JPH02248095A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH02248095A JPH02248095A JP6743889A JP6743889A JPH02248095A JP H02248095 A JPH02248095 A JP H02248095A JP 6743889 A JP6743889 A JP 6743889A JP 6743889 A JP6743889 A JP 6743889A JP H02248095 A JPH02248095 A JP H02248095A
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- JP
- Japan
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- layer
- semiconductor laser
- clad layer
- cladding layer
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Links
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 38
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 6
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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Classifications
-
- 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
-
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
-
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- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
- H01S5/3213—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities asymmetric clading layers
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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〕
この発明は半導体レーザの改良に関するものである。
第２図は従来の多重量子井戸レーザのエネルギー帯構造
を示す図であり、図においてｌはｐ（ＤＪ電極、２はｎ
側電極、３は多重量子井戸構造よりなる活性層、４はｐ
側クラッド層、５はｎ側クラッド層である。
を示す図であり、図においてｌはｐ（ＤＪ電極、２はｎ
側電極、３は多重量子井戸構造よりなる活性層、４はｐ
側クラッド層、５はｎ側クラッド層である。
次に動作について説明する。
電極１．２に順方向のバイアス電圧を印加すると電子と
ホールは多重量子井戸層３に拡散により注入され、発光
再結合する。この発光がレーザ発振に寄与する。
ホールは多重量子井戸層３に拡散により注入され、発光
再結合する。この発光がレーザ発振に寄与する。
ここで、本従来例の半導体レーザにおいてはｐ側りラフ
ト層４とｎ側クラッド層５とでは同じ材料を使うので多
重量子井戸層の平均的組成のエネルギーバンドを考えた
ときクラッド層のバンド端とのポテンシャル不連続量は
ｐ側とｎ側との量境界において等しい。
ト層４とｎ側クラッド層５とでは同じ材料を使うので多
重量子井戸層の平均的組成のエネルギーバンドを考えた
ときクラッド層のバンド端とのポテンシャル不連続量は
ｐ側とｎ側との量境界において等しい。
従来の半導体レーザは以上のように構成されているので
、高濃度に電子とホールを多重量子井戸層３に注入した
とき１つにはバンドフィリングのために高いエネルギを
持つキャリアが増すため、２つには緩和しないキャリア
が増すため、電子のうちいくらかはｐ側クラッド層４へ
あるいはホールのいくらかはｎ側クラッド層５へ拡散す
る。その結果これらの電子やホールは多重量子井戸層３
における発光に寄与しない無効電流になってしまう、即
ちレーザの外部量子効率や微分利得の劣化をもたらすと
いう問題点があった。
、高濃度に電子とホールを多重量子井戸層３に注入した
とき１つにはバンドフィリングのために高いエネルギを
持つキャリアが増すため、２つには緩和しないキャリア
が増すため、電子のうちいくらかはｐ側クラッド層４へ
あるいはホールのいくらかはｎ側クラッド層５へ拡散す
る。その結果これらの電子やホールは多重量子井戸層３
における発光に寄与しない無効電流になってしまう、即
ちレーザの外部量子効率や微分利得の劣化をもたらすと
いう問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、外部量子効率や微分利得の高い半導体レーザ
