JP4598040B2 - 窒化物半導体レーザ素子 - Google Patents

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Description

本発明は、窒化物半導体レーザ素子に関し、特に、成長面がａ面またはｍ面となる窒化物半導体レーザ素子であって、優れた高出力特性および高信頼性を有する窒化物半導体レーザ素子に関する。
窒化物ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光デバイスが昨今実用化されている。これらの発光デバイスは、六方晶窒化物半導体からなる窒化物半導体層を用いるとともに、これらの窒化物半導体層を成長させる基板の表面にｃ面のサファイアまたはＧａＮ等を採用している。したがって、六方晶窒化物半導体からなる窒化物半導体層の成長面は、（０００１）面（ｃ面）となる。
ここで、成長面とは、基板の表面に平行な面であり、その法線方向が主たる成長方向であるような面のことを指している。この成長面がｃ面となる窒化物半導体は六方晶という結晶系に由来して自発分極を有している。さらに、この六方晶窒化物半導体を用いてヘテロ接合を形成した場合には、格子不整合により歪みが生じ、ピエゾ電界が発生する。
これらの自発分極とピエゾ電界による内部電界は、バンド構造の曲がりをもたらす。六方晶窒化物半導体を用いた発光ダイオード素子や半導体レーザ素子等の発光デバイスの活性層に用いられている量子井戸においては、この内部電界によるバンド構造の曲がりによって、伝導帯と価電子帯との波動関数の重なりを減少させ、発光デバイスの発光効率の低下をもたらす。
特に、半導体レーザ素子においては、内部電界による発光効率の低下のために閾値電流の上昇が問題となる。また、ピエゾ電界は歪みが大きくなるほど強くなるので、ＩｎＧａＮ等のＩｎを含む窒化物ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層を用いた場合には、Ｉｎ組成が多くなるにつれて、発光効率の低下も顕著になる。したがって、この場合には、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を長くすることが困難となる。
このような成長面がｃ面となる窒化物半導体を用いた発光デバイスの問題点を解決するために、現在、成長面が（１１−２０）面（ａ面）または（１−１００）面（ｍ面）となる六方晶窒化物半導体からなる窒化物半導体層を用いて内部電界が発生しないようにした発光デバイスの研究開発が盛んに行なわれている（たとえば、非特許文献１参照）。
しかしながら、成長面がｃ面となる従来の六方晶窒化物半導体からなる窒化物半導体層を用いた窒化物半導体レーザ素子について、優れた高出力特性および高信頼性を得るために、共振器端面に保護膜を形成する技術が開示（たとえば、特許文献１参照）されている一方で、成長面がａ面またはｍ面となる窒化物半導体レーザ素子については優れた高出力特性および高信頼性を得るための具体的な手法については検討されていない。
特開２００６−２０３１６２号公報 Kuniyoshi Okamoto et al., "Continuous-Wave Operation of m-Plane InGaN Multiple Quantum Well Laser Diodes", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.46, No.9, 2007, pp.L187-L189
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、成長面がａ面またはｍ面となる窒化物半導体レーザ素子であって、優れた高出力特性および高信頼性を有する窒化物半導体レーザ素子を提供することにある。
本発明は、六方晶窒化物半導体からなる窒化物半導体層が複数積層されてなる積層構造体を有する窒化物半導体レーザ素子であって、積層構造体にはレーザ光が導波するための導波路構造が形成されており、積層構造体における窒化物半導体層の積層方向は、窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸に略垂直な方向であり、導波路構造の一方の側面である第１の共振器端面がＧａ極性のｃ面であり、第１の共振器端面に対向する導波路構造の側面である第２の共振器端面がＮ極性のｃ面であって、第１の共振器端面を構成する六方晶窒化物半導体に接するように結晶質の窒素含有膜が形成されており、該窒素含有膜は酸素を含み、第１の共振器端面の反射率が第２の共振器端面の反射率よりも小さい窒化物半導体レーザ素子である。
ここで、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸に略垂直な方向は、窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸に完全に垂直な方向に対して３°以下の傾きを有する方向であることが好ましい。
