JPH0239106B2 - - Google Patents
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- JPH0239106B2 JPH0239106B2 JP7028581A JP7028581A JPH0239106B2 JP H0239106 B2 JPH0239106 B2 JP H0239106B2 JP 7028581 A JP7028581 A JP 7028581A JP 7028581 A JP7028581 A JP 7028581A JP H0239106 B2 JPH0239106 B2 JP H0239106B2
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- Japan
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- layer
- semiconductor laser
- substrate
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- laser device
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 25
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 15
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は動作寿命の長い可視光半導体レーザ素
子に関するものである。
子に関するものである。
半導体レーザは、最近、ビデオ・オーデイオデ
イスクあるいはレーザビームプリンタ等の出力光
源としての用途が開発され、可視光で出力するこ
とのできる半導体レーザ装置の需要が急増してい
る。しかしながら現在、発振波長800nm以下の可
視光域で出力可能な半導体レーザ素子について
は、充分長寿命の素子は開発されていない。その
最大の原因は活性層の格子定数が基板の格子定数
と完全に一致しないことにある。即ち、可視光を
発振させるため、活性層は一般にGaAlAsで構成
されるが、このGaAlAsと基板のGaAsとの格子
定数の若干の相違によつて活性層内に歪が発生
し、動作寿命を劣化させる。この歪を活性層を導
入しないために、従来、GaAlAsの厚いバツフア
層を活性層と基板との間に介設するかあるいは
GaAlAsPをクラツド層として用いること等が提
唱されている。GaAlAsのバツフア層は歪の緩衝
材として作用するものであり、またGaAlAsPの
クラツド層は活性層の格子定数をより基板の格子
定数に近似せしめたものである。
イスクあるいはレーザビームプリンタ等の出力光
源としての用途が開発され、可視光で出力するこ
とのできる半導体レーザ装置の需要が急増してい
る。しかしながら現在、発振波長800nm以下の可
視光域で出力可能な半導体レーザ素子について
は、充分長寿命の素子は開発されていない。その
最大の原因は活性層の格子定数が基板の格子定数
と完全に一致しないことにある。即ち、可視光を
発振させるため、活性層は一般にGaAlAsで構成
されるが、このGaAlAsと基板のGaAsとの格子
定数の若干の相違によつて活性層内に歪が発生
し、動作寿命を劣化させる。この歪を活性層を導
入しないために、従来、GaAlAsの厚いバツフア
層を活性層と基板との間に介設するかあるいは
GaAlAsPをクラツド層として用いること等が提
唱されている。GaAlAsのバツフア層は歪の緩衝
材として作用するものであり、またGaAlAsPの
クラツド層は活性層の格子定数をより基板の格子
定数に近似せしめたものである。
本発明はZnドープＰ型GaAs基板を用いて動作
寿命を改善した新規有用な可視光半導体レーザ素
子を提供することを目的とするものである。
寿命を改善した新規有用な可視光半導体レーザ素
子を提供することを目的とするものである。
従来、半導体レーザ素子の基板としては、一般
にＮ型GaAs基板が用いられている。しかしなが
ら、発振閾値電流を小さくするために内部ストラ
イプ構造を形成した半導体レーザ素子に於いて
は、基板としてＰ型GaAs基板を用いた方が電流
閉じ込め効果が高くなる。これはＰ型GaAs基板
を用いた場合、電流を閉じ込めるために基板にエ
ピタキシヤル成長される電流閉じ込め層はＮ型
GaAsになるが、このＮ型GaAs層に於ける少数
キヤリアはホールであり、その拡散長は電子に比
較して1/5乃至1/10であるため、薄い電流閉じ込
め層であつても充分に電流の閉じ込め効果を得る
ことができる。また、Ｐ型GaAs基板を用いた場
合には、従来、Ｎ型GaAs基板に比較して結晶性
が悪くなると考えられており、実用されなかつ
た。ところが、ZnをドープしたＰ型GaAs基板で
そのキヤリア濃度が５×1018cm-3以上の基板を可