を得ることを目的とする。
たもので、外部量子効率や微分利得の高い半導体レーザ
を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、価電子帯上端の高さを
活性層、ｐ側クラッド層、ｎ側クラッド層の順に高くし
、かつ伝導帯下端の高さをｐｔｌクランド層、ｎ側クラ
ッド層、活性層の順に高くしたものである。
活性層、ｐ側クラッド層、ｎ側クラッド層の順に高くし
、かつ伝導帯下端の高さをｐｔｌクランド層、ｎ側クラ
ッド層、活性層の順に高くしたものである。
この発明においては、価電子帯上端の高さを活性層、ｐ
側クラッド層、ｎ側クラッド層の順に高くし、かつ伝導
帯下端の高さをｐ側クラッド層。
側クラッド層、ｎ側クラッド層の順に高くし、かつ伝導
帯下端の高さをｐ側クラッド層。
ｎ側クラッド層、活性層の順に高くしたから、キャリア
を高濃度に注入した場合でも、活性層中の電子はｐ側ク
ラッド層のポテンシャルが高いためにｐ側に拡散せず、
またホールはｎ側クラッド層のポテンシャルが高いため
にｎ側に拡散しないため外部量子効率や微分利得の劣化
が生じない。
を高濃度に注入した場合でも、活性層中の電子はｐ側ク
ラッド層のポテンシャルが高いためにｐ側に拡散せず、
またホールはｎ側クラッド層のポテンシャルが高いため
にｎ側に拡散しないため外部量子効率や微分利得の劣化
が生じない。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例による半導体レーザを示すエネル
ギーバンド図であり、図において１はｐ側電極、２はｎ
側電極、３は多重量子井戸構造の活性層、４はｐ側クラ
ッド層、５はｎ側クラッド層である。
図は本発明の一実施例による半導体レーザを示すエネル
ギーバンド図であり、図において１はｐ側電極、２はｎ
側電極、３は多重量子井戸構造の活性層、４はｐ側クラ
ッド層、５はｎ側クラッド層である。
ここでは多重量子井戸３はＩｎｏ、５ｓＧａｏ、ｎｙＡ
ｓよりなる井戸層６とＩｎＧａＡｓＰよりなる障壁層７
によって構成されている。
ｓよりなる井戸層６とＩｎＧａＡｓＰよりなる障壁層７
によって構成されている。
またｐ側クラッド層４はＩｎｏ、ｓｇＡｌｏ、ａ＊Ａｓ
、 ｎ側クラッド層５はＩｎＰを材料として選んでいる
。
、 ｎ側クラッド層５はＩｎＰを材料として選んでいる
。
これらの材料はすべてＩｎＰに格子整合する。井戸層６
とクラッド層とのポテンシャルエネルギー差を表１に示
す、第３図のように価電子帯上端の高さは井戸層６．１
）側クラッド層４．ｎ側クランド層５の順に高く、伝導
帯下端はｐ側クラッド層５、ｎ側クラッド層、井戸層６
の順に高くなっている。
とクラッド層とのポテンシャルエネルギー差を表１に示
す、第３図のように価電子帯上端の高さは井戸層６．１
）側クラッド層４．ｎ側クランド層５の順に高く、伝導
帯下端はｐ側クラッド層５、ｎ側クラッド層、井戸層６
の順に高くなっている。
次に動作について説明する。
電極１．２に順方向のバイアス電圧を印加すると電子と
ホールは多重量子井戸層３に拡散により注入され発光再
結合する。この発光がレーザ発振に寄与する。
ホールは多重量子井戸層３に拡散により注入され発光再
結合する。この発光がレーザ発振に寄与する。
キャリアが高濃度に注入された場合でもｐ側クラッド層
４のポテンシャルの高さは注入された電子のエネルギよ
りも高く、またｎ側クラッド層５のポテンシャルは注入
されたホールのエネルギよりも高いので互いに相手側の
クラッド層に入りこめない、そのためクラフト層４ある
いは５の中でのキャリアの再結合や無効電流は発生せず
その結果レーザの外部量子効率及び微分利得が向上する
。
４のポテンシャルの高さは注入された電子のエネルギよ
りも高く、またｎ側クラッド層５のポテンシャルは注入
されたホールのエネルギよりも高いので互いに相手側の
クラッド層に入りこめない、そのためクラフト層４ある
いは５の中でのキャリアの再結合や無効電流は発生せず
その結果レーザの外部量子効率及び微分利得が向上する
。
なお、上記実施例では活性層３を多重量子井戸構造とし
たが、これは平坦なエネルギーバンド端を持つ構造、例
えばＩｎｏ、５ｓＧａｏ、ａＪｓＪｉとしてもよく、あ
るいは分離閉じ込め構造（ｓｅｐａｒａｔｅ ｃｏｎｆ
ｉｎｅｍｅｎｔ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅ）としてもよい。
たが、これは平坦なエネルギーバンド端を持つ構造、例
えばＩｎｏ、５ｓＧａｏ、ａＪｓＪｉとしてもよく、あ
るいは分離閉じ込め構造（ｓｅｐａｒａｔｅ ｃｏｎｆ
ｉｎｅｍｅｎｔ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅ）としてもよい。
また、上記実施例では半導体レーザの場合について説明
したが、本発明は発光ダイオードにも適用でき上記実施
例と同様な効果を奏する。
したが、本発明は発光ダイオードにも適用でき上記実施
例と同様な効果を奏する。
以上のようにこの発明によれば、半導体レーザにおいて
、各層のエネルギーバンドの価電子帯上端の高さを活性
層、ｐ側クラッド層、ｎ側クラッド層の順に高くし、か
