JPH01184972A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JPH01184972A
JPH01184972A JP826388A JP826388A JPH01184972A JP H01184972 A JPH01184972 A JP H01184972A JP 826388 A JP826388 A JP 826388A JP 826388 A JP826388 A JP 826388A JP H01184972 A JPH01184972 A JP H01184972A
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JP
Japan
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layer
band gap
semiconductor layer
semiconductor laser
semiconductor
Prior art date
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Application number
JP826388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideto Sugawara
秀人 菅原
Yasuo Oba
康夫 大場
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To decrease the effect of a barrier generated at an interface so as to decrease on operating voltage by a method wherein a super lattice layer and an intermediate band gap layer are provided between a clad layer large in a band gap and a contact layer small in a band gap. CONSTITUTION:A super lattice layer 16 provided with the same structured layer as a P-clad layer 15 and a P-intermediate band gap layer 17 are provided between the P-clad layer 15 and a P-GaAs electrode contact layer 18. The carrier concentration of the super lattice layer 16 and the intermediate band gap layer 17 are made higher than that of the P-clad layer 15. A P-super lattice layer and an intermediate band gap layer are formed as mentioned above, wherefore the height of the barrier at each interface can be decreased. And, as the P-electrode contact layer 18 can be doped in high concentration, the barrier can be decreased in height. By these processes, a semiconductor laser element low in an operating voltage and excellent in reliability can be obtained even if the element is a DH laser which has a large band gap difference between a clad layer and an electrode contact layer.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本箔明は前作電圧が低く、高信頼性を有する半導体レー
ザに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor laser with low previous voltage and high reliability.

(従来の技術) ダブルへテロS造を有する半導体レーザは光通信用光源
や光清鑵処理用の光源として注目され。
(Prior Art) Semiconductor lasers having a double-hetero S structure have attracted attention as light sources for optical communication and optical processing.

エピタキシャル成長法によるInP f基板とするIn
G&AjP系及びGaAjAa糸のm−vi化甘せ半導
体混晶モ材料とする半導体し、−ザが実用化されている
。また近年、GaAsを基板とし、こ糺に格子整せする
InGaAlP系半導体レーザの開発が進められている
InP f substrate by epitaxial growth method
G&AjP series and GaAjAa yarns have been put into practical use as m-vi semiconductor mixed crystal materials. Further, in recent years, progress has been made in the development of InGaAlP semiconductor lasers that use GaAs as a substrate and have a finely aligned lattice.

caAasこ格子整合するInGaAjPはバンドギャ
ップエネルギーが1.9〜2.35eV程度とm−’v
族化合W手樽本混晶として比較的大きな筐を持つ、この
ためこれをクラッド層材料として用いることにより活性
層材料としてバンドギャップの大きいものを用いても中
文なキャリア閉じ込め、光の閉じ込めを行うことが可能
であり、これによりこれまで実用化されていた材料系で
は、実視し得なかりた短波長での発振が可能となってい
る。このような半導体レーザでは、従来のもの憂こ比べ
多くの利点を有し、−例として光ディスク、オーディオ
/ビデオディスク用の光源として用いた場合、より高密
度な記録が可能になることが挙げられる。
InGaAjP, which is lattice matched to caAas, has a band gap energy of about 1.9 to 2.35 eV, m-'v.
As a group compound W Tetarumoto mixed crystal, it has a relatively large casing. Therefore, by using it as the cladding layer material, carrier confinement and light confinement can be achieved even if a material with a large band gap is used as the active layer material. This makes it possible to oscillate at short wavelengths that have not been visible with the material systems that have been put into practical use so far. Such semiconductor lasers have many advantages over conventional ones - for example, they enable higher density recording when used as light sources for optical discs and audio/video discs. .

またGaAs1板上に作成されるZuSe又(:uQa
Ss 6QJT1− ’l@、 I −m −V1@O
化&物手4本を用いることにより半導体レーザのより一
層の短波長化が可能である。
Also, ZuSe (:uQa) created on one GaAs board
Ss 6QJT1- 'l@, I -m -V1@O
By using four methods, it is possible to further shorten the wavelength of the semiconductor laser.

