JPH01179489A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH01179489A JPH01179489A JP232888A JP232888A JPH01179489A JP H01179489 A JPH01179489 A JP H01179489A JP 232888 A JP232888 A JP 232888A JP 232888 A JP232888 A JP 232888A JP H01179489 A JPH01179489 A JP H01179489A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体レーザ装置に関する。
（従来の技術）
（ＡＩｘＧａｌ−ｘ）０．５ＩｎＯ，５Ｐ混晶は０≦Ｘ
≦０．６５の範囲で直接遷移型のバンド構造を持つ化合
物半導体であり、この混晶のみでダブルヘテロ構造を持
つ半導体レーザ装置を形成する場合は波長５８０ｎｍ程
度までの室温連続発振が期待され、クラッド層によりバ
ンドギャップの大きな半導体（ＩＩ−ＶＩ族半導体など
）を使用した場合には波長５３０ｎｍ程度までの室温連
続発振が期待される。現在活性層に ”０．１５ＧａＯ，８５）０．５ＩｎＯ，５Ｐを用いた
半導体レーザで６４０ｎｍの室温連続発振が実現されて
いる（エレクトロニクス・レターズ（ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＩＣ８ＬＥＴＴＥＲ３゜１９８７、２３． ｐｐ１３２
７−１３２８））。
≦０．６５の範囲で直接遷移型のバンド構造を持つ化合
物半導体であり、この混晶のみでダブルヘテロ構造を持
つ半導体レーザ装置を形成する場合は波長５８０ｎｍ程
度までの室温連続発振が期待され、クラッド層によりバ
ンドギャップの大きな半導体（ＩＩ−ＶＩ族半導体など
）を使用した場合には波長５３０ｎｍ程度までの室温連
続発振が期待される。現在活性層に ”０．１５ＧａＯ，８５）０．５ＩｎＯ，５Ｐを用いた
半導体レーザで６４０ｎｍの室温連続発振が実現されて
いる（エレクトロニクス・レターズ（ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＩＣ８ＬＥＴＴＥＲ３゜１９８７、２３． ｐｐ１３２
７−１３２８））。
一方、有機金属熱分解法（ＭＯＶＰＥと略す）により成
長した（ＡＩ、Ｇａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５”混晶の
バンドギャップエネルギーはその組成のみでは一義的に
は決まらず、成長温度・ｖ／ＩＩＩ比・ｐ型ドーピング
の有無により変化することが知られている。そして現在
まで（ＡＩｘＧａｌ−ｘ）、５Ｉｎ、５Ｐ系の半導体レ
ーザ装置では活性層は全てアンドープの結晶が用いられ
ている。
長した（ＡＩ、Ｇａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５”混晶の
バンドギャップエネルギーはその組成のみでは一義的に
は決まらず、成長温度・ｖ／ＩＩＩ比・ｐ型ドーピング
の有無により変化することが知られている。そして現在
まで（ＡＩｘＧａｌ−ｘ）、５Ｉｎ、５Ｐ系の半導体レ
ーザ装置では活性層は全てアンドープの結晶が用いられ
ている。
（発明が解決しようとする問題点）
光ディスクなどへの半導体レーザ装置の応用面では発振
波長が短いほど有利である。
波長が短いほど有利である。
このとき上述のようにアンドープの
（Ａｔ工Ｇａ１−ｘ）。、５Ｉｎ６．５Ｐ結晶を活性層
に用いた場合は、同一組成の活性層で、もっとも短波長
での発振を得ようとすると成長温度およびＶ ／ＩＩＩ
比でその成長条件が規定されてしまう。この成長条件の
範囲は広いものではなく、また必ずしも発光効率など他
の結晶品質のよい結晶が得られる条件と一致するもので
はない。そしてＡ１組成を増す程良質な結晶が得にくく
なり発振が難しくなる。このため同一組成の活性層でも
っとも短波長で発振するレーザが望まれる。このことを
成長温度およびＶ／ＩＩＩ比以外の条件で満たす方法と
して活性層をｐ型ドーピングする方法がある。しかしな
がら従来量も一般的に用いられているｐ型ドーパントで
