JPH0138391B2 - - Google Patents
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- JPH0138391B2 JPH0138391B2 JP21098885A JP21098885A JPH0138391B2 JP H0138391 B2 JPH0138391 B2 JP H0138391B2 JP 21098885 A JP21098885 A JP 21098885A JP 21098885 A JP21098885 A JP 21098885A JP H0138391 B2 JPH0138391 B2 JP H0138391B2
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- well structure
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
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- H01S5/3432—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs the whole junction comprising only (AI)GaAs
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、内部に屈折率の高い多重量子井戸
構造の活性層或は光導波路層を有し、且つその左
右を屈折率の低い上記多重量子井戸構造の平均化
された組成で囲んだ埋込み構造の半導体レーザ装
置の製造法に関するもので、特に分布帰還型埋込
みヘテロ構造の半導体レーザ装置を精度良く、且
つ簡易に製造する方法に関するものである。
構造の活性層或は光導波路層を有し、且つその左
右を屈折率の低い上記多重量子井戸構造の平均化
された組成で囲んだ埋込み構造の半導体レーザ装
置の製造法に関するもので、特に分布帰還型埋込
みヘテロ構造の半導体レーザ装置を精度良く、且
つ簡易に製造する方法に関するものである。
（従来の技術）
分布帰還型埋込みヘテロ構造のレーザ装置は、
縦モード及び横モード共に単一のレーザ光を発振
できる半導体レーザ装置として知られているが、
その構造は第２図に示すように二種の化合物半導
体極薄膜を交互に三層以上積み重ねて構成したダ
ブルヘテロ構造ａの左右を禁制帯幅の広い半導体
層ｂで埋込み、且つ光導波路層ｄに回折格子ｃを
設けるようにしてある。
縦モード及び横モード共に単一のレーザ光を発振
できる半導体レーザ装置として知られているが、
その構造は第２図に示すように二種の化合物半導
体極薄膜を交互に三層以上積み重ねて構成したダ
ブルヘテロ構造ａの左右を禁制帯幅の広い半導体
層ｂで埋込み、且つ光導波路層ｄに回折格子ｃを
設けるようにしてある。
従来このような分布帰還型埋込みヘテロ構造の
レーザ装置は、従来光の干渉等を利用した化学エ
ツチングにより基板結晶上に周期的な凹凸の回析
格子を作り、この上に液相成長法でダブルヘテロ
構造の結晶を成長させ、この結晶を化学エツチン
グでメサストライプ状にした後、２回目の液相成
長でこのメサストライプを禁制帯幅の広い半導体
層で埋込むようにして製造されていた。
レーザ装置は、従来光の干渉等を利用した化学エ
ツチングにより基板結晶上に周期的な凹凸の回析
格子を作り、この上に液相成長法でダブルヘテロ
構造の結晶を成長させ、この結晶を化学エツチン
グでメサストライプ状にした後、２回目の液相成
長でこのメサストライプを禁制帯幅の広い半導体
層で埋込むようにして製造されていた。
（発明の解決しようとする問題点）
しかし、以上のような製造法は複雑であり、高
度な技術を要するため、(1)化学エツチングでのス
トライプ幅の制御が困難である、(2)埋込み成長が
うまくいかない、(3)基板結晶上に回析格子がうま
く作れない、(4)作つた回析格子が液相成長の際に
壊れる等の事態がしばしば起こり、このため製品
の歩留りが悪かつた。
度な技術を要するため、(1)化学エツチングでのス
トライプ幅の制御が困難である、(2)埋込み成長が
うまくいかない、(3)基板結晶上に回析格子がうま
く作れない、(4)作つた回析格子が液相成長の際に
壊れる等の事態がしばしば起こり、このため製品
の歩留りが悪かつた。
（問題点を解決するための手段）
以上の問題点を解決するため、この発明では組
成の異なる二種の化合物半導体極薄膜を交互に三
層以上積み重ねて構成した多重量子井戸構造を活
性層或は光導波路層とし、且つ活性層或は光導波
路層の左右を当該層の平均組成の半導体で構成す
る半導体レーザ装置の製造方法において、上記化
合物半導体極薄膜内に熱処理により上記多重量子
井戸構造が壊れて二種の化合物半導体の平均組成
となるような不純物を混入し、更に活性層或は光
