JP3502527B2 - Nitride semiconductor laser device - Google Patents

Nitride semiconductor laser device

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JP3502527B2 JP10687397A JP10687397A JP3502527B2 JP 3502527 B2 JP3502527 B2 JP 3502527B2 JP 10687397 A JP10687397 A JP 10687397A JP 10687397 A JP10687397 A JP 10687397A JP 3502527 B2 JP3502527 B2 JP 3502527B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体(例えば、
InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)よ
りなるレーザ素子に関する。
This invention relates to nitride semiconductors (eg,
In X Al Y Ga 1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1).

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色LED、純緑
色高輝度LEDの材料として、本出願人により最近実用
化されたばかりである。また本出願人はこの材料を用い
て青色レーザ素子で、世界で初めて406nmの室温で
の連続発振に成功した。(日経エレクトロニクス、19
96年、12月2日号、技術速報)このレーザ素子は活
性層にInXGa1-XNの多重量子井戸構造を有し、活性
層両端の共振面はエッチングにより形成されており、2
0℃において、閾値電流密度3.6kA/cm2、閾値電
圧5.5V、1.5mW出力において、27時間の連続
発振を示す。
2. Description of the Related Art Nitride semiconductors have recently been put into practical use by the present applicant as materials for high-brightness blue LEDs and pure green high-brightness LEDs. Further, the present applicant succeeded in continuous oscillation at room temperature of 406 nm for the first time in the world in a blue laser device using this material. (Nikkei Electronics, 19
This laser device has a multiple quantum well structure of In X Ga 1 -X N in the active layer, and the resonance surface at both ends of the active layer is formed by etching.
At 0 ° C., a threshold current density of 3.6 kA / cm 2 , a threshold voltage of 5.5 V, and an output of 1.5 mW show continuous oscillation for 27 hours.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】短波長のレーザ光源は
DVD、通信用等の光源として切望されている。窒化物
半導体により、その実現可能性が示されたわけである
が、未だ数十時間の連続発振でしかなく、実用化するた
めにはさらなる長時間の連続発振が求められている。従
って、本発明の目的とするところは、窒化物半導体を用
いたレーザ光源の寿命を向上させることにある。
A laser light source having a short wavelength has been earnestly desired as a light source for DVD, communication and the like. Although the feasibility has been shown by the nitride semiconductor, it is only continuous oscillation for several tens of hours, and continuous oscillation for further longer time is required for practical use. Therefore, an object of the present invention is to improve the life of a laser light source using a nitride semiconductor.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】窒化物半導体を長時間連
続発振させるためには、結晶性の向上はもちろんのこ
と、ゲイン(利得)を得るためのメカニズムについても
研究する必要がある。我々は特にゲインについて詳細に
研究した結果、ゲインを得る窒化物半導体の長さを特定
範囲以下にすることによって、ゲインが非常に大きくな
ることを新規に見いだし、本発明を成すに至った。即
ち、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、レーザ素子の
ゲインを得る媒質の距離が100μm以下であることを
特徴とする。好ましい距離は80μm以下である。
In order to continuously oscillate a nitride semiconductor for a long time, it is necessary to study not only the crystallinity but also the mechanism for obtaining a gain. As a result of a detailed study of the gain, we have newly found that the gain becomes extremely large by setting the length of the nitride semiconductor for obtaining the gain to a specific range or less, and thus achieved the present invention. That is, the nitride semiconductor laser device of the present invention is characterized in that the distance of the medium for obtaining the gain of the laser device is 100 μm or less. The preferred distance is 80 μm or less.

【0005】前記媒質が少なくともインジウムを含む窒
化物半導体よりなる活性層であることを特徴とする。好
ましい活性層としてはインジウムを含む窒化物半導体よ
りなる井戸層と、井戸層よりもバンドギャップエネルギ
ーが大きい窒化物半導体よりなる障壁層とが積層された
多重量子井戸構造の活性層である。
It is characterized in that the medium is an active layer made of a nitride semiconductor containing at least indium. A preferred active layer is an active layer having a multiple quantum well structure in which a well layer made of a nitride semiconductor containing indium and a barrier layer made of a nitride semiconductor having a bandgap energy larger than that of the well layer are stacked.

【0006】また、本発明のレーザ素子は窒化物半導体
端面を共振器とする構造を有し、ゲインを得るための距
離が活性層の共振器長に相当することを特徴とする。こ
の窒化物半導体端面を共振器とする構造は通常、ファブ
リ・ペロー型レーザと呼ばれており、数μm〜数十μm
のストライプ幅の活性層を導波路領域としている。
Further, the laser device of the present invention is characterized in that it has a structure in which the end face of the nitride semiconductor is used as a resonator, and the distance for obtaining the gain corresponds to the resonator length of the active layer. This structure in which the end face of the nitride semiconductor is used as a resonator is generally called a Fabry-Perot type laser and has a thickness of several μm to several tens of μm.
The active layer having the stripe width of is the waveguide region.

【0007】また、本発明のレーザ素子は前記レーザ素
子が面発光型の構造を有し、前記距離が活性層の膜厚に
相当することを特徴とする。面発光型とは、発光する活
性層を挟んで、窒化物半導体層の積層方向と平行にそれ
ぞれ反射鏡を形成したレーザ素子であり、ファブリ・ペ
ロー型のレーザ素子が積層された窒化物半導体層と平行
にレーザ光が出射されるのに対して、面発光レーザは垂
直にレーザ光が出射される。
Further, the laser element of the present invention is characterized in that the laser element has a surface emitting type structure, and the distance corresponds to the film thickness of the active layer. The surface emitting type is a laser device in which reflective mirrors are formed in parallel with the stacking direction of the nitride semiconductor layers with an active layer that emits light interposed therebetween, and is a nitride semiconductor layer in which Fabry-Perot type laser devices are stacked. While the laser light is emitted in parallel with, the surface emitting laser emits the laser light vertically.

【0008】さらに、面発光レーザの場合、ゲインを得
る媒質が、インジウムを含む窒化物半導体よりなる井戸
層と、井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きい
窒化物半導体よりなる障壁層とが積層された多重量子井
戸構造の活性層であり、媒質の距離が井戸層の総膜厚に
相当することを特徴とする。
Further, in the case of a surface emitting laser, a medium for obtaining a gain is composed of a well layer made of a nitride semiconductor containing indium and a barrier layer made of a nitride semiconductor having a bandgap energy larger than that of the well layer. It is an active layer of a multiple quantum well structure, and is characterized in that the distance of the medium corresponds to the total film thickness of the well layer.

