JP3525257B1 - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 活性層への光閉じ込め係数を低くした場合で
も、簡単な構成で高出力が得られ、モード変移が起こり
にくい半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 ＩｎＰからなる半導体基板１１上に、多
重量子井戸構造を含む活性層１４と、その活性層１４を
挟むＳＣＨ層１３、１５と、ＳＣＨ層１３、１５を挟む
ｎ型クラッド層３２およびＩｎＰからなるｐ型クラッド
層１８とを設けた半導体レーザにおいて、ｎ型クラッド
層３２を、ｐ型クラッド層１８より屈折率が大きいＩｎ
ＧａＡｓＰによって構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子を
高出力化するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムに用いられる光信号は、
長距離にわたって敷設された光ファイバ内を伝送される
ので、この光信号の光源として用いられる半導体発光素
子である半導体レーザの特性としては、高出力、高安定
度が要求される。

【０００３】図１２は、高出力特性が配慮された半導体
レーザ１０の斜視図であり、図１３は、要部の断面模式
図である。

【０００４】図１２において、半導体レーザ１０は、ｎ
型ＩｎＰ（インジウム・リン）からなる半導体基板１１
上に、ｎ型ＩｎＰからなるｎ型クラッド層１２、ＩｎＧ
ａＡｓＰ（インジウム・ガリウム・砒素・リン）からな
るＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure 光
閉込構造）層１３、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層１
４、ＩｎＧａＡｓＰからなるＳＣＨ層１５が順番に積層
されている。

【０００５】なお、ｎ型クラッド層１２、ＳＣＨ層１
３、活性層１４、ＳＣＨ層１５はメサ型に形成されてい
る。このメサ型の両側にｐ型ＩｎＰからなる下部埋込層
１６およびｎ型ＩｎＰからなる上部埋込層１７が形成さ
れている。

【０００６】また、ＳＣＨ層１５の上側および上部埋込
層１７の上面には、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層
１８が形成され、このｐ型クラッド層１８の上面には、
ｐ型コンタクト層１９が形成され、さらにこのｐ型コン
タクト層１９の上面には、ｐ電極２０が設けられてい
る。また、半導体基板１１の下面にはｎ電極２１が設け
られている。

【０００７】良好な発振特性を得るために、活性層１４
として、一つの均一物質で構成されたバルク構造の他
に、図１３に示しているように、複数の井戸層１４ａと
この各井戸層１４ａの両側に位置する複数の障壁層１４
ｂとを積層したＭＱＷ（Multi Quantuｍ Well 多量子
井戸）構造が採用されている。

【０００８】さらに、このＭＱＷ構造を有した活性層１
４の下側に位置するＳＣＨ層１３を複数の層１３ａ、１
３ｂ、１３ｃからなる多層構造とし、同様に、活性層１
４の上側に位置するＳＣＨ層１５を複数の層１５ａ、１
５ｂ、１５ｃからなる多層構造としている。

【０００９】そして、ｎ型クラッド層１２、複数の層か
らなるＳＣＨ層１３、ＭＱＷ構造を有した活性層１４、
複数の層からなるＳＣＨ層１５、ｐ型クラッド層１８の
各層についての、活性層１４で発光する光に対する屈折
率ｎを、図１４に示す屈折率特性となるように設定して
いる。

【００１０】即ち、中央の活性層１４の屈折率が最も高
く、両側の各クラッド層１２、１８の屈折率が等しく最
も低くなるように設定し、ＳＣＨ層１３、１５の複数の
層も段階的に変化させて、活性層１４を中心として上下
対称の特性となるようにしている。

【００１１】このような屈折率特性を有する半導体レー
ザ１０のｐ電極２０とｎ電極２１との間に直流電圧を印
加すると、活性層１４で光Ｐが生起され、その生起され
た光Ｐが、図１２に示す半導体レーザ１０の端面２２
ａ、２２ｂから外部へ出射される。

【００１２】なお、活性層１４の屈折率が各クラッド層
１２、１８の屈折率より高いことによって、活性層１４
で生起した光Ｐの散逸を防ぐ光導波路が形成され、ま
た、活性層１４と両側のクラッド層１２、１８との間に
それぞれ中間の屈折率を有するＳＣＨ層１３、１５を介
在させたことにより、注入したキャリアを活性層１４の
近傍に集中させることができ、キャリアと光が同時に同
一領域に集中するので、発光効率が高くなる。

