JPH03127891A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JPH03127891A
JPH03127891A JP1267333A JP26733389A JPH03127891A JP H03127891 A JPH03127891 A JP H03127891A JP 1267333 A JP1267333 A JP 1267333A JP 26733389 A JP26733389 A JP 26733389A JP H03127891 A JPH03127891 A JP H03127891A
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cladding layer
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clad layer
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JP1267333A
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Satoshi Arimoto
有本　智
Toshitaka Aoyanagi
利隆 青柳
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はＡＩ！、Ｇａ　ＩｎＰ系材料を用いた可視光
半導体レーザ装置に関し、特にＡ／！ＧａＩｎＰの溝内
成長不良を防ぎ、良好なＳＢＡ構造を実現できる半導体
レーザ装置に関するものである。
〔従来の技術］ 第３図（ａ）は例えばＹ、ミハシ等により「ア　ノーベ
ル　セルファラインド　レーザ　ウィズ　スモール　ア
スティグマテイズム　グロウン　バイエムオージ−ブイ
デイ−」（“Ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅ
ｄ　Ｌａ５ｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｓｍａｌｌ　Ａｓｔｉｇｍ
ａｔｉｓｍ　Ｇｒｏｗｎ　ｂｙＭＯ−ＣＶＤ″　Ｙ、　
Ｍｉｈａｓｈｉ、　Ｙ、　Ｎａｇａｉ、　Ｈ，Ｍａｔｓ
ｕｂａｒａａｎｄ　Ｋ、　Ｉｋｅｄａ、　Ｅｘｔｅｎｄ
ｅｄ　Ａｂｓｔｒａｃｔｓ　ｏｆ　１７ｔｈ　Ｃｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｄｅｖ
ｉｃｅｓ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ１９８５、　ｐ
ｐ、６３−６６）に示されたＡｆｆｉＧａＡｓ系材料を
用いた実屈折率導波型の半導体レーザ装置の断面図であ
る。図において、１はＰ型ＧａＡｓ基板である。厚さ１
μｍのＰ型Ａ　１ｏ、ａ３Ｇ　ａ　ｏ、ｓｔＡ　Ｓ層２
は基板１上に配置され、厚さ１μｍのｎ型ＧａＡｓ電流
ブｏｙり層３はＰ型Ａ　１．６．４３　Ｇ　ａ　０．５
？Ａｓ層２上に配置され、厚さ１μｍのＰ型Ａｆｆｉ、
。
４３Ｇ　ａ　ｏ、　Ｓ？Ａ　Ｓクラッド層４は電流ブロ
ック層３上に配置され、厚さ０．０７μｍのアンドープ
Ａｆｉ。、。？Ｇ　ａ　ｏ、　ｑ３Ａ　ｓ活性層５はク
ラッド層４上に配置され、厚さ１．３．ｃｚｍのｎ型Ａ
　ｌ　ｏ、　ａｚＧ　ａ　１１．５７ＡＳクラッド層６
は活性層５上に配置され、厚さ１μｍのｎ型ＧａＡｓコ
ンタクト層７はクラッド層６上に配置される。また８は
電流ブロック層３に設けられたストライプ状溝、９は発
光領域である。
第３図（ａ）に示すような構造の半導体レーザ装置は一
般にＳ　Ｂ　Ａ　（Ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ　５ｔｒ
ｕｃｔｕｒｅ　ｌａｓｅｒｗｉｔｈ　ｂｅｎｔ　ａｃｔ
ｉｖｅ　１ａｙｅｒ）レーザと称されるものである。
次に、このレーザの作製方法を説明する。まず（１００
）Ｐ型ＧａＡｓ基板Ｉ上に、Ｐ型Ａｆｆｉ、。
４３０　ａ　ｏ、　ｓｔ層２．及びｎ型Ｇ　ａ　Ａ　Ｓ
