JPH01204489A - Semiconductor laser - Google Patents
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- JPH01204489A JPH01204489A JP2766888A JP2766888A JPH01204489A JP H01204489 A JPH01204489 A JP H01204489A JP 2766888 A JP2766888 A JP 2766888A JP 2766888 A JP2766888 A JP 2766888A JP H01204489 A JPH01204489 A JP H01204489A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はＩｎｘＧａｙＡｌｌ−ｘ−ｙＰ （０≦ｘ≦１
，０≦ｙ≦１）の半導体材料を使用した半導体レーザ装
置に関する。[Detailed description of the invention] [Object of the invention] (Industrial application field) The present invention is directed to InxGayAll-x-yP (0≦x≦1
, 0≦y≦1).
（従来の技術）
近年、ＧａＡｓ基板上に有機金属を用いた化学気相成長
法（以下１Ｍ０ＣＶＤ法と略記する。）により形成した
ＩｎｘＧａｙＡ１□−、−ｙＰ （０≦ｘ≦１．０≦ｙ
≦１）を使用した可視半導体レーザが注目されている。(Prior art) In recent years, InxGayA1□-, -yP (0≦x≦1.0≦y) was formed on a GaAs substrate by a chemical vapor deposition method (hereinafter abbreviated as 1M0CVD method) using an organic metal.
Visible semiconductor lasers using ≦1) are attracting attention.
ところで、半導体レーザの発振しきい値は動作電流の減
少、寿命特性の向上等の観点からも低いことが必要であ
る。レーザ発振のしきい値は、活性層からのキャリアの
もれによって決まり、特に有効質量の小さい電子のｐ−
クラッド層側へのもれを押えることが重要であると考え
られる。Incidentally, the oscillation threshold of a semiconductor laser needs to be low from the viewpoint of reducing operating current and improving life characteristics. The threshold of laser oscillation is determined by the leakage of carriers from the active layer, especially the p-
It is considered important to suppress leakage to the cladding layer side.
従来より使用されているＧａニー、ＡｌｘＡｓ （０≦
ｘ≦１）を使用したレーザ素子では、活性層とｐ−クラ
ッド層の伝導帯におけるバンド不連続を十分に大きくす
ることができる。そして、このバンド不連続が活性層か
らｐ−クラッド層への電子のもれを防ぐのに有効に働く
ため、発振のしきい値の上昇に対する大きな問題となら
なかった。Conventionally used Ga knee, AlxAs (0≦
In a laser device using x≦1), band discontinuity in the conduction bands of the active layer and the p-cladding layer can be made sufficiently large. Since this band discontinuity effectively works to prevent leakage of electrons from the active layer to the p-cladding layer, there was no major problem in raising the oscillation threshold.
しかし、本発明にかかるＩｎｘＧａｙＡｌ、、ｘ−ｙＰ
（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）材料は、従来使用されて
いるａａｌ−ＸＡＩＸＡＳ （０≦ｘ≦１）材料にくら
べ、伝導帯側のバンド不連続が小さいという特徴を持っ
ている。よって、バンド不連続だけでは電子のｐ−クラ
ッド側への漏れを十分に防ぐことができず、この系にお
いては有効なキャリアの閉じこめは困難であると考えら
れていた。However, InxGayAl, x-yP according to the present invention
(0≦x≦1, 0≦y≦1) material has the characteristic that band discontinuity on the conduction band side is smaller than the conventionally used aal-XAIXAS (0≦x≦1) material. . Therefore, band discontinuity alone cannot sufficiently prevent leakage of electrons to the p-cladding side, and it has been thought that effective carrier confinement is difficult in this system.
（発明が解決しよ、うとする課題）
以上述べたようにＩｎ、ＧａｙＡｌ□−Ｘ −ｙ Ｐ
（０≦ｘ≦１゜０≦ｙ≦１）の半導体材料を用いたレー
ザにおいてはキャリアの閉じこめが困難であり、レーザ
発振のしきい値の低減が難しい。(Problem to be solved by the invention) As stated above, In, GayAl□-X-yP
In a laser using a semiconductor material of (0≦x≦1°0≦y≦1), it is difficult to confine carriers, and it is difficult to reduce the threshold value of laser oscillation.