【００１３】このような構造の半導体レーザ１０を高出
力化するために、ＳＣＨ層１３、１５および活性層１４
への光閉じ込め係数の低減が有効である。

【００１４】ところが、ＳＣＨ層１３、１５および活性
層１４への光閉じ込め係数を低減した場合、両クラッド
層１２、１８内を通過する光の成分が多くなり、別の問
題が発生する。

【００１５】即ち、両クラッド層１２、１８内を通過す
る光の成分が多くなることに対応して両クラッド層１
２、１８の厚さを増す必要があるが、ｐ型クラッド層１
８は比較的電気抵抗が高いため、このｐ型クラッド層１
８の厚さ増加によって素子全体の電気抵抗が増大して、
高電流領域での素子の発熱量が大きくなって、光出力を
低下させてしまう。

【００１６】また、両クラッド層１２、１８のうち、ｐ
型クラッド層１８内の光の分布が増加すると、価電子帯
間光吸収による光損失量が増大してしまう。

【００１７】この価電子帯間光吸収による光損失量は、
ｐ型クラッド層１８のｐ型不純物濃度を小さくすること
で低減することができるが、このようにｐ型不純物濃度
を小さくすると、素子の電気抵抗がさらに増大してしま
い、高出力が得られなくなってまう。

【００１８】この価電子帯間吸収による光損失の問題を
解決する方法として、特許文献１の欄に示した特開２０
００−１７４３９４号公報には、図１５に示すように、
ｎ型クラッド層１２の内部に、そのｎ型クラッド層１２
より屈折率が高く、活性層１４の屈折率に近い光フィー
ルド制御層２３を設けて、光の分布をｎ型クラッド層１
２側にシフトさせ、ｐ型クラッド層１８内に分布する光
の量を減らす技術が開示されている。

【００１９】

【特許文献１】 特開２０００−１７４３９４号公報

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにｎ
型クラッド層１２内に活性層１４に近い屈折率の光フィ
ールド制御層２３を設けることは、その構造が複雑化す
るだけでなく、新たな問題が発生する。

【００２１】即ち、上記のような光フィールド制御層２
３は、活性層１４と同様の構造であるからＳＣＨ層１３
から遠い位置に設けた場合、別の光導波路が形成されて
光の分布が双峰特性になってしまう。

【００２２】したがって、この光フィールド制御層２３
は、ＳＣＨ層１３の近く設けなけれならないが、このよ
うな屈折率が高い光フィールド制御層２３をＳＣＨ層１
３の近くに設けると、導波路全体の等価屈折率が高くな
り、シングルモードから横高次モードへ変移しやすくな
ってしまう。

【００２３】また、この横高次モードへの変移は、活性
層１４とＳＣＨ層１３、１５を含めた領域の幅を狭くす
ることで防止できるが、このように活性層１４とＳＣＨ
層１３、１５を含めた領域の幅を狭くすることは、素子
の電気抵抗および熱抵抗の増加を招き、発光効率を却っ
て低下させてしまう。

【００２４】本発明は、この問題を解決し、活性層への
光閉じ込め係数を低くした場合でも、簡単な構成で高出
力が得られ、モード変移が起こりにくい半導体発光素子
を提供することを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の半導体発光素子は、ＩｎＰから
なる基板（１１）上に、活性層（１４）と、該活性層を
挟むｎ型クラッド層（３２）およびＩｎＰからなるｐ型
クラッド層（１８）を設けた半導体発光素子において、
前記ｎ型クラッド層をＩｎＧａＡｓＰによって構成し、
且つ前記活性層で生起された光を前記ｎ型クラッド層側
に偏って分布させ、前記ｐ型クラッド層内における価電
子帯間吸収を低減させるように、前記ｎ型クラッド層の
屈折率を前記ｐ型クラッド層の屈折率よりも高くしたこ
とを特徴としている。

【００２６】また、本発明の請求項２の半導体発光素子
は、請求項１の半導体発光素子において、前記ｎ型クラ
ッド層を構成するＩｎＧａＡｓＰの組成波長が０．９７
μｍ以下であることを特徴としている。

