JP7363897B2 - 面発光レーザ - Google Patents

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Description

本開示は面発光レーザに関するものである。本出願は、２０１９年６月２４日出願の日本出願第２０１９－１１６７０９号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載されたすべての記載内容を援用するものである。
先行技術文献は垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を開示する。
国際公開第２０１３／１７６２０１号
Ｍ Ａ ボブロフら（M A Bobrov et al.） "Mechanism of the polarization control in intracavity-contacted VCSEL with rhomboidal oxide current aperture" ジャーナル・オブ・フィジックス：カンファレンスシリーズ（Journal of Physics: Conference Series） 741 (2016) 012078
本開示に係る面発光レーザは、基板の上に順に積層された下側ＤＢＲ層、キャビティ層、および上側ＤＢＲ層と、を具備し、前記下側ＤＢＲ層は、前記基板の上に順に積層された第１ＤＢＲ層、コンタクト層、および第２ＤＢＲ層を有し、前記第１ＤＢＲ層および第２ＤＢＲ層はそれぞれ、交互に積層された複数の第１層と複数の第２層とを含み、前記第１層および前記第２層はアルミニウムを含む半導体層であり、第１層のアルミニウムの組成比は第２層のアルミニウムの組成比より低く、前記第２ＤＢＲ層は前記第１層と前記第２層とを１２ペア以上２０ペア以下を含む面発光レーザである。
図１は実施例１に係る面発光レーザを例示する断面図である。 図２は比較例１に係る面発光レーザを例示する断面図である。 図３Ａは比較例１における屈折率および光強度のシミュレーションの結果を示す図である。 図３Ｂは実施例１における屈折率および光強度のシミュレーションの結果を示す図である。 図４Ａは光閉じ込め係数のシミュレーションの結果を示す図である。 図４Ｂは微分抵抗のシミュレーションの結果を示す図である。 図５はｎ型コンタクト層の光閉じ込め係数のシミュレーションの結果を示す図である。
本開示が解決しようとする課題
垂直共振型面発光レーザは半導体レーザの一種である。面発光レーザでは、下側のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層、発光層を含むキャビティ層、上側のＤＢＲ層を積層する（特許文献１および非特許文献１）。複数の面発光レーザを含むアレイを形成することがある。特許文献１に記載のように、面発光レーザ間のアイソレーションを確保するため、基板を半絶縁性とし、下側のＤＢＲ層の中にコンタクト層を設け、コンタクト層に電極を設ける。ところで面発光レーザの変調速度は光閉じ込め係数および微分抵抗に依存する。光閉じ込め係数を大きくし、微分抵抗を小さくすることで、変調速度を高めることができる。
コンタクト層とキャビティ層との間のＤＢＲ層は直列抵抗成分であり、面発光レーザの微分抵抗増加の一因である。コンタクト層をキャビティ層に近づけることで微分抵抗は低下するが、キャビティ層からコンタクト層に光が漏洩し、光の閉じ込め性能が低下してしまう。そこで、光の閉じ込め性能の向上、および低抵抗化の両立が可能な面発光レーザを提供することを目的とする。
本開示の効果
本開示によれば、光の閉じ込め性能の向上、および低抵抗化の両立が可能である。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
本開示の一形態は、（１）基板の上に順に積層された下側ＤＢＲ層、キャビティ層、および上側ＤＢＲ層と、を具備し、前記下側ＤＢＲ層は、前記基板の上に順に積層された第１ＤＢＲ層、コンタクト層、および第２ＤＢＲ層を有し、前記第１ＤＢＲ層および第２ＤＢＲ層はそれぞれ、交互に積層された複数の第１層と複数の第２層とを含み、前記第１層および前記第２層はアルミニウムを含む半導体層であり、第１層のアルミニウムの組成比は第２層のアルミニウムの組成比より低く、前記第２ＤＢＲ層は前記第１層と前記第２層とを１２ペア以上２０ペア以下を含む面発光レーザである。１２ペア以上を含む第２ＤＢＲ層が設けられることで、コンタクト層はキャビティ層から遠ざかる。このためコンタクト層への光の漏洩が抑制され、光の閉じ込め性能が向上する。また第２ＤＢＲ層のペア数が２０ペア以下であるため抵抗の増加が抑制される。したがって光の閉じ込め性能と低抵抗化の両立が可能である。
