JPH01268177A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH01268177A JPH01268177A JP9763888A JP9763888A JPH01268177A JP H01268177 A JPH01268177 A JP H01268177A JP 9763888 A JP9763888 A JP 9763888A JP 9763888 A JP9763888 A JP 9763888A JP H01268177 A JPH01268177 A JP H01268177A
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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、低しきい値電流(以下1thと記す。)、か
つ高効率な、低雑音・高出力半導体レーザ(以下LDと
記す。)の構造に関する。
つ高効率な、低雑音・高出力半導体レーザ(以下LDと
記す。)の構造に関する。
半導体レーザ(以下LDと記す。)を光情報処理用装置
等の光源として使用する際、出射光の一部が外部光学系
等により反射され再度LDの共振器に戻ることにより、
干渉効果によってLDからの出力光の雑音成分(以下戻
り光雑音と記す。)か増大し、実用に供することが不可
能となる場合がある。この戻り光雑音を低減させる手段
として縦モードを多軸発振させる方法がある。これを実
現する方法として、第3図に示す如く構造のLDがあっ
た。n型−GaAs基板301上に、n型−GaAsバ
ッファー層302、n型A、ll GaAS第1のクラ
ッド層303、活性層304、p型−A j Ga A
s第2のクラ’yド層305、p型−GaAsコンタ
ク1へ層306、を順次積層した後、第2のクラッド層
の途中までエツチング除去してリブ状の光導波路を形成
する。次いでn−VI族化合物半導体であるZn Se
e層07で埋め込み、ストライプ状の電流注入領域を形
成し、p側電極306、n側電極307を形成して作製
される。
等の光源として使用する際、出射光の一部が外部光学系
等により反射され再度LDの共振器に戻ることにより、
干渉効果によってLDからの出力光の雑音成分(以下戻
り光雑音と記す。)か増大し、実用に供することが不可
能となる場合がある。この戻り光雑音を低減させる手段
として縦モードを多軸発振させる方法がある。これを実
現する方法として、第3図に示す如く構造のLDがあっ
た。n型−GaAs基板301上に、n型−GaAsバ
ッファー層302、n型A、ll GaAS第1のクラ
ッド層303、活性層304、p型−A j Ga A
s第2のクラ’yド層305、p型−GaAsコンタ
ク1へ層306、を順次積層した後、第2のクラッド層
の途中までエツチング除去してリブ状の光導波路を形成
する。次いでn−VI族化合物半導体であるZn Se
e層07で埋め込み、ストライプ状の電流注入領域を形
成し、p側電極306、n側電極307を形成して作製
される。
ここで共振器端面近傍では、光導波路幅を、電流注入領
域幅とほぼ同程と細くして屈折率導波!fI造とし、中
央付近では、光導波路幅を充分広くして利得導波構造と
している。この構造とすることで、屈折率導波i遣を反
映した、安定した基本横モード発振、低非点収差特性、
利得導波構造を反映した縦モードのマルチ化による低雑
音特性か得られることになる。
域幅とほぼ同程と細くして屈折率導波!fI造とし、中
央付近では、光導波路幅を充分広くして利得導波構造と
している。この構造とすることで、屈折率導波i遣を反
映した、安定した基本横モード発振、低非点収差特性、
利得導波構造を反映した縦モードのマルチ化による低雑
音特性か得られることになる。
しかし、前述の従来技術では、コンタク1〜層の導電型
か、第2のクラッド層と同じでありかつ、リブ上全面に
コンタクト層が存在することから、次のような課題を有
している。
か、第2のクラッド層と同じでありかつ、リブ上全面に
コンタクト層が存在することから、次のような課題を有
している。
1)p側電極より注入されたキャリアは、光導波路幅の
広い利得導波構造の領域では、低抵抗であるコンタクI
・層内で広がり、その後活性層に注入されることから、
キャリアの広がりによるIthの増加をまねく。
広い利得導波構造の領域では、低抵抗であるコンタクI
・層内で広がり、その後活性層に注入されることから、
キャリアの広がりによるIthの増加をまねく。
2)1)と同様の理由により、I7Dの利得導波成分が
大となり、量子効率の低下をまねく。
大となり、量子効率の低下をまねく。
3)Ithの増加、量子効率の低下により、消費電力が