【００２７】また、本発明の請求項３の半導体発光素子
は、請求項１または請求項２の半導体発光素子におい
て、前記活性層とｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層
の間に、屈折率が各クラッド層に近づく程段階的に小さ
くなる多層構造の光閉込層（１３、１５）が設けられ、
前記光閉込層の各層の屈折率と厚さによって決まる階段
状の特性の変化が、前記活性層に近い程ほど急で、前記
両クラッド層に近い程緩慢となるように形成されている
ことを特徴としている。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図１は、本発明を適用した半導体レ
ーザ３０の全体の構成を示し、図２は要部の断面の構造
を示している。なお、この半導体レーザ３０の構成にお
いて、前記従来の半導体レーザ１０と同一部分には、同
一符号を付して説明する。

【００２９】この半導体レーザ３０では、ｎ型ＩｎＰか
らなる半導体基板１１の上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰから
なるｎ型クラッド層３２、ＩｎＧａＡｓＰからなるＳＣ
Ｈ層１３、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層１４、ＩｎＧ
ａＡｓＰからなるＳＣＨ層１５が順番に積層されてい
る。なお、ｎ型クラッド層３２、ＳＣＨ層１３、活性層
１４、ＳＣＨ層１５はメサ型に形成されており、このメ
サ型の両側にｐ型ＩｎＰからなる下部埋込層１６および
ｎ型ＩｎＰからなる上部埋込層１７が形成されている。

【００３０】また、ＳＣＨ層１５の上側および上部埋込
層１７の上面には、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層
１８が形成され、このｐ型クラッド層１８の上面には、
ｐ型コンタクト層１９が形成され、さらにこのｐ型コン
タクト層１９の上面には、ｐ電極２０が設けられてい
る。また、半導体基板１１の下面にはｎ電極２１が設け
られている。

【００３１】活性層１４として、図２に示すように、４
層の井戸層１４ａとこの各井戸層１４ａの両側に位置す
る５層の障壁層１４ｂとを積層した４層のＭＱＷ（多重
量子井戸）構造が採用されている。この４層のＭＱＷ構
造を有した活性層１４の下側に位置するＳＣＨ層１３を
複数の層１３ａ、１３ｂ、１３ｃからなる多層構造と
し、同様に、活性層１４の上側に位置するＳＣＨ層１５
を複数の層１５ａ、１５ｂ、１５ｃからなる多層構造と
している。

【００３２】図２に示しているように、活性層１４にお
ける障壁層１４ｂの屈折率をｎ_ｓ、ｎ型クラッド層３２
の屈折率をｎ_ａ、ｐ型クラッド層１８の屈折率をｎ_ｂと
する。また、ＳＣＨ層１３を構成する各層１３ａ、１３
ｂ、１３ｃの屈折率および厚さをそれぞれｎ_１、ｎ_２、
ｎ_３、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３とし、同様に、ＳＣＨ層１５を
構成する各層１５ａ、１５ｂ、１５ｃの屈折率および厚
さをそれぞれｎ _１、ｎ_２、ｎ_３、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３とす
る。

【００３３】そして、各屈折率の大小関係は、次のよう
に、活性層１４から遠ざかる程小さくなるように設定さ
れ、且つ、ＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型クラッド層３２
の屈折率ｎ_ａは、ＩｎＰからなるｐ型クラッド層１８の
屈折率ｎ_ｂより高い。

【００３４】ｎ_ｓ＞ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３＞ｎ_ａ＞ｎ_ｂ

【００３５】さらに、この半導体レーザ３０において
は、図３に示すように、各ＳＣＨ層１３、１５を構成す
る隣接する層相互間の屈折率差が、活性層１４からクラ
ッド層３２、１８へ向かう程小さくなるように設定され
ている。

【００３６】即ち、 ｎ_ｓ−ｎ_１＞ｎ_１−ｎ_２＞ｎ_２−ｎ_３＞ｎ_３−ｎ_ｂ＞ｎ
_３−ｎ_ａ となるように設定されている。

【００３７】また、ＳＣＨ層１３、１５を構成する各層
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃの厚
みｔ_１、ｔ_２、ｔ_３は等しく設定されている。

