JPH01175284A - Semiconductor laser element - Google Patents

Semiconductor laser element

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Publication number
JPH01175284A
JPH01175284A JP33270687A JP33270687A JPH01175284A JP H01175284 A JPH01175284 A JP H01175284A JP 33270687 A JP33270687 A JP 33270687A JP 33270687 A JP33270687 A JP 33270687A JP H01175284 A JPH01175284 A JP H01175284A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
semiconductor laser
light absorption
laminated
Prior art date
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Pending
Application number
JP33270687A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiko Yoshida
智彦 吉田
Masahiro Yamaguchi
山口 雅広
Hiroshi Hayashi
寛 林
Shusuke Kasai
秀典 河西
Morichika Yano
矢野 盛規
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to JP33270687A priority Critical patent/JPH01175284A/en
Publication of JPH01175284A publication Critical patent/JPH01175284A/en
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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make a laser element oscillate stably for a long period even though it oscillates with a high beam output, by laminating a p-type optical absorption layer having an energy gap smaller than that of an active layer, a p-type carrier block layer having an energy gap larger than that of the optical absorption layer, and an n-type electric current bottleneck layer in order on one side of clad layers so that each stripe region is sandwiched between the above layers. CONSTITUTION:An n-type clad layer 22, a p-type active layer 23, a p-type clad layer 24, a p-type optical absorption layer 25, a p-type carrier block layer 26, an n-type electric current bottleneck layer 27, and an n-type layer 28 are laminated in order. Then, a photoresist mask is formed in a stripe like pattern and the current bottleneck layer 27 is etched halfway and continuously is etched by HF. Further, the p-type optical absorption layer 25 is etched by an etchant consisting of NH4OH and H2O2. In this way, after forming a groove part 20 having a cross section form of an inverted trapezoid, the photoresist mask is removed. A p-type clad layer 29 is laminated on the n-type GaAs layer 28 and in the groove part 20 by an ordinary liquid phase epitaxy process. Then, a p-type cap layer 30 is laminated and an electrode is mounted on its layer. Thus, there is no possibility that the temperature in the active layer rises, and this approach prevents the deterioration of the element even though this element oscillates with a high light output and then, the element oscillates stably for a long period.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高出力まで単一モードで安定的に発振する半導
体レーザ素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor laser device that stably oscillates in a single mode up to high output.

(従来の技術) コヒーレントな光を発振し得る半導体レーザ素子は、光
デイスク装置の光源として用いられる。
(Prior Art) A semiconductor laser element capable of oscillating coherent light is used as a light source of an optical disk device.

光デイスク装置では、書き込みおよび消去が可能な書き
替え可能型光ディスク装置も開発されている。このよう
な書き替え可能型光ディスク装置の光ピツクアップ用光
源に用いられる半導体レーザ素子は、信号読み取り時に
は、31程度の低光出力で発振すればよいが、信号書き
込み時や消去時には30m−以上の高光出力で発振する
必要がある。
Among optical disk devices, rewritable optical disk devices that are capable of writing and erasing information have also been developed. The semiconductor laser element used in the optical pickup light source of such a rewritable optical disk device only needs to oscillate at a low optical output of about 31 m when reading a signal, but when writing or erasing a signal it oscillates at a high optical output of about 30 m - or more. It is necessary to oscillate at the output.

このため、このような光源用の半導体レーザ素子は、低
光出力から高光出力まで安定的に発振されるように、電
流−光出力特性(I’−L特性)が直線的に変化するこ
とが必要になる。
For this reason, the current-light output characteristic (I'-L characteristic) of such a semiconductor laser element for a light source can vary linearly so that it can oscillate stably from low optical output to high optical output. It becomes necessary.

低出力用半導体レーザ素子として、非常に良好な特性を
示す従来のVSIS (V−grooved 5ubs
tratedInner 5tripe)レーザ素子の
構造を第3図に示す。
The conventional VSIS (V-grooved 5ubs) exhibits very good characteristics as a low-power semiconductor laser device.
ratedInner 5tripe) The structure of the laser device is shown in FIG.

該レーザ素子は1次のように製造される。まず。The laser device is manufactured in a first-order manner. first.