(発明が解決しようとする課題) 上記のような半導体レーザにおいては、次のような問題
があることをInGaAjP8クラッド1とする半導体
レーザを一例として説明する。
(Problems to be Solved by the Invention) In the semiconductor laser as described above, the following problems will be explained using a semiconductor laser having an InGaAjP8 cladding 1 as an example.

発振波長化するためには、活性1のバンドギャップおよ
びクラッド嗜のバンドギャップを十分大きくとることが
必要である。低し者いft[iK流、高信頼といった実
用的な見地から一例を上げると発振波長を620nmと
するには活性1にバンドギャップエネルギーが2.0e
VDInGaAjPクラツド1にバンドギャップエネル
ギーが2.35eVのJnQa−AlP %用いたダブ
ルヘテahaとすることが望ましい。
In order to increase the oscillation wavelength, it is necessary to make the band gap of active 1 and the band gap of cladding sufficiently large. To give an example from a practical standpoint such as low ft [iK style and high reliability], in order to set the oscillation wavelength to 620 nm, the band gap energy must be 2.0 e for the active 1.
It is desirable that the VDInGaAjP cladding 1 be a double heteroaha using JnQa-AlP% with a band gap energy of 2.35 eV.

このようなダブルへテロ構造は、金属熱分解去(Met
alorganice Chemical 34apo
r Deposition:以下MOCVD)あるいは
1分子線エピタキシー(Mo1ecular Beam
 Epiaxy : M8E HこよりGaAs4板上
にエピタキシャルに成長することにより得らnる。また
このようなダブルへテロ構造に’ILR注入を行なう際
には一方はi阪を導電性としオーミック電極を設けるこ
と停こより基板を′4極コンタクト場として用いること
により行なう、J活性1について基板と反対側からの電
流注入は基板と反対の導電性を有するGaAsキャップ
層をクラット層に設けこれにオー(、り電極を形成する
ことによりこれを電極コンタクト層として用いることに
より行なう、ここでGaAsを電極コンタクト層として
用いる利点として次のようなことが挙げられる。
Such double heterostructures can be used for metal pyrolysis removal (Met
alorganice Chemical 34apo
r Deposition: MOCVD hereafter) or single molecular beam epitaxy (Molecular Beam Epitaxy)
Epiaxy: Obtained by epitaxial growth on a GaAs4 plate from M8EH. In addition, when ILR implantation is performed on such a double heterostructure, one side is made conductive and the substrate is used as a four-pole contact field, rather than making the i-band conductive and providing an ohmic electrode. Current injection from the opposite side is achieved by providing a GaAs cap layer with conductivity opposite to that of the substrate on the crat layer and forming an electrode thereon to use it as an electrode contact layer. The following are the advantages of using this as an electrode contact layer.

すなわちQaAsは結晶性のより基板結晶が安唾に得ら
れること、高濃度のドーピングが可能であり。
That is, QaAs is crystalline, so substrate crystals can be easily obtained, and high concentration doping is possible.

低比抵抗の層を得ることが可能であること、オーミック
抵抗の低い電極コンタクトを形成することが容易である
こと、熱抵抗が小さく、活性層付近で発生する熱の放散
をすみやか沓こ行なえることなどである。
It is possible to obtain a layer with low resistivity, it is easy to form an electrode contact with low ohmic resistance, it has low thermal resistance, and the heat generated near the active layer can be quickly dissipated. Things like that.