【0009】また本発明のレーザ素子は、自然放出光状
態の発光スペクトルのピーク位置よりも、ゲインが最大
になるピーク位置が高エネルギー側にあることを特徴と
する。
Further, the laser device of the present invention is characterized in that the peak position where the gain becomes maximum is on the high energy side of the peak position of the emission spectrum in the spontaneous emission light state.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】まず、サファイア基板上に、30
0オングストロームのアンドープGaNよりなるバッフ
ァ層、3μmのSiドープGaN層、0.18μmのS
iドープIn0.06Ga0.94N層(クラック防止層)、
0.4μmのSiドープAl0.07Ga0.93N層(n側ク
ラッド層)、SiドープGaN層(n側ガイド層)、3
0オングストロームのアンドープIn0.18Ga0.82Nよ
りなる井戸層4層と、60オングストロームのアンドー
プIn0.06Ga0.94Nよりなる障壁層3層とを交互に積
層してなる多重量子井戸構造の活性層、100オングス
トロームのMgドープAl0.15Ga0.85N層(p側キャ
ップ層)、0.1μmのMgドープGaN層(p側ガイ
ド層)、0.4μmのMgドープAl0.07Ga0.93N層
(p側クラッド層)、0.15μmのMgドープGaN
層(p側コンタクト層)を順に積層してなるウェーハを
用意した。このウェーハはサファイア基板上にレーザ素
子構造となる窒化物半導体層が積層されてなっており、
各層の作用については後に詳説する。このウェーハを四
角形のチップ状にブレークした後、チップの窒化物半導
体層側からYAG:Ndレーザを照射して、励起(ポン
ピング:POMPING)により活性層からの自然放出発光を
観測した。図1はチップにYAG:Ndレーザ光を照射
する状態を模式図で示している。この図に示すように、
サンプルのエッジ部分をストライプ状の面積で励起し、
励起されて発光する自然放出光を測定して、その発光を
ストライプ長(L)の関数として、色々な角度から解析
した。なお、誘導放出光が生じないよう、一方の端面は
垂直にならないようにしてある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, on a sapphire substrate, 30
0 angstrom undoped GaN buffer layer, 3 μm Si-doped GaN layer, 0.18 μm S
i-doped In0.06Ga0.94N layer (crack prevention layer),
0.4 μm Si-doped Al0.07Ga0.93N layer (n-side cladding layer), Si-doped GaN layer (n-side guide layer), 3
An active layer having a multiple quantum well structure formed by alternately stacking four well layers of 0 angstrom undoped In0.18Ga0.82N and three barrier layers of 60 angstrom undoped In0.06Ga0.94N, 100 angstrom Mg-doped Al0.15Ga0.85N layer (p-side cap layer), 0.1 μm Mg-doped GaN layer (p-side guide layer), 0.4 μm Mg-doped Al0.07Ga0.93N layer (p-side cladding layer), 0.15 μm Mg-doped GaN
A wafer was prepared by sequentially laminating layers (p-side contact layer). This wafer has a sapphire substrate on which a nitride semiconductor layer to be a laser device structure is laminated,
The action of each layer will be described in detail later. After breaking this wafer into a rectangular chip shape, a YAG: Nd laser was irradiated from the nitride semiconductor layer side of the chip, and spontaneous emission from the active layer was observed by excitation (pumping). FIG. 1 schematically shows a state in which a chip is irradiated with YAG: Nd laser light. As shown in this figure,
Exciting the edge part of the sample with a striped area,
The spontaneous emission emitted upon excitation was measured and the emission was analyzed from various angles as a function of stripe length (L). It should be noted that one end face is not vertical so that stimulated emission light is not generated.

【0011】図2はストライプ長(L)と、自然放出光
スペクトルの402nmの発光強度との関係を示す図で
ある。図2において、(a)はリニアスケール、(b)
は(a)の一部を拡大して示す図である。なお、図
(a)、(b)において示す示す実線は実測値、波線は
理論値を示している。理論式には次式を用いる。式にお
いてg0はモーダルゲイン(modal gain)、I0は自然放
出光強度、Lはストライプ長である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the stripe length (L) and the emission intensity at 402 nm of the spontaneous emission spectrum. In FIG. 2, (a) is a linear scale, (b)
[Fig. 3] is an enlarged view showing a part of (a). In addition, the solid line shown in FIGS. (A) and (b) shows the measured value, and the wavy line shows the theoretical value. The following formula is used for the theoretical formula. In the equation, g 0 is a modal gain, I 0 is a spontaneous emission light intensity, and L is a stripe length.

【0012】[0012]

【数1】 [Equation 1]

【0013】この図に示すように、ストライプ長が80
μmを超えるあたりからレーザ光強度は飽和する傾向に
ある。このことは80μmまでは大きなゲインが得られ
るが、80μm以上になるとゲインが小さくなっていく
ことを意味している。従って大きなゲインを得るための
好ましいストライプ長は100μm以下、さらに好まし
くは80μm以下に調整する。下限については特に限定
しないが、ファブリ・ペロー型のレーザ素子の場合、5
μm以上に調整することが望ましい。
As shown in this figure, the stripe length is 80
The laser light intensity tends to be saturated when the thickness exceeds μm. This means that a large gain is obtained up to 80 μm, but the gain becomes smaller at 80 μm or more. Therefore, the preferable stripe length for obtaining a large gain is adjusted to 100 μm or less, more preferably 80 μm or less. The lower limit is not particularly limited, but in the case of a Fabry-Perot type laser device, it is 5
It is desirable to adjust to μm or more.