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、窒素含有膜上には酸化物膜が形成されていることが好ましい。
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、窒素含有膜の結晶軸が第１の共振器端面の結晶軸に対して揃っていることが好ましい。
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、積層構造体における窒化物半導体層の積層方向は、窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のａ軸またはｍ軸に略平行な方向であることが好ましい。
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のａ軸またはｍ軸に略平行な方向は、窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のａ軸またはｍ軸に対して３°以下の傾きを有する方向であることが好ましい。
本発明によれば、成長面がａ面またはｍ面となる窒化物半導体レーザ素子であって、優れた高出力特性および高信頼性を有する窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
図１に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の一例の模式的な斜視断面図を示す。ここで、図１に示す窒化物半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＮからなる基板１０上に、たとえば、厚さ０．２μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層１１、厚さ２．３μｍのｎ型Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ｎからなるｎ型クラッド層１２、厚さ０．０２μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型ガイド層１３、厚さ４ｎｍのＩｎＧａＮと厚さ８ｎｍのＧａＮからなる多重量子井戸層と厚さ７０ｎｍのＧａＮからなる保護層とからなる多重量子井戸構造を有する活性層１４、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎからなるｐ型電流ブロック層１５、厚さ０．５μｍのｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎからなるｐ型クラッド層１６および厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１７が基板１０側からこの順序でエピタキシャル成長により六方晶窒化物半導体の結晶からなる上記の窒化物半導体層が順次積層された積層構造体１００を有している。
また、窒化物半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の水平方向における光閉じ込めのためにｐ型クラッド層１６の一部をストライプ状に除去することによって、ｐ型クラッド層１６の一部を突出させた構造のリッジストライプ部を有するリッジストライプ構造が設けられている。そして、電流をリッジストライプ部のみに注入するために、リッジストライプ部の両側には絶縁膜１８が形成されている。絶縁膜１８としては、たとえば酸化シリコンや酸化ジルコニウム等を用いることができる。また、このリッジストライプ部の下方に位置する活性層１４の領域が出射されるレーザ光を導波するための導波路構造となる。
なお、本発明の窒化物半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長は特に限定されるものではなく、たとえば４００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の波長とすることができる。
また、リッジストライプ部の横幅は、窒化物半導体レーザ素子の用途によって適宜変更することができ、たとえば、窒化物半導体レーザ素子の用途が水平方向がシングルモードである必要のある光ディスク等の用途の場合には、リッジストライプ部の横幅は１μｍ以上３μｍ以下程度とすることができ、水平方向がシングルモードでなくてもよい照明等の用途の場合には３μｍ以上１００μｍ以下程度とすることができる。また、リッジストライプ構造以外にも、基板１０上の積層構造体中に高抵抗層を設けることによって電流狭窄を行うような構造を採用することもできる。