し7J)シながらGaAaのバンドギャップエネルギー
は、1.42eV程度であり、クラシト層のバンドギャ
ップエネルギーとの間に大きな階差が存在する。   
・ 一般に同じ導電形を有しバンドギャップが異なる2つの
半導体層の界面にはバンドの不連続によるポテンシャル
バリアが形成される。このようなバリアの高さは、バン
ドの不連続の大きなものほど大きい、一般にバンドギャ
ップの差が大きいほど2つの半導体のバンドの不連続の
火きさは、大きいと考えられる。従うて、バンドギャッ
プ差の大きな2つの半導体層の界面には大きなポテンシ
ャルバリアが形成される。またこのようなバリアO厚さ
は、主にバンドギャップO大きな層のキャリア濃度によ
って決定し、キャリア濃度の高いものほど薄くなること
が知られている。バリアの存在する界面を経由して電流
を注入するためには。
However, the band gap energy of GaAa is about 1.42 eV, and there is a large difference between the band gap energy of the crasito layer and the band gap energy of GaAa.
- In general, a potential barrier is formed at the interface between two semiconductor layers having the same conductivity type and different band gaps due to band discontinuity. The height of such a barrier is considered to be larger as the band discontinuity becomes larger, and generally, the greater the difference in band gaps, the greater the severity of the band discontinuity between the two semiconductors. Therefore, a large potential barrier is formed at the interface between the two semiconductor layers with a large band gap difference. It is also known that the thickness of the barrier O is mainly determined by the carrier concentration of a layer with a large band gap O, and that the higher the carrier concentration, the thinner the layer becomes. In order to inject a current through an interface where a barrier exists.

高い4圧をかけることによってバリアの高さを低減する
か、高濃度のドーピング分行うことによりバリアを薄く
シ、トンネル効果による一流が支配的とすることが必快
である。
It is necessary to reduce the height of the barrier by applying a high 4-pressure, or to make the barrier thinner by doping at a high concentration, so that the current flow due to the tunnel effect becomes dominant.

本発明者らが鋭意実験を繰返したところ第3図にしたよ
うな、InGaP、(r活性層、InGaAjPをクラ
ッド層とし、QaAsJj板及び中ヤップ層として用い
た従来*eo+導体レーザに2いて、クラッド層のバン
ドギャップエネルギーが2.15eV穆度以下であれば
電流注入に大きな支障はなく、動作電圧は2.0v程度
と低い匝を示した。しかしながらInGaAjPクラッ
ド1のバンドギャップを2.15eV以上とすると動作
成田は徐々に増加しバンドギャップ2.35eVのIn
GaAjPをクラッド層として用いたときその動作電圧
は、3.5V以上の高い[を示し良好な特性を示すもの
は得られなかりた。
The inventors of the present invention repeatedly conducted experiments, and found that in a conventional*eo+ conductor laser as shown in Fig. 3, which used InGaP, (r active layer, InGaAjP as the cladding layer, QaAsJj board, and middle layer), If the band gap energy of the cladding layer was 2.15 eV or less, there was no major problem in current injection, and the operating voltage was as low as about 2.0 V. However, when the band gap of InGaAjP cladding 1 was set to 2.15 eV or more, Then, the dynamic field gradually increases and the bandgap is 2.35 eV.
When GaAjP was used as the cladding layer, the operating voltage was as high as 3.5 V or more, and no material showing good characteristics was obtained.

crtはGaAsとのバンドギャップの大きなInGa
AjPにおいては、高キャリア濃度の層を得難いため上
述のバリアがGaAa−InGaAAtP界面に形成さ
れたことによると考えられる。
crt is InGa, which has a large band gap with GaAs.
This is thought to be due to the fact that the above-mentioned barrier was formed at the GaAa-InGaAAtP interface because it is difficult to obtain a layer with high carrier concentration in AjP.

本発明は上記I情を考慮してなされたもので。The present invention has been made in consideration of the above circumstances.

その目的とするところは、クラッド層と’[taコンタ
クト層の間に大きなバンドギャップ差が存在するDf(
レーザにおいても、@作電圧を高めることなく、高信頼
性をMする半導体V−ザ畏鑞を提供することにある。
The objective is to find Df(
In lasers as well, the objective is to provide a semiconductor laser that achieves high reliability without increasing the operating voltage.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(昧TIAを解決するための手段) 本発明ではバンドギャップの大きなりラッド層とバンド
ギャップの小さなコンタクト層の間−ζ両者のバンドギ
ャップの中間的な儂を持つ中間バンドギャップ層とクラ
ッド層と同じ層によって超格子層を設け、又、その超格
子層とコンタクト層の間に中間バンドギャップ層を設け
ている。
(Means for solving the problem of TIA) In the present invention, between the rad layer with a large band gap and the contact layer with a small band gap - an intermediate band gap layer and a cladding layer having an intermediate layer with a band gap between the two. The same layer provides a superlattice layer, and an intermediate bandgap layer is provided between the superlattice layer and the contact layer.