電流ブロック層３を形成後、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック
層３に（０１１）方向に沿って電流バスとなるストライ
プ状溝８を形成する。次にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相
成長法）によりＰ型Ａ　ｌ　ｏ、　ａｚＧ　ａ　ｏ、　
５７Ａ　Ｓクラッド層４．アンドープＡ　ｊ！　ａ、　
ｏｔＧ　ａ　０．９３Ａ　Ｓ活性層５．ｎ型Ａ　ＩＬａ
、ａ３０　ａ　Ｏ，Ｓ７Ａ　Ｓクラッド層６、ｎ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層７の各層を順次成長する。ここで、Ｍ
ＯＣＶＤ法でＡ／！ＧａＡｓ系材料を成長する場合スト
ライプ状溝８の形状を維持するような形で成長が進むた
め、第３図（ａ）に示すようなレーザ構造が実現される
。これはＭＯＣＶＤ法に固有の特徴である。このように
成長層が屈曲した構造では発振領域９に効率よく電流が
集中するためレーザ発振の闇値電流を下げることができ
る。加えて発振領域のＡＩ！、ｏ、ａ７Ｇａｏ、ｑｚＡ
Ｓ活性層５の左右にＰ型Ａ　（！、　ｏ、　４：ｌＧ　
ａ　０．５７クラツドＮ４が存在する構造となるため発
光領域９の横方向に実屈折率差が生しるので、横モード
が安定に制御され、非点収差を小さくできるという特長
を有している。
ＳＢＡレーザは上述したような特長を有するが、これと
同じ構造をＡｆｆｉＧａ　ＩｎＰ系材料で実施すると第
３図（ｂ）のようになる。図中１０は厚さ０．８〜１μ
ｍＰ型Ａ／２ＧａＩｎＰクラッド層、１１は厚さ０．０
７μｍのＧａＩｎＰ活性層、１２は０．８〜１μｍのｎ
型Ａｊ２ＧａｌｎＰクラッド層である。
このようにＡｊｌ！ＧａＩｎＰ系の材料ではストライプ
状溝への埋め込み成長を行った場合、異常成長が生じ、
ＡＩ！、ＧａＡｓ系材料のような良好なＳＢＡレーザ構
造を実現し得ない。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の半導体レーザ装置は以上のように構成されている
ので、ＡｆｆｉＧａ　ＩｎＰ系材料を用いる場合、上述
のように良好なＳＢＡ構造を実現することが困難である
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
たものであり、ＡＩ！、Ｃａ１ｎＰ系材料固有の埋め込
み成長の困難さを克服でき、良好なＳＢＡ構造を有する
ＡＩ！、Ｇａ　Ｉ　ｎＰ系の半導体レーザ装置を得るこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザ装置は、電流バス用のスト
ライプ状溝を有する電流ブロック層上に上記ストライプ
状溝を埋め込むように設けられたクランド層を、上記電
流ブロック層上および上記ストライプ状溝上に形成され
たＡ　Ｉ！　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ第１クラッド層と、該第１
クラッド層上に形成された成長不良が生じない程度に十
分薄いＡｆｆｉＧａＩｎＰ第２クラッド層から構成され
る２層構造のクラッド層としたものである。
〔作用〕
この発明においては、埋め込みクラッド層をＡｆＧａＡ
ｓ第１クラッド層とＡ／！Ｇａ　ＩｎＰ第２クラッド層
から構成される２層構造のクラッド層としたから、主と
してＡｆｆｉＧａＡｓからなる第■クラッド層を用いて
溝埋め込み成長を行うことによりＡｌＧａ　ＩｎＰから
なる第２クラッド層の厚さを低減できるため、溝内の成
長不良の発生を抑制でき、Ａｊ２Ｇａ　Ｉ　ｎＰ系材料
を用いて良好なＳＢＡ構造を実現できる。
〔実施例〕
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、この発明の一実施例による半導体レーザ装置
を示す断面図である。
図において、１はＰ型ＧａＡｓ基板である。厚さ１μｍ
のｎ型ＧａＡＳ電流ブロック層３は基板１上に配置され
、厚さ０．６〜１μｍ程度のＰ型Ａｆｆｉｏ、ａ　Ｇ　