（２）前記コンタクト層から前記キャビティ層までの光路長は、前記キャビティ層の発振波長の６倍以上、１０倍以下でもよい。光の閉じ込め性能と低抵抗化の両立が可能である。
（３）前記下側ＤＢＲ層は前記第１層と前記第２層とのペアを３０ペア以上含んでもよい。下側ＤＢＲ層の反射率が高くなる。
（４）前記コンタクト層はアルミニウムガリウム砒素を含み、アルミニウム組成比は０．２以下でもよい。これによりコンタクト層の抵抗が低くなり、かつ放熱性が向上する。
（５）前記キャビティ層の光路長は前記キャビティ層の発振波長の半分以下でもよい。キャビティ層に光を閉じ込めることができる。
（６）前記キャビティ層は、前記下側ＤＢＲ層側から順に積層された、第１スペーサ層、第２スペーサ層、発光層、第３スペーサ層、および第４スペーサ層を含み、前記第１スペーサ層および前記第４スペーサ層は、アルミニウムの組成が０．７５以上０．９５以下のアルミニウムガリウム砒素層であり、前記第２スペーサ層および前記第３スペーサ層は、アルミニウムの組成が０．２５以上０．４５以下のアルミニウムガリウム砒素層であり、前記発光層は量子井戸発光層でもよい。キャビティ層に光を閉じ込めることができる。
（７）前記コンタクト層の光閉じ込め係数は１％以下であり、前記発光層の光閉じ込め係数は３．１％以上、３．６％以下でもよい。キャビティ層に光を閉じ込めることができる。
（８）前記コンタクト層の光閉じ込め係数と厚さとの比は２％／μｍ以下であり、前記発光層の光閉じ込め係数と、前記発光層に含まれる井戸層の厚さの合計との比は１４０％／μｍ以上、１７０％／μｍ以下でもよい。キャビティ層に光を閉じ込めることができる。
（９）前記第２ＤＢＲ層はｎ型のアルミニウムガリウム砒素を含み、前記上側ＤＢＲ層はｐ型のアルミニウムガリウム砒素および酸化狭窄層を含み、前記第２ＤＢＲ層のアルミニウム組成比は前記上側ＤＢＲ層のアルミニウム組成比よりも低い。酸化狭窄層を形成するための酸化により発生する応力の集中を緩和することができる。
（１０）前記第２ＤＢＲ層、キャビティ層、および上側ＤＢＲ層はメサを形成し、前記メサの側面と前記基板の表面との間の角度は７０°以上、８０°以下でもよい。応力の集中を緩和することができる。
（１１）前記第２ＤＢＲ層に含まれる前記第１層の数は、前記第２ＤＢＲ層に含まれる前記第２層の数に等しくてもよい。
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る面発光レーザの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、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。
（面発光レーザ）
図１は実施例１に係る面発光レーザ１００を例示する断面図である。図１に示すように、基板１０の上に下側ＤＢＲ層１２、キャビティ層１４、上側ＤＢＲ層１６、ｐ型コンタクト層１８、キャップ層１９が順に積層されている。下側ＤＢＲ層１２は、基板１０上に順に積層されたｉ型のＤＢＲ層２０、エッチングストップ層２２、ｎ型ＤＢＲ層２４（第１ＤＢＲ層）、ｎ型コンタクト層２６、ｎ型ＤＢＲ層２８（第２ＤＢＲ層）を含む。
キャビティ層１４は、下側ＤＢＲ層１２の上に順に積層されたスペーサ層３０および３２（第１スペーサ層および第２スペーサ層）、発光層３４、スペーサ層３６および３８（第３スペーサ層および第４スペーサ層）を含む。上側ＤＢＲ層１６は、キャビティ層１４の上に順に積層されたスペーサ層４０、およびｐ型ＤＢＲ層４２を含む。ｎ型コンタクト層２６の上に電極５０が設けられ、キャップ層１９の上に電極５２が設けられる。
ｎ型ＤＢＲ層２８、キャビティ層１４、上側ＤＢＲ層１６、ｐ型コンタクト層１８およびキャップ層１９はメサ１１を形成する。メサ１１は例えば台形状であり、側壁と底面との間の角度θは７０°以上８０°以下である。上側ＤＢＲ層１６の一部には酸化狭窄層４１が形成されている。酸化狭窄層４１はメサ１１の側面から中央側にかけて延伸し、酸化狭窄層４１の間の部分がアパーチャとなる。酸化狭窄層４１は酸化されていない部分に比べて電流が流れにくいため、アパーチャが電流経路となり、効率的な電流注入が可能となる。
電極５０および５２に駆動信号を印加することで、キャビティ層１４から積層方向にレーザ光が出射される。面発光レーザ１００の発振波長は例えば８３０～９３０ｎｍであり、変調速度は例えばアパーチャ径７μｍ、バイアス電流８ｍＡ、室温駆動の際に１７～１８ＧＨｚである。なお、以下の実施例においては、特に言及しない場合は、発振波長が８５０ｎｍの場合について示す。
基板１０には複数の面発光レーザ１００を配列したアレイが形成され、図１では１つの面発光レーザ１００を図示している。基板１０、ＤＢＲ層２０、およびエッチングストップ層２２は複数の面発光レーザ１００に共有される。ｎ型ＤＢＲ層２４およびｎ型コンタクト層２６にはエッチングストップ層２２に達する溝５４が形成され、溝５４により面発光レーザ１００間は分離される。