(作用) 上記中間層バンドギャップIiIを設けていることによ
り、界面に生ずるバリアの影響を低減し動作電圧を低減
する仁とができる。
(Function) By providing the intermediate layer bandgap IiI, it is possible to reduce the influence of the barrier generated at the interface and reduce the operating voltage.

(実施列) 以下本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Implementation row) The details of the present invention will be explained below with reference to illustrated embodiments.

第1図は1本発明の第1の実施列に係る午導体し−ザO
概略構成を示す断面図である0図中11はN−GaAs
基板であり、この基板11上には、N−Ino、s (
Gal −xAjx)o、@Pe N−中間バンドギヤ
9プId 12. N −In6.(Gas−yAj、
)a、、IP eN−クラッドIll 13 、In、
、l (Gal−zAjz )6.@* P活性層14
 m P −I nO*lCG &I−y A j y
 )o、sP e P −クラツド層15 * P −
In、)、=(Gas−xAjx)0.Ip lP−中
間バンドギャップ層と、  P −In0.、 (Ga
p−yAny)。as p、クラッド層と同構造層によ
るP−超格子1j 16 e P −In6.* (G
as−XAjx)6.、 P aP−中間バンドギャッ
プ1il17.P−GaAs、P−電極コンタクト層1
8が順次形成されている。
FIG. 1 shows a meridional conductor according to a first embodiment of the present invention.
11 in Figure 0, which is a cross-sectional view showing a schematic configuration, is N-GaAs.
On this substrate 11, N-Ino,s (
Gal -xAjx)o, @Pe N-Intermediate Band Gear 9P Id 12. N-In6. (Gas-yAj,
) a, , IP eN-Clad Ill 13 , In,
, l (Gal-zAjz)6. @*P active layer 14
m P -I nO*lCG &I-y A j y
) o, sP e P - cladding layer 15 * P -
In, ), = (Gas-xAjx)0. Ip lP-intermediate bandgap layer and P-In0. , (Ga
p-yAny). as p, P-superlattice 1j 16 e P-In6. with the same structural layer as the cladding layer. * (G
as-XAjx)6. , P aP - intermediate bandgap 1il17. P-GaAs, P-electrode contact layer 1
8 are formed in sequence.

P−電極コンタクト層18上Cζは、5lO1等の絶縁
膜19が形成され、この絶縁膜19は、ストライプ状に
除去されている。絶縁膜18.およびP−電極コンタク
)1118の上面にP@電極20が形成されている。ま
た基板11は、n−電極コンタクト層として役割を有し
、基板11の下面にN側電極21が形成されている。
An insulating film 19 of 5lO1 or the like is formed on Cζ of the P-electrode contact layer 18, and this insulating film 19 is removed in a striped pattern. Insulating film 18. A P@electrode 20 is formed on the upper surface of the P@ electrode contactor 1118. Further, the substrate 11 has a role as an n-electrode contact layer, and an N-side electrode 21 is formed on the lower surface of the substrate 11.

上記の碑取において各層のバンドギャップ−厚さ、キャ
リア濃度は以下のとおりに設定されている。N−GaA
s基板11 (1,42eVe70μm、3X10”c
ar” ) I N−中間バンドギャップ層12(2,
16V#0.2μmt3X10”cm−’)e N−ク
ラッド層13(2,35a Vz 1.5ttme l
Xl0”cm−’ ) #活性層14(2,0OeVt
0.5(Ga1μmsアンドープ)、p−り9wド11
i  1 5  (2,35eV、1.5 μm、  
5X10”丁C「易 )、 P −超格子層16(それ
ぞれ2.1eV、2.35eVti層が3〜10λe 
3 X 10 ”cm−1)e P−中間バンドギャッ
プ層17 (2,1eV、 250A * 3X10”
crrr” ”) −P −GaAa’iaE極)yタ
クト層18 (1,42eve 0.2am3 X 1
0” cm”” )である。
In the above monument, the bandgap-thickness and carrier concentration of each layer are set as follows. N-GaA
s substrate 11 (1,42eVe70μm, 3X10"c
ar”) I N-intermediate bandgap layer 12 (2,
16V#0.2μmt3X10"cm-')e N-cladding layer 13 (2,35a Vz 1.5ttme l
Xl0"cm-') #Active layer 14 (2,0OeVt
0.5 (Ga1μms undoped), p-ri 9w de 11
i 1 5 (2.35 eV, 1.5 μm,
5X10" C "easy", P-superlattice layer 16 (respectively 2.1eV, 2.35eVti layer is 3~10λe
3 X 10"cm-1)e P-intermediate bandgap layer 17 (2,1eV, 250A*3X10"
crrr” ”) -P-GaAa'iaE pole)y tact layer 18 (1,42eve 0.2am3 X 1
0"cm").