さらに、窒化物半導体レーザ素子に電流を注入するための電極として、基板１０の裏面上にｎ電極１９が形成されており、ｐ型コンタクト層１７の表面上にｐ電極２０が形成されている。
ここで、本発明においては、積層構造体（本実施の形態では積層構造体１００）を構成する窒化物半導体層（本実施の形態においては、ｎ型バッファ層１１、ｎ型クラッド層１２、ｎ型ガイド層１３、活性層１４、ｐ型電流ブロック層１５、ｐ型クラッド層１６およびｐ型コンタクト層１７）の積層方向が、上記の窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸に略垂直な方向（すなわち、上記の窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のａ軸またはｍ軸に略平行な方向）となっていることが特徴の１つとなっている。
このように、窒化物半導体層の積層方向を窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸に略垂直な方向（六方晶窒化物半導体のａ軸またはｍ軸に略平行な方向）とすることによって、窒化物半導体層の成長面をａ面またはｍ面とすることができる。これにより、従来のように窒化物半導体層の積層方向を窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸に平行な方向とした場合に発生する自発分極とピエゾ電界による内部電界に起因する窒化物半導体レーザ素子の発光効率の低下を抑制することができるため、窒化物半導体層の積層方向を窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸に平行な方向とした従来の窒化物半導体レーザ素子と比較して、発光効率の優れた窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。
ここで、窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸に略垂直な方向としては、たとえばａ軸方向またはｍ軸方向を選ぶことができ、基板１０として、たとえばａ面またはｍ面の表面を有する六方晶窒化物半導体（たとえばｎ型ＧａＮ）等の基板を用い、基板１０のａ面またはｍ面の表面上に上記の窒化物半導体層の各層を成長させることによって、上記の窒化物半導体層の各層の積層方向を窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸に略垂直な方向とすることができる。
また、基板１０は上記の構成に限定されるわけではなく、たとえば、基板１０として（１０−１２）面（ｒ面）の表面を有するサファイアからなる基板を用いることもできる。ここで、そのサファイアからなる基板のｒ面上に六方晶窒化物半導体の結晶からなる上記の窒化物半導体層の各層を順次成長させることによって、上記の窒化物半導体層の各層の積層方向を窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸に略垂直な方向とすることができる。
なお、本発明において「ｃ軸に略垂直な方向」とは、ｃ軸方向と９０°の角度を為す方向（ｃ軸と完全に垂直な方向）だけでなく、ｃ軸方向と９０°±３°の角度を為す方向をも含む概念である。ただし、後述する第１の共振器端面に形成される結晶質の窒素含有膜の平坦性を良好とし、より良好な高出力特性および高信頼性を有する窒化物半導体レーザ素子とする観点からは、「ｃ軸に略垂直な方向」は、ｃ軸方向と９０°の角度を為す方向（ｃ軸と完全に垂直な方向）を除く、ｃ軸方向と９０°±３°の角度を為す方向（ｃ軸に完全に垂直な方向に対して３°以下の傾きを有する方向）であることが好ましい。
また、本発明において「ａ軸またはｍ軸に略平行な方向」とは、ａ軸方向またはｍ軸方向と角度を為さない方向（ａ軸またはｍ軸と完全に平行な方向）だけでなく、ａ軸方向またはｍ軸方向と±３°の角度を為す方向をも含む概念である。ただし、後述する第１の共振器端面に形成される結晶質の窒素含有膜の平坦性を良好とし、より良好な高出力特性および高信頼性を有する窒化物半導体レーザ素子とする観点からは、「ａ軸またはｍ軸に略平行な方向」は、ａ軸方向またはｍ軸方向と角度を為さない方向（ａ軸またはｍ軸と完全に平行な方向）を除く、ａ軸方向またはｍ軸方向と±３°の角度を為す方向（ａ軸方向またはｍ軸方向に対して３°以下の傾きを有する方向）であることが好ましい。
また、上記の各窒化物半導体層の材質、混晶比、厚さ、積層数および積層順序等の構成は適宜調節されるものであって本発明の本質とは関係がなく、本発明においては、たとえば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）およびＩｎ（インジウム）からなる群から選択された少なくとも１種のＩＩＩ族元素とＶ族元素であるＮ（窒素）との化合物を主成分として含む六方晶窒化物半導体の結晶からなる窒化物半導体層を順次積層して積層構造体を作製することができる。