下側ＤＢＲ１２の途中にエッチングストップ層２２を備え、そこでエッチングを止めることで、アイソレーションのためのエッチング量を抑えることができる。従来では電気的アイソレーションを目的に基板１０までエッチングする。その場合、総厚１０μｍのエピ層をエッチングする必要がある。サイドエッチングのマージンを確保する必要があることから、ウエハ面内の有効領域が狭くなり、さらに、歩留まりが低下する。また、エピタキシャル成長により形成した下側ＤＢＲ層には歪みが内在する。基板１０までエッチングすれば、総厚１０μｍの歪みがすべて解放される。歪みの解放が、例えばチップ端面での膜はがれの一因となる。本実施形態のようにエッチングストップ層２２を備えることにより、エッチング時間を短縮しスループットを上げることができる。また、サイドエッチングが最小化され有効領域を広げることができる。さらに歪み開放に起因した種々の悪影響を低減できる。
表１に面発光レーザ１００の層構造の例を示す。
Figure 0007363897000001
表１に示すように、基板１０は例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）で形成された半絶縁性の半導体基板である。下側ＤＢＲ層１２のうちＤＢＲ層２０およびエッチングストップ層２２はノンドープのアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）で形成されている。なお、エッチングストップ層２２はｐ型でもよい。ｎ型ＤＢＲ層２４および２８、ｎ型コンタクト層２６は、シリコン（Ｓｉ）をドープされたｎ型のＡｌＧａＡｓで形成されている。
ＤＢＲ層２０およびｎ型ＤＢＲ層２４（第１ＤＢＲ層）はそれぞれ、例えばＡｌ組成比が０．１６のＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層（第１層）と、Ａｌ組成比が０．９のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層（第２層）とを交互に積層したものである。ＤＢＲ層２０における二種類のＡｌＧａＡｓ層のペア数は（２５－Ｎ）ペアである。ここでＮは自然数であり、具体的な値は後述する。ｎ型ＤＢＲ層２４におけるペア数は例えば４ペアである。ｎ型ＤＢＲ層２８は例えばＡｌ組成比が０．１６のＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層（第１層）と、Ａｌ組成比が０．８８のＡｌ０．８８Ｇａ０．１２Ａｓ層（第２層）とを交互に積層したものであり、二種類のＡｌＧａＡｓ層のペア数は（８＋Ｎ）ペアである。
Ｎは自然数であり、例えば４以上、１２以下の整数であることが好ましい。つまり、ＤＢＲ層２０のペア数は例えば１３以上、２１以下であり、ｎ型ＤＢＲ層２８のペア数は例えば１２以上、２０以下である。ｎ型ＤＢＲ層２８のペア数が１２～２０であることにより、ｎ型コンタクト層２６からキャビティ層１４の厚さ方向における中心までの光路長は、発振波長λの６倍以上、１０倍以下である（半波長の１２倍以上、２０倍以下）。なお複数の層における光路長は、各層における光路長（厚さに屈折率を掛けた値）を足し合わせた値とする。
ｎ型コンタクト層２６のＡｌ組成比はｎ型ＤＢＲ層２４および２８よりも低く、例えば０．１であり、０．２以下であることが好ましい。ｎ型コンタクト層２６のドーパント濃度はｎ型ＤＢＲ層２４および２８よりも高く、例えば３．０×１０１８ｃｍ－３である。なお、ｎ型コンタクト層２６の厚さは、例えば４８０ｎｍである。
キャビティ層１４のうちスペーサ層３０はＳｉがドープされたｎ型のＡｌ０．８８Ｇａ０．１２Ａｓで形成されている。スペーサ層３２および３６はノンドープのＡｌ０．４１Ｇａ０．５９Ａｓで形成されている。スペーサ層３８はＣがドープされたｐ型のＡｌ０．８８Ｇａ０．１２Ａｓで形成されている。スペーサ層３０および３８のＡｌ組成比は例えば０．７５以上０．９以下であることが好ましい。スペーサ層３２および３６のＡｌ組成比は例えば０．２５以上０．４５以下であることが好ましい。発光層３４は、インジウムアルミニウムガリウム砒素（ＩｎＡｌＧａＡｓ）層（井戸層）を４層と、その井戸層の間にＡｌ０．４１Ｇａ０．５９Ａｓ層（バリア層）を３層含む量子井戸活性層である。ＩｎＡｌＧａＡｓ層の厚さは例えば５．５ｎｍであり、Ａｌ０．４１Ｇａ０．５９Ａｓ層の厚さは例えば４ｎｍである。Ａｌ組成比は例えば０．４１であり、０．２５以上０．４５以下であることが好ましい。なお、井戸層の層数は、上記４層に限らない。例えば、井戸層の層数を３層以下にしてもよいし、５層以上にしてもよい。