視光半導体レーザに用いると寿命が長くなること
が実験結果より判明した。これは基板のGaAs結
晶に多量のZnが導入されることによつて結晶の
質が良質の方向へ変化するためであると思われ
る。
にＮ型GaAs基板が用いられている。しかしなが
ら、発振閾値電流を小さくするために内部ストラ
イプ構造を形成した半導体レーザ素子に於いて
は、基板としてＰ型GaAs基板を用いた方が電流
閉じ込め効果が高くなる。これはＰ型GaAs基板
を用いた場合、電流を閉じ込めるために基板にエ
ピタキシヤル成長される電流閉じ込め層はＮ型
GaAsになるが、このＮ型GaAs層に於ける少数
キヤリアはホールであり、その拡散長は電子に比
較して1/5乃至1/10であるため、薄い電流閉じ込
め層であつても充分に電流の閉じ込め効果を得る
ことができる。また、Ｐ型GaAs基板を用いた場
合には、従来、Ｎ型GaAs基板に比較して結晶性
が悪くなると考えられており、実用されなかつ
た。ところが、ZnをドープしたＰ型GaAs基板で
そのキヤリア濃度が５×1018cm-3以上の基板を可
視光半導体レーザに用いると寿命が長くなること
が実験結果より判明した。これは基板のGaAs結
晶に多量のZnが導入されることによつて結晶の
質が良質の方向へ変化するためであると思われ
る。
以下、本発明の一実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。
ながら詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体レーザ
素子の構成図である。
素子の構成図である。
0.1〜3.0×1019cm-3のキヤリア濃度を有するZn
ドープ型Ｐ型GaAs基板１上に５×1018cm-3のキ
ヤリア濃度を有するＮ型GaAsの電流阻止層２を
層厚0.8μmで液相エピタキシヤル成長させる。次
にこの電流阻止層２の表面より幅3μm、深さ1μm
程度のストライプ状の溝９をエツチング加工して
溝９部の電流阻止層２を除去し、電流通路を形成
する。この溝９及び電流阻止層２上にＰ型
GaAlAsから成るクラツド層３を成長面が平坦に
なるように成長させる。クラツド層３の電流阻止
層２上での層厚は約0.1μmである。クラツド層３
上にはＰ型またはＮ型あるいは導電型を持たない
GaAlAsから成る活性層４を層厚約0.1μmでエピ
タキシヤル成長させ、更に活性層４上にＮ型
GaAlAsから成るクラツド層５を約1μm積層す
る。活性層４の混晶比よりもクラツド層３，５の
混晶比は高く設定され、このヘテロ接合界面でキ
ヤリアを活性層４内へ閉じ込める。クラツド層５
上にＮ型GaAsから成るキヤツプ層６を層厚約
1μmで堆積し、キヤツプ層６上にAuGe−Ni−
AuのＮ側電極７、GaAs基板１側にAuZnのＰ側
電極８をそれぞれ蒸着法等で形成し、共振器長
250μmになるように劈開することにより半導体レ
ーザ素子が構成される。
ドープ型Ｐ型GaAs基板１上に５×1018cm-3のキ
ヤリア濃度を有するＮ型GaAsの電流阻止層２を
層厚0.8μmで液相エピタキシヤル成長させる。次
にこの電流阻止層２の表面より幅3μm、深さ1μm
程度のストライプ状の溝９をエツチング加工して
溝９部の電流阻止層２を除去し、電流通路を形成
する。この溝９及び電流阻止層２上にＰ型
GaAlAsから成るクラツド層３を成長面が平坦に
なるように成長させる。クラツド層３の電流阻止
層２上での層厚は約0.1μmである。クラツド層３
上にはＰ型またはＮ型あるいは導電型を持たない
GaAlAsから成る活性層４を層厚約0.1μmでエピ
タキシヤル成長させ、更に活性層４上にＮ型
GaAlAsから成るクラツド層５を約1μm積層す
る。活性層４の混晶比よりもクラツド層３，５の
混晶比は高く設定され、このヘテロ接合界面でキ
ヤリアを活性層４内へ閉じ込める。クラツド層５
上にＮ型GaAsから成るキヤツプ層６を層厚約
1μmで堆積し、キヤツプ層６上にAuGe−Ni−
AuのＮ側電極７、GaAs基板１側にAuZnのＰ側
電極８をそれぞれ蒸着法等で形成し、共振器長
250μmになるように劈開することにより半導体レ
ーザ素子が構成される。
上記構成から成る半導体レーザ素子を発振波長
760nmの可視光域で発振させた場合のGaAs基板
１のキヤリア濃度と寿命との関係を求めると第２
図のようになる。尚、寿命は50℃で発振閾値電流
が初期発振閾値電流の1.5倍になつた時点を基準
として決定した。第２図より明らかな如くＰ型
GaAs基板のキヤリア濃度が５×1018cm-3以上に
なると寿命が著しく改善される。
760nmの可視光域で発振させた場合のGaAs基板
１のキヤリア濃度と寿命との関係を求めると第２
図のようになる。尚、寿命は50℃で発振閾値電流
が初期発振閾値電流の1.5倍になつた時点を基準
として決定した。第２図より明らかな如くＰ型