上記の構造が従来のIll造と異なる点は、P−クラツ
ド層15とP−GaAs電極コンタクト層18の中にP
−中間バンドギャップ層とP−クラッド層同様構造層に
よる超格子116と、P−中間バンドギャップ1a17
を設けたことにある。また超格子層16及び中間バンド
ギャップrfi 17のキャリア濃度は、P−クラッド
層15に比べて大きくしである。
The difference between the above structure and the conventional Ill structure is that the P-cladding layer 15 and the P-GaAs electrode contact layer 18 contain P.
- A superlattice 116 with a structure layer similar to the intermediate bandgap layer and the P-cladding layer, and the P-intermediate bandgap 1a17
This is because we have established Further, the carrier concentration of the superlattice layer 16 and the intermediate bandgap rfi 17 is larger than that of the P-cladding layer 15.

このような構造の優位性については、n It(1,p
atlとも同様と考えられるので、ここでは、P−クラ
ッド層15.P−超格子層16.P−中間バンドギヤv
 7’ 1m 17− P−電極コンタクト層18のボ
テン7ヤル分布を第2図に示し、こnを列として以下に
評じく説明する。
Regarding the superiority of such a structure, n It(1, p
Since it is considered to be the same with atl, here, the P-cladding layer 15. P-superlattice layer 16. P-intermediate band gear v
7' 1m 17- The column distribution of the P-electrode contact layer 18 is shown in FIG. 2, and will be described below using n as a column.

大きなバンドギャップ差を有する。P−クラツド層15
とP−電極コンタクト層を直接接合すると、第4図憂こ
示すような大きなバリアが形成され。
It has a large bandgap difference. P-clad layer 15
When the P-electrode contact layer is directly bonded to the P-electrode contact layer, a large barrier is formed as shown in FIG.

且つ、P−クラッド層である広いバンドギヤ、フを有す
るP−InGaAjPに高a度のドーピングを行なうこ
とが極めて困難であり、従うでバリアの幅は広くレーザ
を発振させるために注入するキャリアをすべてトンネル
効果によりバリアを透過させるのは困難である。
Furthermore, it is extremely difficult to dope P-InGaAjP, which is a P-clad layer and has a wide band gear, to a high degree of doping. It is difficult to penetrate the barrier due to the tunnel effect.

これに対し、第2図に示すようにP−クラッドrd15
とP−4極コンタクト層18の間にP−超格子層と中間
バンドギャップ層を形成することにより、そのそれぞれ
の界面でのバリアの高さを低減できる。またp −’&
を甑コンタクト層18には。
On the other hand, as shown in Fig. 2, P-clad rd15
By forming a P-superlattice layer and an intermediate bandgap layer between the P-quadrupole contact layer 18 and the P-quadrupolar contact layer 18, the height of the barrier at each interface can be reduced. Also p −'&
to the contact layer 18.

高濃度のドーピングが可能であるため、バリアの高さを
低減することが可能である。
Since high doping is possible, it is possible to reduce the barrier height.

このよりSC本実施列憂ζよればクラッド層と電極コン
タクト10間に大きなバンドギヤリプ差が存在するDH
レーザに詔いても動作電圧を高めることなく、また高信
頼性を有する半導体レーザ装置を実塊することができ、
その有用性は絶大である。
From this, according to the SC implementation plan, there is a large band gear difference between the cladding layer and the electrode contact 10.
It is possible to produce a semiconductor laser device with high reliability without increasing the operating voltage even if the laser is manipulated,
Its usefulness is enormous.