上側ＤＢＲ層１６のうちスペーサ層４０、酸化狭窄層４１およびｐ型ＤＢＲ層４２、ならびにｐ型コンタクト層１８は、炭素（Ｃ）をドープされたｐ型のＡｌＧａＡｓで形成されている。酸化狭窄層４１は例えば順に積層された３つのＡｌＧａＡｓ層を含み、それぞれのＡｌ組成比は０．６、０．９８および０．６である。ｐ型ＤＢＲ層４２はＡｌ組成比が０．１６のＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層と、Ａｌ組成比が０．９のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とを交互に積層したものであり、ペア数は２３ペアである。
キャップ層１９はＣをドープされたｐ型のＧａＡｓで形成されている。ｐ型コンタクト層１８およびキャップ層１９のドーパント濃度はｐ型ＤＢＲ層４２よりも高く、例えば４．５×１０１９ｃｍ－３である。
なお、各層の厚さは例えば下記のような範囲にすることができる。
ｎ型ＤＢＲ層２８のＡｌ１６％層：６０～６３ｎｍ
ｎ型ＤＢＲ層２８のＡｌ８８％層：６８～７１ｎｍ
ｎ型コンタクト層２６：４７０～４９０ｎｍ
ｎ型ＤＢＲ層２４のＡｌ１６％層：６０～６３ｎｍ
ｎ型ＤＢＲ層２４のＡｌ９０％層：６９～７２ｎｍ
エッチングストップ層２２：２４０～２５０ｎｍ
ＤＢＲ層２０のＡｌ１６％層：６０～６３ｎｍ
ＤＢＲ層２０のＡｌ９０％層：６９～７２ｎｍ
井戸層：３～７ｎｍ
バリア層：３～７ｎｍ
スペーサ層３２、３６：３０～４０ｎｍ
スペーサ層３０、３８：５～２５ｎｍ
なお、組成比はそれぞれの層の中で一定でなくてもよく、例えば厚さ方向に沿って変化してもよい。これにより層間での格子整合をとることができる。また、特にＤＢＲ層においては、急峻なヘテロ接合界面の形成を防いで抵抗を下げることができる。例えば下側ＤＢＲ層１２において、Ａｌ０．９Ｇａ０・１Ａｓ層のうちＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層に近い部分ではＡｌ組成比を低くして０．１６に近くする。
図１および表１に示したような化合物半導体層は、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法または分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法などにより基板１０上にエピタキシャル成長する。例えば原料ガスの流量および成長時間の制御などによりペア数の増減が可能である。メサ１１および溝５４はエッチングにより形成する。例えば水蒸気雰囲気中での過熱により、上側ＤＢＲ層１６の一部を酸化させることで酸化狭窄層４１が形成される。
（比較例）
図２は比較例１に係る面発光レーザ１００Ｒを例示する断面図である。面発光レーザ１００Ｒと実施例１に係る面発光レーザ１００との違いは、ＤＢＲ層２０のペア数およびｎ型ＤＢＲ層２８のペア数である。
表２に面発光レーザ１００Ｒの層構造の例を示す。
Figure 0007363897000002
 表２に示すように、ＤＢＲ層２０のペア数は２５ペアであり、ｎ型ＤＢＲ層２８のペア数は８ペアである。実施例１に比べ、ｎ型ＤＢＲ層２８のペア数が少なく、ｎ型コンタクト層２６からキャビティ層１４の中心までの光路長は短くなる。
次に光強度について説明する。図３Ａは比較例１における屈折率および光強度のシミュレーションの結果を示す図であり、図３Ｂは実施例１における屈折率および光強度のシミュレーションの結果を示す図である。横軸は面発光レーザの表面からの深さであり、左端は基板１０の底面であり、右端は面発光レーザの表面である。左の縦軸は光強度を表す。実線で示す光強度は１次元転送行列法によって計算した結果である。右の縦軸は屈折率を表す。
図３Ａに示すように、光強度はキャビティ層１４において大きく、キャビティ層１４から離れると減衰する。深さ５μｍ付近の部分はｎ型コンタクト層２６であり、屈折率が他の層に比べて高い。光はキャビティ層１４からｎ型コンタクト層２６に漏れ出し、ｎ型コンタクト層２６内では光強度が一定の大きさを維持する。
図３Ｂに示すように、実施例１においても、光強度はキャビティ層１４において大きく、キャビティ層１４から離れると減衰する。ｎ型コンタクト層２６はキャビティ層１４から離れており、例えば深さ６μｍ付近にある。このためｎ型コンタクト層２６へと光が広がりにくく、ｎ型コンタクト層２６における光強度は比較例１に比べて小さくなる。
次に光閉じ込め係数Γについて説明する。発光層３４、ｎ型コンタクト層２６における光閉じ込め係数Γは次式で計算される。
（１） 発光層３４の光閉じ込め係数Γ１
Γ１＝（発光層３４に含まれる井戸層における光の強度の積分値）／（すべての層における光強度の積分値）
（２） ｎ型コンタクト層２６の光閉じ込め係数Γ２
Γ２＝（ｎ型コンタクト層２６における光の強度の積分値）／（すべての層における光強度の積分値）