あるＺｎをドーピングすると波長は同一組成中で最も短
波長となるが発光効率が下がってしまい、発振しきい値
が高くなるという問題があった。
に用いた場合は、同一組成の活性層で、もっとも短波長
での発振を得ようとすると成長温度およびＶ ／ＩＩＩ
比でその成長条件が規定されてしまう。この成長条件の
範囲は広いものではなく、また必ずしも発光効率など他
の結晶品質のよい結晶が得られる条件と一致するもので
はない。そしてＡ１組成を増す程良質な結晶が得にくく
なり発振が難しくなる。このため同一組成の活性層でも
っとも短波長で発振するレーザが望まれる。このことを
成長温度およびＶ／ＩＩＩ比以外の条件で満たす方法と
して活性層をｐ型ドーピングする方法がある。しかしな
がら従来量も一般的に用いられているｐ型ドーパントで
あるＺｎをドーピングすると波長は同一組成中で最も短
波長となるが発光効率が下がってしまい、発振しきい値
が高くなるという問題があった。
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、同一組成の活
性層をもつレーザの中で最も短波長で発振し、かつしき
い値の上昇などの他の弊害を持たない半導体レーザ装置
を提供することにある。
性層をもつレーザの中で最も短波長で発振し、かつしき
い値の上昇などの他の弊害を持たない半導体レーザ装置
を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の半導体レーザ装置は少なくとも活性層が（Ａｌ
ｘＧａ１−ｘ）。５Ｉｎ。、５Ｐ（０≦Ｘ≦０．６５）
からなりダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ装置に
おいて、活性層にマグネシウムがドーピングしてあるこ
とを特徴とする。
ｘＧａ１−ｘ）。５Ｉｎ。、５Ｐ（０≦Ｘ≦０．６５）
からなりダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ装置に
おいて、活性層にマグネシウムがドーピングしてあるこ
とを特徴とする。
（作用）
ＭＯＶＰＥにより成長した（ＡＩｘＧａｓ−ｘ）０．５
ＩｎＯ，５Ｐ結晶はＩｎとＡＩおよびＧａがＩＩＩ族副
格子上で自然超格子を形成することが知られている。そ
してこの自然超格子のできる割合は成長温度・Ｖ／ＩＩ
Ｉ比という成長条件で決まりその割合が少ない程バンド
ギャップエネルギーの太きなすなわち発光波長の短い結
晶となり、ＩｎとＡＩとＧａが完全に無秩序になった時
に同一組成の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）。、５Ｉｎ０．５Ｐ
結晶のうち最もバンドギャップエネルギーの大きなすな
わち発光波長の短い結晶となる。また成長温度・Ｖ ／
ＩＩＩ比が自然超格子を形成する条件の時でもＺｎやＭ
ｇを１×１０１８ｃｍ−３以上ドーピングすると自然超
格子を形成せず、同一組成の（ＡｌｘＧａニーｘ）。５
■ｎ０．５Ｐ結晶のうち最もバンドギャップエネルギー
の太きなすなわち発光波長の短い結晶となる。そしてＺ
ｎをドーピングした結晶はアンドープの結晶に比べ発光
効率が劣化するがＭｇをドーピングした結晶では劣化は
見られない。以上のことより本発明を用いれば同一組成
の”ｘＧａｌ−ｘ）０．５ＩｎＯ，５Ｐ結晶を活性層と
するレーザのうち最も短波長で発振し発振しきい値など
の発振特性の良好な半導体レーザ装置が得られる。
ＩｎＯ，５Ｐ結晶はＩｎとＡＩおよびＧａがＩＩＩ族副
格子上で自然超格子を形成することが知られている。そ
してこの自然超格子のできる割合は成長温度・Ｖ／ＩＩ
Ｉ比という成長条件で決まりその割合が少ない程バンド
ギャップエネルギーの太きなすなわち発光波長の短い結
晶となり、ＩｎとＡＩとＧａが完全に無秩序になった時
に同一組成の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）。、５Ｉｎ０．５Ｐ
結晶のうち最もバンドギャップエネルギーの大きなすな
わち発光波長の短い結晶となる。また成長温度・Ｖ ／
ＩＩＩ比が自然超格子を形成する条件の時でもＺｎやＭ
ｇを１×１０１８ｃｍ−３以上ドーピングすると自然超