又、第5因は、本発明の第2の実施列に係わる半導体レ
ーザの概略構造を示す断面図である0図中511は、n
−GaAs基板であり、この基板511上にはn−Ga
AsバVフyi1512及びn−InGaPバVファ層
513層形13れている。
Further, the fifth factor is 511 in the cross-sectional view showing the schematic structure of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.
-GaAs substrate, and on this substrate 511 there is an n-GaAs substrate.
The As buffer layer 1512 and the n-InGaP buffer layer 513 are layered.

/(277層513上tこはn −InGaP1l 5
14゜InGaP活性i1活性15及びp−InGaA
jPクラッド層516,517,518からなるダブル
へテロ接合構造部が形成されている。ここで、クラッド
層517は、低Aj組成であり、又、エツチング停止層
として作用する。また、クラッド1518は、ストライ
プ状に加工されており、これによりpクラッド層iζス
トライプうリブが形成されている。クラッド層518上
には、p−InAjPとp−InGaPによる超格子層
519.及びp −InGaP中間バンドギヤFプ層5
−20.及びp−GaAsコンタクト層5−21が形成
されている。ダブルへテロ接曾構造部、及びコンタクト
層5210側面には、n−GaAs電流阻止層522が
形成されている。コンタクト層521及び電流阻止層5
22上にit s p −G a Asコンタク)li
523が形成されている。そして、コンタクト層523
の上面に金14it極524が被層され、基板511の
下面6ζ金属Tt極525が被着されている。
/(277 layer 513 top n-InGaP1l 5
14゜InGaP activity i1 activity 15 and p-InGaA
A double heterojunction structure consisting of jP cladding layers 516, 517, and 518 is formed. Here, the cladding layer 517 has a low Aj composition and also acts as an etch stop layer. Further, the cladding 1518 is processed into a striped shape, thereby forming ribs on the p cladding layer iζ stripes. On the cladding layer 518 is a superlattice layer 519 made of p-InAjP and p-InGaP. and p-InGaP intermediate band gear F layer 5
-20. and a p-GaAs contact layer 5-21. An n-GaAs current blocking layer 522 is formed on the side surface of the double hetero contact structure and the contact layer 5210. Contact layer 521 and current blocking layer 5
It sp-G a As contact on 22)li
523 is formed. And contact layer 523
A gold 14it electrode 524 is coated on the upper surface, and a 6ζ metal Tt electrode 525 is coated on the lower surface of the substrate 511.

この構造では、電流狭窄は、コンタクト層521と電流
阻止層522により行われ、光導波はストライプ状のメ
サ形成されたクラッド層51Bにより行われる。なお、
バッファ層513は、GaAs上に形成するInGaA
jP系結晶の品質向上のためである。
In this structure, current confinement is performed by a contact layer 521 and a current blocking layer 522, and optical waveguide is performed by a cladding layer 51B formed in a striped mesa. In addition,
The buffer layer 513 is made of InGaA formed on GaAs.
This is to improve the quality of jP-based crystals.

上記の#造が従来の構造と異なる点は、p−クラッド@
51Bと、GaA1:rンタクト層521の間に、p−
中間バンドギャップ層(!:p−/う。
The difference between the above # structure and the conventional structure is that p-clad @
51B and the GaA1:r contact layer 521, a p-
Intermediate bandgap layer (!:p-/u.

ド層同構造による超格子層519とp−中間バンドギャ
ップ層520を設けたことにある。また。
The reason is that a superlattice layer 519 and a p-intermediate bandgap layer 520 having the same structure as the de-layers are provided. Also.

超格子層519及び中間バンドギャップ層520のキャ
リア濃度は、クラッド層51Bに比べて大きくしである
The carrier concentration of the superlattice layer 519 and the intermediate bandgap layer 520 is larger than that of the cladding layer 51B.