【００３８】このように構成された半導体レーザ３０で
は、ｐ電極２０とｎ電極２１との間に直流電圧を印加す
ると、活性層１４で光Ｐが生起され、その光Ｐが図１に
示した半導体レーザ３０の端面２２ａ、２２ｂから外部
へ出射される。

【００３９】この場合、図３の屈折率特性に示したよう
に、ＳＣＨ層１３、１５を構成する隣接する層相互間の
屈折率差が、活性層１４から各クラッド層３２、１８へ
向かう程小さくなるように設定されているので、ＳＣＨ
層１３、１５内における活性層１４の近傍領域の屈折率
の高い領域においては屈折率が急激に低下し、両クラッ
ド層の近傍領域の屈折率低い領域においては、屈折率が
緩慢に低下する。

【００４０】このため、光導波路内で光の集中度を緩和
する、即ち、光閉じ込め係数を低くすることができ、内
部損失が低下する。

【００４１】また、ＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型クラッ
ド層３２の屈折率ｎ_ａは、ＩｎＰからなるｐ型クラッド
層１８の屈折率ｎ_ｂより高いので、図４に示しているよ
うに、光の分布が、両クラッド層を同一屈折率にしたと
きの対称な特性Ａ′に対して、特性Ａのようにｎ型クラ
ッド層３２側に偏って分布する。

【００４２】このため、活性層１４およびＳＣＨ層１
３、１５における光閉じ込め係数を低くしたことによる
ｐ型クラッド層１８における価電子帯間光吸収による光
損失の増加を抑制することができ、高出力なレーザ光を
得ることができる。

【００４３】また、活性層１４とｎ型クラッド層３２と
の屈折率差が従来のものより小さくなるので、横高次モ
ードを抑圧できる最大の活性層幅も拡大することがで
き、レーザの高出力化にさらに有利となる。

【００４４】また、前記したようにｎ型クラッド層内に
屈折率の高い光フィールド層を設けたものより、構造が
簡単で、活性層１３の幅を拡大でき、それにより、素子
抵抗値の増加による光出力の低下も防止できる。

【００４５】また、ｐ型クラッド層１８の厚さを増加さ
せる必要がなく、素子抵抗値の増加による光出力の低下
を招く恐れもない。

【００４６】なお、ここでは、活性層１４およびＳＣＨ
層１３、１５における光の閉じ込め係数を低減するため
の一つの方法として、ＳＣＨ層１３、１５を構成する各
層の隣接するもの同士の屈折率差が活性層１４から遠く
なる程小さくなるように設定し、各層の厚さを等しくし
ていたが、図５に示すように、ＳＣＨ層１３、１５を構
成する隣接する層相互間の屈折率差を等しくし、各層１
３ａ〜１３ｃ、１５ａ〜１５ｃの厚みｔ_１、ｔ_２、ｔ_３
を活性層１４から遠いものほど大きくなるように設定し
てもよい。

【００４７】即ち、 ｎ_ｓ−ｎ_１＝ｎ_１−ｎ_２＝ｎ_２−ｎ_３＝ｎ_３−ｎ_ｂ ＞
ｎ_３−ｎ_ａ ｔ_１＜ｔ_２＜ｔ_３ となるように設定してもよい。

【００４８】また、図６に示すように、ＳＣＨ層１３、
１５を構成する隣接する層相互間の屈折率差が活性層１
４から遠くなる程小さくなり、しかも、各層１３ａ〜１
３ｃ、１５ａ〜１５ｃの厚みｔ_１、ｔ_２、ｔ_３を活性層
１４から遠いものほど大きくなるように設定してもよ
い。

【００４９】即ち、 ｎ_ｓ−ｎ_１＞ｎ_１−ｎ_２＞ｎ_２−ｎ_３＞ｎ_３−ｎ_ｂ＞ｎ
_３−ｎ_ａ ｔ_１＜ｔ_２＜ｔ_３ となるように設定してもよい。

【００５０】上記図５、図６のように屈折率特性を設定
した場合でも、ＳＣＨ層１３、１５内における活性層１
４の近傍領域の屈折率の高い領域においては屈折率が急
激に低下し、両クラッド層の近傍領域の屈折率低い領域
においては、屈折率が緩慢に低下する。