格子を形成せず、同一組成の（ＡｌｘＧａニーｘ）。５
■ｎ０．５Ｐ結晶のうち最もバンドギャップエネルギー
の太きなすなわち発光波長の短い結晶となる。そしてＺ
ｎをドーピングした結晶はアンドープの結晶に比べ発光
効率が劣化するがＭｇをドーピングした結晶では劣化は
見られない。以上のことより本発明を用いれば同一組成
の”ｘＧａｌ−ｘ）０．５ＩｎＯ，５Ｐ結晶を活性層と
するレーザのうち最も短波長で発振し発振しきい値など
の発振特性の良好な半導体レーザ装置が得られる。
（実施例）
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の半導体レーザ装置の一実施例を示すレ
ーザチップの断面図である。
ーザチップの断面図である。
まず−回目の減圧ＭＯＶＰＥによる成長で、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１（Ｓｉドープ：ｎ＝２×１０１８ｃｍ−３）上
に、ｎ型”０．５ＧａＯ，５）０．５ＩｎＯ，５Ｐクラ
ッド層２（ｎ＝５Ｘ１０１７ａｍ−３；厚みｌｐｍ）、
マグネシウムをドーピングしたＧａ０．５■ｎｏ５Ｐ活
性層３（ｐ＝１．５Ｘ１０１８ａｍ−３；厚み０．１Ｐ
ｍ）、ｐ 型”０．５ＧａＯ，５）０．５ＩｎＯ，５
Ｐ り ラ ツ ド 層４（ｐ ＝ ５
Ｘ １０１７ｃｍ−３；厚みｌｐｍ） 、ｐ型Ｇａ０．
５Ｉｎ０．５Ｐ層５（ｐ＝ＩＸ１０１８ｃｍ−３；厚み
５０人）、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６（ｐ＝５Ｘ１０１
８ｃｍ−３；厚み０．５ｐｍ）を順次形成した。成長条
件は、温度７００°Ｃ１圧カフ０Ｔｏｒｒ、 Ｖ／ＩＩ
Ｉ＝２００、キャリヤガス（Ｈ２）の全流量１５１／ｍ
ｉｎとした。原料としては、トリメチルインジウム（Ｔ
Ｍ工：（ＣＨ３）３■ｎ）、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ：（Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ）、トリメチルアルミニウム（
ＴＭＡ：（ＣＨ３）３Ａｌ）、アルシン（ＡｓＨ３）、
ホスフィン（ＰＨ３）、ｎ型ドーパント：セレン化水素
（Ｈ２Ｓｅ）、ｐ型ドーパント：シクロペンタヂエニル
マグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を用いた。こうして成長し
たウェハにフォトリソグラフィにより幅５１１ｍのスト
ライプ状のＳｉＯ２マスクを形成した。次にこの５ｔＯ
２マスクを用いてリン酸系のエツチング液によりｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層６をメサ状にエツチングした。つづい
て塩酸系のエツチング液により、ｐ型Ｇａ０．５Ｉｎｏ
５Ｐ層５およびｐ型”０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ
Ｏ，５Ｐクラッド層４をメサ状にエツチングした。
ｓ基板１（Ｓｉドープ：ｎ＝２×１０１８ｃｍ−３）上
に、ｎ型”０．５ＧａＯ，５）０．５ＩｎＯ，５Ｐクラ
ッド層２（ｎ＝５Ｘ１０１７ａｍ−３；厚みｌｐｍ）、
マグネシウムをドーピングしたＧａ０．５■ｎｏ５Ｐ活
性層３（ｐ＝１．５Ｘ１０１８ａｍ−３；厚み０．１Ｐ
ｍ）、ｐ 型”０．５ＧａＯ，５）０．５ＩｎＯ，５
Ｐ り ラ ツ ド 層４（ｐ ＝ ５
Ｘ １０１７ｃｍ−３；厚みｌｐｍ） 、ｐ型Ｇａ０．
５Ｉｎ０．５Ｐ層５（ｐ＝ＩＸ１０１８ｃｍ−３；厚み
５０人）、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６（ｐ＝５Ｘ１０１
８ｃｍ−３；厚み０．５ｐｍ）を順次形成した。成長条
件は、温度７００°Ｃ１圧カフ０Ｔｏｒｒ、 Ｖ／ＩＩ
Ｉ＝２００、キャリヤガス（Ｈ２）の全流量１５１／ｍ
ｉｎとした。原料としては、トリメチルインジウム（Ｔ
Ｍ工：（ＣＨ３）３■ｎ）、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ：（Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ）、トリメチルアルミニウム（