本発明は、活性層のキャリア濃度を制御することにより
、キャリアのもれを防止し、しきい値の低減をはかるこ
とを目的とする。An object of the present invention is to prevent carrier leakage and reduce the threshold value by controlling the carrier concentration of the active layer.
（課題を解決するための手段）
本発明者らは研究の結果、ＩｎｘＧａｙＡ］４−ｘ−ｙ
Ｐ （０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）材料を用いた半導体レ
ーザのしきい値は活性層のキャリア濃度によって大きく
左右されることを解明した。(Means for Solving the Problems) As a result of research, the present inventors found that InxGayA]4-x-y
It has been found that the threshold value of a semiconductor laser using P (0≦x≦1, 0≦y≦1) material is greatly influenced by the carrier concentration of the active layer.
この発明にかかる半導体レーザ装置は、ＧａＡｓ基板上
に形成されたｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層
からなり、かつ前記ＧａＡｓ基板上に略格子整合するよ
うに形成されたＩｎｘＧａｙＡｌｌ−ｘづＰ（０≦ｘ≦
１．０≦ｙ≦１）からなるダブルヘテロ接合構造部を含
む半導体レーザ装置において、活性層の不純物濃度が５
Ｘ１０１Ｇロー１以下であることを特徴とする。また、
前記半導体レーザ装置におけるｐ型クラッド層が、Ｚｎ
を不純物として含み、かつキャリア濃度がＺｎドーピン
グによって得られる最大キャリア濃度の１７２以下に設
定されていることを特徴とする。さらに、前記ｎ型クラ
ッド層が。A semiconductor laser device according to the present invention includes an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer formed on a GaAs substrate, and an InxGayAll-x layer formed on the GaAs substrate so as to be substantially lattice matched. P(0≦x≦
In a semiconductor laser device including a double heterojunction structure where 1.0≦y≦1), the impurity concentration of the active layer is 5.
It is characterized by being X101G low 1 or less. Also,
The p-type cladding layer in the semiconductor laser device is made of Zn
as an impurity, and the carrier concentration is set to 172 or less, which is the maximum carrier concentration obtained by Zn doping. Furthermore, the n-type cladding layer.
Ｓｉを不純物として含み、かつキャリア濃度が５×１０
１７０−３未満に設定されていることを特徴とするもの
である。Contains Si as an impurity and has a carrier concentration of 5×10
It is characterized by being set to less than 170-3.
取上の如く設定し活性層のキャリア濃度を制御すること
により、レーザ発振のしきい値の低減をはかることがで
きた。By setting the carrier concentration in the active layer as described above, it was possible to reduce the threshold value of laser oscillation.
（作 用）
以上、説明してきたように、ＩｎｘＧａｙＡｌｌ−ｘ−
ｙＰ （０≦ｘ≦１．０≦ｙ≦１）の半導体レーザにお
いては、有効なキャリアの閉じこめがむずかしく、発振
のしきい値の低減は困難であると考えられる。(Function) As explained above, InxGayAll-x-
In a semiconductor laser with yP (0≦x≦1.0≦y≦1), it is difficult to effectively confine carriers, and it is considered difficult to reduce the oscillation threshold.
しかし、本発明者らの研究の結果、活性層のキャリア濃
度を制御することにより、前記の問題を回避できること
がわかった。これは、以下に述べるような理由による。However, as a result of research conducted by the present inventors, it was found that the above problem can be avoided by controlling the carrier concentration in the active layer. This is due to the reasons described below.
ＩｎｘＧａｙＡｌｌ−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦
１）を用いた半導体レーザにおいて、活性層をＩｎ。ｅ
５Ｇ８Ｂ１＊５Ｐとし、ρ−クラッド層ではＡ１組成（
１−ｘ−ｙ）を十分に大きくすると活性層とｐ−クラッ
ド層のエネルギーギャップは十分に大きくなる。この場
合にはビルトインポテンシャルがキャリアの障壁として
作用することが考えられる。ビルトインポテンシャルは
、活性層とｐ−クラッド層の間の空乏層に存在するが、
空乏層の位置は活性層とｐ−クラッド層の各々のキャリ
ア濃度によって大きく変化する。InxGayAll-x-yP(0≦x≦1, 0≦y≦
In a semiconductor laser using 1), the active layer is made of In. e
5G8B1*5P, and the ρ-cladding layer has A1 composition (
1-x-y) is sufficiently large, the energy gap between the active layer and the p-cladding layer becomes sufficiently large. In this case, it is considered that the built-in potential acts as a barrier for carriers. A built-in potential exists in the depletion layer between the active layer and the p-cladding layer,
The position of the depletion layer varies greatly depending on the carrier concentration in the active layer and the p-cladding layer.