【００５１】このため、光導波路内で光の集中度を緩和
する、即ち、光閉じ込め係数を低くすることができ、内
部損失が低下する。

【００５２】また、いずれの場合においても、ＩｎＧａ
ＡｓＰからなるｎ型クラッド層３２の屈折率ｎ_ａは、Ｉ
ｎＰからなるｐ型クラッド層１８の屈折率ｎ_ｂより高い
ので、光の分布が前記図４で示したように、ｎ型クラッ
ド層３２側に偏る。

【００５３】このため、活性層１４およびＳＣＨ層１
３、１５における光閉じ込め係数を低くしたことによる
ｐ型クラッド層１８における価電子帯間光吸収による光
損失の増加を抑制することができ、高出力なレーザ光を
得ることができる。

【００５４】次に、上記した図６の構成の半導体レーザ
の各部の屈折率、厚さについて具体的な数値例とその特
性を示す。

【００５５】共振器長２．３ｍｍ、端面の一方がＨＲ
膜、他方がＬＲ膜、活性層幅４．０μｍとする。

【００５６】また、各屈折率を組成波長で表し、以下の
ように設定した。なお、ｐ型クラッド層１８は組成が決
まっているＩｎＰによって構成されているので、その組
成波長ｎ_ｂは一義的に０．９２５μｍとなる。 ｎ_ｓ＝１．２μｍ ｎ_１＝１．１５μｍ ｎ_２＝１．０８μｍ ｎ_３＝０．９９μｍ ｎ_ａ＝０．９５μｍ

【００５７】また、各層の厚さを以下のように設定し
た。 ｔ_１＝３．０ｎｍ ｔ_２＝８．０ｎｍ ｔ_３＝２５ｎｍ

【００５８】また、ｎ型クラッド層３２の厚さは約７．
５μｍとしているが、４元素であるＩｎＧａＡｓＰを格
子間間隔を合わせてこのような大きな厚さに形成するこ
とは通常は困難であり、特に組成波長０．９５μｍの場
合、ＧａとＡｓの割合がＩｎやＰに対して微量となって
さらに困難さが増すが、希釈原料の導入や各ガスの流量
と成長速度の制御によってこれを実現している。

【００５９】以下、その製造工程の一例を説明する。先
ず始めに、不純物濃度１〜２×１０^１８／ｃｍ^３のｎ型
ＩｎＰの半導体基板１１上に、有機金属気相成長（ＭＯ
ＶＰＥ）法を用いて、層厚が７．５μｍで不純物濃度が
１〜２×１０^１８／ｃｍ^３、組成波長０．９５μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰからなるｎ型クラッド層３２を形成する。

【００６０】次いで、組成波長が０．９９μｍ、１．０
８μｍ、１．１５μｍのノンドープＩｎＧａＡｓＰをそ
れぞれ２５ｎｍ、８ｎｍ、３ｎｍの厚さで積層して、Ｓ
ＣＨ層１３を形成する。

【００６１】そして、ＳＣＨ層１３の上に、ＩｎＧａＡ
ｓＰの井戸層１４ａとＩｎＧａＡｓＰの障壁層１４ｂを
交互に成長し、井戸層数４の多重量子井戸構造の活性層
１４を形成する。

【００６２】次に、活性層１４の上に、組成波長が１．
１５μｍ、１．０８μｍ、０．９９μｍのノンドープＩ
ｎＧａＡｓＰをそれぞれ３ｎｍ、８ｎｍ、２５ｎｍの厚
さで積層して、ＳＣＨ層１５を形成する。

【００６３】そして、ＳＣＨ層１５の上に不純物濃度が
５〜７×１０^１７／ｃｍ^３で厚さ０．５μｍのＩｎＰか
らなるｐ型クラッド層１８の下層部を成長する。

【００６４】その後、プラズマＣＶＤ法等により全面に
ＳｉＮｘ膜を数１０ｎｍ程度堆積し、これをフォトリソ
グラフィ工程で幅７μｍ程度のストライプ状に形成した
ものをエッチングマスクとして、塩酸、過酸化水素水、
水の混合液からなるエッチング溶液に浸し、メサ形状を
形成する。これにより活性層部分の幅はおよそ４μｍと
なる。