図２に、図１に示す窒化物半導体レーザ素子の模式的な斜視図を示す。ここで、図２に示すように、上記の積層構造体１００の両側面にはレーザ光の主な出射面となる光出射側の第１の共振器端面２１とレーザ光の主な反射面となる光反射側の第２の共振器端面２２とが形成されている。なお、本発明における「共振器端面」とは、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、六方晶窒化物半導体からなる窒化物半導体層が順次積層してなる積層構造体中の導波路構造の端面のことである。
また、第１の共振器端面２１上には結晶質（単結晶構造、多結晶構造またはこれらが混在した構造）の窒素含有膜２３が形成されており、窒素含有膜２３の表面上には酸化物膜２４が形成されている。第２の共振器端面２２上には保護膜２５が形成されている。
ここで、本発明においては、積層構造体１００を構成する窒化物半導体層の積層方向がｃ軸に略垂直な方向となっていることから、第１の共振器端面２１および第２の共振器端面２２の法線方向はそれぞれ窒化物半導体層を構成する六方晶窒化物半導体のｃ軸方向（［０００１］方向および［０００−１］方向）に略平行な方向となっている。
ここで、本発明においては、第１の共振器端面２１がＧａ（ガリウム）極性のｃ面であり、第１の共振器端面２１に対向する側面である第２の共振器端面２２がＮ（窒素）極性のｃ面であって、第１の共振器端面２１の表面上に結晶質の窒素含有膜２３が形成されており、第１の共振器端面２１の反射率が第２の共振器端面２２の反射率よりも小さいことを特徴の１つとしている。なお、第１の共振器端面２１の反射率および第２の共振器端面２２の反射率は、たとえば、反射率を測定したい表面に光を照射して、その反射光の強度から測定することができる。
高出力特性および高信頼性を有する窒化物半導体レーザ素子を得る方法の一例として、光出射側の共振器端面の酸化を抑止することが考えられる。光出射側の共振器端面が酸化した場合には、非発光再結合準位が生成し、非発光再結合準位によって窒化物半導体レーザ素子から出射するレーザ光が吸収されるため、このレーザ光の吸収により光出射側の共振器端面の光出射部が過熱され、光出射側の共振器端面が損傷し、窒化物半導体レーザ素子の出力特性および信頼性をともに優れたものとすることはできない。
ここで、本発明者は、光出射側の共振器端面の酸化を防ぐためには、光出射側の共振器端面を構成する六方晶窒化物半導体に接するように結晶質の窒素含有膜を形成することが効果的であることを見い出した。
非晶質の窒素含有膜は、結晶質の窒素含有膜に比べてレーザ光の吸収量が大きく、窒化物半導体レーザ素子の出力特性および信頼性に悪影響を及ぼすためである。また、熱伝導率や化学的安定性に関しても、結晶質の窒素含有膜は、非晶質の窒素含有膜に比べて良好であり、窒化物半導体レーザ素子の出力特性および信頼性を優れたものとすることができる。
通常、窒化物半導体レーザ素子は、対向する一対の共振器端面（本実施の形態では、第１の共振器端面２１および第２の共振器端面２２）を有する。そして、これらの共振器端面には、共振器端面における反射率を制御するためにそれぞれ保護膜が形成される。このとき、光出射側となる第１の共振器端面２１の反射率を第２の共振器端面２２の反射率よりも小さくすることによって、第２の共振器端面２２からよりも第１の共振器端面２１からレーザ光を効率良く取り出すことが可能となる。しかしながら、共振器端面における光密度に関しては、反射率の低い第１の共振器端面２１の方が、第２の共振器端面２２に比べて高くなる。
したがって、上述した共振器端面の光出射部における過熱による不良は、第１の共振器端面２１で起こることが通常であるため、窒化物半導体レーザ素子の出力特性および信頼性を優れたものとするためには、第１の共振器端面２１に対して、いかに良質の結晶性をもつ結晶質の窒素含有膜を形成するかということが重要となってくる。
ここで、結晶質の窒素含有膜は、六方晶窒化物半導体のＮ極性のｃ面（（０００−１）面（−ｃ面））上に形成する場合よりも、Ｇａ極性のｃ面（（０００１）面（＋ｃ面））上に形成した場合の方が、より良質の結晶性を有する結晶質の窒素含有膜を形成することができる点で好ましい。
したがって、第１の共振器端面２１に＋ｃ面を選び、その第１の共振器端面２１上に結晶質の窒素含有膜２３を形成することによって、−ｃ面を第１の共振器端面２１に選んでその第１の共振器端面２１上に結晶質の窒素含有膜を形成した場合よりも、窒化物半導体レーザ素子の出力特性および信頼性を優れたものとすることができる。このとき、第２の共振器端面２２が−ｃ面となるが、光密度が第１の共振器端面２１よりも低いので通常問題とはならない。