【0014】図3はゲインスペクトル(a)と自然放出
光スペクトル(b)とを比較して示す図である。図3
(a)はストライプ長の上限を30μmに設定した際
の、理論値から抜粋したゲインスペクトルを示してい
る。つまり、図3(a)では(数1)式より求めたモー
ダルゲインg0を示している。この図に示すように窒化
物半導体レーザ素子ではゲインの最大値がおよそ140
0cm-1もある。従来の半導体レーザ、例えば赤外のG
aAlAsレーザではこのゲインの値がおよそ50〜1
00/cm-1しかない。同様にInAlGaPよりなる
赤色レーザでも50〜100/cm-1にしか過ぎない。
従来の半導体レーザと、窒化物半導体レーザとを比較す
ると、窒化物半導体レーザではこのゲインを得るための
媒質の長さを100μm以下に設定することにより、従
来の半導体レーザに比べて10倍以上大きなゲインを得
ることができる。このため本発明により、高出力、低閾
値のレーザが実現できる可能性を示している。
FIG. 3 is a diagram showing a comparison between the gain spectrum (a) and the spontaneous emission light spectrum (b). Figure 3
(A) shows a gain spectrum extracted from a theoretical value when the upper limit of the stripe length is set to 30 μm. That is, FIG. 3A shows the modal gain g 0 obtained from the equation (1). As shown in this figure, the maximum value of the gain is about 140 in the nitride semiconductor laser device.
There is also 0 cm -1 . Conventional semiconductor laser, eg infrared G
In the aAlAs laser, this gain value is approximately 50 to 1
There is only 00 / cm -1 . Similarly, with a red laser made of InAlGaP, it is only 50 to 100 / cm -1 .
Comparing the conventional semiconductor laser and the nitride semiconductor laser, in the nitride semiconductor laser, the length of the medium for obtaining this gain is set to 100 μm or less, so that it is 10 times or more larger than that of the conventional semiconductor laser. Gain can be obtained. Therefore, the present invention shows the possibility of realizing a high-power, low-threshold laser.

【0015】図3(b)の「墨付き四角」は実際測定し
た自然放出光(LED状態)の発光スペクトルを示して
いる。この時のストライプ長は5μmである。一方「中
抜き四角」は(数1)式より導いたI0の自然放出光ス
ペクトルである。このように両者のスペクトルがほぼ一
致していることにより、図3(a)で示したゲイン導出
方法が正しいことを示している。
The "blackened squares" in FIG. 3 (b) show the emission spectrum of the spontaneous emission light (LED state) actually measured. The stripe length at this time is 5 μm. On the other hand, the “hollow square” is the spontaneous emission spectrum of I 0 derived from the equation (1). Thus, the fact that the spectra of both are substantially the same indicates that the gain derivation method shown in FIG. 3A is correct.

【0016】さらに、図3(a)、(b)を比較する
と、図3(b)の自然放出光(LED状態)スペクトル
よりも、図3(a)のゲインが最大となるゲインスペク
トル位置(レーザ発振状態)が高エネルギー側に位置し
ている。このことは、Inを含む活性層よりなる窒化物
半導体レーザのゲインは、電子−正孔プラズマにより生
じている可能性が高いことを示している。つまり、本発
明のようにして、窒化物半導体のゲインを大きくしたこ
とによって、レーザ素子ではLED状態のピークエネル
ギーよりも、高エネルギー側で誘導放出光(レーザ光)
が得られることを意味している。
Further, comparing FIGS. 3 (a) and 3 (b), the gain spectrum position at which the gain in FIG. 3 (a) becomes the maximum, compared with the spontaneous emission (LED state) spectrum in FIG. 3 (b) ( Laser oscillation state) is located on the high energy side. This indicates that the gain of the nitride semiconductor laser including the active layer containing In is likely to be generated by electron-hole plasma. That is, by increasing the gain of the nitride semiconductor as in the present invention, the stimulated emission light (laser light) is generated on the higher energy side than the peak energy of the LED state in the laser element.
Is obtained.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

[実施例1]図4は本発明の一実施例に係るレーザ素子
の構造を示す斜視図であり、共振面側の窒化物半導体の
構造を示している。以下、この図面を元に実施例1につ
いて説明する。
[Embodiment 1] FIG. 4 is a perspective view showing a structure of a laser device according to an embodiment of the present invention, and shows a structure of a nitride semiconductor on a resonance surface side. Embodiment 1 will be described below with reference to this drawing.

【0018】約1インチφ、C面を主面とする膜厚20
0μm、Siを1×1018/cm3含むGaN基板40
を、MOVPE(有機金属気相成長法)装置の反応容器
内に移送し、1050℃でこのGaN基板40の上にS
iを1×1018/cm3ドープしたGaNよりなる第2の
バッファ層41を2μm成長させる。第2のバッファ層
41は900℃以上の高温で成長させる窒化物半導体単
結晶層であり、従来より成長される基板と窒化物半導体
との格子不整合を緩和するための低温で成長させるバッ
ファ層とは区別される。また、この第2のバッファ層4
1は、膜厚100オングストローム以下、さらに好まし
くは70オングストローム以下、最も好ましくは50オ
ングストローム以下の互いに組成が異なる窒化物半導体
を積層してなる歪超格子層とすることが好ましい。歪超
格子層とすると、単一窒化物半導体層の結晶性が良くな
るため、高出力なレーザ素子が実現できる。
Approximately 1 inch in diameter, film thickness 20 with C plane as main surface
0 μm, GaN substrate 40 containing Si 1 × 10 18 / cm 3
Is transferred into a reaction vessel of a MOVPE (metal organic chemical vapor deposition) apparatus, and S is deposited on the GaN substrate 40 at 1050 ° C.
A second buffer layer 41 made of GaN doped with 1 × 10 18 / cm 3 of i is grown to 2 μm. The second buffer layer 41 is a nitride semiconductor single crystal layer grown at a high temperature of 900 ° C. or higher, and is a buffer layer grown at a low temperature for relaxing lattice mismatch between the conventionally grown substrate and the nitride semiconductor. Is distinguished from. In addition, the second buffer layer 4
1 is preferably a strained superlattice layer formed by stacking nitride semiconductors having different film thicknesses of 100 angstroms or less, more preferably 70 angstroms or less, and most preferably 50 angstroms or less. When the strained superlattice layer is used, the crystallinity of the single nitride semiconductor layer is improved, so that a high-power laser device can be realized.