活性層のキャリア濃度がｐ−クラッド層のキャリア濃度
にくらべ大きくなると、空乏層のほとんどはｐ−クラッ
ド層中に存在する。このような場合にビルトインポテン
シャルは、活性層中からｐ−クラッド層中への電子のも
れを防止するためには有効に働かない。逆に活性層のキ
ャリア濃度が十分に低い場合には空乏層は活性層中にほ
とんど存在し、ビルトインポテンシャルにより電子が閉
じこめられる。このように、活性層のキャリア濃度が電
子のもれに大きく作用し、しきい値に影響を与えると考
えられる。実際に、第１図に示したようにレーザ発振の
しきい値電流は活性層の濃度が５×１０１１０１Ｇａ以
上になると急激に上昇することがわかった。When the carrier concentration in the active layer becomes larger than the carrier concentration in the p-cladding layer, most of the depletion layer exists in the p-cladding layer. In such a case, the built-in potential does not work effectively to prevent electron leakage from the active layer to the p-cladding layer. Conversely, when the carrier concentration in the active layer is sufficiently low, most of the depletion layer exists in the active layer, and electrons are confined by the built-in potential. In this way, it is thought that the carrier concentration in the active layer has a large effect on electron leakage and influences the threshold value. In fact, as shown in FIG. 1, it has been found that the threshold current for laser oscillation sharply increases when the concentration of the active layer exceeds 5×101101 Ga.
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Example) Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.
第２図は本発明の一実施例にかかる半導体レーザの概略
構造を示す断面図である。図中、１はｎ −ＧａＡｓ基
板であり、この基板１上には、層厚０．５μｍのｎ−Ｇ
ａＡｓバッファ層２２層厚０．６μｍのｎ−Ｉｎｏａ５
Ｇａ、、□５Ａ１ｏ、５ｓＰ−クラッド層３９層厚０．
１μｍのＩｎＱ Ｈ５ＧａｏＨｓＰ活活性層４慶
Ａｌｏ、３５Ｐ−クラッド層５フ層厚０．０５μｍのＰ
−ＩｎＯ−５Ｇａ、、ｓＰキャップ層６が順次積層形成
されており、このキャップ層６はその一部スドライブ状
部が層厚１．２μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層８と接
し、他の部分は層厚Ｏ０６μｍのｎ−ＧａＡｓブロック
層７で被覆され、かつ、このブロック層７上は前記キャ
ップ層６に接した前記ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８の連
続部で被覆されている。さらに、前記ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層８上には層厚０．３μｍのｐ ”−ＧａＡｓコ
ンタクト層９が積層被着されている。FIG. 2 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an n-GaAs substrate, and on this substrate 1 there is a layer of n-G with a thickness of 0.5 μm.
aAs buffer layer 22 layer thickness 0.6 μm n-Inoa5
Ga, □5A1o, 5sP-cladding layer 39 layer thickness 0.
1μm InQ H5GaoHsP active active layer 4Q Alo, 35P-cladding layer 5F layer thickness 0.05μm P
-InO-5Ga, sP cap layers 6 are sequentially laminated, and a part of this cap layer 6 is in contact with a 1.2 μm thick p-GaAs contact layer 8, and the other part is It is covered with an n-GaAs block layer 7 having a layer thickness of 06 μm, and the block layer 7 is covered with a continuous portion of the p-GaAs contact layer 8 in contact with the cap layer 6. Further, on the p-GaAs contact layer 8, a p''-GaAs contact layer 9 having a layer thickness of 0.3 μm is deposited.