ここで、ＶＣＳＥＬは反射鏡の機能を有する上下のＤＢＲ層に囲まれたキャビティ層１４に光が閉じ込められる共振器構造であるが、デバイス動作においては、注入電流からの光電変換は発光層中の井戸層でのみ生じる。よって発光層３４中の井戸層の光閉じ込め係数がＶＣＳＥＬの高速変調性能の指標である。発光層３４はキャビティ層１４の中心に位置する為、キャビティ層１４に光を集めることによって発光層３４の光閉じ込め係数を高めることができる。
発光層３４の光閉じ込め係数Γ１を、実施例１、比較例１および２において計算した。比較例２はｎ型コンタクト層２６を有さず、他の層構造は比較例１と同じである。
図４Ａは発光層３４の光閉じ込め係数のシミュレーションの結果を示す図である。横軸は表１のＤＢＲ層２０およびｎ型ＤＢＲ層２８のＮであり、比較例１および２からのペア数の変化量を表す。つまり、図４ＡのＮ＝０では、表２の比較例１のようにＤＢＲ層２０が２５ペア、ｎ型ＤＢＲ層２８が８ペアを有する。縦軸は発光層３４の光閉じ込め係数Γ１を表す。
破線で示す比較例２の光閉じ込め係数Γは３．１８１２％で一定である。比較例２はｎ型コンタクト層２６を有さないため、キャビティ層１４からｎ型コンタクト層２６への光の広がりも生じないため、光閉じ込め係数Γは一定値となる。一方、比較例１（Ｎ＝０）の光閉じ込め係数Γは３．０５１５％であり、比較例２よりも低い。図３Ａに示したようにｎ型コンタクト層２６に光が漏れ出すためである。
図４Ａにおいて実施例１の計算結果を円で表し、実線は実施例１の結果を最小二乗法により２次関数でフィッティングした曲線である。実施例１においてはＮを０から１０まで変化させる。Ｎが増加するにつれて光閉じ込め係数Γ１は増加し、比較例２に近づく。Ｎ＝８における光閉じ込め係数Γ１は３．１６９２％であり、比較例１よりも高く、比較例２と同程度になる。
図５は、ｎ型コンタクト層２６の光閉じ込め係数のシミュレーションの結果を示す図である。横軸は表１のＤＢＲ層２０およびｎ型ＤＢＲ層２８のＮであり、比較例１および２からのペア数の変化量を表す。つまり、図５のＮ＝０では、表２の比較例１のようにＤＢＲ層２０が２５ペア、ｎ型ＤＢＲ層２８が８ペアを有する。縦軸はｎ型コンタクト層２６の光閉じ込め係数Γ２を表す。
図５において実施例１の計算結果を円で表し、実線は実施例１の結果を最小二乗法により２次関数でフィッティングした曲線である。実施例１においてはＮを０から１０まで変化させる。Ｎが増加するにつれて光閉じ込め係数Γ２は減少する。ｎ型コンタクト層２６の光閉じ込め係数を１％以下に抑えると、キャビティ層１４からｎ型コンタクト層２６への光の漏洩は十分に無視でき、キャビティ層１４の光の閉じ込め性能を向上できる。
これによりキャビティ層１４に光を集中させ、ｎ型コンタクト層２６における光強度を低下させることができる。実施例１における発光層３４の光閉じ込め係数は例えば３．１％以上３．６％以下であり、ｎ型コンタクト層２６の光閉じ込め係数は例えば１％以下である。また、層の光閉じ込め性能を次式のように光閉じ込め係数と層の厚さとの比で定義する。
光閉じ込め性能＝光閉じ込め係数／厚さ
具体的には、発光層３４の光閉じ込め性能は、（発光層３４の光閉じ込め係数Γ１）／（発光層３４に含まれる井戸層の厚さの合計）で求める。また、ｎ型コンタクト層２６の光閉じ込め性能は、（ｎ型コンタクト層２６の光閉じ込め係数Γ２）／（ｎ型コンタクト層２６の厚さ）で求める。
実施例１における発光層３４の光閉じ込め性能は例えば１４０％／μｍ以上、１７０％／μｍ以下であり、ｎ型コンタクト層２６の光閉じ込め性能は例えば２％／μｍ以下である。
このようにＮを増加させ、ｎ型ＤＢＲ層２８のペア数を多くすることにより、ｎ型コンタクト層２６をキャビティ層１４から遠ざけ、キャビティ層１４に光を集めることができる。しかし、ｎ型コンタクト層２６とキャビティ層１４との間のｎ型ＤＢＲ層２８は抵抗成分となる。ｎ型ＤＢＲ層２８のペア数増加により、面発光レーザの微分抵抗が増加する恐れがある。面発光レーザの変調速度は微分抵抗の逆数に依存しており、微分抵抗の増加により変調速度が低下する恐れがある。例えばＤＢＲ層を介在させずにｎ型コンタクト層２６を基板１０の直上に設け、ｎ型コンタクト層２６とキャビティ層１４との間に３０ペア以上を含む下側ＤＢＲ層を設けることで、光閉じ込め係数を高めることができる。しかし下側ＤＢＲ層の全体が抵抗成分となり、微分抵抗が大きく増加してしまう。
図４Ｂは微分抵抗のシミュレーションの結果を示す図である。横軸は表１のＤＢＲ層２０およびｎ型ＤＢＲ層２８のペア数の増加量Ｎを表す。縦軸は、比較例１を０とした場合の、実施例１における面発光レーザの微分抵抗の増加量である。微分抵抗の計算は２次元デバイスシミュレータを用い、円筒座標系において、面発光レーザ１００のアパーチャ径を７μｍとして行った。図４Ｂに示すように、微分抵抗はＮに比例し、Ｎが増加するほど微分抵抗も増加する。例えばＮ＝８の時微分抵抗の増加量は０．８Ω以下である。Ｎが１２を超えると、微分抵抗は比較例１に比べて１Ω以上増加する。