【0019】(クラック防止層42)次にSiを5×1
18/cm3ドープしたIn0.1Ga0.9Nよりなるクラッ
ク防止層42を500オングストロームの膜厚で成長さ
せる。このクラック防止層42はInを含むn型の窒化
物半導体、好ましくはInGaNで成長させることによ
り、Alを含む窒化物半導体層中にクラックが入るのを
防止することができる。クラック防止層は100オング
ストローム以上、0.5μm以下の膜厚で成長させるこ
とが好ましい。100オングストロームよりも薄いと前
記のようにクラック防止として作用しにくく、0.5μ
mよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。な
お、このクラック防止層42は省略することもできる。
(Crack prevention layer 42) Next, Si was added at 5 × 1.
A crack prevention layer 42 of In 0.1 Ga 0.9 N doped with 0 18 / cm 3 is grown to a thickness of 500 Å. The crack prevention layer 42 can prevent cracks from entering the Al-containing nitride semiconductor layer by growing an n-type nitride semiconductor containing In, preferably InGaN. The crack prevention layer is preferably grown to a film thickness of 100 angstroms or more and 0.5 μm or less. If the thickness is less than 100 Å, it is difficult to prevent cracks as described above, and 0.5 μ
If it is thicker than m, the crystal itself tends to turn black. The crack prevention layer 42 may be omitted.

【0020】(n側クラッド層43)次に、Siを5×
1018/cm3ドープしたn型Al0.2Ga0.8Nよりなる
第1の層、20オングストロームと、アンドープ(undo
pe)のGaNよりなる第2の層、20オングストローム
とを交互に100層積層してなる総膜厚0.4μmの歪
超格子構造とする。n側クラッド層43はキャリア閉じ
込め層、及び光閉じ込め層として作用し、Alを含む窒
化物半導体、好ましくはAlGaNを含む超格子層とす
ることが望ましく、超格子層全体の膜厚を100オング
ストローム以上、2μm以下、さらに好ましくは500
オングストローム以上、1μm以下で成長させることが
望ましい。歪超格子層にするとクラックのない結晶性の
良いキャリア閉じ込め層が形成できる。このようにn側
のクラッド層、及び/又はp側のクラッド層の少なくと
も一つの層を歪超格子層とすることにより、窒化物半導
体の結晶性も良くなり出力もさらに向上する。
(N-side clad layer 43) Next, Si is added to 5 ×
A first layer of 10 18 / cm 3 doped n-type Al0.2Ga0.8N, 20 Å, undoped
The strained superlattice structure having a total film thickness of 0.4 μm is formed by alternately stacking 100 layers of the second layer of GaN of pe) and 20 angstroms. The n-side cladding layer 43 acts as a carrier confinement layer and an optical confinement layer, and it is desirable to use a nitride semiconductor containing Al, preferably a superlattice layer containing AlGaN. The total thickness of the superlattice layer is 100 angstroms or more. 2 μm or less, more preferably 500
It is desirable to grow at a thickness of angstrom or more and 1 μm or less. When the strained superlattice layer is used, a carrier confinement layer having good crystallinity without cracks can be formed. By using at least one of the n-side clad layer and / or the p-side clad layer as the strained superlattice layer, the crystallinity of the nitride semiconductor is improved and the output is further improved.

【0021】(n側光ガイド層44)続いて、Siを5
×1018/cm3ドープしたn型GaNよりなるn型光ガ
イド層44を0.1μmの膜厚で成長させる。このn側
光ガイド層44は、活性層の光ガイド層として作用し、
GaN、InGaNを成長させることが望ましく、通常
100オングストローム〜5μm、さらに好ましくは2
00オングストローム〜1μmの膜厚で成長させること
が望ましい。このn側光ガイド層44は通常はSi、G
e等のn型不純物をドープしてn型の導電型とするが、
特にアンドープにすることもできる。超格子とする場合
には第1の層及び第2の層の少なくとも一方にn型不純
物をドープしてもよいし、またアンドープでも良い。
(N-side light guide layer 44) Subsequently, Si is added to 5
An n-type light guide layer 44 made of n-type GaN doped with × 10 18 / cm 3 is grown to a film thickness of 0.1 μm. The n-side light guide layer 44 acts as a light guide layer of the active layer,
It is desirable to grow GaN or InGaN, usually 100 angstrom to 5 μm, and more preferably 2
It is desirable to grow the film with a film thickness of 00 angstrom to 1 μm. This n-side light guide layer 44 is usually Si, G
Although an n-type impurity such as e is doped to obtain an n-type conductivity type,
In particular, it can be undoped. When forming a superlattice, at least one of the first layer and the second layer may be doped with an n-type impurity or may be undoped.

【0022】(活性層45)次に、アンドープのIn0.
2Ga0.8Nよりなる井戸層、25オングストロームと、
アンドープIn0.01Ga0.95Nよりなる障壁層、50オ
ングストロームを交互に積層してなる総膜厚175オン
グストロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層4
5を成長させる。
(Active layer 45) Next, undoped In0.
Well layer made of 2 Ga 0.8 N, 25 angstrom,
A barrier layer made of undoped In0.01Ga0.95N and an active layer 4 of multiple quantum well structure (MQW) having a total film thickness of 175 Å, which is formed by alternately stacking 50 Å.
Grow 5

【0023】(p側キャップ層46)次に、バンドギャ
ップエネルギーがp側光ガイド層47よりも大きく、か
つ活性層45よりも大きい、Mgを1×1020/cm3
ープしたp型Al0.3Ga0.9Nよりなるp側キャップ層
46を300オングストロームの膜厚で成長させる。こ
のp側キャップ層46はp型としたが、膜厚が薄いた
め、n型不純物をドープしてキャリアが補償されたi
型、若しくはアンドープとしても良く、最も好ましくは
p型不純物をドープした層とする。p側キャップ層17
の膜厚は0.1μm以下、さらに好ましくは500オン
グストローム以下、最も好ましくは300オングストロ
ーム以下に調整する。0.1μmより厚い膜厚で成長さ
せると、p型キャップ層46中にクラックが入りやすく
なり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長しにくいから
である。Alの組成比が大きいAlGaN程薄く形成す
るとLD素子は発振しやすくなる。例えば、Y値が0.
2以上のAlYGa1-YNであれば500オングストロー
ム以下に調整することが望ましい。p側キャップ層46
の膜厚の下限は特に限定しないが、10オングストロー
ム以上の膜厚で形成することが望ましい。
(P-side cap layer 46) Next, 1 × 10 20 / cm 3 of Mg-doped p-type Al 0. having a bandgap energy larger than that of the p-side optical guide layer 47 and larger than that of the active layer 45. A p-side cap layer 46 made of 3 Ga 0.9 N is grown to a film thickness of 300 Å. Although the p-side cap layer 46 is p-type, it has a small film thickness, so that it is doped with an n-type impurity to compensate the carrier.
It may be of a type or undoped, and most preferably a p-type impurity-doped layer. p-side cap layer 17
Is adjusted to 0.1 μm or less, more preferably 500 angstroms or less, and most preferably 300 angstroms or less. This is because if the film is grown to have a film thickness greater than 0.1 μm, cracks are likely to occur in the p-type cap layer 46 and a nitride semiconductor layer having good crystallinity is difficult to grow. If the AlGaN having a higher Al composition ratio is formed thinner, the LD element is likely to oscillate. For example, if the Y value is 0.
For Al Y Ga 1 -Y N of 2 or more, it is desirable to adjust the thickness to 500 angstroms or less. p-side cap layer 46
The lower limit of the film thickness is not particularly limited, but it is desirable to form the film with a film thickness of 10 angstroms or more.