基板31上に電流狭窄層32を積層する。次いで、電流
狭VN32の中央部に断面V字状の溝部をその底部が基
板31に達するように形成し、該溝部内および電流狭窄
層32上にクラッド層33を積層する。そして、該クラ
ッド層33上に活性層34.クラッド層35、およびキ
ャップ層36を順次積層する。これにより、 VSIS
レーザが製造される。
A current confinement layer 32 is laminated on a substrate 31 . Next, a groove having a V-shaped cross section is formed in the center of the current narrowing VN 32 so that its bottom reaches the substrate 31, and a cladding layer 33 is laminated inside the groove and on the current narrowing layer 32. Then, an active layer 34 is formed on the cladding layer 33. A cladding layer 35 and a cap layer 36 are sequentially laminated. This allows VSIS
A laser is manufactured.

(発明が解決しようとする問題点) このような構造のVSIS型半導体レーザ素子は。(Problem that the invention attempts to solve) A VSIS type semiconductor laser device having such a structure is as follows.

断面V字状溝部の各側方に存在する電流狭窄層32のエ
ネルギーギャップが、その上方に配設された光が発振さ
れる活性層34のエネルギーギャップより小さくなって
おり、活性層34で発振されクラッド層33を介して漏
出する光が該電流狭窄1J32にて吸収されることによ
り、光発振モードが安定化されている。
The energy gap of the current confinement layer 32 existing on each side of the V-shaped groove in cross section is smaller than the energy gap of the active layer 34 disposed above the active layer 34 where light is oscillated, and the active layer 34 oscillates light. The light leaking through the cladding layer 33 is absorbed by the current confinement 1J32, thereby stabilizing the optical oscillation mode.

電流狭窄層32は、基板31がn型の場合には、p型と
なるが、この場合、該電流狭窄層32では光吸収により
生じた少数キャリアである電子が、該電流狭窄層32か
ら速やかに拡散するため、該電流狭窄層32内に残った
多数キャリアである正孔が蓄積され、エネルギー障壁が
低くなる。その結果、高出力で発振させるためには、該
電流狭窄層32を数μm以上に厚くしてエネルギー障壁
を高くしなければならないという欠点がある。
The current confinement layer 32 becomes a p-type when the substrate 31 is an n-type, but in this case, electrons, which are minority carriers generated by light absorption in the current confinement layer 32, are quickly released from the current confinement layer 32. As a result, the holes, which are majority carriers, remaining in the current confinement layer 32 are accumulated, and the energy barrier is lowered. As a result, in order to oscillate at high output, there is a drawback that the current confinement layer 32 must be thickened to several μm or more to increase the energy barrier.

他方、基板31をp型とすれば、電流狭窄層32はn型
となる。この場合、該電流狭窄層32では、光吸収によ
り生じた少数キャリアである正孔の拡散は、該電流狭窄
132の多数キャリアである電子の濃度を高くすること
により、早急に抑制され、該電流狭窄層32では、電子
−正孔対の非発光再結合の生じる可能性が高くなって、
多数キャリアの蓄積がほとんど起こらない。その結果、
電流狭窄層32が1μm以下と薄くなっても電流狭窄は
十分可能である。しかしながら、このようなn型の電流
狭窄132では非発光再結合以外に、正孔がフォノンと
も結合して温度を上昇させることが判明した。
On the other hand, if the substrate 31 is p-type, the current confinement layer 32 is n-type. In this case, in the current confinement layer 32, the diffusion of holes, which are minority carriers, generated by light absorption is quickly suppressed by increasing the concentration of electrons, which are majority carriers, in the current confinement layer 132, and the current In the constriction layer 32, there is a high possibility that non-radiative recombination of electron-hole pairs will occur,
Almost no accumulation of majority carriers occurs. the result,
Even if the current confinement layer 32 is as thin as 1 μm or less, current confinement is still possible. However, it has been found that in such an n-type current confinement 132, in addition to non-radiative recombination, holes also combine with phonons to increase the temperature.

特に発光部である断面V字状の溝部周辺にて著しく温度
が上昇するため、高出力での発振時に↓よ。
In particular, the temperature rises significantly around the V-shaped cross-sectional groove that is the light emitting part, so please be careful when oscillating at high output.

この温度上昇部分が劣化し、長期にわたって安定的に高
出力で発振させることができないという欠点がある。
This temperature-rising portion deteriorates, and there is a drawback that it is not possible to oscillate stably at high output over a long period of time.