ＴＭＡ：（ＣＨ３）３Ａｌ）、アルシン（ＡｓＨ３）、
ホスフィン（ＰＨ３）、ｎ型ドーパント：セレン化水素
（Ｈ２Ｓｅ）、ｐ型ドーパント：シクロペンタヂエニル
マグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を用いた。こうして成長し
たウェハにフォトリソグラフィにより幅５１１ｍのスト
ライプ状のＳｉＯ２マスクを形成した。次にこの５ｔＯ
２マスクを用いてリン酸系のエツチング液によりｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層６をメサ状にエツチングした。つづい
て塩酸系のエツチング液により、ｐ型Ｇａ０．５Ｉｎｏ
５Ｐ層５およびｐ型”０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ
Ｏ，５Ｐクラッド層４をメサ状にエツチングした。
つぎにＳｉＯ２マスクをつけたまま減圧ＭＯＶＰＥによ
り二回目の成長を行ないｎ型ＧａＡｓ層７を形成した。
り二回目の成長を行ないｎ型ＧａＡｓ層７を形成した。
そしてＳｉＯ２マスクを除去した後に、減圧ＭＯＶＰＥ
により三回目の成長を行ないｐ型ＧａＡｓコンタクト層
８を形成した。最後に、ｐ、ｎ両電極を形成してキャビ
ティ長２５０μｍにへき開し、個々のチップに分離した
。
により三回目の成長を行ないｐ型ＧａＡｓコンタクト層
８を形成した。最後に、ｐ、ｎ両電極を形成してキャビ
ティ長２５０μｍにへき開し、個々のチップに分離した
。
比較のために膜厚などの他の素子パラメータや他の成長
条件は同一で活性層のドーピングをＺｎで１．５ Ｘ
１０１１０ｌ８ したものと、活性層がアンドープのも
のを作った。それぞれの素子の発振成長と発振しきい値
電流を第２図に示す。この図より本発明を用いることに
より同一組成の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）。５Ｉｎ、５Ｐ結
晶を活性層とするレーザのうち最も短波長で発振し発振
しきい値などの発振特性の良好な半導体レーザ装置が得
られることがわかる。なお上述の実施例では活性層とク
ラッド層の組成を規定して述べたが発振波長を短くする
ためにＡＩを含む結晶を活性層に用いる場合も同様の効
果が得られ、クラッド層の組成やクラッド層に用いる結
晶の種類は活性層の組成により光と注入キャリアを十分
に閉じ込めることのできるものに選べばよい。また本発
明はプレーナ、ＢＨあるいはこの他のいがなる断面構造
のレーザにおいても同様の効果が得られる。
条件は同一で活性層のドーピングをＺｎで１．５ Ｘ
１０１１０ｌ８ したものと、活性層がアンドープのも
のを作った。それぞれの素子の発振成長と発振しきい値
電流を第２図に示す。この図より本発明を用いることに
より同一組成の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）。５Ｉｎ、５Ｐ結
晶を活性層とするレーザのうち最も短波長で発振し発振
しきい値などの発振特性の良好な半導体レーザ装置が得
られることがわかる。なお上述の実施例では活性層とク
ラッド層の組成を規定して述べたが発振波長を短くする
ためにＡＩを含む結晶を活性層に用いる場合も同様の効
果が得られ、クラッド層の組成やクラッド層に用いる結
晶の種類は活性層の組成により光と注入キャリアを十分
に閉じ込めることのできるものに選べばよい。また本発
明はプレーナ、ＢＨあるいはこの他のいがなる断面構造
のレーザにおいても同様の効果が得られる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれは同一組成の（ＡＩｘ
Ｇａｌ−ｘ）。、５Ｉｎ８．５Ｐ結晶を活性層とするレ
ーザのうち最も短波長で発振し発振しきい値などの発振
特性の良好な半導体レーザ装置が得られる。
Ｇａｌ−ｘ）。、５Ｉｎ８．５Ｐ結晶を活性層とするレ
ーザのうち最も短波長で発振し発振しきい値などの発振
特性の良好な半導体レーザ装置が得られる。
第１図は本発明の半導体レーザ装置の一実施例を示すレ
ーザチップの断面図である。第２図は本発明の半導体レ