このよ5な構造の優位性については、第1の実施例で述
べたのと同様に、大きなバンドギャップ差を有するクラ
ッド1518とコンタクト層521を直接接合とするこ
とによりて形成される大きなバリアをクラッドI!15
18とフンタクト層521の間に超格子層と中間バンド
ギャップ11を形成することによりそれぞれの界面での
バリアの高さを低減できる。tたp−コンタクト@52
1を高濃度のドーピングが可能となるためあバッファの
高さを低減することができる。
As mentioned in the first embodiment, the advantage of this type of structure is that the large barrier formed by directly bonding the cladding 1518 and the contact layer 521, which have a large band gap difference, can be explained as follows. Clad I! 15
By forming the superlattice layer and the intermediate band gap 11 between the layer 18 and the free layer 521, the height of the barrier at each interface can be reduced. tap-contact@52
Since it is possible to dope 1 with a high concentration, the height of the buffer can be reduced.

かくして得られたウェハをへき関して、共振器長250
μmのレーザ素子を作成したところ、しきい線電流40
mA微分量子効率片面当り、20%と良好な特性が得ら
れた。光出力は、駆動電流に従うで10mW以上まで直
線的に増大し、キングのない成好な電流−光出力特性を
示した。また。
The wafer thus obtained was separated and the resonator length was 250 mm.
When we created a μm laser device, we found that the threshold current was 40
Good characteristics with a mA differential quantum efficiency of 20% per side were obtained. The optical output increased linearly to 10 mW or more as the drive current increased, showing excellent current-light output characteristics without kinging. Also.

遠視1[、近視野像共に拳峰であり、良好なモード制御
が行われていることが判明した。さらに発振スペクトル
振Wは1過度の半導体レーザよりも大幅に広く、このた
め外部からの反射光により誘起される雑音が著しく低減
されている。又、動作電圧は、2.2Vと極めて低い唾
が得られている。
Both the far-sightedness 1 and the near-field image were clear, indicating that good mode control was being performed. Furthermore, the oscillation spectrum oscillation W is much wider than that of a semiconductor laser of 100 nm, so noise induced by externally reflected light is significantly reduced. Furthermore, the operating voltage is as low as 2.2V.

尚1本発明は上述した実施列に述べた材料を用いたレー
ザに限定されるものではない0例えば基板としてGaA
sを用い、クラッド層としてZn5l−xsex*cu
Gast等を用い電極コンタクト層としてGaAsを用
いた半導体レーザにおいてもその有用性は非蕗に絶大で
ある。iたその池水発明の要旨を通説しない範囲で種々
変形して実施することができる。
Note that the present invention is not limited to lasers using the materials described in the above-mentioned embodiments. For example, GaA as a substrate may be used.
using Zn5l-xsex*cu as the cladding layer.
Even in a semiconductor laser using GaAs as an electrode contact layer using Gast or the like, its usefulness is enormous. The present invention can be modified and implemented in various ways without misunderstanding the gist of the invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、クラツド層と電極コンタクト層の間に
大きなバンドギャップ差を有する半導体レーザ罠置iこ
おいても低動作電圧強いては高信頼性を有する半導体レ
ーザ素子を実現することが可能となりその有用性は絶大
である。
According to the present invention, it is possible to realize a semiconductor laser device having a low operating voltage and high reliability even in a semiconductor laser trap arrangement having a large band gap difference between the cladding layer and the electrode contact layer. Its usefulness is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