大となり、信頼性か劣下する。
大となり、信頼性か劣下する。
そこで本発明はこのような課題を解決するものであり、
その目的とするところは、コンタクト層で電流狭窄を行
ない、過大なキャリアの広がりを抑制することにより、
安定した基本横モード発振・低非点収差特性・低雑音特
性を維持しつつ、低Ith発振・高効率なLDを提供す
るところにある。
その目的とするところは、コンタクト層で電流狭窄を行
ない、過大なキャリアの広がりを抑制することにより、
安定した基本横モード発振・低非点収差特性・低雑音特
性を維持しつつ、低Ith発振・高効率なLDを提供す
るところにある。
本発明のLDは、■−v族化合物半導体基板上に、第1
のクラッド層、活性層、第2のクラッド層およびコンタ
クト層を積層した異種接合構造の、第2のクラッド層の
途中まで除去して成るリブ状の光導波路を有し、かつ該
リブ状の光導波路側面は、IT −VI族化合物半導体
で埋め込まれ、かつ少なくとも一方の共振器端面近傍で
は、電流注入幅と、該光導波路の幅をほぼ同程度として
屈折率導波構造とし、該共振器中央付近では、該光導波
路幅を、該電流注入幅より充分広くして利得導波構造と
した半導体レーザにおいて、該利得導波構造を有する領
域の該コンタクト層の幅が、該屈折率導波構造を有する
領域の該電流注入幅と、ほぼ同程度であることを特徴と
する。
のクラッド層、活性層、第2のクラッド層およびコンタ
クト層を積層した異種接合構造の、第2のクラッド層の
途中まで除去して成るリブ状の光導波路を有し、かつ該
リブ状の光導波路側面は、IT −VI族化合物半導体
で埋め込まれ、かつ少なくとも一方の共振器端面近傍で
は、電流注入幅と、該光導波路の幅をほぼ同程度として
屈折率導波構造とし、該共振器中央付近では、該光導波
路幅を、該電流注入幅より充分広くして利得導波構造と
した半導体レーザにおいて、該利得導波構造を有する領
域の該コンタクト層の幅が、該屈折率導波構造を有する
領域の該電流注入幅と、ほぼ同程度であることを特徴と
する。
第1図は、本発明の実施例を示す構造図である。
(a)は上面図、(b)および(c)は、各々八−A′
およびB−B ′での断面図である。第2図は、本発明
のLDの作製工程図である。以下第2図を用いて実施例
の説明を説明する。
およびB−B ′での断面図である。第2図は、本発明
のLDの作製工程図である。以下第2図を用いて実施例
の説明を説明する。
最初に、n型−GaAs基板101上に、n型−GaA
sバッファー層102、n型−A、QGaAs第1のク
ラッド層103、AjGaAs活性i ]、 04、p
型−A、QGaAs第2のクラッド層−巨 − 105、p型−GaAsコンタクl−層106を順次積
層する6積層には、液相成長法、有杆金属気相成長法(
以下MOCVD方と記ず。)、分子線成長法等の手段の
使用が可能である。続いて前記各層を積層したウェハ上
に二酸化ケイ素等誘電体薄膜を形成し、第2図(c)の
斜線て示ず如くリブエツチング形状108に、通常のフ
ォトリソグラフィー工程により二酸化ケイ素等誘電体薄
膜をパターニングして、リブエツチング用マスク107
とする。(第2図(a))次いで、リブエツチング用マ
スク107の形状に、積層ウェハを、第2のクラッド層
105の途中までエツチングして、リブを形成する。(
第2図(b))ここでリブ上に、リブエツチング用マス
ク107を載せたままの状態で、n−VI族化合物半導
体であるZ n、 S e層を成長する。ZnS+e層
の成長には、付加体原料を用いたMOCVD法等の手段
の使用が可能である。この場合リブ外部の第2のクラッ
ド層上には単結晶Z n、 S e層109が、一方リ
ブ上部のリブエツチング用マスク107上には多結晶Z
n S0層110が成長する(第2図(d))。続い
てリブ上部の多結晶Z n、 S e層をNaOH水溶
液等のエツチング液を用いて選択的にエツチング除去す
る。この場合には、単結晶Zn5e層109と多結晶Z
n5e層との間のエツチングレートの差を利用しており
、マスク形成することなくエツチングが完了する。エツ
チング終了後のLDの上面図が第2図(e)であり、斜
線を施した部分がエツチングされずに残った単結晶Zn
5e層109の1部である。次いで、p型−コンタクト
層106を、ストライプ状にエツチングする。(第2図
(f))この際ストライプの幅は、ストライプエツチン
グ後の上面図である第2図(g)に示す如く、共振器端
面近傍のリブの幅とはほぼ同程度としている。第2図(
g)の斜線部は、コンタクト層のエツチングにより露出
した第2のクラッド層である。最後にp側電極111形
成、裏面のケンマ工程、n側電極112形成の各工程を
経てLD作製工程は終了する。
sバッファー層102、n型−A、QGaAs第1のク