導波路層うち多重量子井戸構造を必要とする部分
には上記不純物の存在に拘らずその存在により熱
処理の際に多重量子井戸構造が壊れずに残るよう
な別種の不純物の集束イオンビームを打ち込み、
熱処理してイオンビームの打ち込まれた部分を残
して上記活性層或は光導波路層の組成を平均化す
るようにしたものである。
成の異なる二種の化合物半導体極薄膜を交互に三
層以上積み重ねて構成した多重量子井戸構造を活
性層或は光導波路層とし、且つ活性層或は光導波
路層の左右を当該層の平均組成の半導体で構成す
る半導体レーザ装置の製造方法において、上記化
合物半導体極薄膜内に熱処理により上記多重量子
井戸構造が壊れて二種の化合物半導体の平均組成
となるような不純物を混入し、更に活性層或は光
導波路層うち多重量子井戸構造を必要とする部分
には上記不純物の存在に拘らずその存在により熱
処理の際に多重量子井戸構造が壊れずに残るよう
な別種の不純物の集束イオンビームを打ち込み、
熱処理してイオンビームの打ち込まれた部分を残
して上記活性層或は光導波路層の組成を平均化す
るようにしたものである。
ここで、活性層或は光導波路層は例えばGaAs
層及びGaAlAs層など組成の異なる二種の化合物
半導体極薄膜を交互に三層以上積み重ねて構成し
た多重量子井戸構造を構成する。
層及びGaAlAs層など組成の異なる二種の化合物
半導体極薄膜を交互に三層以上積み重ねて構成し
た多重量子井戸構造を構成する。
また、化合物半導体極薄膜内に混入して熱処理
により上記多重量子井戸構造が壊れる不純物とし
ては例えばSi等を挙げることができる。
により上記多重量子井戸構造が壊れる不純物とし
ては例えばSi等を挙げることができる。
更に、上記不純物の存在に拘らずその存在によ
り熱処理の際に多重量子井戸構造が壊れずに残る
ような別種の不純物としては例えばBe等をあげ
ることができる。
り熱処理の際に多重量子井戸構造が壊れずに残る
ような別種の不純物としては例えばBe等をあげ
ることができる。
これ等別種の不純物集束イオンビームは埋込み
構造の半導体レーザを形成するために、活性層或
は光導波路層の左右領域には打ち込まれず、活性
層或は光導波路層のうち多重量子井戸構造を残す
必要がある部分に打ち込む。例えば分布帰還型埋
込み構造の半導体レーザとする場合には、光導波
路層の長手方向に沿つてストライプ状のパターン
が形成されるように打ち込む。
構造の半導体レーザを形成するために、活性層或
は光導波路層の左右領域には打ち込まれず、活性
層或は光導波路層のうち多重量子井戸構造を残す
必要がある部分に打ち込む。例えば分布帰還型埋
込み構造の半導体レーザとする場合には、光導波
路層の長手方向に沿つてストライプ状のパターン
が形成されるように打ち込む。
上述のように不純物の集束イオンビームを活性
層或は光導波路層の所定箇所に打ち込んだ後、例
えばAs圧下閉管法で600〜800℃程度の高温で数
時間熱処理を行なう。
層或は光導波路層の所定箇所に打ち込んだ後、例
えばAs圧下閉管法で600〜800℃程度の高温で数
時間熱処理を行なう。
（作用）
以上のような熱処理を行なうと、Si等の不純物
を混入した化合物半導体極薄膜を積層した多重量
子井戸構造は壊れ、極薄膜を構成する二種の組成
の平均化された屈折率の低い組成となるが、Be
等の不純物集束イオンビームを打ち込んである部
分はSi等の不純物が存在しているに拘らず屈折率
の高い多重量子井戸構造が壊れずに残るため、中
央に屈折率の高い多重量子井戸構造の活性層或は
光導波路層を有し、且つその左右を屈折率の低い
上記多重量子井戸構造の平均化された組成で囲ん
だ埋込み構造の半導体レーザを簡易に作成するこ
とができる。
を混入した化合物半導体極薄膜を積層した多重量
子井戸構造は壊れ、極薄膜を構成する二種の組成
の平均化された屈折率の低い組成となるが、Be
等の不純物集束イオンビームを打ち込んである部
分はSi等の不純物が存在しているに拘らず屈折率
の高い多重量子井戸構造が壊れずに残るため、中
央に屈折率の高い多重量子井戸構造の活性層或は
光導波路層を有し、且つその左右を屈折率の低い
上記多重量子井戸構造の平均化された組成で囲ん
だ埋込み構造の半導体レーザを簡易に作成するこ
とができる。
また、この発明において活性層或は光導波層と
なる多重量子井戸構造領域とその平均組成構造領
域とを選択的に作成する際に、集束イオンビーム
を用いるため、活性層或は光導波路層の幅を1μ
ｍ以下の精度で制御できるので、閾値電流が低
く、且つ光の横モードが制御されたレーザ装置の
製作が可能となる。
なる多重量子井戸構造領域とその平均組成構造領
域とを選択的に作成する際に、集束イオンビーム
を用いるため、活性層或は光導波路層の幅を1μ
ｍ以下の精度で制御できるので、閾値電流が低
く、且つ光の横モードが制御されたレーザ装置の
製作が可能となる。
同様にこの発明においては活性層領域或は光導