【0024】(p側光ガイド層47)次に、バンドギャ
ップエネルギーがp側キャップ層46より小さい、Mg
を1×1020/cm3ドープしたp型GaNよりなるp側
光ガイド層47を0.1μmの膜厚で成長させる。この
層は、活性層の光ガイド層として作用し、n側光ガイド
層44と同じくGaN、InGaNで成長させることが
望ましい。また、この層はp側クラッド層48を成長さ
せる際のバッファ層としても作用し、100オングスト
ローム〜5μm、さらに好ましくは200オングストロ
ーム〜1μmの膜厚で成長させることにより、好ましい
光ガイド層として作用する。このp側光ガイド層は通常
はMg等のp型不純物をドープしてp型の導電型とする
が、特に不純物をドープしなくても良い。なお、このp
型光ガイド層を超格子層とすることもできる。超格子層
とする場合には第1の層及び第2の層の少なくとも一方
にp型不純物をドープしてもよいし、またアンドープで
も良い。
(P-side optical guide layer 47) Next, if the bandgap energy is smaller than that of the p-side cap layer 46, Mg
A p-side light guide layer 47 made of p-type GaN doped with 1 × 10 20 / cm 3 is grown to a film thickness of 0.1 μm. This layer acts as an optical guide layer of the active layer, and it is desirable to grow GaN or InGaN as with the n-side optical guide layer 44. Further, this layer also acts as a buffer layer when growing the p-side cladding layer 48, and acts as a preferable light guide layer by growing it to a film thickness of 100 angstrom to 5 μm, more preferably 200 angstrom to 1 μm. . This p-side light guide layer is usually doped with p-type impurities such as Mg to have a p-type conductivity type, but it is not necessary to dope impurities. In addition, this p
The mold light guide layer can also be a superlattice layer. When forming a superlattice layer, at least one of the first layer and the second layer may be doped with p-type impurities or may be undoped.

【0025】(p側クラッド層48)次に、Mgを1×
1020/cm3ドープしたp型Al0.2Ga0.8Nよりなる
第1の層、20オングストロームと、Mgを1×1020
/cm3ドープしたp型GaNよりなる第2の層、20オ
ングストロームとを交互に積層してなる総膜厚0.4μ
mの超格子層よりなるp側クラッド層48を形成する。
この層はn側クラッド層43と同じくキャリア閉じ込め
層として作用し、超格子構造とすることによりp型層側
の抵抗率を低下させるための層として作用する。このp
側クラッド層48の膜厚も特に限定しないが、100オ
ングストローム以上、2μm以下、さらに好ましくは5
00オングストローム以上、1μm以下で成長させるこ
とが望ましい。
(P-side clad layer 48) Next, 1 × Mg is added.
10 20 / cm 3 doped p-type Al0.2 Ga0.8 N first layer, 20 Å, Mg 1 × 10 20
/ Cm 3 -doped p-type GaN second layer, 20 angstroms alternately laminated total thickness 0.4μ
A p-side clad layer 48 made of a superlattice layer of m is formed.
Like the n-side cladding layer 43, this layer acts as a carrier confinement layer, and when it has a superlattice structure, it acts as a layer for lowering the resistivity on the p-type layer side. This p
The thickness of the side clad layer 48 is not particularly limited, either, but it is 100 angstroms or more and 2 μm or less, and more preferably 5
It is desirable to grow it to a thickness of at least 00 Å and at most 1 μm.

【0026】量子構造の井戸層を有する活性層45を有
するダブルへテロ構造の窒化物半導体素子の場合、活性
層45に接して、活性層45よりもバンドギャップエネ
ルギーが大きい膜厚0.1μm以下のAlを含む窒化物
半導体よりなるキャップ層46を設け、そのキャップ層
46よりも活性層から離れた位置に、キャップ層46よ
りもバッドギャップエネルギーが小さいp側光ガイド層
47を設け、そのp側光ガイド層47よりも活性層から
離れた位置に、p側光ガイド層47よりもバンドギャッ
プが大きいAlを含む窒化物半導体を含む超格子層より
なるp側クラッド層48を設けることは非常に好まし
い。しかもp側キャップ層46のバンドギャップエネル
ギーが大きくしてある、n層から注入された電子がこの
キャップ層46で阻止されるため、電子が活性層をオー
バーフローしないために、素子のリーク電流が少なくな
る。
In the case of a double hetero structure nitride semiconductor device having an active layer 45 having a quantum structure well layer, a film thickness of 0.1 μm or less which is in contact with the active layer 45 and has a band gap energy larger than that of the active layer 45. Of the Al-containing nitride semiconductor is provided, and a p-side optical guide layer 47 having a smaller bad gap energy than the cap layer 46 is provided at a position farther from the active layer than the cap layer 46. It is extremely difficult to provide the p-side clad layer 48 made of a superlattice layer containing a nitride semiconductor containing Al having a band gap larger than that of the p-side light guide layer 47 at a position farther from the active layer than the side light guide layer 47. Is preferred. In addition, electrons injected from the n-layer, which have a large bandgap energy in the p-side cap layer 46, are blocked by the cap layer 46, so that electrons do not overflow the active layer, so that the leak current of the element is small. Become.

【0027】(p側コンタクト層49)最後に、Mgを
2×1020/cm3ドープしたp型GaNよりなるp側コ
ンタクト層49を150オングストロームの膜厚で成長
させる。p側コンタクト層は500オングストローム以
下、さらに好ましくは400オングストローム以下、2
0オングストローム以上に膜厚を調整する。以上のよう
にして素子構造となる窒化物半導体層を積層成長させた
ところ、窒化物半導体素子部分の面方位はGaN基板4
0の面方位と一致していた。
(P-side contact layer 49) Finally, a p-side contact layer 49 made of p-type GaN doped with Mg at 2 × 10 20 / cm 3 is grown to a film thickness of 150 Å. The p-side contact layer has a thickness of 500 Å or less, more preferably 400 Å or less, 2
Adjust the film thickness to 0 angstrom or more. When a nitride semiconductor layer having an element structure was grown as described above, the plane orientation of the nitride semiconductor element portion was found to be GaN substrate 4
It coincided with the plane orientation of 0.

【0028】反応終了後、反応容器内において、ウェー
ハを窒素雰囲気中、700℃でアニーリングを行い、p
型層をさらに低抵抗化する。アニーリング後、ウェーハ
を反応容器から取り出し、図4に示すように、RIE装
置により最上層のp側コンタクト層49と、p側クラッ
ド層48とをエッチングして、4μmのストライプ幅を
有するリッジ形状とし、リッジ表面の全面にNi/Au
よりなるp電極51を形成する。リッジ形成位置はGa
N基板を作成する際に、サファイア基板の上に形成した
ストライプ状の保護膜の直上部に相当する位置とし、ス
トライプ状の保護膜に平行なストライプ状のリッジを形
成する。ストライプ幅に関しては20μm以下、さらに
好ましくは15μm以下、最も好ましくは10μm以下
に調整する。
After completion of the reaction, the wafer is annealed at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere in a reaction vessel, and p
The resistance of the mold layer is further reduced. After the annealing, the wafer is taken out from the reaction container and, as shown in FIG. 4, the uppermost p-side contact layer 49 and the p-side cladding layer 48 are etched by a RIE device to form a ridge shape having a stripe width of 4 μm. , Ni / Au on the entire surface of the ridge
The p-electrode 51 is formed. The ridge formation position is Ga
When forming the N substrate, a striped ridge parallel to the striped protective film is formed at a position just above the striped protective film formed on the sapphire substrate. The stripe width is adjusted to 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and most preferably 10 μm or less.

【0029】次に、図4に示すようにp電極51を除く
p側クラッド層48、コンタクト層49の表面にSiO
2よりなる絶縁膜50を形成し、この絶縁膜50を介し
てp電極51と電気的に接続したpパッド電極52を形
成する。
Next, as shown in FIG. 4, SiO 2 is formed on the surfaces of the p-side cladding layer 48 and the contact layer 49 excluding the p-electrode 51.
An insulating film 50 made of 2 is formed, and a p pad electrode 52 electrically connected to the p electrode 51 through the insulating film 50 is formed.

【0030】次に、ウェーハのサファイア基板、バッフ
ァ層、保護膜を研磨、除去し、SiドープGaN基板層
40の表面を露出させ、そのGaN基板40の表面全面
に、Ti/Alよりなるn電極53を0.5μmの膜厚
で形成し、その上にヒートシンクとのメタライゼーショ
ン用にAu/Snよりなる薄膜を形成する。
Next, the sapphire substrate, the buffer layer and the protective film of the wafer are polished and removed to expose the surface of the Si-doped GaN substrate layer 40, and the n-electrode made of Ti / Al is formed on the entire surface of the GaN substrate 40. 53 is formed with a film thickness of 0.5 μm, and a thin film of Au / Sn is formed thereon for metallization with a heat sink.

【0031】次に、n電極側53からストライプリッジ
に対して垂直な位置、即ち、GaN基板40のM面で基
板を劈開し、活性層の端面M面に共振面を作製する。な
お、劈開時共振器長を80μmとして、100μmを超
えないようにすることが重要である。
Next, the substrate is cleaved from the n-electrode side 53 at a position perpendicular to the stripe ridge, that is, at the M plane of the GaN substrate 40, and a resonance plane is formed on the M plane of the end face of the active layer. It is important that the resonator length during cleavage is 80 μm and does not exceed 100 μm.

【0032】最後に、共振面にSiO2とTiO2よりな
る誘電体多層膜を形成し、p電極に平行な方向で、バー
を切断してレーザチップとする。レーザチップの構造を
示す図が図4である。なお誘電体多層膜の反射率は、共
振器長が短いので反射ロスを減らすために、100%近
くに設計する必要がある。以上のようにして、レーザ素
子のゲインを得る媒質がInを含む窒化物半導体よりな
る活性層、好ましくは多重量子井戸構造の活性層を有
し、その活性層端面を共振器とする構造で、共振器長が
80μmのレーザチップを得た。このレーザチップをフ
ェースアップ(GaN基板とヒートシンクとが対向した
状態)でヒートシンクに設置し、pパッド電極52をワ
イヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたと
ころ、最初のLED状態では413nmの発光を示し、
さらに電流を高めるに従って、室温において、閾値電流
密度2.0kA/cm2、閾値電圧4.0Vで、発振波長
405nmの連続発振が確認され、2000時間以上の
寿命を示した。一方共振器長を200μmとしたもの
は、閾値電流密度も高く、500時間以上の寿命しか示
さなかった。
Finally, a dielectric multilayer film made of SiO 2 and TiO 2 is formed on the resonance surface, and the bar is cut in the direction parallel to the p electrode to form a laser chip. FIG. 4 shows the structure of the laser chip. Since the resonator length is short, the reflectance of the dielectric multilayer film needs to be designed close to 100% in order to reduce reflection loss. As described above, the medium for obtaining the gain of the laser element has an active layer made of a nitride semiconductor containing In, preferably an active layer having a multi-quantum well structure, and a structure having an end face of the active layer as a resonator, A laser chip with a cavity length of 80 μm was obtained. When this laser chip was placed face up (the GaN substrate and the heat sink faced each other) on the heat sink, the p-pad electrode 52 was wire-bonded, and laser oscillation was attempted at room temperature. In the first LED state, emission of 413 nm was emitted. Indicates
As the current was further increased, continuous oscillation with an oscillation wavelength of 405 nm was confirmed at room temperature with a threshold current density of 2.0 kA / cm 2 and a threshold voltage of 4.0 V, and a life of 2000 hours or more was shown. On the other hand, when the resonator length was 200 μm, the threshold current density was also high, and the life was only 500 hours or longer.

【0033】[実施例2]図5は本発明の他の態様に係
るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、具体
的には面発光レーザ素子の構造を示している。以下、図
5を元に面発光レーザ素子の場合について説明する。
[Embodiment 2] FIG. 5 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention, and specifically shows the structure of a surface emitting laser device. The case of the surface emitting laser element will be described below with reference to FIG.

【0034】実施例1と同じGaN基板40の表面に4
μmφのドットを有するSiO2よりなる所定の形状の
マスクを形成し、RIEにてGaN基板のマスク以外の
位置を5μmの深さでエッチングする。
On the surface of the same GaN substrate 40 as in Example 1, 4
A mask with a predetermined shape made of SiO 2 having μmφ dots is formed, and the GaN substrate is etched by RIE to a position of 5 μm except the mask.

【0035】エッチング終了後、ドット状のマスクを形
成したまま、ウェーハをMOVPEの反応容器内に移送
し、1050℃でこのGaN基板40の上にMgを1×
10 20/cm3ドープしたp型GaNよりなるn側電流狭
窄層54を5μmの膜厚で成長させる。
After the etching is completed, a dot-shaped mask is formed.
Transfer the wafer as it is into the MOVPE reaction vessel
Then, 1 × Mg is deposited on the GaN substrate 40 at 1050 ° C.
10 20/cm3N-side current narrowing made of doped p-type GaN
The confinement layer 54 is grown to a film thickness of 5 μm.

【0036】次に、ウェーハを反応容器から取り出し、
ドット状のマスクを除去した後、再度ウェーハをMOV
PE装置の反応容器内に移送し、n側電流狭窄層54、
GaN基板40の上に、InXGa1-XN(0≦X≦
1)、AlYGa1-YN(0<Y≦1)とからなるn側反
射層55を形成する。このn側反射層55の各層の膜厚
は、λ/4n(λ:自然放出光の発光波長、n:窒化物
半導体の屈折率)となるように設計して、活性層の発光
を面内で共振させる。この反射鏡はブラッグ反射鏡と呼
ばれ、本発明のレーザ素子の場合、活性層の自然放出光
に対してほぼ100%の反射率となるように膜厚を設計
する必要がある。
Next, the wafer is taken out from the reaction container,
After removing the dot-shaped mask, MOV the wafer again.
The n-side current constriction layer 54 is transferred to the reaction vessel of the PE device,
On the GaN substrate 40, In X Ga 1-X N (0 ≦ X ≦
1), the n-side reflective layer 55 made of Al Y Ga 1-Y N (0 <Y ≦ 1) is formed. The thickness of each layer of the n-side reflective layer 55 is designed to be λ / 4n (λ: emission wavelength of spontaneous emission light, n: refractive index of nitride semiconductor), and the emission of the active layer is in-plane. Resonate with. This reflecting mirror is called a Bragg reflecting mirror, and in the case of the laser element of the present invention, it is necessary to design the film thickness so as to have a reflectance of about 100% with respect to the spontaneous emission light of the active layer.

【0037】続いて、実施例1と同様にして、n側反射
鏡55の上に、実施例と同じ組成の窒化物半導体よりな
る、n側クラッド層43’、n側光ガイド層44’活性
層45’、p側キャップ層46’、p側光ガイド層4
7’、p側クラッド層48’を順に積層する。
Then, in the same manner as in Example 1, the n-side cladding layer 43 'and the n-side light guide layer 44' made of the nitride semiconductor having the same composition as that of the example are formed on the n-side reflecting mirror 55. Layer 45 ', p-side cap layer 46', p-side light guide layer 4
7 ′ and the p-side cladding layer 48 ′ are sequentially stacked.

【0038】さらに、p側クラッド層48’の上に前述
のn側反射層55と同一構成の窒化物半導体積層構造か
らなるp側反射層56を成長させ、最後に実施例1と同
様にしてMgドープp型GaNよりなるp側コンタクト
層49’を成長させる。
Further, on the p-side cladding layer 48 ', a p-side reflection layer 56 having the same nitride semiconductor laminated structure as the above-mentioned n-side reflection layer 55 is grown, and finally as in Example 1. A p-side contact layer 49 'made of Mg-doped p-type GaN is grown.

【0039】反応終了後、実施例1と同様にしてアニー
リングを行い、p型層をさらに低抵抗化する。アニーリ
ング後、ウェーハを反応容器から取り出し、図5に示す
ようにp側コンタクト層49’のほぼ全面にNi/Au
よりなるp電極51’を形成する。窒化物半導体の場
合、n型層に比べて、p型層の抵抗が高いため、このよ
うに最表面にあるp型層のほぼ全面に電極を形成するこ
とにより、発熱量が少なく、長寿命なレーザ素子を実現
できる。
After completion of the reaction, annealing is performed in the same manner as in Example 1 to further reduce the resistance of the p-type layer. After the annealing, the wafer is taken out from the reaction container, and Ni / Au is almost entirely formed on the p-side contact layer 49 'as shown in FIG.
To form a p-electrode 51 '. In the case of a nitride semiconductor, the resistance of the p-type layer is higher than that of the n-type layer. Therefore, by forming the electrode on almost the entire surface of the p-type layer on the outermost surface, the heat generation amount is small and the life is long. It is possible to realize various laser devices.

【0040】次に、ウェーハのサファイア基板、バッフ
ァ層、保護膜を研磨、除去し、SiドープGaN基板層
40の表面を露出させ、電流狭窄層の位置に対応するG
aN基板40の表面に、Ti/Alよりなるn電極5
3’を0.5μmの膜厚で形成する。つまりn電極5
3’は、先ほど形成したドット状のマスクを除く位置に
対応するGaN基板40’のほぼ全面に形成する。
Next, the sapphire substrate, the buffer layer, and the protective film of the wafer are polished and removed to expose the surface of the Si-doped GaN substrate layer 40, and the G corresponding to the position of the current confinement layer.
On the surface of the aN substrate 40, an n electrode 5 made of Ti / Al
3'is formed with a film thickness of 0.5 μm. That is, n electrode 5
3'is formed on almost the entire surface of the GaN substrate 40 'corresponding to the position excluding the dot-shaped mask formed previously.

【0041】本発明の面発光レーザ素子では、ゲインが
得られる媒質は多重量子井戸構造よりなる活性層45’
の中のInGaN井戸層であり、面発光レーザの場合、
井戸層の総膜厚は2000オングストローム以下、さら
に好ましくは1000オングストローム以下、最も好ま
しくは500オングストローム以下に調整することが望
ましい。
In the surface emitting laser device of the present invention, the medium in which the gain is obtained is the active layer 45 'having a multiple quantum well structure.
InGaN well layer in the case of a surface emitting laser,
The total thickness of the well layer is preferably adjusted to 2000 angstroms or less, more preferably 1000 angstroms or less, and most preferably 500 angstroms or less.

【0042】次に、GaN基板40をチップ状に分離し
てレーザチップとする。レーザチップの構造を示す図が
図5である。このレーザチップをp電極51’とヒート
シンクとが対向した状態でヒートシンクに設置し、n電
極53’をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発
振を試みたところ、実施例1と同じく最初のLED状態
では413nmの発光を示し、さらに電流を高めるに従
って、室温において、閾値電流密度10.0kA/c
m2、閾値電圧4.0Vで、発振波長405nmの連続発
振が確認され、実施例1と同様に2000時間以上の寿
命を示した。
Next, the GaN substrate 40 is separated into chips to form laser chips. FIG. 5 shows the structure of the laser chip. This laser chip was placed on the heat sink with the p-electrode 51 'and the heat sink facing each other, and the n-electrode 53' was wire-bonded, and laser oscillation was attempted at room temperature. It emits light of 413 nm, and as the current is further increased, the threshold current density is 10.0 kA / c at room temperature.
At m 2 and a threshold voltage of 4.0 V, continuous oscillation with an oscillation wavelength of 405 nm was confirmed, and a life of 2000 hours or more was exhibited as in Example 1.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ素
子では初めて大きなゲインが得られる窒化物半導体の距
離を明らかにできたため、従来では実現できなかった閾
値電流密度が低く長寿命なレーザ素子が実現できる。こ
のように短い距離で大きなゲインが得られることを見い
出し、長寿命なレーザ素子が初めて実現されたことは、
短波長の光源を用いた数々のデバイスを実現する上でそ
の産業上の利用価値は非常に大きい。
As described above, since the distance of the nitride semiconductor that can obtain a large gain is clarified for the first time in the laser device of the present invention, a laser device having a low threshold current density and a long lifetime, which could not be realized conventionally, is obtained. Can be realized. It was discovered that a large gain can be obtained in such a short distance, and the first long-life laser device was realized.
Its industrial utility is extremely high in realizing various devices using short-wavelength light sources.

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

【図1】 窒化物半導体レーザチップにYAG:Ndレ
ーザ光を照射して励起させる状態を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which a nitride semiconductor laser chip is irradiated with YAG: Nd laser light to be excited.

【図2】 ストライプ長(L)と、自然放出光スペクト
ルの402nmの発光強度との関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the stripe length (L) and the emission intensity at 402 nm of the spontaneous emission spectrum.

【図3】 レーザ光のバンドギャップエネルギーに対す
るスペクトル図。
FIG. 3 is a spectrum diagram with respect to bandgap energy of laser light.

【図4】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す斜視図。
FIG. 4 is a perspective view showing a structure of a laser device according to an embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の他の態様に係る面発光レーザ素子の
構造を示す模式的な断面図
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a surface emitting laser device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40・・・・窒化物半導体基板 41・・・・第2のバッファ層 42・・・・クラック防止層 43・・・・n側クラッド層 44・・・・n側光ガイド層 45・・・・活性層 46・・・・キャップ層 47・・・・p側光ガイド層 48・・・・p側クラッド層 49・・・・p側コンタクト層 40 ... Nitride semiconductor substrate 41 ... Second buffer layer 42 ... ・ Crack prevention layer 43 ... N-side cladding layer 44 ... N-side light guide layer 45 ... Active layer 46 ... Cap layer 47 ... P-side light guide layer 48 ... P-side cladding layer 49 ... P-side contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−235724(JP,A) 特開 平1−194377(JP,A) 特開 平8−139414(JP,A) 特開 平7−297476(JP,A) 特開 平8−264891(JP,A) 実開 平5−13079(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP-A-7-235724 (JP, A) JP-A-1-194377 (JP, A) JP-A-8-139414 (JP, A) JP-A-7- 297476 (JP, A) JP-A-8-264891 (JP, A) Actual development 5-13079 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5 / 50

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 窒化物半導体を用い、窒化物半導体端面
を共振器とする構造を有するレーザ素子において、 レーザ素子のゲインを得る媒質の距離が80μm以下で
あることを特徴とし、 該媒質は少なくともインジウムを含む窒化物半導体より
なる活性層であり、該距離が活性層の共振器長に相当す
ることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
1. A laser device having a structure in which a nitride semiconductor is used and an end face of the nitride semiconductor is used as a resonator, wherein a distance of a medium for obtaining a gain of the laser device is 80 μm or less, and the medium is at least A nitride semiconductor laser device, which is an active layer made of a nitride semiconductor containing indium, and the distance corresponds to a cavity length of the active layer.
【請求項2】 前記活性層は、インジウムを含む窒化物
半導体よりなる井戸層と、井戸層よりもバンドギャップ
エネルギーが大きい窒化物半導体よりなる障壁層とが積
層された多重量子井戸構造の活性層であることを特徴と
する請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子。
2. The active layer having a multiple quantum well structure in which a well layer made of a nitride semiconductor containing indium and a barrier layer made of a nitride semiconductor having a bandgap energy larger than that of the well layer are stacked. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 自然放出光状態の発光スペクトルのピー
ク位置よりも、ゲインが最大になるピーク位置が高エネ
ルギー側にあることを特徴とする請求項1または請求項
2のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
3. The nitriding according to claim 1, wherein the peak position where the gain is maximum is on the high energy side with respect to the peak position of the emission spectrum in the spontaneous emission light state. Thing semiconductor laser device.
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