ラッド層103、AjGaAs活性i ]、 04、p
型−A、QGaAs第2のクラッド層−巨 − 105、p型−GaAsコンタクl−層106を順次積
層する6積層には、液相成長法、有杆金属気相成長法(
以下MOCVD方と記ず。)、分子線成長法等の手段の
使用が可能である。続いて前記各層を積層したウェハ上
に二酸化ケイ素等誘電体薄膜を形成し、第2図(c)の
斜線て示ず如くリブエツチング形状108に、通常のフ
ォトリソグラフィー工程により二酸化ケイ素等誘電体薄
膜をパターニングして、リブエツチング用マスク107
とする。(第2図(a))次いで、リブエツチング用マ
スク107の形状に、積層ウェハを、第2のクラッド層
105の途中までエツチングして、リブを形成する。(
第2図(b))ここでリブ上に、リブエツチング用マス
ク107を載せたままの状態で、n−VI族化合物半導
体であるZ n、 S e層を成長する。ZnS+e層
の成長には、付加体原料を用いたMOCVD法等の手段
の使用が可能である。この場合リブ外部の第2のクラッ
ド層上には単結晶Z n、 S e層109が、一方リ
ブ上部のリブエツチング用マスク107上には多結晶Z
n S0層110が成長する(第2図(d))。続い
てリブ上部の多結晶Z n、 S e層をNaOH水溶
液等のエツチング液を用いて選択的にエツチング除去す
る。この場合には、単結晶Zn5e層109と多結晶Z
n5e層との間のエツチングレートの差を利用しており
、マスク形成することなくエツチングが完了する。エツ
チング終了後のLDの上面図が第2図(e)であり、斜
線を施した部分がエツチングされずに残った単結晶Zn
5e層109の1部である。次いで、p型−コンタクト
層106を、ストライプ状にエツチングする。(第2図
(f))この際ストライプの幅は、ストライプエツチン
グ後の上面図である第2図(g)に示す如く、共振器端
面近傍のリブの幅とはほぼ同程度としている。第2図(
g)の斜線部は、コンタクト層のエツチングにより露出
した第2のクラッド層である。最後にp側電極111形
成、裏面のケンマ工程、n側電極112形成の各工程を
経てLD作製工程は終了する。
ここで使用したZn5e層は、いかなるA」混晶比のA
jGaAs層よりも、屈折率が小さな材料であることか
ら、接合の平行な方向での光の閉じ込めが有効に行なわ
れる。また接合に平行方向の光の閉じ込めを決定するリ
ブ領域とリブ以外の領域との屈折率段差45は、第2の
クラッド層の残り厚を変えることで、有効なlXl0−
3≦4nの値が得られる。
jGaAs層よりも、屈折率が小さな材料であることか
ら、接合の平行な方向での光の閉じ込めが有効に行なわ
れる。また接合に平行方向の光の閉じ込めを決定するリ
ブ領域とリブ以外の領域との屈折率段差45は、第2の
クラッド層の残り厚を変えることで、有効なlXl0−
3≦4nの値が得られる。
また本LDでは、共振器端面近傍では、リブ領域と電流
注入領域であるコンタクト層幅をほぼ等しくして屈折率
導波構造としていることから、これを反映して、安定し
た基本横モード発振、低非点収差特性が得られる。(第
1図(b))、一方、共振器中央付近では、リブ領域幅
を電流注入領域であるコンタクト層幅より充分広くする
ことで利得導波構造としていることから縦モードはマル
チモード化して、戻り光に対する光出力変動が極めて小
さい低雑音特性が得られる。(第1図(C))また本L
Dでは、抵抗率か高いZn5e層(δ21×105Ωa
n)をリブ側面に配しているので、リブ領域外を流れる
無効電流はほとんど存在しない。加えてリブ幅の広い利
得導波構造を有する領域上のコンタクト層幅を、屈折率
導波構造領域のリブ幅とほぼ等しくすることで、リブ領
域内でのキャリアの広がりを、縦マルチモードが得られ
る程度に制限出来ることがら、リブ上にコンタクト層が
全面存在する場合に比してIthを低減することが可能
でありかっ、量子効率の向上が実現されることになる。
注入領域であるコンタクト層幅をほぼ等しくして屈折率
導波構造としていることから、これを反映して、安定し
た基本横モード発振、低非点収差特性が得られる。(第
1図(b))、一方、共振器中央付近では、リブ領域幅
を電流注入領域であるコンタクト層幅より充分広くする
ことで利得導波構造としていることから縦モードはマル
チモード化して、戻り光に対する光出力変動が極めて小
さい低雑音特性が得られる。(第1図(C))また本L
Dでは、抵抗率か高いZn5e層(δ21×105Ωa
n)をリブ側面に配しているので、リブ領域外を流れる
無効電流はほとんど存在しない。加えてリブ幅の広い利
得導波構造を有する領域上のコンタクト層幅を、屈折率
導波構造領域のリブ幅とほぼ等しくすることで、リブ領