【００６５】続いて、前記ＳｉＮｘ膜を成長阻害マスク
に利用して、ＭＯＶＰＥ法により、ｐ型ＩｎＰの下部埋
込層１６、ｎ型ＩｎＰの上部埋込層１７を積層して、メ
サ両側部を埋め込んだ後、ＳｉＮｘ膜を除去する。

【００６６】その後全面に不純物濃度５〜７×１０^１７
／ｃｍ^３のＩｎＰからなるｐ型クラッド層１８の上層部
を２．５μｍ成長し、さらに、不純物濃度５×１０^１８
／ｃｍ^３程度のＩｎＧａＡｓのｐ型コンタクト層１９を
０．３μｍ成長する。

【００６７】そして、ｐ型コンタクト層１９の上面にｐ
電極２０を形成し、半導体基板１１の下側にｎ電極２１
を形成した後、長さ２．３ｍｍで切り出し、前端面にＬ
Ｒ膜、後端面にＨＲ膜を施し、レーザ構造とする。

【００６８】上記のように構成された半導体レーザの電
流対出力の特性を図７に示す。図７において、特性Ｆは
上記数値例の半導体レーザの特性であり、特性Ｆ′はｎ
型クラッド層３２の代わりに屈折率がｐ型クラッド層１
８と等しい従来のｎ型クラッド層１２を用いた活性層幅
３．３μｍの半導体レーザの特性を示している。

【００６９】この図７から明らかなように、特性Ｆの光
出力は特性Ｆ′より大きくなっており、特に、低電流領
域のスロープ効率（傾き）が格段に大きくなっており、
ＩｎＰからなるｐ型クラッド層１８より屈折率の高いＩ
ｎＧａＡａＰからなるｎ型クラッド層３２を用いたこと
による顕著な効果が現れている。また、活性層幅を広げ
ることができたことにより、放熱効果が大となり、飽和
出力の電流値が増加する。

【００７０】また、この半導体レーザのｐ型クラッド層
１８内における光閉じ込め係数は２１パーセントであ
り、従来構造の閉じ込め係数４２パーセントに対して大
幅に低減していることが確認されている。

【００７１】また、実際に作成した半導体レーザから見
積もった内部損失の値も、従来構造のものが５〜６ｃｍ
^−１であるのに対し、この半導体レーザでは、３．５ｃ
ｍ^−１まで改善されている。

【００７２】また、上記した半導体レーザは埋め込み構
造のものであったが、図８に示すリッジ構造の半導体レ
ーザについても本発明は同様に適用できる。なお、図８
において、符号２４はＳｉＯ_２からなる絶縁層である。

【００７３】このようなリッジ構造の半導体レーザの場
合でも、ＩｎＰからなるｐ型クラッド層１８に対して、
それより屈折率が大きいＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型ク
ラッド層３２を用いているので、前記同様に、光の分布
をｎ型クラッド層３２側に偏らせることができ、上記同
様に高出力のレーザ光が得られる。

【００７４】また、前記した半導体レーザでは、ｎ型の
半導体基板１１上に各層を形成した例を示したが、図９
に示すように、ｐ型の半導体基板１１′上に各層を形成
した半導体レーザにおいても、そのｎ型クラッド層３２
を、ＩｎＰからなるｐ型クラッド層１８より屈折率が高
いＩｎＧａＡｓＰによって構成することで、上記同様の
効果を得ることができる。

【００７５】なお、上記した各半導体レーザでは、ＳＣ
Ｈ層１３の最も外側の層１３ｃの組成波長を、ＩｎＧａ
ＡｓＰからなるｎ型クラッド層３２の組成波長より長く
していたが、図１０に示すように、ＳＣＨ層１３の最も
外側の層１３ｃの組成波長をＩｎＧａＡｓＰからなるｎ
型クラッド層３２の組成波長より短くしてもよい。

【００７６】また、上記した半導体レーザでは、ｎ型ク
ラッド層３２を構成するＩｎＧａＡｓＰの組成波長を
０．９５μｍとしていたが、これは本発明を限定するも
のではない。ただし、活性層への光閉じ込め係数にもよ
るが、一般的な高出力レーザにおいてＩｎＧａＡｓＰの
組成波長を０．９７μｍより大きくすると、導波光はこ
のｎ側クラッドの影響を強く受け過ぎて、導波モードが
存在できなくなるので、ｎ型クラッド層３２を構成する
ＩｎＧａＡｓＰの組成波長は０．９７μｍ以下にするの
が望ましい。