$1図は本発明の第1の実施例に係る半導体レーザ0概
略構造を示す断面図、92図は第1図に示す半導体レー
ザのポテンシャル分布を示す特性図、第3図は従来の半
導体レーザの概略構造を示す断面図、i@4図は従来例
のレーザQポテンシャル分布を示す特性図、第5図は第
2の実施列憂こ係る半導体レーザの概略構造図である。 11=n−GaAs基板、  12−  n −InG
aAjP中間バンドギャップ層、13・・・n−InG
aAjPクラッド層、14・・・アンドープInGaA
jP/i性層。 15 ・・・p −InGaAjPクラッド層、16・
 p−超格子#、17・・・p−InGaAjP中間バ
ンドギャップlii、18 ・・・p−GaAs電極コ
ンタクト層、19・・・絶縁膜、20.21・・・電極
層、511・・・n−GaAs基板、512・・・n−
GaAs第1バVフア層。 513 ・・・n −InGaP嘉2バッファ層、51
4・・・n −InAjP第1クラVド層、515−ア
ンドープInGaP活性層、516−p−InAjP第
2クラッドrf#、  517 = p −InGaP
嘉3クラッド層(エツチング停止層)、518・・・p
−InAlP第4クラVド+IJ、519−・p−超格
子層、520・ p−InGaP中間バンドギャップ層
、521・・・p−GaAs第2コンタクトr@、52
2 ・= n−GaAst流阻止層、戸23・・・p−
GaAs第3コンタクト層。 524.525・・・電極。 第  1 図 第3図 第  3 図 d i  4 図
Figure 1 is a cross-sectional view showing the schematic structure of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention, Figure 92 is a characteristic diagram showing the potential distribution of the semiconductor laser shown in Figure 1, and Figure 3 is a diagram of the conventional semiconductor laser. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the laser Q potential distribution of a conventional example, and FIG. 5 is a schematic structural diagram of a semiconductor laser according to the second embodiment. 11=n-GaAs substrate, 12- n-InG
aAjP intermediate bandgap layer, 13...n-InG
aAjP cladding layer, 14... undoped InGaA
jP/i sex layer. 15...p-InGaAjP cladding layer, 16.
p-superlattice #, 17...p-InGaAjP intermediate bandgap lii, 18...p-GaAs electrode contact layer, 19...insulating film, 20.21...electrode layer, 511...n -GaAs substrate, 512...n-
GaAs first buffer layer. 513...n-InGaP Ka2 buffer layer, 51
4...n-InAjP first cladding layer, 515-undoped InGaP active layer, 516-p-InAjP second cladding rf#, 517 = p-InGaP
Ka3 cladding layer (etching stop layer), 518...p
-InAlP fourth clad V+IJ, 519-.p-superlattice layer, 520.p-InGaP intermediate bandgap layer, 521...p-GaAs second contact r@, 52
2 ・= n-GaAst flow blocking layer, door 23...p-
GaAs third contact layer. 524.525...electrode. Figure 1 Figure 3 Figure 3 Figure d i 4

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型の第1半導体層、この第1半導体層よ
りもバンドギャップの広い第1導電壁の第2半導体層、
前記第1、第2半導体層に隣接して狭まれた第1導電壁
の第3半導体層を少なくとも含み、第2半導体層から第
1半導体層第3半導体層へキャリアが移動することによ
り作動する半導体素子において、前記第3半導体層が第
1半導体層を構成する材料と第2半導体層を構成する材
料とを積層した超格子より成ることを特徴とする半導体
レーザ装置。
(1) a first semiconductor layer of a first conductivity type; a second semiconductor layer of a first conductive wall having a wider band gap than the first semiconductor layer;
The method includes at least a third semiconductor layer with a first conductive wall narrowed adjacent to the first and second semiconductor layers, and is operated by movement of carriers from the second semiconductor layer to the first semiconductor layer and the third semiconductor layer. 1. A semiconductor laser device, wherein the third semiconductor layer is formed of a superlattice in which a material forming the first semiconductor layer and a material forming the second semiconductor layer are laminated.
(2)第1導電型がP型であることを特徴とする請求項
1記載の半導体レーザ装置。
(2) The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the first conductivity type is P type.
(3)第1半導体層がInGaP、第2半導体がIn_
0_._5(Ga_1_−_xAl_x)_0_._5
PでAl組成がx=0.8以上であり、かつGaAs基
板上に略格子整合していることを特徴とする請求項2記
載の半導体レーザ装置。
(3) The first semiconductor layer is InGaP, and the second semiconductor layer is In_
0__. _5(Ga_1_-_xAl_x)_0_. _5
3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein P has an Al composition of x=0.8 or more, and is substantially lattice matched to a GaAs substrate.
(4)第1半導体層がInGaP、第2半導体層がIn
AlPであり、かつGaAs基板上に略格子整合してい
ることを特徴とする請求項2記載の半導体レーザ装置。
(4) The first semiconductor layer is InGaP, and the second semiconductor layer is In
3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein the semiconductor laser device is made of AlP and is substantially lattice-matched to a GaAs substrate.
(5)半導体素子が可視光半導体レーザであることを特
徴とする請求項3若しくは4記載の半導体レーザ装置。
(5) The semiconductor laser device according to claim 3 or 4, wherein the semiconductor element is a visible light semiconductor laser.
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