取上の第２図に示すような構造は、減圧型ＭＯＣＶＤ法
により成長したものである。成長条件としては、基板温
度７３０℃、反応管内圧力２５Ｔｏｒｒ、成長速度３μ
ｍ／ｈである。成長の手順としては、１〜７までの各層
を成長し、ストライプ状の溝を形成した後、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層８とｐ”−ＧａＡｓコンタクト層９を再
成長している。ここで、ｐ−クラッド層の不純物として
はＺｎを用い、活性層のキャリア濃度はρ−クラッドの
キャリア濃度を変化させて、活性層中へのＺｎの拡散を
変化させることにより制御している。ｎ−クラッド層の
不純物としてはＳｉを用いているが、ＳｉはＺｎにくら
べはるかに拡散係数が小さく、活性層中へのＳｉの拡散
は無視することができる。つまり、ｎ−クラッドのキャ
リア濃度は活性層のキャリア濃度に影響を与えることは
なく、本実施例では活性層のキャリア濃度はｐ−クラッ
ド層からのＺｎの拡散により決まっている。The structure shown in FIG. 2 was grown by low pressure MOCVD. The growth conditions were a substrate temperature of 730°C, a reaction tube pressure of 25 Torr, and a growth rate of 3μ.
m/h. As for the growth procedure, after growing each layer from 1 to 7 and forming striped grooves, p-GaA
The s contact layer 8 and the p"-GaAs contact layer 9 are regrown. Here, Zn is used as an impurity in the p-cladding layer, and the carrier concentration in the active layer is changed by changing the carrier concentration in the ρ-cladding. , it is controlled by changing the diffusion of Zn into the active layer.Si is used as an impurity in the n-cladding layer, but Si has a much smaller diffusion coefficient than Zn, so it is difficult to diffuse into the active layer. In other words, the carrier concentration in the n-cladding does not affect the carrier concentration in the active layer, and in this example, the carrier concentration in the active layer is equal to the Zn from the p-cladding layer. determined by the diffusion of
第２図に示した各層のキャリア濃度はバッファ層が５
Ｘ １０” ａｎ−” 、 ｎ−クラッド層が１×１０
１７〜ＩＸ １０” ａｎ−’ Ｊ Ｐ−クラッド層が
５Ｘ１０”〜５Ｘ１０１７（ｎ−”、キャップ層が７
ｘ １０” ａｎ−’ ＋ブロック層が４ Ｘ １０”
ａｎ−” 、 ｐ−コンタクト層が２ Ｘ １０”
ａｎ−” 。The carrier concentration of each layer shown in Figure 2 is 5 in the buffer layer.
X 10” an-”, n-cladding layer is 1×10
17~IX 10"an-' JP-cladding layer is 5X10"~5X1017(n-", cap layer is 7
x 10"an-' + block layer is 4 x 10"
an-”, p-contact layer is 2 x 10”
an-”.
ｐ＋−コンタクト層がＩ Ｘ １０１９ａｎ−’である
。ここで、キャリア濃度はＣ−■法により測定を行って
いる。The p+-contact layer is Ix1019an-'. Here, the carrier concentration is measured by the C-■ method.
第１図に活性層のキャリア濃度とレーザ発振のしきい値
電流との関係を示す。ここで、ｎ−クラッド層のキャリ
ア濃度は４ Ｘ １０１０１７ａ’ 、レーザのストラ
イプ幅は７μｍ、共振器長は３００μｍとした。FIG. 1 shows the relationship between the carrier concentration in the active layer and the threshold current for laser oscillation. Here, the carrier concentration of the n-cladding layer was 4×101017a', the stripe width of the laser was 7 μm, and the cavity length was 300 μm.
活性層のキャリア濃度が５ Ｘ １０１Ｇａｎ−”以下
のときは、しきい値電流が５０ｍＡ以下となった。尚、
実験ではキャリア濃度が５ Ｘ １０”ｃｍ−”までは
しきい値電流が低減することが確認された。また、これ
らの素子は４０℃、３ｍＷにおいて１０００時間以上に
わたり安定に動作した。しかし、活性層のキャリア濃度
が５ Ｘ １０” （１２１−”を越えるとしきい値は
急激に上昇し、１００ｍＡをはるかにこえる値となった
。これらの結果から、活性層のキャリア濃度により、キ
ャリアのもれが大きく作用され、レーザのしきい値に多
大な影響を与えることが明確になった。よって、しきい
値を低減し、長寿命、高信頼性を有するＩｎｘＧａｙＡ
ｌｌ−ｘ−ＹＰ （０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）のレーザ
デバイスを作製するためには活性層のキャリア濃度を５
Ｘ １０” ｃｍ−３以下にすることが非常に重要で
あることがわかる。When the carrier concentration of the active layer was less than 5 x 101 Gan-'', the threshold current was less than 50 mA.
Experiments have confirmed that the threshold current decreases when the carrier concentration reaches 5.times.10"cm.sup.-". Furthermore, these devices operated stably for more than 1000 hours at 40° C. and 3 mW. However, when the carrier concentration in the active layer exceeds 5 x 10"(121-"), the threshold value rises rapidly and reaches a value far exceeding 100 mA.From these results, it is clear that the carrier concentration in the active layer It has become clear that the leakage has a large effect on the threshold value of the laser.Therefore, InxGayA, which has a reduced threshold value, long life, and high reliability.
In order to fabricate a laser device with ll-x-YP (0≦x≦1, 0≦y≦1), the carrier concentration of the active layer should be set to 5.
It can be seen that it is very important to keep it below X 10" cm-3.
次に活性層のキャリア濃度の制御方法について述べる。Next, a method for controlling the carrier concentration in the active layer will be described.
第３図にＩｎ。、５Ｇａｏ −１５Ａ１ｏ−３５ｐのＺ
ｎのドーピング特性を示す。ドーピングソースとしては
、ジメチル亜鉛（以下ＤＭＺと略称）を使用している。In Figure 3. , 5Gao-15A1o-35p Z
The doping characteristics of n are shown. Dimethyl zinc (hereinafter abbreviated as DMZ) is used as a doping source.
ＤＭＺの供給ｆ （ＩＩＩ族原料のモル流量とＤＭＺの
モル流量の比）が１以下の場合には、供給量に比例して
キャリア濃度が増加するが１をこえるとキャリア濃度は
５ Ｘ １０１７ａｎ−’で飽和する。このようにドー
ピングカーブが飽和し始めるＤＭＺ供給量より多い量の
ＤＭＺを供給する条件でｐ−クラッド層のドーピングを
行うと、成長中に活性層へのＺｎの拡散が急激に起こり
、活性層のキャリア濃度はｌＸ１０１７Ｃ１ｆｌ−”以
上となった。When the DMZ supply f (ratio of the molar flow rate of group III raw material to the molar flow rate of DMZ) is less than 1, the carrier concentration increases in proportion to the supply amount, but when it exceeds 1, the carrier concentration becomes 5 x 1017 an- ' to saturate. If the p-cladding layer is doped under conditions in which DMZ is supplied in an amount greater than the amount at which the doping curve begins to be saturated, Zn will rapidly diffuse into the active layer during growth, causing The carrier concentration was 1×1017C1fl−” or higher.
ドーピングカーブがＤＭＺの供給量に対してリニアな所
ではＺｎの拡散が小さく、Ｐ−クラッドのキャリア濃度
を最大キャリア濃度の半分以下にするとＺｎの拡散がほ
とんどおこらず活性層のキャリア濃度はＩ Ｘ １０１
６ａｎ−’以下となった。実際に、ｎ−クラッド層のキ
ャリア濃度を４ Ｘ １０１７ａｎ−’ 、 ｐ−クラ
ッド層のキャリア濃度を２ Ｘｌ０１７ａｎ−３（飽和
濃度の約５）以下としたとき活性層のキャリア濃度はｌ
Ｘｌ０”０１＋−’以下となり、このときのレーザ発振
のしきい値は４５ｍＡであった。（ストライプ幅は７μ
ｍ。Where the doping curve is linear with respect to the amount of DMZ supplied, Zn diffusion is small, and when the carrier concentration in the P-cladding is less than half of the maximum carrier concentration, Zn diffusion hardly occurs and the carrier concentration in the active layer becomes I 101
It became 6an-' or less. In fact, when the carrier concentration of the n-cladding layer is 4 X 1017an-' and the carrier concentration of the p-cladding layer is 2X1017an-3 (about 5 of the saturation concentration) or less, the carrier concentration of the active layer is
Xl0"01+-' or less, and the threshold for laser oscillation at this time was 45 mA. (The stripe width was 7μ
m.
共振器長は３００μｍとした。活性層のキャリア濃度は
５Ｘ１０１Ｇ■−３以下であればしきい値は５０ｍＡと
なるが、良好な信頼性及び再現性を得るためには１ＸＩ
Ｏ”ａｎ−”以下であることが望ましい。以上の結果に
より、ｐ−クラッド層のドーパントとしてＺｎを用いた
場合には、キャリア濃度をＺｎドーピングによって得ら
れる最大濃度の半分以下、すなわち２．５ Ｘ １０１
１０１７ａ以下にすることにより、活性層へのＺｎの拡
散を抑制することができ、レーザ発振しきい値の低減を
はかることができる。The resonator length was 300 μm. If the carrier concentration in the active layer is 5X101G■-3 or less, the threshold value will be 50mA, but in order to obtain good reliability and reproducibility, 1XI
It is desirable that it is less than O"an-". Based on the above results, when Zn is used as a dopant in the p-cladding layer, the carrier concentration is less than half the maximum concentration obtained by Zn doping, that is, 2.5 × 101
By making it 1017a or less, diffusion of Zn into the active layer can be suppressed, and the laser oscillation threshold can be reduced.
これまで述べたように、ＩｎｘＧａｙＡｌｔ −ｘ−ｙ
Ｐ （０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）材料を用いた半導体レ
ーザ装置において、活性層のキャリア濃度を５Ｘ１０”
■′″３以下に制御することがしきい値を低減するため
には非常に重要である。さらに１本発明者らによる系統
的な実験結果より、ｎ−クラッド層のキャリア濃度が上
記の半導体レーザ装置の信頼性に多大な影響を与えてい
ることがわかった。第４図に４０℃３ｍＷのレーザの通
電試験における通電時間と動作電流の関係を示す。ここ
で、ｐ−クラッド層のキャリア濃度は２ Ｘ １０”
ａｍ−’、活性層のキャリア濃度はｌＸｌ０”以下であ
り、レーザのストライプ幅は７μｍ、共振器長は３００
μｍとした。ｎ−クラッド層のキャリア濃度が５ Ｘ
１０” ａｍ−３をこえると、初期の通電によって急激
に動作電流が上昇し、安定な連続発振は不可能になった
。しかし、ｎ−クラッド層のキャリア濃度が５ＸＩＯ１
７ｃｎ″′１未満であれば、動作電流はほぼ７０ｍＡで
安定しており、これらの素子は１０００時間以上にわた
り安定に動作した。As mentioned above, InxGayAlt −x−y
In a semiconductor laser device using P (0≦x≦1, 0≦y≦1) material, the carrier concentration of the active layer is set to 5×10”
■'''It is very important to control the carrier concentration to 3 or less in order to reduce the threshold value.Furthermore, from the systematic experimental results by the inventors, it was found that the carrier concentration in the n-cladding layer is It was found that the reliability of the laser device was greatly affected. Figure 4 shows the relationship between the energization time and the operating current in a 3 mW laser energization test at 40°C. Density is 2 x 10”
am-', the carrier concentration in the active layer is less than lXl0'', the laser stripe width is 7 μm, and the cavity length is 300 μm.
It was set as μm. The carrier concentration in the n-cladding layer is 5X
When the current exceeds 10" am-3, the operating current increases rapidly due to the initial energization, making stable continuous oscillation impossible. However, when the carrier concentration in the n-cladding layer is 5XIO1
Below 7cn'''1, the operating current was stable at approximately 70mA, and these devices operated stably for more than 1000 hours.
よって、ＩｎＧａＰ活性層−ｘ−ｙＰ （０≦ｘ≦１，
０≦ｙ≦１）材料を用いた半導体レーザ装置において、
ｐ−クラッド層の不純物としてＺｎを用いキャリア濃度
をＺｎドーピングによって得られる最大キャリア濃度の
半分以下（２，５Ｘ １０”ｃｍ−”以下）とし、ｎ−
クラッド側の不純物としてＳｉを用いキャリア濃度を５
ＸＩＯ”Ｑ！ｌ−’未満とすれば、低しきい値で高信頼
な可視レーザを提供できることがわかった。Therefore, InGaP active layer −x−yP (0≦x≦1,
0≦y≦1) In a semiconductor laser device using a material,
Using Zn as an impurity in the p-cladding layer, the carrier concentration is set to less than half the maximum carrier concentration obtained by Zn doping (2.5X 10"cm-" or less), and the n-
Using Si as an impurity on the cladding side, the carrier concentration was set to 5.