つ伝導帯下端の高さをｐ側クラッド層、ｎ側クラッド層
、活性層の順に高くしたから、外部量子効率が高く、微
分利得の高い半導体レーザが得られる効果がある。
、各層のエネルギーバンドの価電子帯上端の高さを活性
層、ｐ側クラッド層、ｎ側クラッド層の順に高くし、か
つ伝導帯下端の高さをｐ側クラッド層、ｎ側クラッド層
、活性層の順に高くしたから、外部量子効率が高く、微
分利得の高い半導体レーザが得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザのエネ
ルギーバンド構造を示す図、第２図は従来の半導体レー
ザのエネルギーバンド構造を示す図、第３図はＩｎｏ、
５ｔＡＩｏ、ａｓＡｓｓ Ｉｎｏ、５ａＧａｏ、ａｔＡ
ｓ及びＩｎＰのバンド不連続量を表す図である。 １はｐ（！１電極、２はｎ側電極、３は活性層、４はｐ
側りラフト層、５はｎ側クラッド層、６は井戸層、７は
障壁層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 出願人 光技術研究開発株式会社 第１図 第２図
ルギーバンド構造を示す図、第２図は従来の半導体レー
ザのエネルギーバンド構造を示す図、第３図はＩｎｏ、
５ｔＡＩｏ、ａｓＡｓｓ Ｉｎｏ、５ａＧａｏ、ａｔＡ
ｓ及びＩｎＰのバンド不連続量を表す図である。 １はｐ（！１電極、２はｎ側電極、３は活性層、４はｐ
側りラフト層、５はｎ側クラッド層、６は井戸層、７は
障壁層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 出願人 光技術研究開発株式会社 第１図 第２図
Claims (4)
- （１）半導体レーザにおいて、 該半導体レーザを構成する各層のエネルギーバンド構造
はその価電子帯上端の高さが活性層、ｐ側クラッド層、
ｎ側クラッド層の順に高く、伝導帯下端の高さがｐ側ク
ラッド層、ｎ側クラッド層、活性層の順に高いことを特
徴とする半導体レーザ。 - （２）上記活性層は多重量子井戸層であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ。 - （３）上記活性層の部分を分離閉じ込め構造としたこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導体レーザ
。 - （４）ｐ型クラッド層をＩｎｏ．＿５＿２Ａｌｏ．＿４
＿８Ａｓ、活性層をＩｎｏ．＿５＿３Ｇａｏ．＿４＿７
Ａｓ、ｎ型クラッド層をＩｎＰとしたことを特徴とする
特許請求の範囲第一項記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6743889A JPH02248095A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6743889A JPH02248095A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02248095A true JPH02248095A (ja) | 1990-10-03 |
Family
ID=13344931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6743889A Pending JPH02248095A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02248095A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60260181A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-23 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS63252492A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-19 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 半導体発光素子 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP6743889A patent/JPH02248095A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60260181A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-23 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS63252492A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-19 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 半導体発光素子 |
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