した。図３
より歪量１．４％を井戸層が導入でき、歪井戸層３とす
ることができた。
【００２８】この半導体レーザのｐ側電極８から導入さ
れた電流は、電流狭搾層７で狭搾された後、歪井戸層５
に注入される。井戸層の膜厚は井戸層の組成において
１．３１μｍの発光波長が得られるよう６ｎｍに設定し
た。歪量が１％から１．４％へ増大したことで、緩和振
動周波数は２．０ＧＨｚ／ｍＡ1/2から２．４ＧＨｚ／
ｍＡ1/2へ増大する。この最大歪量の増大は、成長温度
を上昇することでオーダリングが抑制され、結晶性が向
上したためと考えられる。
れた電流は、電流狭搾層７で狭搾された後、歪井戸層５
に注入される。井戸層の膜厚は井戸層の組成において
１．３１μｍの発光波長が得られるよう６ｎｍに設定し
た。歪量が１％から１．４％へ増大したことで、緩和振
動周波数は２．０ＧＨｚ／ｍＡ1/2から２．４ＧＨｚ／
ｍＡ1/2へ増大する。この最大歪量の増大は、成長温度
を上昇することでオーダリングが抑制され、結晶性が向
上したためと考えられる。
【００２９】また井戸層への歪量を大きくできるので、
しきい値キャリア密度を小さくでき、利得が大きくとれ
るので、その結果、高出力のレーザ発光が可能な半導体
レーザとすることができる。
しきい値キャリア密度を小さくでき、利得が大きくとれ
るので、その結果、高出力のレーザ発光が可能な半導体
レーザとすることができる。
【００３０】（実施例３）図６は本発明の実施例１の歪
量子井戸結晶を用いた光導波路の構造図を示すものであ
る。
量子井戸結晶を用いた光導波路の構造図を示すものであ
る。
【００３１】図６において、１はＳｎドープＩｎＰ基
板、２は厚み５０ｎｍＩｎＧａＡｓＰ導波層路層であ
る。３は厚み６ｎｍの１．０％圧縮歪をもつＩｎＧａＡ
ｓＰ歪井戸層、４は厚み１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ（λ
ｇ＝１．０５μｍ）バリア層である。５は井戸数３０の
歪多重量子井戸で歪井戸層３とバリア層４を交互に積層
して構成されている。６は厚み５０ｎｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐ導波路層である。１０はＩｎＰ装荷構造である。
板、２は厚み５０ｎｍＩｎＧａＡｓＰ導波層路層であ
る。３は厚み６ｎｍの１．０％圧縮歪をもつＩｎＧａＡ
ｓＰ歪井戸層、４は厚み１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ（λ
ｇ＝１．０５μｍ）バリア層である。５は井戸数３０の
歪多重量子井戸で歪井戸層３とバリア層４を交互に積層
して構成されている。６は厚み５０ｎｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐ導波路層である。１０はＩｎＰ装荷構造である。
【００３２】本実施例では、成長温度を７００℃とし
た。光導波路や光変調器では光の閉じ込めを大きくする
ために、井戸層数が３０層程度必要となる。その結果、
図１より導入する歪は１％とした。
た。光導波路や光変調器では光の閉じ込めを大きくする
ために、井戸層数が３０層程度必要となる。その結果、
図１より導入する歪は１％とした。
【００３３】図６のように、まず伝播する光を、歪多重
量子井戸５に導入する。井戸層数が３０層のため歪多重
量子井戸５の全層厚は４５０ｎｍとなり、光はほぼ完全
に歪多重量子井戸５内に閉じこめられる。歪多重量子井
戸５では損失は２〜３ｃｍ-1程度と小さいために、低損
失で数ｃｍ程度の光の電播が可能となる。
量子井戸５に導入する。井戸層数が３０層のため歪多重
量子井戸５の全層厚は４５０ｎｍとなり、光はほぼ完全
に歪多重量子井戸５内に閉じこめられる。歪多重量子井
戸５では損失は２〜３ｃｍ-1程度と小さいために、低損
失で数ｃｍ程度の光の電播が可能となる。
【００３４】また、光変調器では導波路に電極をつけた
構造とし、電極に逆電圧をかけることで、伝播する光を
吸収減衰することができる。この場合には、歪多重量子
井戸を伝播する光のみ吸収減衰するため、歪量子井戸層
の膜厚は４００ｎｍ以上程度必要となる。本実施例の導
波路を光変調器に応用することで消光比の大きい光変調
器を実現することができる。
構造とし、電極に逆電圧をかけることで、伝播する光を
吸収減衰することができる。この場合には、歪多重量子
井戸を伝播する光のみ吸収減衰するため、歪量子井戸層
の膜厚は４００ｎｍ以上程度必要となる。本実施例の導
波路を光変調器に応用することで消光比の大きい光変調
器を実現することができる。
【００３５】（実施例４）図７は本発明の実施例におけ
る半導体レーザの製造方法を示すものである。
る半導体レーザの製造方法を示すものである。
【００３６】ＳｎドープＩｎＰ基板１上にＭＯＶＰＥ法
を用いて膜厚１５０ｎｍのn-InGaAsP(λg=1.05μm)導波
路層２を成長する。次に、膜厚６ｎｍで圧縮歪１．４％
を有するGa0.２In0.８As0.４P0.６歪井戸層３、厚み１
０ｎｍの格子整合したInGaAsP(λg=1.05μm)バリア層４
