JP6738488B2 - 半導体光素子 - Google Patents
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Description
化合物半導体からなる活性領域を含む第1コア層と、
前記第1コア層を挟持するp型半導体からなる第1クラッド層およびn型半導体からなる第2クラッド層と、
第3クラッド層を含む半導体光素子において、
前記第3クラッド層が、
熱伝導率が前記第1コア層、前記第1クラッド層および前記第2クラッド層のいずれより大きく、
屈折率が前記第1コア層、前記第1クラッド層および前記第2クラッド層のいずれより小さく、
バンドギャップが前記第1コア層、前記第1クラッド層および前記第2クラッド層のいずれより大きい材料を含んで構成されたことを特徴とする。
ことを特徴とする。
の関係を満たすことを特徴とする。
前記第1コア層に対する注入電流の方向が前記第3クラッド層の面に沿って略平行な方向であることを特徴とする。
前記第1コア層に対する注入電流の方向が前記第3クラッド層の面に垂直な方向であることを特徴とする。
図2は、本発明の実施例1の半導体光素子の構造を示す斜視図である。本発明の実施例1は、図2のように活性層1を挟んでクラッド層5から6へ、基板面に沿って略平行に電流を注入する半導体レーザ構造である。
半導体光素子を構成する異種材料間の熱膨張係数差により、製造工程の昇温プロセスにおいて熱応力が発生して、半導体光素子内へ欠陥が生じる問題について検討する。
図11に示す本発明の実施例2の構造では、活性層1、光半導体層2及びp型、n型半導体クラッド層5,6を含む上部構造とSiC基板4との間に、薄い絶縁膜であるSiO2層111を形成し、SiC基板4とSiO2層111からなる2層構造の下部クラッド(第3クラッド層)とした点において、実施例1と相違する。SiO2層111のような絶縁膜は、ある種の基板接合方法において接合界面でのボイド発生を抑制するために重要とされている。
図14は、本発明の実施例3の半導体光素子の断面構造図である。図15は、実施例3に対する比較例2として示す、従来用いられていた半導体光素子の断面構造図である。
図18には、本発明の実施例4の断面構造図を示す。本実施例4は、実施例3と同様に、第3クラッド層の中に第1のコア層と光学的にカップリングする第2のコア層を有するが、第1のコア層に対する注入電流の方向が第3クラッド層の面に略平行な方向になる点が実施例3と異なる。
図19には、本発明の実施例5の断面構造図を示す。本実施例5では、第1のコア層に対する注入電流の方向が、図14の実施例3と同様に基板面に略垂直な方向であるが、第3クラッド層は図11の実施例2と同様な2層構造で、第2のコアは無い構造である。
2 光半導体層(i−InP層)
3 上部クラッド層
4 下部クラッド層(第3クラッド層、SiC基板)
5 p型半導体層(第1クラッド層)
6 n型半導体層(第2クラッド層)
5a、6a コンタクト層及び電極
7 支持構造層
41 Si層(基板)
42、111 SiO2層
141 Siリブ導波路(光導波路コア層)
Claims (10)
- 化合物半導体からなる活性領域を含む第1コア層と、
前記第1コア層を挟持するp型半導体からなる第1クラッド層およびn型半導体からなる第2クラッド層と、
前記第1コア層、前記第1クラッド層および前記第2クラッド層の下部に設けられた第3クラッド層とを含む半導体光素子において、
前記第3クラッド層が、
熱伝導率が前記第1コア層、前記第1クラッド層および前記第2クラッド層のいずれより大きく、
屈折率が前記第1コア層、前記第1クラッド層および前記第2クラッド層のいずれより小さく、
バンドギャップが前記第1コア層、前記第1クラッド層および前記第2クラッド層のいずれより大きい材料を含んで構成された
ことを特徴とする半導体光素子。 - 請求項1に記載の半導体光素子において、
前記第3クラッド層が、1種類の材料で構成された、
ことを特徴とする半導体光素子。 - 請求項1または2に記載の半導体光素子において、
前記第3クラッド層を構成する材料が、SiC(炭化ケイ素)、GaN(窒化ガリウム),C(ダイアモンド)、AlN(窒化アルミニウム)、BN(窒化ホウ素)の少なくとも一つを含む、
ことを特徴とする半導体光素子。 - 請求項1に記載の半導体光素子において、
前記第3クラッド層が、異なる2種類の材料で構成された、
ことを特徴とする半導体光素子。 - 請求項5に記載の半導体光素子において、
前記第3クラッド層を構成する前記2種類の材料の、一方が熱伝導率が大きい半導体であり、他方が屈折率が小さくバンドギャップが大きい絶縁材料である、
ことを特徴とする半導体光素子。 - 請求項6に記載の半導体光素子において、
前記絶縁材料の層の厚みが、光をコアに閉じ込めるが放熱効果は得られる程度に規定されている
ことを特徴とする半導体光素子。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体光素子において、
前記第3クラッド層の中に第2コア層が挿入されており、前記第1コア層と前記第2コア層が光学的にカップリングしている
ことを特徴とする半導体光素子。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体光素子において、
前記第1クラッド層、前記第1コア層、前記第2クラッド層が前記第3クラッド層の面に沿って配置されており、
前記第1コア層に対する注入電流の方向が前記第3クラッド層の面に沿って略平行な方向である
ことを特徴とする半導体光素子。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体光素子において、
前記第1クラッド層、前記第1コア層、前記第2クラッド層が前記第3クラッド層の面に垂直に配置されており、
前記第1コア層に対する注入電流の方向が前記第3クラッド層の面に垂直な方向である
ことを特徴とする半導体光素子。
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