GaAs基板のキヤリア濃度が５×1018cm-3以上に
なると寿命が著しく改善される。
以上詳説した如く、本発明の可視光半導体レー
ザ素子はＰ型GaAs基板を使用し、この基板にZn
をドープしてキヤリア濃度を５×1018cm-3以上に
設定することにより少数キヤリアがホールとなつ
て、Ｎ型の電流阻止層を充分に薄くでき、また
GaAs結晶の質が良質の方向に変化するため、動
作寿命を著しく改善することができるものであ
り、バツフア層等の応力緩衝材のみを介設するこ
とにより歪の軽減を計る従来の素子構造に比較し
てはるかに容易に製作することができ、寿命改善
の効果も顕著となる。
ザ素子はＰ型GaAs基板を使用し、この基板にZn
をドープしてキヤリア濃度を５×1018cm-3以上に
設定することにより少数キヤリアがホールとなつ
て、Ｎ型の電流阻止層を充分に薄くでき、また
GaAs結晶の質が良質の方向に変化するため、動
作寿命を著しく改善することができるものであ
り、バツフア層等の応力緩衝材のみを介設するこ
とにより歪の軽減を計る従来の素子構造に比較し
てはるかに容易に製作することができ、寿命改善
の効果も顕著となる。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体レーザ
素子の構成図である。第２図は基板キヤリア濃度
と寿命の関係を示す説明図である。 １…GaAs基板、２…電流阻止層、３，５…ク
ラツド層、４…活性層、９…溝。
素子の構成図である。第２図は基板キヤリア濃度
と寿命の関係を示す説明図である。 １…GaAs基板、２…電流阻止層、３，５…ク
ラツド層、４…活性層、９…溝。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ GaAlAsからなり可視光を発振する活性層を
有する半導体レーザ素子において、 ５×1018cm-3以上のキヤリア濃度を有するZnド
ープＰ型GaAs基板と、 前記Ｐ型GaAs基板に達し、素子の長さ方向に
延びるストライプ溝が形成されたＮ型電流阻止層
と、 前記ストライプ溝及びＮ型電流阻止層上に形成
され、活性層を有する結晶成長層と、 からなることを特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7028581A JPS57184278A (en) | 1981-05-08 | 1981-05-08 | Semiconductor laser element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7028581A JPS57184278A (en) | 1981-05-08 | 1981-05-08 | Semiconductor laser element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57184278A JPS57184278A (en) | 1982-11-12 |
| JPH0239106B2 true JPH0239106B2 (ja) | 1990-09-04 |
Family
ID=13427052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7028581A Granted JPS57184278A (en) | 1981-05-08 | 1981-05-08 | Semiconductor laser element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57184278A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011114214A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50144393A (ja) * | 1974-05-10 | 1975-11-20 | ||
| JPS5156188A (ja) * | 1974-11-13 | 1976-05-17 | Hitachi Ltd | Handotaireezasochi |
| JPS54152878A (en) * | 1978-05-23 | 1979-12-01 | Sharp Corp | Structure of semiconductor laser element and its manufacture |
-
1981
- 1981-05-08 JP JP7028581A patent/JPS57184278A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57184278A (en) | 1982-11-12 |
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