域内でのキャリアの広がりを、縦マルチモードが得られ
る程度に制限出来ることがら、リブ上にコンタクト層が
全面存在する場合に比してIthを低減することが可能
でありかっ、量子効率の向上が実現されることになる。
第4図に注入電流−光出力特性を示す。実線が本発明の
LDであり、破線はコンタクト層のエツチングを実施し
ていないLDの特性である。明らかに利得導波構造領域
での電流法がりを抑制した効果が見られる。Ithは5
5mAから40mAへと減少し、量子効率は、30%か
ら40%へと向上した。測定に用いたLDは、屈折率導
波構造部のリブ幅4μm、利得導波構造部のリブ幅15
μm、エツチング後のコンタクト層幅3μmである。ま
た縦モードはマルチ化しており、RIN岬3xlO−”
Hz−’であった。
LDであり、破線はコンタクト層のエツチングを実施し
ていないLDの特性である。明らかに利得導波構造領域
での電流法がりを抑制した効果が見られる。Ithは5
5mAから40mAへと減少し、量子効率は、30%か
ら40%へと向上した。測定に用いたLDは、屈折率導
波構造部のリブ幅4μm、利得導波構造部のリブ幅15
μm、エツチング後のコンタクト層幅3μmである。ま
た縦モードはマルチ化しており、RIN岬3xlO−”
Hz−’であった。
以上の実施例では、I[[−V族化合物半導体のAjG
aAsを例としたが、他の材料系に対しても同様に実施
可能である。また、実施例で述べたすべての導電型を逆
にした(n型をp型に、またはp型をn型に)構造にお
いても、加えて、第1あるいは第2のクラッド層を単層
ではなく、異なった組成として、LOC構造、SCH,
i造等にした場合、さらに活性層に量子井戸構造を適用
した構造においても同様に実施可能である。
aAsを例としたが、他の材料系に対しても同様に実施
可能である。また、実施例で述べたすべての導電型を逆
にした(n型をp型に、またはp型をn型に)構造にお
いても、加えて、第1あるいは第2のクラッド層を単層
ではなく、異なった組成として、LOC構造、SCH,
i造等にした場合、さらに活性層に量子井戸構造を適用
した構造においても同様に実施可能である。
以上述べたように本発明によれは、コンタクト層を、屈
折率導波構造領域のリブ幅とほぼ同程度の幅を除いてエ
ツチング除去して、均一幅のストライプ形状としたこと
により以下のような効果を有する。
折率導波構造領域のリブ幅とほぼ同程度の幅を除いてエ
ツチング除去して、均一幅のストライプ形状としたこと
により以下のような効果を有する。
1)利得導波構造領域では、コンタクト層がリブ領域全
面に存在する場合には、電極がら注入されたキャリアは
低抵抗であるコンタクト層で広がり、その後第2のクラ
ッド層を経て活性層に注入されることになり、励起領域
は電極ストライプ幅よりかなり大きくなるが、コンタク
ト層をストライプ状としたことで、キャリアの広がりを
適度が広さ−1n − に抑制できる。また広がりの幅はコンタクト層幅により
調製可能である。
面に存在する場合には、電極がら注入されたキャリアは
低抵抗であるコンタクト層で広がり、その後第2のクラ
ッド層を経て活性層に注入されることになり、励起領域
は電極ストライプ幅よりかなり大きくなるが、コンタク
ト層をストライプ状としたことで、キャリアの広がりを
適度が広さ−1n − に抑制できる。また広がりの幅はコンタクト層幅により
調製可能である。
2)1)の理由により、キャリアの広がりを小さくした
ことで、無効電流が抑制でき低Ith化が達成できる。
ことで、無効電流が抑制でき低Ith化が達成できる。
3)1)の理由により、全体としての利得導波成分か減
少することになり量子効率の向上か実現される。
少することになり量子効率の向上か実現される。
4)−力紙雑音特性・低非点収差特性・安定した基本横
モード発振は、維持されるので、光ノm報処理用光源等
広く応用されるデバイスである。
モード発振は、維持されるので、光ノm報処理用光源等
広く応用されるデバイスである。
5)電流通路部に、再成長界面を有しない構造であるこ
とから、欠陥等に起因する特性の劣下はみられず、高光
出力特性・高信頼穿のデバイスが実現される。
とから、欠陥等に起因する特性の劣下はみられず、高光
出力特性・高信頼穿のデバイスが実現される。
6)すべての成長かMOCVD法により実現される構造
であり、MOCVD法の特徴か生かされ、均一性・量産
性ずぐれなデバイスの作製が可能となる。
であり、MOCVD法の特徴か生かされ、均一性・量産
性ずぐれなデバイスの作製が可能となる。
第1図(a)〜(c)は本発明のL Dの1実施例を示
す構造図6 第2図<a)〜(h)は本発明のLDを実現する為のプ
ロセス工程度 第3図< a、 )〜(c)は従来のL Dを示す構造