波領域中に、屈折率の高い多重量子井戸構造と屈
折率の低い平均組成構造とを高い精度で周期的に
設けることができるため、縦モードの制御の良好
な分布帰還型のレーザ装置を簡単に作成すること
ができる。
波領域中に、屈折率の高い多重量子井戸構造と屈
折率の低い平均組成構造とを高い精度で周期的に
設けることができるため、縦モードの制御の良好
な分布帰還型のレーザ装置を簡単に作成すること
ができる。
更に、この発明においては集束イオンビームを
用いることで、化学エツチングが不要となり、多
層に結晶を成長させることができる。
用いることで、化学エツチングが不要となり、多
層に結晶を成長させることができる。
（実施例）
以下、この発明を図示の実施例に基づいて説明
する。
する。
第１図は分布帰還型半導体レーザ装置の製造に
この発明を適用した示すもので、まず分子線成長
法でｎ−GaAs基板結晶１（Siドープ、キヤリア
濃度：２×1018cm- 3）上にｎ−Ga1−xAlxAs層２
（ｘ＝0.4、Siドープ、キヤリア濃度：１×1018cm
- 3）を3μｍエピタキシヤル成長させる。次にアン
ドープGaAs−Gal−xAlxAs量子井戸活性層３
（Ga As層：厚さ100Å４層、Gal−xAlxAs層：
ｘ＝0.2、厚さ60Å、３層）を成長させる。この
上に光導波層であるＰ−Gal−xAlxAs層４（ｘ
＝0.3、Beドープ、キヤリア濃度：１×1018cm- 3）
を0.2μｍおよびｎ−GaAs−Gal−xAlxAs量子井
戸層５（Siドーブ、キヤリア濃度：１×1018cm
- 3、GaAs層：80Å10層、Gal−xAlxAs層：ｘ＝
0.5、120Å ９層）を成長させる。
この発明を適用した示すもので、まず分子線成長
法でｎ−GaAs基板結晶１（Siドープ、キヤリア
濃度：２×1018cm- 3）上にｎ−Ga1−xAlxAs層２
（ｘ＝0.4、Siドープ、キヤリア濃度：１×1018cm
- 3）を3μｍエピタキシヤル成長させる。次にアン
ドープGaAs−Gal−xAlxAs量子井戸活性層３
（Ga As層：厚さ100Å４層、Gal−xAlxAs層：
ｘ＝0.2、厚さ60Å、３層）を成長させる。この
上に光導波層であるＰ−Gal−xAlxAs層４（ｘ
＝0.3、Beドープ、キヤリア濃度：１×1018cm- 3）
を0.2μｍおよびｎ−GaAs−Gal−xAlxAs量子井
戸層５（Siドーブ、キヤリア濃度：１×1018cm
- 3、GaAs層：80Å10層、Gal−xAlxAs層：ｘ＝
0.5、120Å ９層）を成長させる。
ここで成長を止めて分子線成長装置と超高真空
で結合されている集束イオンビーム打込み装置へ
上記結晶を移動し、Beイオンを、打込みドーズ
量２×1014cm- 2、加速電圧200Kev及びビーム径
0.1μｍの条件で光導波層の多重量子井戸層５の中
央にストライプ状のパターンで打ち込んだ。
で結合されている集束イオンビーム打込み装置へ
上記結晶を移動し、Beイオンを、打込みドーズ
量２×1014cm- 2、加速電圧200Kev及びビーム径
0.1μｍの条件で光導波層の多重量子井戸層５の中
央にストライプ状のパターンで打ち込んだ。
この場合、Be打込みストライプ巾は3μｍ、そ
の周期は2400Å、周期構造のある部分の長さは
300μｍであり、また周期構造のない部分の長さ
は100μｍであつた。
の周期は2400Å、周期構造のある部分の長さは
300μｍであり、また周期構造のない部分の長さ
は100μｍであつた。
このようにして第１ａ図に示すような結晶を作
成する。
成する。
次に、この結晶を再び分子線成長装置へ移し、
この上にＰ−Ga1−xAlxAs層６（ｘ＝0.4、Beド
ープ、キヤリア濃度：１×1013cm〜 3）を1μｍ成長
させ、更にその上にＰ−GaAs７（Beドープ、キ
ヤリア濃度：１×1018cm- 3）を1μｍ成長させる。
この上にＰ−Ga1−xAlxAs層６（ｘ＝0.4、Beド
ープ、キヤリア濃度：１×1013cm〜 3）を1μｍ成長
させ、更にその上にＰ−GaAs７（Beドープ、キ
ヤリア濃度：１×1018cm- 3）を1μｍ成長させる。
このようにして作成した結晶をAs圧下、閉管
法で675℃で４時間熱処理する。この熱処理によ
りSiドープのｎ−GaAs−Gal−xAlxAs量子井戸
層５が壊れ、平均組成のGaAlAsとなるが、Beを
打込み領域５ａは量子井戸構造が壊れずにそのま
ま残り、その結果光導波層内にはその左右領域を
禁制帯幅の広く、且つ屈折率の低い平均組成の
GaAlAs層で構成するとともに、その中央には量
子井戸構造の屈折率の大きな領域と平均組成の
GaAlAs領域の屈折率の小さな領域とで構成され
た周期構造を有する分布帰還型埋込みヘテロ構造
の半導体が製造できた。
法で675℃で４時間熱処理する。この熱処理によ
りSiドープのｎ−GaAs−Gal−xAlxAs量子井戸
層５が壊れ、平均組成のGaAlAsとなるが、Beを