ｎ型コンタクト層２６のペア数（８＋Ｎ）を増やすほど、キャビティ層１４の光閉じ込め係数は増加するが、微分抵抗も増加してしまう。例えばＮ＝４のとき光閉じ込め係数Γは約３．１４％であり、比較例１に比べて十分高くなる。Ｎが８以上になると光閉じ込め係数は比較例２の３．１８１２％に近づき、さらにＮが大きくなると光閉じ込め係数は３．１８１２％付近で飽和する。一方、微分抵抗はＮに比例して増加する。例えばＮを１５以上などと大きくすると、光閉じ込め係数はＮ＝１０の場合と同程度であるが、微分抵抗は比較例１に比べて１Ω以上高くなる。したがってＮは１２以下であることが好ましい。
実施例１によれば、ｎ型コンタクト層２６とキャビティ層１４との間のｎ型ＤＢＲ層２８はＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層とＡｌ０．８８Ｇａ０．１２Ａｓ層とを含み、ペア数は１２ペア以上、２０ペア以下である。つまり、表１、図４Ａおよび図４ＢにおいてＮが４以上、１２以下である。これによりキャビティ層１４の光閉じ込め係数を例えば３．１２％以上にすることができる。また、微分抵抗の増加量を最大でも１Ω程度に抑制することができる。すなわちキャビティ層１４への光の閉じ込め性能の向上と、低抵抗化を両立することができる。
例えばＮ＝８の場合、ｎ型ＤＢＲ層２８のペア数は１６ペアであり、ＤＢＲ層２０のペア数は１７ペアである。この場合、光閉じ込め係数は３．１６％以上であり、微分抵抗の増加量は０．８Ω程度である。すなわち、面発光レーザ１００の光の閉じ込め性能を高め、かつ低抵抗化することができる。ペア数は１２ペア以上２０ペア以下でもよいし、１４ペア以上１８ペア以下でもよい。表１に示す例では、ｎ型ＤＢＲ層２８に含まれるＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層の数は、ｎ型ＤＢＲ層２８に含まれるＡｌ０．８８Ｇａ０．１２Ａｓ層の数に等しい。ｎ型ＤＢＲ層２８に含まれるＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層の数は、ｎ型ＤＢＲ層２８に含まれるＡｌ０．８８Ｇａ０．１２Ａｓ層の数と異なってもよい。
ｎ型コンタクト層２６からキャビティ層１４までの光路長は、発振波長の６倍以上、１２倍以下である。これにより閉じ込め性能の向上と、低抵抗化とを両立することができる。光路長は発振波長の７倍以上、９倍以下でもよい。
ＤＢＲ層２０、ｎ型ＤＢＲ層２４および２８のペア数の合計、つまり下側ＤＢＲ層１２のペア数は３０ペア以上であり、好ましくは３５ペア以上である。表１の例ではペア数の合計が３７ペアである。３０ペア以上を有する下側ＤＢＲ層１２は高い反射率を有するため、光の損失が抑制される。
ｎ型コンタクト層２６はＡｌＧａＡｓで形成され、Ａｌ組成比は０．２以下であることが好ましい。Ａｌ組成比が低いほどｎ型コンタクト層２６の光の吸収率は高くなるが、抵抗は低くなる。実施例１によれば、ｎ型ＤＢＲ層２８のペア数を増加させ、ｎ型コンタクト層２６をキャビティ層１４から遠ざける。したがってｎ型コンタクト層２６による光の吸収は抑制される。このためｎ型コンタクト層２６のＡｌ組成比を０．２以下まで低下させ、低抵抗化することができる。Ａｌ組成比は例えば０．１以下でもよいし、０でもよい。放熱性を上げるためには、特にＡｌ組成は０であることが好ましい。ＡｌＧａＡｓはＡｌ組成が０、すなわち２元系化合物であるＧａＡｓの場合に特に放熱性が向上するためである。
キャビティ層１４が過剰に厚いと光電変換の遅延が増えて変調速度が低下する。したがってキャビティ層１４の厚さ方向の光路長は発振波長の半分以下であることが好ましい。キャビティ層１４は、スペーサ層３０および３２、発光層３４、スペーサ層３６および３８を積層したものであり、これらの光路長の合計を発振波長の半分以下とする。
発光層３４の光閉じ込め係数は３．１％以上３．６％以下であり、ｎ型コンタクト層２６の光閉じ込め係数は１％以下である。また、発光層３４の光閉じ込め性能は１４０％／μｍ以上、１７０％／μｍ以下であり、ｎ型コンタクト層２６の光閉じ込め性能は２％／μｍ以下である。キャビティ層１４に光を閉じ込め、ｎ型コンタクト層２６への光の漏洩を抑制することができる。
複数の面発光レーザ１００がアレイ化されている。基板１０が半絶縁性基板であるため、面発光レーザ１００間のクロストークが抑制される。溝５４により面発光レーザ１００ごとに分離されたｎ型コンタクト層２６に電極５０を設ければよい。面発光レーザ１００はアレイ化されず、単一のチップでもよい。