図。 第4図は注入電流−光出力特性図。 101.301−−n型−GaAs基板102.302
・−n型−GaAsバッファー層 103.303・−n型−AjGaAs第1のクラッド
層 104.304−−Aj GaAs活性層105.30
”1−−p型−A−L G a A s第2のクラッド
層 106.306−−p型−GaAsコンタクト層 107・・・・・・リブエツチング用マスク108・・
・・・・リブエツチング形状109.307一−単結晶
Zn5e層 110・・・・・・多結晶Z n S e層111・・
・・・・pol!l電極 1」2・・・・・・n側電極 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社
す構造図6 第2図<a)〜(h)は本発明のLDを実現する為のプ
ロセス工程度 第3図< a、 )〜(c)は従来のL Dを示す構造
図。 第4図は注入電流−光出力特性図。 101.301−−n型−GaAs基板102.302
・−n型−GaAsバッファー層 103.303・−n型−AjGaAs第1のクラッド
層 104.304−−Aj GaAs活性層105.30
”1−−p型−A−L G a A s第2のクラッド
層 106.306−−p型−GaAsコンタクト層 107・・・・・・リブエツチング用マスク108・・
・・・・リブエツチング形状109.307一−単結晶
Zn5e層 110・・・・・・多結晶Z n S e層111・・
・・・・pol!l電極 1」2・・・・・・n側電極 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社
Claims (1)
- III−V族化合物半導体基板上に、第1のクラッド層、
活性層、第2のクラッド層およびコンタクト層を積層し
た異種接合構造の、第2のクラッド層の途中まで除去し
て成るリブ状の光導波路を有し、かつ該リブ状の光導波
路側面は、II−VI族化合物半導体で埋め込まれ、かつ少
なくとも一方の共振器端面近傍では、電流注入幅と、該
光導波路の幅をほぼ同程度として屈折率導波構造とし、
該共振器中央付近では、該光導波路幅を、該電流注入幅
より充分広くして利得導波構造とした半導体レーザにお
いて、少なくとも、該利得導波構造を有する領域の該コ
ンタクト層の幅が、該屈折率導波構造を有する領域の該
電流注入幅と、ほぼ同程度であることを特徴とする半導
体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9763888A JPH01268177A (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9763888A JPH01268177A (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 半導体レーザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01268177A true JPH01268177A (ja) | 1989-10-25 |
Family
ID=14197679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9763888A Pending JPH01268177A (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01268177A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5395717A (en) * | 1992-05-18 | 1995-03-07 | Kyocera Corporation | Developer for developing latent electrostatic images and method of forming images by using the developer |
-
1988
- 1988-04-20 JP JP9763888A patent/JPH01268177A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5395717A (en) * | 1992-05-18 | 1995-03-07 | Kyocera Corporation | Developer for developing latent electrostatic images and method of forming images by using the developer |
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