ーザ装置と従来の半導体レーザ装置の発振波長と発振し
きい値電流を示す図である。 図において、１はｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型（ＡＩＯ
，５ＧａＯ，５）０．５■ｎＯ，５Ｐクラッド層、３は
マグネシウムをドーピングしたＧａ０．５ｒｎ０．ｓｐ
活性層、４はｐ壓（ＡＩＱ、５ＧａＯ，５）０．５Ｉｎ
Ｏ，ＳＰ り ラ ッ ド 層 、５ はｐＷＧａ０
．５Ｉｎ０．５Ｐ層、６はｐ型ＧａＡｓキャップ層、７
はｎｕＧａＡｓ層、８はｐ型ＧａＡｓコンタクト層であ
る。
ーザチップの断面図である。第２図は本発明の半導体レ
ーザ装置と従来の半導体レーザ装置の発振波長と発振し
きい値電流を示す図である。 図において、１はｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型（ＡＩＯ
，５ＧａＯ，５）０．５■ｎＯ，５Ｐクラッド層、３は
マグネシウムをドーピングしたＧａ０．５ｒｎ０．ｓｐ
活性層、４はｐ壓（ＡＩＱ、５ＧａＯ，５）０．５Ｉｎ
Ｏ，ＳＰ り ラ ッ ド 層 、５ はｐＷＧａ０
．５Ｉｎ０．５Ｐ層、６はｐ型ＧａＡｓキャップ層、７
はｎｕＧａＡｓ層、８はｐ型ＧａＡｓコンタクト層であ
る。
Claims (1)
- １、少なくとも活性層がＧａ＿０．＿５Ｉｎ＿０．＿５
Ｐまたは、（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ）＿０．＿５Ｉ
ｎ＿０．＿５Ｐ（０＜ｘ≦０．６５）からなりダブルヘ
テロ構造を有する半導体レーザ装置において、活性層に
マグネシウムがドーピングしてあることを特徴とする半
導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP232888A JPH01179489A (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP232888A JPH01179489A (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01179489A true JPH01179489A (ja) | 1989-07-17 |
Family
ID=11526244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP232888A Pending JPH01179489A (ja) | 1988-01-07 | 1988-01-07 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01179489A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0291927A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-03-30 | Sanyo Electric Co Ltd | ＣａＡｌＩｎＰの形成方法 |
| US5177757A (en) * | 1990-06-18 | 1993-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser producing visible light |
-
1988
- 1988-01-07 JP JP232888A patent/JPH01179489A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0291927A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-03-30 | Sanyo Electric Co Ltd | ＣａＡｌＩｎＰの形成方法 |
| US5177757A (en) * | 1990-06-18 | 1993-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser producing visible light |
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