また、窒素含有膜の結晶性だけでなく、平坦性に関しても、＋ｃ面の第１の共振器端面２１上に結晶質の窒素含有膜２３を形成することによって、−ｃ面の第１の共振器端面２１上に結晶質の窒素含有膜２３を形成した場合と比べて平坦性の高い結晶質の窒素含有膜２３を形成することができ、レーザ光の光出射形状が良好となる。なお、第２の共振器端面からのレーザ光の光出射形状は通常問題とはならない。
また、窒素含有膜の化学的安定性に関しても、＋ｃ面の第１の共振器端面２１上に結晶質の窒素含有膜２３を形成することによって、−ｃ面の第１の共振器端面２１上に結晶質の窒素含有膜２３を形成した場合と比べて化学的安定性の高い結晶質の窒素含有膜２３を形成することができるため、窒化物半導体レーザ素子の信頼性を優れたものにすることができる。
さらに、本発明においては、結晶質の窒素含有膜２３の結晶軸が第１の共振器端面２１の結晶軸に対して揃っていることが好ましい。結晶質の窒素含有膜２３の結晶軸が第１の共振器端面２１の結晶軸に対して揃っていることによって、窒素含有膜２３の結晶性、平坦性および化学的安定性がより良好なものとすることができるため、窒化物半導体レーザ素子の出力特性および信頼性をより優れたものとすることができる。ここで、結晶質の窒素含有膜２３の結晶軸は第１の共振器端面２１の結晶軸に対して完全に揃っていなくてもよく、実質的に揃っていればよい。なお、結晶質の窒素含有膜２３の結晶軸が第１の共振器端面２１の結晶軸に対して揃っているか否かについては、たとえば、窒素含有膜２３の第１の共振器端面２１側の表面が見える方向に窒化物半導体レーザ素子を切り出し、ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）によりそのディフラクションパターンを撮るとともに、第１の共振器端面２１の窒素含有膜２３側の表面についても同様にＴＥＭによりそのディフラクションパターンを撮り、これらのディフラクションパターンを比較することによって判断することができる。
ここで、「Ｇａ極性のｃ面」とは、ｃ軸を法線とするｃ面のうち、たとえば六方晶窒化物半導体であるＧａＮ結晶中におけるＧａとＮとの化学結合において、Ｎに結合している４つのＧａの結合手のうちｃ軸に平行な方向のＧａの結合手がＮ方向に向いている方向に位置するｃ面のことである。
また、「Ｎ極性のｃ面」とは、ｃ軸を法線とするｃ面のうち、たとえば六方晶窒化物半導体であるＧａＮ結晶中におけるＧａとＮとの化学結合において、Ｇａに結合している４つのＮの結合手のうちｃ軸に平行な方向のＮの結合手がＧａ方向に向いている方向に位置するｃ面のことである。
なお、本発明において用いられる六方晶窒化物半導体はＧａＮには限定されないので、本発明には、上記の「Ｇａ極性のｃ面」および「Ｎ極性のｃ面」の説明において、Ｇａの少なくとも一部が他のＩＩＩ族元素（Ａｌ、Ｉｎ）等の他の元素に置き換わっている場合も含まれる。
また、第１の共振器端面２１が「Ｇａ極性のｃ面」であるか否かおよび第２の共振器端面２２が「Ｎ極性のｃ面」であるか否かについては、たとえば、ＣＢＥＤ（Convergent Beam Electron Diffraction）法と呼ばれる解析法を用いることによって判断することができる。
また、第１の共振器端面２１および第２の共振器端面２２はそれぞれ劈開によって形成することができる。このとき、劈開は、劈開面が六方晶窒化物半導体のｃ面となるように行なわれる。
また、第１の共振器端面２１上に形成される結晶質の窒素含有膜２３としては、たとえば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ＡｌxＩｎyＧａzＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）の式で表わされる混晶の窒化物半導体等を用いることができる。なかでも、熱伝導率が良好でバンドギャップが大きくて光吸収の少ない窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜を用いることが好ましい。また、窒素含有膜２３には、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、アルゴン（Ａｒ）等が含まれていてもよい。特に、窒素含有膜２３に酸素（Ｏ）が含まれている場合は、第１の共振器端面２１を構成する窒化物半導体との密着性が良好となる点で好ましい。
また、図２に示すように、窒素含有膜２３上には酸化物膜２４が形成されていてもよい。酸化物膜２４を形成することによって、反射率の制御範囲を大きくすることができ、窒素含有膜２３の表面の酸化を抑止することもできる。なかでも、酸化物膜２４としては、出射するレーザ光の波長に対して吸収が十分小さい材料である酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ハフニウムおよび酸化イットリウム等の単層またはこれらの酸化物からなる層を２層以上積層した積層膜を用いることが好ましい。