ａ　Ｏ，２Ａ　Ｓクラッド層１３は電流ブロック層３上
に配置され、厚さ０．１〜０．２μｍ程度のＰ型（ＡＩ
ｌｏ、ｂ　Ｇａｏ、ａ　）　ｏ、ｓ　　Ｉ　ｎｏ、ｓ　
Ｐクラッド層１０′はクラッド層１３上に配置され、厚
さ０．０７μｍのＧａｏ、ｓ　Ｉ　ｎｏ、ｓ　Ｐ活性層
１１はクラッドＮ１０′上に配置され、厚さ０．８〜Ｉ
μｍのｎ型ＣＡｌｏ、ｂ　Ｇａｏ、ａ　）　ｏ、ｓ　丁
ｎｏ、ｓＰクランド層１２は活性層１１上に配置され、
厚さ１μｍのｎ型ＧａＡｓコンタクトＮ７はクラッド層
１２上に配置される。また８は電流ブロック層３に設け
られたストライプ状溝である。
次に製作方法および動作について説明する。
まず（１００）Ｐ型ＧａＡｓ基板１上に厚さ１μｍ程度
のｎ型ＧａＡｓ層３をエピタキシャル成長した後、第１
図に示すように電流パスとなるストライプ状溝８を（０
１１）方向もしくは〔０１１〕方向にエツチングにより
形成する。この後、Ｐ型Ａｌ２ｏ、、Ｇａ、、２Ａｓク
ランド層１３．Ｐ型（ＡＩｌｏ、ｂ　Ｇａｏ、ａ　）　
０．５　１　ｎｏ、ｓ　Ｐクララド層１０’　、　Ｇａ
ｏ、ｓ　　Ｔ　ｎｏ、ｓ　Ｐ活性層１１．ｎ型（ＡＩ！
、ｏ、ｂ　Ｇａｏ、４）　ｏ、ｓ　　Ｉ　ｎｏ、ｓ　Ｐ
クラッド層１２、及びｎ型ＧａＡｓコンタクト層７の各
層を順次ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長する。
この際、第１のＰ型りラッド層となるＰ型ＡｆｆｉＧａ
Ａｓ層１３は０．６〜１μｍ１μｍ程２のＰ型りラッド
層となるＰ型Ａ／２Ｇａ　Ｉｎ　Ｐｉｇ　１０　’は０
゜１〜０．２μｍ程度の厚さとする。これはＡｆｆｉＧ
ａｉｎＰ系材料によりストライプ状溝８を埋め込み成長
した場合第３図（ｂ）に示すような成長不良を生じるが
上述のような層厚とすることにより成長不良を著しく低
減できることになる。つまり、第２のＰ型りラッド層で
あるＰ型ＡｌＧａ　ＩｎＰ層１０′、ＧａＩｎＰ活性層
１１、ｎ型Ａｊ２ＧａＩｎＰクラッド層１２で構成され
るＡｊ２ＧａｌｎＰ系材料のトータルの層厚を１μｍ程
度とすることにより、特に活性層１１部分の成長不良を
防いでいる。
次にレーザ構造を実現するための各層の＆［ｌ戒につい
て述べる。ＧａＡｓに格子整合するＧａｏ、５Ｉｎｏ、
ｓＰを活性層１１として用いた場合、そのバンドギャッ
プエネルギは約１．８５ｅＶである。
クラッド層のバンドギャップエネルギはこの値よりも大
きいことが必要であるが、ＡｌＧａ　Ｉ　ｎＰをクラッ
ド層として用いる場合、活性層に注入されるキャリアの
オーバーフロー現象により生しるレーザの温度特性の悪
化を抑えるには、少なくともＡ／！＆ｌＩ威Ｘ＋が０．
５以上の（Ａ　ｌ　ｘ＋　Ｇ　ａ　１−ＸＩ　）。、５
　　Ｉ　ｎｏ、ｓ　Ｐを用いるのが望ましい（バンドギ
ャップエネルギとして２．２ｅＶ以上）。加えて、活性
層１１中で発生した光がクラッド層であるＰ型ＡｌＧａ
Ａｓ　１３の屈折率がＧａｏ、５１ｎｏ、５Ｐよりも小
さく、しかも第２のＰ型りラッド層であるＰ型ＡＩ！、
Ｇａ　ＩｎＰＩＯ’のそれよりも小さい必要がある。Ｇ
ａｏ、５１　ｎｏ、５　Ｐ活性層１１のレーザ発振波長
は６７０〜６８０ｎｍ（エネルギに換算すると約１．８
５ｅＶ）であり、この波長に対してＧａｏ、ｓ　　Ｔ　
ｎｏ、ｓ　Ｐの屈折率は約３．６のため、レーザ構造と
しては、Ａ　Ｉ　Ｘ２Ｇ　ａ　、−、□Ａ　ｓ　。
（Ａｆｆｉｘ＋Ｇａ＋、＋＋＋）　ｏ、ｓ　　Ｉ　ｎｏ
、ｓ　Ｐの組成を各々、０、７　＜　Ｘ２　＜　１で屈
折率は３．１　（ｘ、　＝ｌ）〜３゜３　（ｘｚ　〜０
．７）、０．５＜ｘ＋　＜１で屈折率は３゜２（ｘ＋＝
１）〜３．４　（ｘ、　〜０．５）の範囲でＧａｏ。５
１ｎａ、ｓＰの屈折率＞　（Ａ／！ＸｌＧａｌ−１）０
．５１ｎｏ、、Ｐの屈折率＞　Ａ　Ｉｌ　ｘｚＧ　ａ　
１−Ｘ２Ａ　Ｓの屈折率となるように適当に組み合わせ
れば良い。
なお、各々のバンドギャップエネルギは、／ＩＧａＡｓ
＝２．０　（ｘ２＝０．７）　〜２．２　（Ｘ２＝１）
ｅＶ、Ａｊ２Ｇａ　ＩｎＰ＝２．２　（ｘ、〜０．５）
〜２．３５　（ｘ、〜１）ｅＶである。
第２図（ａ）、　（ｂ）は−例としてｘ＋＝０．６のＡ