このように、従来の半導体レーザ素子では、電流狭窄層
が活性層よりもエネルギーギャップが小さいために、該
電流狭窄層がn型、p型のいずれであっても、高出力で
は長期にわたって安定的に光発振させることができない
という問題がある。
In this way, in conventional semiconductor laser devices, the current confinement layer has a smaller energy gap than the active layer, so regardless of whether the current confinement layer is n-type or p-type, it is stable at high output over a long period of time. The problem is that it is not possible to cause optical oscillation.

本発明は上記従来の問題を解決するものであり。The present invention solves the above-mentioned conventional problems.

その目的は、高光出力まで長期にわたって安定的に発振
し得る半導体レーザ素子を提供することにある。
The purpose is to provide a semiconductor laser device that can stably oscillate over a long period of time up to a high optical output.

(問題点を解決するための手段) 本発明の半導体レーザ素子は、一対のクラッド層に挟ま
れた活性層を有する半導体レーザ素子であって、該活性
層よりもエネルギーギャップが小さいp型光吸収層と、
該光吸収層よりもエネルギーギャップが大きいp型キャ
リアブロック層と。
(Means for Solving the Problems) The semiconductor laser device of the present invention is a semiconductor laser device having an active layer sandwiched between a pair of cladding layers, which absorbs p-type light and has a smaller energy gap than the active layer. layer and
a p-type carrier block layer having a larger energy gap than the light absorption layer;

n型電流狭窄層とが該クラッド層の一方の側に。an n-type current confinement layer on one side of the cladding layer.

共振方向に延伸した電流通路となるストライプ領域を挟
んで順次積層されてなり、そのことにより上記目的が達
成される。
The above-mentioned object is achieved by sequentially stacking layers with striped regions forming current paths extending in the resonance direction sandwiched therebetween.

(実施例) 以下に本発明を実施例について説明する。(Example) The present invention will be described below with reference to Examples.

本発明の半導体レーザ素子は1例えば、第1図に示すよ
うに、p型GaAs基板11上に、n型Gao、 7゜
・Alo、zsAs電流狭窄N12.  p型Gao、
 25’AI0. ?5八Sキャリアブロック層13お
よびp型GaAs光吸収層14が積層されている。該光
吸収層14の上面中央部には。
For example, as shown in FIG. 1, the semiconductor laser device of the present invention has a p-type GaAs substrate 11 and an n-type Gao, 7°.Alo, zsAs current confinement N12. p-type Gao,
25'AI0. ? A 58S carrier block layer 13 and a p-type GaAs light absorption layer 14 are laminated. At the center of the upper surface of the light absorption layer 14.

キャリアブロック層13.電流狭窄112を貫通し。Carrier block layer 13. Through the current constriction 112.

底部が基板11の上部に達する断面7字状の溝部19が
ストライプ状に形成されている。該溝部内および光吸収
層14上には、p型Gao、 s、Alo、 43AS
クラツドJEJ15が積層されている。該クラッド層1
5の上面は平坦になっている。該クラッド層15には、
p型Ga6.5sA1o、 +sAs活性層16.n型
Ga6.S7八10.43八Sクラッド層17.n型G
aAsキャップ層18が、順次積層されている。そして
、キャップIJ18および基板11に図示しない電極が
それぞれ配設されている。
A groove 19 having a 7-shaped cross section and whose bottom reaches the top of the substrate 11 is formed in a striped shape. Inside the groove and on the light absorption layer 14, p-type Gao, s, Alo, 43AS
Clad JEJ15 is laminated. The cladding layer 1
5 has a flat top surface. The cladding layer 15 includes:
p-type Ga6.5sA1o, +sAs active layer 16. n-type Ga6. S7 eight 10.43 eight S cladding layer 17. n-type G
AAs cap layers 18 are sequentially laminated. Further, electrodes (not shown) are provided on the cap IJ18 and the substrate 11, respectively.

p型基板11上に積層されたGao、 75A]o、 
2SAS電流狭窄層12は、該基板11とは逆導電型で
あるn型である。また、活性層16を挟む一対のクラッ
ド層15および17の一方のクラッド層15に、共振方
向に延びる所定幅のV字状溝部19を残して接するGa
As光吸収層14は、p型であり、 AIが混晶してい
ないために、エネルギーギャップが小さい。該光吸収層
14と電流狭窄層12との間に積層されたGa、、、2
SAl。、、。
Gao layered on the p-type substrate 11, 75A]o,
The 2SAS current confinement layer 12 is of n-type, which is a conductivity type opposite to that of the substrate 11. In addition, Ga is in contact with one cladding layer 15 of a pair of cladding layers 15 and 17 sandwiching the active layer 16, leaving a V-shaped groove 19 of a predetermined width extending in the resonance direction.
The As light absorption layer 14 is p-type and has a small energy gap because AI is not mixed crystal. Ga laminated between the light absorption layer 14 and the current confinement layer 12
SAl. ,,.

Asキャリアブロック層13は、やはりp型であり。The As carrier block layer 13 is also p-type.

A1組成比が大きく、従って、該光吸収[14よりもエ
ネルギーギャップが大きい。さらに、各Gao、 57
A1..4.IAsクラッド層15および17は、活性
層16よりもA1組成比が太き(、従って、該活性J’
i16よりもエネルギーギャップが大きい。
The A1 composition ratio is large, and therefore the energy gap is larger than that of the light absorption [14]. Furthermore, each Gao, 57
A1. .. 4. The IAs cladding layers 15 and 17 have a thicker A1 composition ratio than the active layer 16 (therefore, the active J'
The energy gap is larger than i16.

このような構成の本発明の半導体レーザ素子は。The semiconductor laser device of the present invention has such a configuration.

例えば以下のように製造される。まずp型G5As基板
11上にn型Gao、 tsAlo、 zs八へ電流狭
窄層12.p型Gao、zs八へ。、、、Asキャリア
ブロック層13.p型GaAs光吸収層14を2通常の
液相エピタキシャル(LPE )法により順次積層する
。その後1通常のフォトリソグラフィー法により1幅方
向(共振方向と直交する方向)中央部に2幅方向寸法が
3μm程度の共振方向に延びるストライプ状のパターン
が残るようにフォトレジストを形成する。次いで、該フ
ォトレジストをマスクとして、 H2SO4と1120
□とl’bOが1:2:10の比率にて混合されたエツ
チング液にてエツチングし、底部が基板に到達するよう
な断面v字状の溝部19を形成する。そして、フォトレ
ジストを除去した後に、該溝部19内および光吸収層1
4上にp型Gao、 S?AI0.43ASクラッド層
15をLPE法により積層し、さらに該クラッド層15
の平坦な上面に、p型Ga@0.、A1.、 、5As
活性層16.n型Gao、 S?旧。、4JSクラッド
N17.およびn型GaAsキャップ層18をLPE法
により順次積層する。次いで1例えば、p型基板11に
Au−Zn、  n型キャップ層18にAu−Ge−N
iを蒸着して、それぞれ電極とすることにより1本発明
の半導体レーザ素子が得られる。
For example, it is manufactured as follows. First, current confinement layers 12 are formed on a p-type G5As substrate 11 to form n-type Gao, tsAlo, and zs8 layers. p-type Gao, to zs8. , , As carrier block layer 13. Two p-type GaAs light absorption layers 14 are sequentially laminated by a conventional liquid phase epitaxial (LPE) method. Thereafter, a photoresist is formed using a normal photolithography method so that a striped pattern extending in the resonance direction and having a dimension of about 3 μm in the width direction remains at the center in the width direction (direction perpendicular to the resonance direction). Next, using the photoresist as a mask, H2SO4 and 1120
Etching is performed using an etching solution containing a mixture of □ and l'bO in a ratio of 1:2:10 to form a groove 19 having a V-shaped cross section whose bottom reaches the substrate. After removing the photoresist, the inside of the groove 19 and the light absorption layer 1 are
p-type Gao on 4, S? An AI0.43AS cladding layer 15 is laminated by the LPE method, and the cladding layer 15
p-type Ga@0. , A1. , ,5As
Active layer 16. n-type Gao, S? Old. , 4JS clad N17. and an n-type GaAs cap layer 18 are sequentially laminated by the LPE method. Next, for example, the p-type substrate 11 is made of Au-Zn, and the n-type cap layer 18 is made of Au-Ge-N.
A semiconductor laser device of the present invention can be obtained by vapor-depositing i and forming each electrode.

本発明の半導体レーザ素子は、電流狭窄層12にて電流
が閉じ込められ、ストライプ状の■溝部19が電流通路
となることにより、V字状溝部19の開口部に対向する
活性層16内部分に光が発振される。
In the semiconductor laser device of the present invention, the current is confined in the current confinement layer 12 and the striped groove 19 serves as a current path, so that the inner portion of the active layer 16 facing the opening of the V-shaped groove 19 is Light is oscillated.

活性層16内に発振された光は、■字状溝部19を除く
薄いクラッド層15に対向する活性層16部分では。
The light oscillated within the active layer 16 is transmitted to the portion of the active layer 16 facing the thin cladding layer 15 excluding the square groove portion 19.

該クラッド層15を透過し、活性層16よりもエネルギ
ーギャップが小さくなった光吸収N14に吸収される。
The light passes through the cladding layer 15 and is absorbed by the light absorption N14 whose energy gap is smaller than that of the active layer 16.

その結果、活性層16は、水平方向に等価的に屈折率が
変化することになり、■字状溝部19に対向する活性層
16内の領域と、それ以外の活性層16内領域とでは、
実効屈折率が異なり、活性層16内に発振された光は、
■字状溝部と対向する領域内に形成された光導波路内に
閉じ込められて、安定的に伝播する。
As a result, the refractive index of the active layer 16 changes equivalently in the horizontal direction, and the region within the active layer 16 facing the square-shaped groove portion 19 and the region within the active layer 16 other than that are as follows.
The effective refractive index is different, and the light oscillated in the active layer 16 is
The light beam is confined within the optical waveguide formed in the region facing the letter 2-shaped groove, and propagates stably.

光吸収Jti14はp型であるため、光吸収により生じ
た少数キャリアは電子であって拡散長が長いが。
Since the light absorbing Jti14 is p-type, the minority carriers generated by light absorption are electrons and have a long diffusion length.

該光吸収層14と電流狭窄層12との間には、光吸収層
14よりもエネルギーギャップが大きいキャリアブロッ
ク層13が介在されているため、該光吸収層14に生じ
た少数キャリアである電子は、電流狭窄層12内へ注入
されず、該電流狭窄層12と基板11との間の逆バイア
スを保持することができる。一方。
Since the carrier block layer 13 having a larger energy gap than the light absorption layer 14 is interposed between the light absorption layer 14 and the current confinement layer 12, electrons, which are minority carriers, generated in the light absorption layer 14 is not injected into the current confinement layer 12, and a reverse bias between the current confinement layer 12 and the substrate 11 can be maintained. on the other hand.

光吸収層において光吸収により生じた少数キャリアは速
やかに拡散するため、光が発振される部分近傍での集中
的な温度上昇が防止される。
Minority carriers generated by light absorption in the light absorption layer quickly diffuse, thereby preventing a concentrated temperature rise in the vicinity of the part where light is oscillated.

第2図は本発明の半導体レーザ素子の他の実施例の断面
図である。該半導体レーザ装置は、n型GaAs基板2
1上にn型Gao、 57A10. a3Asクラッド
層22゜p型Gao、 asAlo、 Is八へ活性層
23.p型Gao、s、^10.4’J八Sクラッド層
24が順次積層されている。該クラッド層24の幅方向
各側部上に、p型GaAs光吸収層25゜p型Gao、
 zsAl o、 7Jsキャリアブロック層26.n
型Gao、 tsAlo、 tsAs電流狭窄層27お
よびn型GaAs層28が順次積層されて、該クラッド
層24の幅方向中央部に、逆台形状の共振方向に延びる
ストライプ状の溝部20が形成されている。該n型Ga
As層28上および溝部内にはp型Ga6. s7^1
゜、4.Asクラッド層29が積層されており、該クラ
ッド層29の上面は平坦になっている。そして、該クラ
ッド層24上にp型GaAsキャップ層30が積層され
ている。
FIG. 2 is a sectional view of another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention. The semiconductor laser device includes an n-type GaAs substrate 2
n-type Gao on 1, 57A10. a3As cladding layer 22° p-type Gao, asAlo, Is8 to active layer 23. P-type Gao, s, ^10.4'J8S cladding layers 24 are sequentially laminated. On each side in the width direction of the cladding layer 24, a p-type GaAs light absorption layer 25°p-type GaO,
zsAl o, 7Js carrier block layer 26. n
A Gao, tsAlo, and tsAs current confinement layer 27 and an n-type GaAs layer 28 are sequentially laminated, and a striped groove 20 having an inverted trapezoidal shape and extending in the resonance direction is formed in the widthwise center of the cladding layer 24. There is. The n-type Ga
On the As layer 28 and in the trench, p-type Ga6. s7^1
゜、4. An As cladding layer 29 is laminated, and the upper surface of the cladding layer 29 is flat. A p-type GaAs cap layer 30 is laminated on the cladding layer 24.

本実施例における半導体レーザ素子では、クラッド層2
4上に、共振方向に延びる所定幅の溝部領域を残して積
層されたp型GaAs光吸収層25は、p型Ga、、、
asAl。、、5As活性層23よりもエネルギーギャ
ップが小さく、さらに該光吸収層25上に積層されたp
型Ga、、、zsAla、 tsAsキャリアブロック
層26は。
In the semiconductor laser device in this example, the cladding layer 2
4, the p-type GaAs light absorption layer 25 is laminated with a groove region of a predetermined width extending in the resonance direction.
asAl. , , the energy gap is smaller than that of the 5As active layer 23, and the p layer laminated on the light absorption layer 25
The carrier block layer 26 is of type Ga, zsAla, tsAs.

At組成比が大きいために、光吸収層25よりもエネル
ギーギャップが大きくなっている。キャリアブロック層
26上にn型Gas、 75八1.、 HAs電流狭窄
層27が積層されている。
Since the At composition ratio is large, the energy gap is larger than that of the light absorption layer 25. n-type gas on the carrier block layer 26, 7581. , HAs current confinement layers 27 are stacked.

このような構成の半導体レーザ素子に以下のように製造
される。まず、n型GaAs基板21上に、n型Gao
、 S?AI+1. asAsクラッドFf22.  
p型Gao、 55AIo、 + 5As活性層23.
p型Gao、 5J1o、 43ASクラッド層24.
p型GaAs光吸収層25.p型Gao、 zsAIo
、 vJ!キャリアブ07り層26.n型Ga、、、 
?SA1+1. zsAs電流狭窄N27゜n型GaA
s層28を2通常の有機金属気相成長法(MOCVD法
)により順次積層する。次いで9通常のフォトリソグラ
フィー法を用いて2幅方向中央部に幅4μmの共振方向
に延びるストライプ状のパターンが残るようにフォトレ
ジストマスクを形成する。
A semiconductor laser device having such a configuration is manufactured as follows. First, on the n-type GaAs substrate 21, an n-type GaAs
, S? AI+1. asAs clad Ff22.
p-type Gao, 55AIo, +5As active layer 23.
p-type Gao, 5J1o, 43AS cladding layer 24.
p-type GaAs light absorption layer 25. p-type Gao, zsAIo
, vJ! Carrier layer 26. n-type Ga...
? SA1+1. zsAs current confinement N27゜n-type GaA
Two s-layers 28 are sequentially laminated by a conventional metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method). Next, a photoresist mask is formed using a conventional photolithography method so that a striped pattern having a width of 4 μm and extending in the resonance direction remains at the center of the two width directions.

その後、該マスク以外のストライプ状パターンの部分を
、 +1□SO,とHgo□とH2Oとの混合比率が1
:2:10となったエツチング液にて、・電流狭窄層2
7の途中までエツチングし、続けてHP(フッ化水素酸
)にてエツチングする。IPはGaAs層をエツチング
しないので、p型GaAs光吸収層25はエツチングさ
れない。さらに続けて、 NH4OHとH2O,との混
合比率が1:20であるエツチング液にてp型GaAs
光吸収層25をエツチングする。このエツチング液は。
After that, the part of the striped pattern other than the mask is treated with a mixture ratio of +1□SO, Hgo□ and H2O of 1.
: With an etching solution of 2:10, ・Current confinement layer 2
Etch halfway through step 7, then continue etching with HP (hydrofluoric acid). Since IP does not etch the GaAs layer, the p-type GaAs light absorption layer 25 is not etched. Furthermore, p-type GaAs was etched using an etching solution with a mixing ratio of NH4OH and H2O of 1:20.
The light absorption layer 25 is etched. This etching liquid.

AIの混晶率が高い層をエツチングすることができず、
p型Gao、 5JIo、 43ASクラッド層24は
エツチングされない。
It is not possible to etch a layer with a high mixed crystal percentage of AI,
The p-type Gao, 5JIo, 43AS cladding layer 24 is not etched.

このようにして、断面逆台形状の溝部20を形成した後
に、n型GaAs層28上に形成されたフォトレジスト
マスクを除去し9通常の液相成長法により。
After forming the groove portion 20 having an inverted trapezoidal cross-section in this manner, the photoresist mask formed on the n-type GaAs layer 28 is removed, and a normal liquid phase growth method is used.

p型Ga6. S?AI6.4zAsクラッド層29を
、n型GaAs層28上および溝部20内に積層し、さ
らに該クラッド129上にp型GaAsキャップ層30
を積層する。そして、該キャップ層30および基板21
に電極を配設し。
p-type Ga6. S? An AI6.4zAs cladding layer 29 is laminated on the n-type GaAs layer 28 and in the trench 20, and a p-type GaAs cap layer 30 is further layered on the cladding 129.
Laminate. Then, the cap layer 30 and the substrate 21
Place electrodes on.

共振方向に所定の長さにて襞間することにより本実施例
の半導体レーザ素子が得られる。
The semiconductor laser device of this example is obtained by forming folds with a predetermined length in the resonance direction.

このような構成の半導体レーザ素子は、前記実施例の半
導体レーザ素子と同様に電流狭窄層27にて電流が閉じ
込められ、溝部20が電流通路になることにより、溝部
20底部に対向する活性層23領域内に光が発振される
。そして、該光の一部は、活性層23上の薄いクラッド
層24を透過して、活性層23よりもエネルギーギャッ
プが小さい光吸収層25に吸収される。その結果、活性
層23は、水平方向に等測的に屈折率が変化し、活性層
23内に発振された光は、溝部の底部と対向する部分に
形成された光導波路に閉じ込められて、安定的に伝播す
る。
In the semiconductor laser device having such a configuration, the current is confined in the current confinement layer 27 as in the semiconductor laser device of the above embodiment, and the groove 20 becomes a current path, so that the active layer 23 facing the bottom of the groove 20 is confined. Light is emitted within the area. Then, part of the light passes through the thin cladding layer 24 on the active layer 23 and is absorbed by the light absorption layer 25, which has a smaller energy gap than the active layer 23. As a result, the refractive index of the active layer 23 changes isometrically in the horizontal direction, and the light oscillated within the active layer 23 is confined in the optical waveguide formed in the portion facing the bottom of the groove. Propagates stably.

光吸収層25と電流狭窄層27との間には、光吸収層2
5よりもエネルギーギャップが大きいキャリアブロック
層26が介在されているため、光吸収層25が光吸収す
ることにより該光吸収層25に生じた少数キャリアは電
子であって拡散長は長いが、活性層25よりもエネルギ
ーギャップの大きい電流狭窄層27には注入されず、該
電流狭窄層27とp型クラッド層24との間の逆バイア
スを保持することができる。
Between the light absorption layer 25 and the current confinement layer 27, the light absorption layer 2
Since the carrier block layer 26 with a larger energy gap than that of 5 is interposed, the minority carriers generated in the light absorption layer 25 when the light absorption layer 25 absorbs light are electrons, and the diffusion length is long, but the active The current is not injected into the current confinement layer 27 which has a larger energy gap than the layer 25, and a reverse bias between the current confinement layer 27 and the p-type cladding layer 24 can be maintained.

上記実施例では、 GaAlAs / GaAs系半導
体レーザ素子について説明したが、基板としてInP、
電流狭窄層としてInP、光吸収層として1nGaAs
を用いたInGaAsP/ InP系半導体レーザ素子
等にも本発明は適用できる。
In the above embodiment, a GaAlAs/GaAs semiconductor laser device was explained, but InP,
InP as current confinement layer, 1nGaAs as light absorption layer
The present invention can also be applied to InGaAsP/InP semiconductor laser devices using InGaAsP/InP.

(発明の効果) 本発明の半導体レーザ素子は、このように活性・  層
を挟む一対のクラッド層の一方に、共振方向に延びる所
定幅の領域を残して光吸収層が接するように配設されて
いるため、該活性層内には、光導波路が形成され、該光
導波路内を光が安定的に伝播する。光吸収層と電流狭窄
層との間には、キャリアブロック層が介在されているた
め、光吸収層内の光吸収にて生じた少数キャリアが電流
狭窄層へ注入することなく速やかに拡散し、活性層にお
ける光発振される領域近傍において温度が上昇するおそ
れがない。その結果2本発明の半導体レーザ素子は、高
光出力にて発振させても劣化するおそれがなく、長期に
わたって高光出力まで安定的に発振することができ、光
デイスク装置の光源として好適に用い得る。
(Effects of the Invention) In the semiconductor laser device of the present invention, the light absorption layer is disposed in such a way that it is in contact with one of the pair of cladding layers sandwiching the active layer, leaving a region of a predetermined width extending in the resonance direction. Therefore, an optical waveguide is formed within the active layer, and light stably propagates within the optical waveguide. Since the carrier blocking layer is interposed between the light absorption layer and the current confinement layer, minority carriers generated by light absorption in the light absorption layer are quickly diffused without being injected into the current confinement layer. There is no fear that the temperature will rise in the vicinity of the region of the active layer where light oscillation occurs. As a result, the semiconductor laser device of the present invention has no risk of deterioration even when oscillated at a high optical output, can stably oscillate up to a high optical output over a long period of time, and can be suitably used as a light source for an optical disk device.

4 °° の  なi゛口 第1図は本発明の半導体レーザの一例を示す断面図、第
2図は本発明の半導体レーザ素子の他の例を示す断面図
、第3図は従来の半導体レーザの一例を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the semiconductor laser device of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing another example of the semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a laser.

11 = n型GaAs基板、12−n型Gao、 7
SAIQ、 2.AS電流狭窄層、13−p型Gao、
 2SA10.75八Sキャリアブロツク層、14・P
型GaAs光吸収層+1s−p型Gao、57Alo、
 43ASクラッド層、16−1型Gao、 esAl
o、 +s八へ活性層、17・・・n型Gao、 57
AI0.43ASクラッド層、 18・・・n型GaA
sキャップ層、19・・・溝部、20・・・溝部、21
・・・n型GaAs基板、22−n型Gao、 5J1
o、 4JSクラッド層、23・・・p型Gao、 1
sA1o、 +sAs、 24− P型Gao、st八
へ。、43八sクラッド層、25・・・p型GaAs光
吸収層、26・・・p型Gao、 zsAlo、 7S
ASキャリアブロック層、27・・・電流狭窄層。
11 = n-type GaAs substrate, 12-n-type Gao, 7
SAIQ, 2. AS current confinement layer, 13-p type Gao,
2SA10.758S carrier block layer, 14P
Type GaAs light absorption layer + 1s-p type Gao, 57Alo,
43AS cladding layer, 16-1 type Gao, esAl
o, +s8 to active layer, 17... n-type Gao, 57
AI0.43AS cladding layer, 18...n-type GaA
s cap layer, 19... groove portion, 20... groove portion, 21
...n-type GaAs substrate, 22-n-type Gao, 5J1
o, 4JS cladding layer, 23...p-type Gao, 1
sA1o, +sAs, 24- P-type Gao, to st8. , 438s cladding layer, 25... p-type GaAs light absorption layer, 26... p-type Gao, zsAlo, 7S
AS carrier block layer, 27... current confinement layer.

以上that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、一対のクラッド層に挟まれた活性層を有する半導体
レーザ素子であって、該活性層よりもエネルギーギャッ
プが小さいp型光吸収層と、該光吸収層よりもエネルギ
ーギャップが大きいp型キャリアブロック層と、n型電
流狭窄層とが該クラッド層の一方の側に、共振方向に延
伸した電流通路となるストライプ領域を挟んで順次積層
されている半導体レーザ素子。
1. A semiconductor laser device having an active layer sandwiched between a pair of cladding layers, a p-type light absorption layer having a smaller energy gap than the active layer, and a p-type carrier having a larger energy gap than the light absorption layer. A semiconductor laser device in which a block layer and an n-type current confinement layer are sequentially laminated on one side of the cladding layer with a stripe region serving as a current path extending in the resonance direction sandwiched therebetween.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996012328A1 (en) * 1994-10-18 1996-04-25 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Semiconductor laser device
WO1996020522A1 (en) * 1994-12-28 1996-07-04 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Semiconductor laser element

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