また、窒素含有膜２３および酸化物膜２４の厚さはそれぞれ所望の反射率となるように設定される。ここで、窒素含有膜２３が窒化アルミニウム膜であり、酸化物膜２４が酸化アルミニウム膜である場合には、たとえば、窒素含有膜２３の厚さが２０ｎｍ、酸化物膜２４の厚さが１１０ｎｍである場合には第１の共振器端面２１のレーザ光に対する反射率を１８％程度とすることができる。
また、第２の共振器端面２２に形成される保護膜２５によって、第２の共振器端面２２は第１の共振器端面２１よりも高反射率になるように形成されている。保護膜２５としては、通常、屈折率の異なる誘電体膜を積層させることで略１００％に近い値までレーザ光の反射率を高めることが可能である。たとえば、保護膜２５として、酸化シリコン膜と酸化チタン膜の積層体を用いることができる。第２の共振器端面２２にも第１の共振器端面２１と同様に、窒化物半導体に接して、窒化アルミニウム等の結晶質の窒素含有膜２３を形成した上で高反射率の保護膜２５を形成しても良い。第１の共振器端面２１を＋ｃ面に選ぶことで、第２の共振器端面２２は必然的に−ｃ面となるが、特に問題はないと考えられる。
また、窒素含有膜２３、酸化物膜２４および保護膜２５の形成には、たとえばＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法やＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法を用いることができる。
以上のようにして作製された窒化物半導体レーザ素子は、良好な高出力特性および高信頼性を有する。
なお、結晶面および方向を表わす場合に、本来であれば所要の数字の上にバーを付した表現をするべきであるが、表現手段に制約があるため、本明細書においては、所要の数字の上にバーを付す表現の代わりに、所要の数字の前に「−」を付して表現している。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、電子情報機器および照明等に用いることができる。
本発明の窒化物半導体レーザ素子の一例の模式的な斜視断面図である。 図１に示す窒化物半導体レーザ素子の模式的な斜視図である。
符号の説明
１０ 基板、１１ ｎ型バッファ層、１２ ｎ型クラッド層、１３ ｎ型ガイド層、１４ 活性層、１５ ｐ型電流ブロック層、１６ ｐ型クラッド層、１７ ｐ型コンタクト層、１８ 絶縁膜、１９ ｎ電極、２０ ｐ電極、２１ 第１の共振器端面、２２ 第２の共振器端面、２３ 窒素含有膜、２４ 酸化物膜、２５ 保護膜、１００ 積層構造体。

Claims (6)

  1. 六方晶窒化物半導体からなる窒化物半導体層が複数積層されてなる積層構造体を有する窒化物半導体レーザ素子であって、
    前記積層構造体にはレーザ光が導波するための導波路構造が形成されており、
    前記積層構造体における前記窒化物半導体層の積層方向は、前記窒化物半導体層を構成する前記六方晶窒化物半導体のｃ軸に略垂直な方向であり、
    前記導波路構造の一方の側面である第１の共振器端面がＧａ極性のｃ面であり、
    前記第１の共振器端面に対向する前記導波路構造の側面である第２の共振器端面がＮ極性のｃ面であって、
    前記第１の共振器端面を構成する六方晶窒化物半導体に接するように結晶質の窒素含有膜が形成されており、
    前記窒素含有膜は酸素を含み、
    前記第１の共振器端面の反射率が前記第２の共振器端面の反射率よりも小さい、窒化物半導体レーザ素子。
  2. 前記窒化物半導体層を構成する前記六方晶窒化物半導体のｃ軸に略垂直な方向は、前記窒化物半導体層を構成する前記六方晶窒化物半導体のｃ軸に完全に垂直な方向に対して３°以下の傾きを有する方向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。
  3. 前記窒素含有膜上には酸化物膜が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
  4. 前記窒素含有膜の結晶軸が前記第１の共振器端面の結晶軸に対して揃っていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
  5. 前記積層構造体における前記窒化物半導体層の積層方向は、前記窒化物半導体層を構成する前記六方晶窒化物半導体のａ軸またはｍ軸に略平行な方向であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
  6. 前記窒化物半導体層を構成する前記六方晶窒化物半導体のａ軸またはｍ軸に略平行な方向は、前記窒化物半導体層を構成する前記六方晶窒化物半導体のａ軸またはｍ軸に対して３°以下の傾きを有する方向であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
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