ＤＢＲ層２０、ｎ型ＤＢＲ層２４および２８、ｎ型コンタクト層２６、上側ＤＢＲ層１６はＡｌＧａＡｓで形成されている。これらの層において、Ａｌ組成比の組成比が異なる層のペアが形成される。面発光レーザ１００の半導体層は表１に示したもの以外の化合物半導体層で形成されてもよい。
上側ＤＢＲ層１６はＡｌＧａＡｓで形成され、酸化狭窄層４１を含む。ｎ型ＤＢＲ層２８はＡｌＧａＡｓで形成され、Ａｌ組成比は低い。より詳細には、ｎ型ＤＢＲ層２８のＡｌ組成比は最大で例えば０．８８であり、上側ＤＢＲ層１６の最大値である０．９８より低い。酸化狭窄層４１の形成では、上側ＤＢＲ層１６の一部を酸化させる。このときｎ型ＤＢＲ層２８の一部も酸化される。Ａｌ組成比が低いことにより、ｎ型ＤＢＲ層２８の酸化する部分の長さが上側ＤＢＲ層１６より短くなる。これによりメサへの応力の集中を緩和し、面発光レーザ１００の長期使用時の信頼性を高めることができる。
メサの底角θは７０°以上８０°以下であることが好ましい。これにより応力の集中をさらに緩和することができる。
ｎ型コンタクト層２６と、エッチングストップ層２２の光路長は、発光層３４の発振波長λのときに（λ／２の整数倍）＋（λ／４）にしてもよい。このようなｎ型コンタクト層２６とエッチングストップ層２２の光路長にすることによって下側ＤＢＲ１２のミラー性能を維持することができる。なお、光路長がλ／２の整数倍の場合は、寄生キャビティを形成してｎ型コンタクト層２６またはエッチングストップ層２２に光が閉じ込められてしまい、キャビティ層１４の光閉じ込め性能を損なう場合がある。上記の光路長にすることによって、キャビティ層１４の光閉じ込め性能を維持することができる。
また、エッチングストップ層２２より上層のｎ型ＤＢＲ層２４のペア数は、４ペア以上、エッチングストップ層２２より下層のＤＢＲ層２０のペア数は２０ペア以上としてもよい。ｎ型コンタクト層２６に電極５０を取り付けてデバイスを動作させる際、ｎ型コンタクト層２６から下側にも電流が周り込む。そのような電流の周り込みが存在する範囲よりも深くまで、アイソレーションのためのエッチングを実施することが好ましい。そのためエッチングストップ層２２はｎ型コンタクト層２６から４ペア以上離して配置することが好ましい。また、下側ＤＢＲ１２全体としての反射ミラー性能を維持するため、エッチングストップ層２２より下側には２０ペア以上のＤＢＲにすることが好ましい。
さらに、エッチングストップ層２２より上層のｎ型ＤＢＲ層２４のペア数は、１ペア以上８ペア以下で、エッチングストップ層２２より下層のｐ型ドープ又はアンドープのＤＢＲ層を備えるようにしてもよい。エッチングストップ層２２より下層をｐ型またはアンドープ層としておくことで、アイソレーションを確保できる。ｎ型コンタクト層２６に電極５０を取り付けてデバイスを動作させる際、ｎ型コンタクト層２６から下側にも電流の周り込みがあるため、ｎ型コンタクト層２６に隣接した下側で、エッチングストップ層２２より上側の一部をｎ型ドープしておくと、横方向への抵抗を下げられるため好ましい。ただし、ｎ型ドープしたドープ領域が厚すぎると、その分エッチングストップ層２２が深い位置になるため好ましくない。よって、ｎ型ドープのＤＢＲであるｎ型ＤＢＲ層２４のペア数は１ペア以上８ペア以下が好ましい。
（付記１）
基板の上に順に積層された下側ＤＢＲ層、キャビティ層、および上側ＤＢＲ層を具備し、前記下側ＤＢＲ層は、前記基板の上に順に積層された第１ＤＢＲ層、コンタクト層、および第２ＤＢＲ層を有し、前記第１ＤＢＲ層および第２ＤＢＲ層はそれぞれ、交互に積層された複数の第１層と複数の第２層とを含み、前記第１層および前記第２層はアルミニウムを含む半導体層であり、第１層のアルミニウムの組成比は第２層のアルミニウムの組成比より低く、前記第１ＤＢＲ層はさらにエッチングストップ層を含み、
前記コンタクト層とエッチングストップ層の光路長はそれぞれ発振波長λのときにλ／２の整数倍＋λ／４である、面発光レーザ。
（付記２）
前記第１ＤＢＲ層は前記エッチングストップ層より上側に４ペアの前記第１層と前記第２層とのペアを含み、前記エッチングストップ層より下側に２０ペア以上の前記第１層と前記第２層とのペアを含む、付記１に記載の面発光レーザ。
（付記３）
前記第１ＤＢＲ層は、前記エッチングストップ層より上側に１ペア以上８ペア以下のｎ型ドープされた前記第１層と前記第２層のペアを含むＤＢＲを備え、エッチングストップ層より下側に、ｐ型ドープまたはアンドープのＤＢＲを備える、付記１に記載の面発光レーザ。
以上、本開示の実施例について詳述したが、本開示は係る特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 基板
１１ メサ
１２ 下側ＤＢＲ層
１４ キャビティ層
１６ 上側ＤＢＲ層
１８ ｐ型コンタクト層
１９ キャップ層
２０ ＤＢＲ層
２２ エッチングストップ層
２４、２８ ｎ型ＤＢＲ層
２６ ｎ型コンタクト層