を１ペアとして、歪井戸層３とバリア層４を１０層繰り
返し成長し、ペア数１０の歪多重量子井戸５とする。
を用いて膜厚１５０ｎｍのn-InGaAsP(λg=1.05μm)導波
路層２を成長する。次に、膜厚６ｎｍで圧縮歪１．４％
を有するGa0.２In0.８As0.４P0.６歪井戸層３、厚み１
０ｎｍの格子整合したInGaAsP(λg=1.05μm)バリア層４
を１ペアとして、歪井戸層３とバリア層４を１０層繰り
返し成長し、ペア数１０の歪多重量子井戸５とする。
【００３７】さらに第２の導波路層としても機能する拡
散抑制層の一部の２０ｎｍのInGaAsP(λg=1.05μm)層６
を連続的に成長して結晶成長工程（図７(a)）とする。
つぎに、導波路層６からn-InGaAsP導波路層２をメサ状
にエッチングするメサエッチング工程とする（図７
(b)）。
散抑制層の一部の２０ｎｍのInGaAsP(λg=1.05μm)層６
を連続的に成長して結晶成長工程（図７(a)）とする。
つぎに、導波路層６からn-InGaAsP導波路層２をメサ状
にエッチングするメサエッチング工程とする（図７
(b)）。
【００３８】そしてｐ−ＩｎＰ，ｎ−ＩｎＰ，ｐ−Ｉｎ
Ｐ層７を成長したのち（図７(c))，最後に、ｐ側電極１
１とｎ側電極１２を蒸着により形成する電極蒸着工程
（図７(d)）を行いレーザ構造を得る。結晶成長工程に
おけるガスの全流量は２２Ｌ／ｍｉｎ、成長温度は７０
０℃である。
Ｐ層７を成長したのち（図７(c))，最後に、ｐ側電極１
１とｎ側電極１２を蒸着により形成する電極蒸着工程
（図７(d)）を行いレーザ構造を得る。結晶成長工程に
おけるガスの全流量は２２Ｌ／ｍｉｎ、成長温度は７０
０℃である。
【００３９】なお、以上の実施例において、井戸層を圧
縮歪を有する歪井戸層としたが引張り歪の歪井戸層にお
いて使用してもよい。レーザ構造をＳＣＨレーザとした
が、ＤＦＢレーザ、ＤＢＲレーザなど付加価値の高いレ
ーザへの適応が可能である。また、埋め込み層の構造を
ＰＢＨタイプとしたが、その他の構造でもよい。さら
に、受光素子や電子素子等への適応が可能である。
縮歪を有する歪井戸層としたが引張り歪の歪井戸層にお
いて使用してもよい。レーザ構造をＳＣＨレーザとした
が、ＤＦＢレーザ、ＤＢＲレーザなど付加価値の高いレ
ーザへの適応が可能である。また、埋め込み層の構造を
ＰＢＨタイプとしたが、その他の構造でもよい。さら
に、受光素子や電子素子等への適応が可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明は、結晶成長温度を
６５０℃から７００℃とすることで歪量が大きく井戸層
数が多い歪量子井戸構造を実現させることができる。
６５０℃から７００℃とすることで歪量が大きく井戸層
数が多い歪量子井戸構造を実現させることができる。
【００４１】またこの歪量子井戸構造を半導体レーザの
活性層に用いることで、緩和振動周波数の大きい、高出
力のレーザを提供することができる。
活性層に用いることで、緩和振動周波数の大きい、高出
力のレーザを提供することができる。
【図１】成長温度と最大歪量との関係において、本発明
の範囲を説明する図
の範囲を説明する図
【図２】本発明の第１の実施例における歪多重量子井戸
結晶構造の構成断面図
結晶構造の構成断面図
【図３】成長温度と最大歪量との関係を示す図
【図４】井戸層数とＰＬ半値幅との関係を説明する図
【図５】本発明の第２の実施例における歪多重量子井戸
レーザの構造斜視図およびエネルギーバンド図
レーザの構造斜視図およびエネルギーバンド図
【図６】本発明の第３の実施例における光導波路の構造
断面図
断面図
【図７】本発明の第４の実施例における半導体レーザの
製造工程断面図
製造工程断面図
【図８】従来の歪量子井戸レーザの構造斜視図
【図９】従来の歪量子井戸構造のエネルギーバンド図
１ ＳｎドープＩｎＰ基板
２ ＩｎＧａＡｓＰ導波路層
３ ＩｎＧａＡＰ歪井戸層
４ ＩｎＧａＡｓＰバリア層
５ 歪多重量子井戸
６ ＩｎＧａＡｓＰ導波路層
７ 電流狭搾層
８ ｐ側電極
９ ｎ側電極
１０ 装荷構造
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 石野 正人
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(72)発明者 松井 康
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−135370（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−104534（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−49689（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−55699（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−139407（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】Ｉｎ1-aＧａaＡｓbＰ1-b（０＜ａ＜１、０