It has been found that a highly reliable visible laser with a low threshold value can be provided if it is less than XIO"Q!l-'.
以上、説明したように本発明によれば、工ｎｘＧａｙＡ
ｌ、 −、−ｙＰ （０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）材料を
用いた半導体レーザ装置において、活性層のキャリア濃
度を５ Ｘ １０” ａｎ−’以下に制御することによ
り、レーザの発振のしきい値を低減することができる。As explained above, according to the present invention,
In a semiconductor laser device using l, -, -yP (0≦x≦1, 0≦y≦1) material, by controlling the carrier concentration of the active layer to 5 x 10"an-' or less, the laser The threshold of oscillation can be reduced.
さらに、ｎ−クラッドのキャリア濃度を５Ｘ１０”ａｉ
″′３未満にすることにより、長寿命、高信頼性を有す
る半導体レーザ装置を実現することが可能となり、本発
明の有用性は大きい。Furthermore, the carrier concentration of n-cladding was set to 5×10”ai
By making it less than ``'3, it becomes possible to realize a semiconductor laser device having a long life and high reliability, and the usefulness of the present invention is great.
第１図は活性層のキャリア濃度とレーザ発振のしきい値
の関係を示す特性図、第２図は本発明の一実施例に係る
半導体レーザ装置の概略を示す断面図、第３図はＤＭＺ
供給量とキャリア濃度の関係を示す特性図、第４図は通
電時間と動作電流の関係を示す特性図である。
１−ｎ−ＧａＡｓ基板。
２・・・ｎ−ＧａＡｓバッファ層、
３−−−ｎ−ＩｎＧａＡＩＰクラッド層、４−−−Ｉｎ
ＧａＰ活性層、
５−−−ｐ−ＩｎＧａＡＩＰクラッド層、６・・・ｐ−
ＩｎＧａＰキャップ層、
７・・・ｎ−ＧａＡｓブロック層、
８・・・ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、
９・・・ｐ”−ＧａＡｓコンタクト層。FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the carrier concentration of the active layer and the threshold value of laser oscillation, FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a DMZ
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between supply amount and carrier concentration, and FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between energization time and operating current. 1-n-GaAs substrate. 2...n-GaAs buffer layer, 3---n-InGaAIP cladding layer, 4---In
GaP active layer, 5--p-InGaAIP cladding layer, 6...p-
InGaP cap layer, 7... n-GaAs block layer, 8... p-GaAs contact layer, 9... p''-GaAs contact layer.
Claims (2)
＿ｘ＿−＿ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる、
ダブルヘテロ接合部を有し、このダブルヘテロ接合部の
活性層の不純物濃度が５×１０＾１＾６ｃｍ＾−＾３以
下であることを特徴とする半導体レーザ装置。(1) In_xGa_yAl_1_- on the GaAs substrate
consisting of _x_−_yP (0≦x≦1, 0≦y≦1),
1. A semiconductor laser device having a double heterojunction, wherein the impurity concentration of the active layer of the double heterojunction is 5×10^1^6 cm^-^3 or less.
つキャリア濃度がＺｎドーピングによって得られる最大
キャリア濃度の１／２以下に設定されていることを特徴
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 p-type cladding layer contains Zn as an impurity, and the carrier concentration is set to 1/2 or less of the maximum carrier concentration obtained by Zn doping. .
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| US07/307,278 US5034957A (en) | 1988-02-10 | 1989-02-07 | Semiconductor laser device |
| EP89102326A EP0328134B1 (en) | 1988-02-10 | 1989-02-10 | Semiconductor laser device and method of manufacturing semiconductor laser device |
| DE68925219T DE68925219T2 (en) | 1988-02-10 | 1989-02-10 | Semiconductor laser device and manufacturing method for the semiconductor laser device |
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| JP63027668A JP2685778B2 (en) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | Semiconductor laser device |
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ID=12227328
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|---|---|
| JP2685778B2 (en) | 1997-12-03 |
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