３０、３２、３６、３８、４０ スペーサ層
３４ 発光層
４１ 酸化狭窄層
４２ ｐ型ＤＢＲ層
５０、５２ 電極
５４ 溝
１００、１００Ｒ 面発光レーザ

Claims (11)

  1. 基板の上に順に積層された下側ＤＢＲ層、キャビティ層、および上側ＤＢＲ層と、を具備し、
    前記下側ＤＢＲ層は、前記基板の上に順に積層された第１ＤＢＲ層、コンタクト層、および第２ＤＢＲ層を有し、
    前記第１ＤＢＲ層および第２ＤＢＲ層はそれぞれ、交互に積層された複数の第１層と複数の第２層とを含み、
    前記第１層および前記第２層はアルミニウムを含む半導体層であり、
    第１層のアルミニウムの組成比は第２層のアルミニウムの組成比より低く、
    前記第２ＤＢＲ層は前記第１層と前記第２層とを１２ペア以上２０ペア以下を含む面発光レーザ。
  2. 前記コンタクト層から前記キャビティ層までの光路長は、前記キャビティ層の発振波長の６倍以上、１０倍以下である請求項１に記載の面発光レーザ。
  3. 前記下側ＤＢＲ層は前記第１層と前記第２層とのペアを３０ペア以上含む請求項１または請求項２に記載の面発光レーザ。
  4. 前記コンタクト層はアルミニウムガリウム砒素を含み、アルミニウム組成比は０．２以下である請求項３に記載の面発光レーザ。
  5. 前記キャビティ層の光路長は前記キャビティ層の発振波長の半分以下である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の面発光レーザ。
  6. 前記キャビティ層は、前記下側ＤＢＲ層側から順に積層された、第１スペーサ層、第２スペーサ層、発光層、第３スペーサ層、および第４スペーサ層を含み、
    前記第１スペーサ層および前記第４スペーサ層は、アルミニウムの組成が０．７５以上０．９５以下のアルミニウムガリウム砒素層であり、
    前記第２スペーサ層および前記第３スペーサ層は、アルミニウムの組成が０．２５以上０．４５以下のアルミニウムガリウム砒素層であり、
    前記発光層は量子井戸発光層である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の面発光レーザ。
  7. 前記コンタクト層の光閉じ込め係数は１％以下であり、
    前記発光層の光閉じ込め係数は３．１％以上、３．６％以下である請求項６に記載の面発光レーザ。
  8. 前記コンタクト層の光閉じ込め係数と厚さとの比は２％／μｍ以下であり、
    前記発光層の光閉じ込め係数と、前記発光層に含まれる井戸層の厚さの合計との比は１４０％／μｍ以上、１７０％／μｍ以下である請求項６に記載の面発光レーザ。
  9. 前記第２ＤＢＲ層はｎ型のアルミニウムガリウム砒素を含み、
    前記上側ＤＢＲ層はｐ型のアルミニウムガリウム砒素および酸化狭窄層を含み、
    前記第２ＤＢＲ層のアルミニウム組成比は前記上側ＤＢＲ層のアルミニウム組成比よりも低い請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の面発光レーザ。
  10. 前記第２ＤＢＲ層、キャビティ層、および上側ＤＢＲ層はメサを形成し、
    前記メサの側面と前記基板の表面との間の角度は７０°以上、８０°以下である請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の面発光レーザ。
  11. 前記第２ＤＢＲ層に含まれる前記第１層の数は、前記第２ＤＢＲ層に含まれる前記第２層の数に等しい請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の面発光レーザ。
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KR102664633B1 (ko) * 2022-08-17 2024-05-09 한국광기술원 빔 품질을 향상시킨 마이크로 vcsel 및 마이크로 vcsel 어레이

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016004944A (ja) 2014-06-18 2016-01-12 古河電気工業株式会社 面発光レーザ素子
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016004944A (ja) 2014-06-18 2016-01-12 古河電気工業株式会社 面発光レーザ素子
JP2019040953A (ja) 2017-08-23 2019-03-14 住友電気工業株式会社 垂直共振型面発光レーザ、垂直共振型面発光レーザを作製する方法

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