＜ｂ＜１）系化合物半導体である井戸層と、前記井戸層
とは格子定数の異なるＩｎ1-cＧａcＡｓdＰ1-d（０＜ｃ
＜１、０＜ｄ＜１）系化合物半導体であるバリア層とを
交互に積層した歪量子井戸構造であって、前記歪量子井戸構造は６５０℃以上の温度で成長したも
のであるとともに、 前記井戸層数が１０以上３０以下であり、前記井戸層へ
の格子歪量が１．０％以上であって、オーダリングして
いないことを特徴とする、半導体結晶構造体。 - 【請求項２】Ｉｎ1-aＧａaＡｓbＰ1-b（０＜ａ＜１、０
＜ｂ＜１）系化合物半導体である井戸層と、前記井戸層
とは格子定数の異なるＩｎ1-cＧａcＡｓdＰ1-d（０＜ｃ
＜１、０＜ｄ＜１）系化合物半導体であるバリア層とを
交互に積層した歪量子井戸構造であって、 前記歪量子井戸構造は６５０℃以上の温度で成長したも
のであるとともに、 前記井戸層数が５以上１０以下であり、前記井戸層への
格子歪量が１．４％以上であって、オーダリングしてい
ないことを特徴とする、半導体結晶構造体。 - 【請求項３】Ｉｎ1-aＧａaＡｓbＰ1-b（０＜ａ＜１、０
＜ｂ＜１）系化合物半導体である井戸層と、前記井戸層
とは格子定数の異なるＩｎ1-cＧａcＡｓdＰ1-d（０＜ｃ
＜１、０＜ｄ＜１）系化合物半導体であるバリア層とを
交互に積層した歪量子井戸構造であって、前記歪量子井戸構造は６５０℃以上の温度で成長したも
のであるとともに、 前記井戸層数が３０以上であり、前記井戸層への格子歪
量が０．８％以上１．０％以下であって、オーダリング
していないことを特徴とする、半導体結晶構造体。 - 【請求項４】 請求項２に記載の半導体結晶構造体でな
る歪多重量子井戸構造と、前記歪多重量子井戸構造を挟
む導波路層とを含む半導体レーザ。 - 【請求項５】 請求項３に記載の半導体結晶構造体を導
波路層としたことを特徴とする光導波路。 - 【請求項６】 請求項５に記載の光導波路と、電極を有
する光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21722695A JP3497290B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 半導体結晶構造体、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 |
|---|---|---|---|
| JP21722695A JP3497290B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 半導体結晶構造体、半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0964474A JPH0964474A (ja) | 1997-03-07 |
| JP3497290B2 true JP3497290B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=16700829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21722695A Expired - Fee Related JP3497290B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 半導体結晶構造体、半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3497290B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3780650B2 (ja) * | 1997-08-05 | 2006-05-31 | ソニー株式会社 | 半導体レーザの平均光出力の設定方法および半導体レーザの高周波電流の重畳条件の設定方法 |
| JP2007165798A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
| JP2010283104A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体装置 |
| JP5668179B1 (ja) * | 2013-03-21 | 2015-02-12 | 日本碍子株式会社 | 弾性波素子用複合基板および弾性波素子 |
-
1995
- 1995-08-25 JP JP21722695A patent/JP3497290B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0964474A (ja) | 1997-03-07 |
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