ｌＧａ　Ｉ　ｎＰ、　　Ｘ２　＝ｏ、ｓのＡＩ！、Ｇａ
Ａｓを用いて第１図のレーザ構造を実現した場合のエネ
ルギバンド及び屈折率分布を示す図である。
この図かられかるように、屈折率は活性層１１が最も高
く、その上下クラッド層１２．１０’がそれよりも低い
屈折率を有し、さらにクラッド層１３はクラッド層１０
′より低い屈折率を有するという構造となっているので
、層厚方向にきわめ０ て効率のよい光閉し込め構造を実現できる。
このように本実施例では、電流バス用のストライプ状溝
を有する電流ブロック層上に溝を埋め込んで形成される
下側クランド層を、上記電流ブロック層上および上記ス
トライプ状溝上に形成されたＡＩ！、ＧａＡｓ第１クラ
ッド層と、該第１クラッド層上に形成された成長不良が
生じない程度に十分薄いＡＩ！、ＧａＩｎＰ第１ｎＰッ
ド層から構成される２層構造のクラッド層としたから、
Ａ１．ＧａＩｎＰからなる第２クランド層の厚さを低減
できるため、溝内の成長不良の発生を抑制でき、Ａ４２
Ｇａ１．ｎＰ系材料を用いて良好なＳＢＡ構造を実現で
きる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、電流通路となるスト
ライプ状溝を有する電流ブロンク層上に溝を埋め込んで
順次形成されたクラッド層及びＧａＴｎＰ活性層を有す
るＳＢＡ型の半導体レーザ装置において、上記クランド
層を、上記電流ブロック層上および上記ストライプ状溝
上に形成され１ま たＡｌＧａＡｓ第１クラッド層と、該第１クラ・ンド層
上に形成された成長不良が生じない程度に十分薄いＡｆ
ｆｉＧａｌｎＰ第２クラッド層から構成される２層構造
のクランド層としたから、ＡｆｆｉＧａＩｎＰ系材料に
おける溝肉材料不良を著しく低減できるため、Ａｆｆｉ
ＧａｌｎＰ系材料を用いたＳＢＡ型の可視光半導体レー
ザ装置を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置の
構造を示す断面図、第２図（ａ）はこの発明の実施例の
半導体レーザ装置のエネルギバンド図、第２図ｂ）はそ
の屈折率分布を示す図、第３図（ａ）。 （ｂ）は従来の半導体レーザ装置の構造を示す断面図で
ある。 １はＰ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型ＧａＡｓ電流ブロック
層、７はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、１０′はＰ型Ａ＃
！、ＧａＩｎＰクラッド層、１１はＧａ　ＩｎＰ活性層
、１２はｎ型ＡＩ！、ＧａＩｎＰクラッド層、１３はＰ
型ＡｌＧａＡｓクラッド層であ２ る。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１導電型半導体基板の一主面に形成された、電
    流通路となるストライプ状溝を有する第２導電型半導体
    電流ブロック層と、該電流ブロック層上及び上記ストラ
    イプ状溝上に順次形成された第１導電型のクラッド層及
    びＧａＩｎＰ活性層とを有するＳＢＡ（Ｓｅｌｆ−Ａｌ
    ｉｇｎｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｂｅｎｔ　Ａｃｔｉｖｅ　ｌａ
    ｙｅｒ）型の可視光半導体レーザ装置において、上記第
    １導電型のクラッド層は、上記電流ブロック層上および
    上記ストライプ状溝上に形成されたＡｌＧａＡｓ第１ク
    ラッド層と、該第１クラッド層上に形成された成長不良
    が生じない程度に十分薄くＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド
    層から構成されることを特徴とする半導体レーザ装置。
JP1267333A 1989-10-13 1989-10-13 半導体レーザ装置 Pending JPH03127891A (ja)

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