【００７７】また、上記した各半導体レーザでは、活性
層１４の両側にＳＣＨ層１３、１５が設けられていた
が、図１１に示すように、ＳＣＨ層１３、１５が設けら
れておらず、活性層１４の両側に両クラッド１８、３２
層が隣接している半導体レーザや、外部共振器型半導体
レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の他の半導体発光
素子についても本発明を同様に適用できる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体発
光素子は、ｎ型クラッド層を、ＩｎＰからなるｐ型クラ
ッド層より屈折率が大きいＩｎＧａＡｓＰによって構成
している。

【００７９】このため、簡単な構成で、光の分布をｎ型
クラッド層側に偏らせることができ、活性層の閉じ込め
係数を低くした場合でも、ｐ型クラッド層における価電
子帯間吸収による光出力の低下を防止でき、高出力の光
を得ることができる。

【００８０】また、活性層とｎ型クラッド層との屈折率
差が従来のものより小さくなるので、横高次モードを抑
圧できる最大の活性層幅も拡大することができ、高出力
化にさらに有利となる。

【００８１】また、ｐ型クラッド層の厚さを増加させる
必要がなく、素子抵抗値の増加による光出力の低下を招
く恐れもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の斜視図

【図２】実施形態の要部の断面図

【図３】実施形態の各層の屈折率特性を示す図

【図４】実施形態の光の分布特性を示す図

【図５】他の実施形態の各層の屈折率特性を示す図

【図６】他の実施形態の各層の屈折率特性を示す図

【図７】図６の実施形態の供給電流対出力の特性を示す
図

【図８】リッジ構造の半導体レーザについての実施形態
を説明するための図

【図９】ｐ型基板上に構成した例を示す図

【図１０】他の実施形態の各層の屈折率特性を示す図

【図１１】他の実施形態の各層の屈折率特性を示す図

【図１２】従来の半導体レーザの斜視図

【図１３】従来の半導体レーザの要部断面図

【図１４】従来の半導体レーザの要部の屈折率特性を示
す図

【図１５】ｎ型クラッド層内に別の層を設けた構造を示
す図

【符号の説明】

１１、１１′……半導体基板、１３、１５……ＳＣＨ
層、１４……活性層、１６、１７……埋込層、１８……
ｐ型クラッド層、１９……ｐ型コンタクト層、２０……
ｐ電極、２１……ｎ電極、２２ａ、２２ｂ……端面、３
０……半導体レーザ、３２……ｎ型クラッド層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊川 知之 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アン リツ株式会社内 (56)参考文献 特開2001−210910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95685（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−291689（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＩｎＰからなる基板（１１）上に、活性層
   （１４）と、該活性層を挟むｎ型クラッド層（３２）お
   よびＩｎＰからなるｐ型クラッド層（１８）を設けた半
   導体発光素子において、 前記ｎ型クラッド層をＩｎＧａＡｓＰによって構成し、
   且つ前記活性層で生起された光を前記ｎ型クラッド層側
   に偏って分布させ、前記ｐ型クラッド層内における価電
   子帯間吸収を低減させるように、前記ｎ型クラッド層の
   屈折率を前記ｐ型クラッド層の屈折率よりも高くしたこ
   とを特徴とする半導体発光素子。
2. 【請求項２】前記ｎ型クラッド層を構成するＩｎＧａＡ
   ｓＰの組成波長が０．９７μｍ以下であることを特徴と
   する請求項１記載の半導体発光素子。
3. 【請求項３】前記活性層とｎ型クラッド層およびｐ型ク
   ラッド層の間に、屈折率が各クラッド層に近づく程段階
   的に小さくなる多層構造の光閉込層（１３、１５）が設
   けられ、 前記光閉込層の各層の屈折率と厚さによって決まる階段
   状の特性の変化が、前記活性層に近い程ほど急で、前記
   両クラッド層に近い程緩慢となるように形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の 半導体
   発光素子。