打込み領域５ａは量子井戸構造が壊れずにそのま
ま残り、その結果光導波層内にはその左右領域を
禁制帯幅の広く、且つ屈折率の低い平均組成の
GaAlAs層で構成するとともに、その中央には量
子井戸構造の屈折率の大きな領域と平均組成の
GaAlAs領域の屈折率の小さな領域とで構成され
た周期構造を有する分布帰還型埋込みヘテロ構造
の半導体が製造できた。
したがつて、この半導体の両面に電極８，８を
形成し、長さ400μｍ、巾300μｍ程度に切り出す
ことにより第１ｂ図に示すような半導体レーザ装
置が製造できる。
形成し、長さ400μｍ、巾300μｍ程度に切り出す
ことにより第１ｂ図に示すような半導体レーザ装
置が製造できる。
なお、この実施例では埋込み構造の分布帰還型
半導体レーザ装置の製造法について説明したが、
他の埋込み構造の半導体レーザ装置の製造法につ
いてもこの発明が適用できることは勿論である。
半導体レーザ装置の製造法について説明したが、
他の埋込み構造の半導体レーザ装置の製造法につ
いてもこの発明が適用できることは勿論である。
（発明の効果）
以上要するに、この発明においては埋込み構造
の半導体レーザ装置、特に埋込み構造の分布帰還
型半導体レーザ装置を簡易に、且つ精度良く製造
することができる。
の半導体レーザ装置、特に埋込み構造の分布帰還
型半導体レーザ装置を簡易に、且つ精度良く製造
することができる。
第１図は、この発明による分布帰還型埋込みヘ
テロ構造半導体レーザ製造例を示すもので、第１
ａ図は光導波層へのBeイオン打込みパターンを
示す斜視図、第１ｂ図は同上の半導体レーザの完
成状態を示す一部欠截した斜視図、第２図は従来
の分布帰還型埋込み構造の半導体レーザ装置を示
す斜視図である。
テロ構造半導体レーザ製造例を示すもので、第１
ａ図は光導波層へのBeイオン打込みパターンを
示す斜視図、第１ｂ図は同上の半導体レーザの完
成状態を示す一部欠截した斜視図、第２図は従来
の分布帰還型埋込み構造の半導体レーザ装置を示
す斜視図である。
Claims (1)
- １ 組成の異なる二種の化合物半導体極薄膜を交
互に三層以上積み重ねて構成した多重量子井戸構
造を活性層或は光導波路層として、且つ活性層或
は光導波路層の左右を当該層の平均組成の半導体
で構成する半導体レーザ装置の製造方法におい
て、上記化合物半導体極薄膜内に熱処理により上
記多重量子井戸構造が壊れて二種の化合物半導体
の平均組成となるような不純物を混入し、更に活
性層或は光導波路層うち多重量子井戸構造を必要
とする部分には上記不純物の存在に拘らずその存
在により熱処理の際に多重量子井戸構造が壊れず
に残るような別種の不純物の集束イオンビームを
打ち込み、熱処理してイオンビームの打ち込まれ
た部分を残して上記活性層或は光導波路層の組成
を平均化するようにしたことを特徴とする半導体
レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21098885A JPS6272190A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21098885A JPS6272190A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6272190A JPS6272190A (ja) | 1987-04-02 |
| JPH0138391B2 true JPH0138391B2 (ja) | 1989-08-14 |
Family
ID=16598455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21098885A Granted JPS6272190A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6272190A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2622143B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1997-06-18 | キヤノン株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザの作成方法 |
| JPH0684977U (ja) * | 1993-02-01 | 1994-12-06 | 喜久夫 坂本 | 扇子立て |
-
1985
- 1985-09-26 JP JP21098885A patent/JPS6272190A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6272190A (ja) | 1987-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |