JPH03257887A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、光通信用光源、情報処理端末装置用光源、各
種計測器用光源等に広く利用されている半導体レーザ装
置に係り、特に、発光効率と発振波長の選択性に優れた
半導体レーザ装置の改良に関するものである。

［従来の技術］ この種の半導体レーザ装置としては、例えば、第５図〜
第６図に示すようにｎ−ＧａＡｓ製単結晶基板（ａ）と
、この基板（ａ）上に設けられ第７図に示すバンド幅（
Ｅｇ’　）を有するｎ−Ｇａｏ、＾１０．５＾＄製のク
ラッド層（ｂｌ）と、このクラッド層（ｂｌ）上に設け
られ第７図に示すようにクラッド層（ｂｌ）ヨリソノバ
ンド幅（Ｅｇ）が狭いｎ−Ｇｌｏ、　８４ＡＩ０．１６
ＡＩ製の活性層（ｃ）と、この活性層（ｃ）上に設けら
れクラッド層（ｂｌ）と同一のバンド幅（Ｅｇ’　）を
有するｐ−Ｇｘｏ、　５　Ａｌｏ、　５　Ａｓ製のクラ
ッド層（ｂ２）と、このクラッド層（ｂ２）上に設けら
れたｐ−ＧａＡｓ製のキャップ層（ｄ）とでその主要部
が構成され、かつ、ｎ−ＧｔＡｓ製の基板（ａ）の背面
側にｎ側共通電極（ｅ）が、他方のｐ−Ｇ５Ａｓ製のキ
ャップ層（ｄ）上に絶縁層（ｆ）を介しｐ側部動用電極
（ｇ）が形成されたものが知られている。

そして、この半導体レーザ装置においては上記ｎ側共通
電極（ｅ）とｐ側部動用電極（ｇ）間に所定の電圧を印
加することでｐ側から正孔、ｎ側から電子が中央のｎ−
Ｇｍｏ、　５４Ａｌｏ１６＾Ｓ製活性層（Ｃ）に流込み
、この活性層（Ｃ）を挟む上記クラッド層（ｂｌ）　　
（ｂ２）が正孔と電子を閉込める障壁の作用をして第８
図に示すようにこれ等正孔と電子が活性層（ｃ）の価電
子帯（ｋｌ）と伝導帯（ｋ２）に蓄積され、かつ、この
電子と正孔とが再結合する際に余剰になる活性層（Ｃ）
のバンド幅（Ｅｇ）相当分のエネルギーをレーザ光とし
て放出するものである。

ところで、この半導体レーザ装置においては、その単結
晶基板（ａ）上に設けられるクラッド層（ｂｌ）　　（
ｂ２）並びに活性層（Ｃ）等がエピタキシャル成長法に
て形成された同一の格子定数を有する半導体層により構
成されており、クラッド層（ｂｌ）　　（ｂ２）や活性
層（Ｃ）等に適用できる半導体材料の選択範囲が狭いた
め、クラッド層（ｂｌ）（ｂ２）と活性層（ｃ）を構成
する半導体材料の種類の組合わせ数には限りがあった。

従って、適用された半導体材料の種類により決定される
活性層（Ｃ）のバンド幅（Ｅｇ）と、同じくその半導体
材料の種類によって決定されるクラッド層（ｂｌ）　　
（ｂ２）のバンド幅（Ｅｇ’　）との差、すなわち、（
Ｅｇ’−Ｅｇ）を大きくとることが難しくなるため、ク
ラッド層（ｂｌ）　　（ｂ２）における正孔と電子の閉
込め作用が不十分になってその発光効率が上がらない欠
点があり、かつ、活性層（ｃ）を構成する半導体材料の
種類も限られることから上記活性層（ｃ）のバンド幅（
Ｅｇ）で決定される発振波長の選択範囲も狭い欠点があ
った。

そこで、これ等の欠点を改良した半導体レーザ装置とし
て特開昭６３−１９７３９１号公報に記載された装置が
開発されている。

すなわち、この半導体レーザ装置は、例えば、第９図に
示すようにＧＩＰ製の単結晶基板（ａ）と、この単結晶
基板（ａ）上に設けられたＧａＰ製のバッファ層（１′
）と、このバッファ層（ａ′）上に設けられ第１０図に
示したバンド幅（Ｅｇ’　）を有するＡＩＰ製のクラッ
ド層（ｂｌ）と、夫々、第１０図に示したバンド幅（Ｅ
ｔ’　）　　（Ｅｇ）を有するＡＩＰおよび＋１１０．
７　Ａｌｏ、　３　Ｐを上記クラッド層（ｂｌ）上に各
々ｌＯオングストロームで４層成長させて設けられた歪
超格子構造の活性層（Ｃ）と、この活性層（ｃ）上に設
けられ上記クラッド層（ｂｌ）と同一のバンド幅（Ｅｇ
’　）を有するＡＩＰ製のクラッド層（ｂ２）と、この
クラッド層（ｂ２）上に設けられたＧａＰ製のキャップ
層（ｄ）とでその主要部が構成され、光励起により室温
においてλ＝５４０　ｎｍのレーザ光を放出するもので
あった。

そして、この半導体レーザ装置においては、上記活性層
（ｃ）が４層のＡＩＰとＩｎｏ、　７　Ａｌｏ、　３　
Ｐとで形成された歪超格子構造を有する半導体層により
構成されていることから、この活性層（Ｃ）について上
記単結晶基板（ａ）やクラッド層（ｂｌ）（ｂ２）等を
構成する半導体層とその格子定数が異なる半導体材料の
適用が可能になるため、活性層（ｃ）として適用できる
構成材料の選択範囲が若干拡がる利点があった。

このため、第５図〜第６図に示された半導体レーザ装置
と較べ、上記活性層（ｃ）を構成する半導体材料のバン
ド幅（Ｅｇ）にて決定される発振波長の選択範囲が拡が
る利点を有すると共に、活性層（Ｃ）とクラッド層（ｂ
Ｄ　　（ｂ２）とを構成する半導体材料の種類の組合わ
せ数も若干増えることから、その組合わせを適宜調整す
ることで上記バンド幅（Ｅｇ）　　（Ｅｇ　　）の差分
（Ｅｇ’　　−Ｅｇ）を大きく採ｉ’Ｌるようになるた
め、その分、発光効率が向上する利点を有するものであ
った。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この半導体レーザ装置においては、その活性層
（Ｃ）が格子定数の異なる複数の半導体材料層、具体的
には４層のＡＩＰとＩｎｏ、　７　Ａｌｏ、　３Ｐとで
形成された歪超格子構造を有する半導体層により構成さ
れているものの、上記クラッド層（ｂｌ）（ｂ２）につ
いては単結晶基板（ａ）と同一の格子定数を有する半導
体層にて構成されているため、単結晶基板（ａ）とクラ
ッド層（ｂｌ）　　（ｂ２）に適用できる材料の組合わ
せ数には依然として限りがあった。

このため、単結晶基板（ａ）に適用できる材料の選択範
囲が狭いといった問題点がある他、上記クラッド層（ｂ
ｌ）　　（ｂ２）に適用できる半導体材料の種類にも限
りがあるため、活性層（ｅ）に適用できる構成材料の選
択範囲が若干波がるにしてもクラッド層（ｂｌ）　　（
ｂ２）と活性層（Ｃ）を構成する半導体材料の種類の組
合わせ数には一定の限界があった。

従って、上記半導体材料の種類を適宜組合わせて調整し
たとしても、活性層（ｃ）とクラッド層（ｂｌ）　　（
ｂ２）のバンド幅（Ｅｇ）　　（Ｅｇ’　）の差分（Ｅ
ｇ’　　−Ｅｇ）の大きさについては一定の限界がある
ため、その発光効率の改良は未だ充分でない問題点があ
った。

［課題を解決するための手段］ 本発明は以上の問題点に着目してなされたもので、その
課題とするところは、発光効率と発振波長の選択性に優
れた半導体レーザ装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に係る発明は、 単結晶基板と、エピタキシャル成長により設けられた活
性層と、エピタキシャル成長により設けられ上記活性層
を挟みそのバンド幅が活性層より広い一対のクラッド層
を備える半導体レーザ装置を前提とし、 上記一対のクラッド層については、格子定数が異なる複
数の半導体材料層で形成された格子欠陥のない歪超格子
構造を有する半導体層により構成されていると共に、 上記活性層については、単一の半導体材料層若しくは格
子定数が同一の複数の半導体材料層から成る格子整合さ
れた半導体層により構成されていることを特徴とするも
のであり、 一方、請求項２に係る発明は、 単結晶基板と、エピタキシャル成長により設けられた活
性層と、エピタキシャル成長により設けられ上記活性層
を挟みそのバンド幅が活性層より広い一対のクラッド層
を備える半導体レーザ装置を前提とし、 上記活性層と一対のクラッド層については、共に、格子
定数が異なる複数の半導体材料層で形成された格子欠陥
のない歪超格子構造を有する半導体層により構成されて
いることを特徴とするものである。

この様な請求項１〜２に係る発明において、上記クラッ
ド層については格子定数が異なる複数の半導体材料層で
形成された格子欠陥のない歪超格子構造を有する半導体
層により構成されていることから、単結晶基板とクラッ
ド層について互いに格子定数の異なる材料の適用が可能
となる。

そして、これ等発明に適用できる単結晶基板としては、
Ｓｉ基板、ＧａＰ基板、ＧａＡｓ基板、ｌｎＰ基板等が
あり、この単結晶基板上に直接、あるいは、バッファ層
を介しエピタキシャル成長法によりクラッド層を形成す
るものである。

一方、上記クラッド層と活性層を構成する半導体材料と
しては、 ＾Ｌ　Ｇａｙ　ＩＪ　ｘ　ｙ　Ｐｚ＾Ｅｌ−ｚ系（但し
、０≦Ｘ≦１．０≦ｙ≦１．０≦２≦１．０≦ｘ＋ｙ≦
１）、 Ｉｎ、　ＣＬ　ｘ　Ｓ、　５ｅ１−ｙ系（但し、０≦Ｘ
≦１．０≦ｙ≦１）、 並びに、Ｃ１ｌ　（Ａｌｚ　Ｇａ、−ｘ　）　　（Ｓｙ
　Ｓｅ、−、）　２系（但し、０≦Ｘ≦１．０≦ｙ≦１
） 等が適用でき、請求項１〜２に係る発明のクラッド層、
及び、請求項２に係る発明の活性層については上記材料
系から選択された格子定数の異なる複数の半導体材料層
にて形成された格子欠陥のない歪超格子構造とするもの
である。

すなわち、上記クラッド層と活性層については、Ａｌｘ
Ｇａ、　Ｉｎ１−−−ｙ　　Ｐｚ＾５１−８系、’ｔｎ
ｘ　Ｃｄ、−Ｘ　　ｓ、　ｓｅ、−、系、あるいは、Ｃ
ｕ　（＾１、Ｇａ１−１　）　（ｓ、　Ｓｅ、−、＞　
２系から選択される複数の半導体材料群にて構成され、
その内の１種類以上の半導体材料層の格子定数が主体と
なる半導体材料層の格子定数と異なり、かつ、上記１種
類以上の半導体材料層の膜厚を主体となる半導体材料層
と格子整合がとれる臨界膜厚以下に設定することで格子
欠陥のない歪超格子構造に形成できるものである。

これに対し、請求項１に係る発明の活性層については格
子整合された構造とするものである。

すなわち、この活性層については 上記Ａ１．　Ｇａ、　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　　Ｐｚ＾ｓ、−
８系、２ｎ、　Ｃｄ、　、　　Ｓ、　５ｅｔ−ｙ系、あ
るいは、Ｃｕ　（＾１１　Ｇａ１−ｘ　）　（Ｓ、　Ｓ
ｅ、−、）　２系から選択される単一若しくは複数の半
導体材料にて構成され、上記歪超格子構造を有するクラ
ッド層上にこの格子定数と同一の格子定数を有する単一
の半導体材料層、若しくは格子定数が同一の複数の半導
体材料層をエピタキシャル成長法にて製膜することによ
り格子整合された構造に形成できるものである。

この場合、上記材料系から活性層並びにクラッド層を構
成する半導体材料を選択する基準は、上記クラッド層を
構成する半導体層のバンド幅が活性層を構成する半導体
層のバンド幅より広くなるように選択することである。

そして、このバンド幅の広さの差分が大きければ大きい
程、正孔と電子の閉込め作用と光の閉込め作用が高まる
ため、上記材料系から活性層並びにクラッド層を構成す
る半導体材料を適宜選択することによりその発光効率の
向上を図ることが可能となる。

また、レーザ光の発振波長は上記活性層を構成する半導
体層のバンド幅により決定されるため、上記材料系から
活性層を構成する半導体材料を適宜選択することにより
所望の発振波長を有する半導体レーザ装置を得ることが
可能となる。

尚、バンド幅の異なる複数の半導体材料層から構成され
る超格子は「量子サイズ効果」によりそのバンド幅が広
くなること、一方、歪超格子構造を構成する複数の半導
体材料層についてその超格子層厚を変えて形成すると残
留応力が変化し、この残留応力の変化に伴って「ピエゾ
効果」も増減してそのバンド幅が変動することから、上
記材料系から活性層並びにクラッド層を構成する半導体
材料を適宜選択し、かつ、その半導体材料層の層厚を適
宜設定することによりレーザ光の発振波長を微妙に調整
することも可能となる。

また、上記活性層やクラッド層等を形成するエピタキシ
ャル成長法としては、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気
相成長法）、ＭＢＥ法、及び、ＭＯＭＢＥ法等が適用で
きる。

［作用］ 請求項１に係る発明によれば、 一対のクラッド層については、格子定数が異なる複数の
半導体材料層で形成された格子欠陥のない歪超格子構造
を有する半導体層により構成されていると共に、 活性層については、単一の半導体材料層若しくは格子定
数が同一の複数の半導体材料層がら成る格子整合された
半導体層により構成されているため、 単結晶基板とクラッド層について互いに格子定数の異な
る材料にてこれ等を構成することが可能となり、単結晶
基板とクラッド層に適用される構成材料の選択範囲を拡
大できると共に、複数の半導体材料層を各種組合わせる
ことで上記クラッド層については単結晶基板の格子定数
と無関係にその格子定数を広い範囲で任意に設定するこ
とができる。

従って、このクラッド層上に設けられる活性層の格子定
数についても上記クラッド層の格子定数に合せて広い範
囲で設定できることがら、活性層に適用できる構成材料
の選択範囲も拡大されるため、この活性層を構成する半
導体層のバンド幅で決定される発振波長の選択性が向上
すると共に、上記活性層とクラッド層におけるバンド幅
の差分についても大きく採れるようになりその発光効率
を上げることも可能となる。

一方、請求項２に係る発明によれば、 活性層と一対のクラッド層については、共に、格子定数
が異なる複数の半導体材料層で形成された格子欠陥のな
い歪超格子構造を有する半導体層により構成されている
ため、 単結晶基板、クラッド層、並びに活性層について互いに
格子定数の異なる材料にてこれ等を構成することが可能
となり、上記単結晶基板、クラッド層、並びに活性層に
適用できる構成材料の選択範囲を拡大することができる
。

従って、活性層に適用できる構成材料の選択範囲が請求
項１に係る発明に較べて更に拡大されるため、この活性
層を構成する半導体層のバンド幅で決定される発振波長
の選択性がより向上すると共に、上記活性層とクラッド
層におけるバンド幅の差分についても更に大きく採れる
ようになりその発光効率をより向上させることも可能と
なる。

また、歪超格子構造の活性層とクラッド層を構成する複
数の半導体材料層について、その超格子層厚を変えて形
成することにより残留応力が変化し、この残留応力の変
化に伴うピエゾ効果の増減により発振波長を微妙に変化
させることが可能となる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

◎第一実施例 この実施例に係る半導体レーザ装置は請求項１の発明を
適用したものである。

すなわち、この半導体レーザ装置は、第１図に示すよう
に６８＾Ｓ製の単結晶基板（１）と、夫々、第２図に示
したバンド幅（Ｅｇｌ　）　　ＣＥｇ２　）を有しかつ
互いに格子定数の異なる３０オングストローム厚のＸｎ
Ｓｅと１００オングストローム厚のｚｎＳをこの順番で
ＭＯＣＶＤ法により上記単結晶基板（１）上に１００回
繰返し積層して設けられた歪超格子構造を有する１、３
μｍ厚のクラッド層（２１）と、第２図に示したバンド
幅（Ｅｇ）を有しかつ上記クラッド層（２１）の格子定
数と同一の格子定数を有するＧａ（＋６１１１０．４　
ＰをＭＯＣＶｆｌ法によりクラッド層（２１）上に積層
し格子整合させて設けられた０、１μｍ厚の活性層（３
）と、第２図に示したバンド幅（Ｅｇ２　）　　（Ｅｇ
ｌ　）を有しかつ互いに格子定数の異なる１００オング
ストローム厚のＺＩＩＳと３０オングストローム厚のＸ
ｎＳｅをこの順番でＭＯＣＶＩＩ法により上記活性層（
３）上に１００回繰返し積層して設けられた歪超格子構
造を有する１、３μｍ厚のクラッド層（２２）と、Ｇａ
ＡｓをＭＯＣＶＤ法により上記クラッド層（２２）上に
積層して設けられた０、１　μｍ厚のキャップ層（４）
とでその主要部が構成されており、従来の装置と同様、
ｎ側電極とｐ側電極（共に図示せず）間に所定の電圧を
印加することにより、室温においてλ＝６２０　ｎｍの
レーザ光を放出するものである。

そして、この実施例に係る半導体レーザ装置においては
、上記一対のクラッド層（２１）　　（２２）が互いに
格子定数の異なる２ｎＳｅと２ｎＳの積層体で形成され
た格子欠陥のない歪超格子構造を有する半導体層により
構成されており、また、上記活性層（３）がクラッド層
（２１）の格子定数と同一の格子定数を有するＧａｏ６
１ｎｏ４Ｐより成る格子整合された半導体層により構成
されているため、上記単結晶基板（１）とクラッド層（
２１）について互いに格子定数の異なる材料にてこれ等
を構成することが可能となって構成材料の選択範囲を拡
大できると共に、クラッド層（２１）については単結晶
基板（１）の格子定数と無関係にその格子定数を広い範
囲で任意に設定することができる。

従って、このクラッド層（２１）上に設けられる活性層
（３）の格子定数についても上記クラッド層（２１）の
格子定数に合せて広い範囲で設定できることから、活性
層（３）に適用できる構成材料の選択範囲も拡大される
ため、この活性層（３）の構成材料を適宜選択すること
により、上記発振波長（λ＝　６２０．　ｎｍ）以外の
赤外゛光〜緑色光の発振波長を有するレーザ光を簡便に
得ることができ、かつ、構成材料を適宜選択することに
より上記活性層（３）とクラッド層（２１）　　（２２
）におけるバンド幅の差分（Ｅｇ２−Ｅｇ）についても
大きく採れるようになり、その発光効率を上げられる利
点を有している。

◎第二実施例 この実施例に係る半導体レーザ装置は請求項２の発明を
適用したものである。

すなわち、この半導体レーザ装置は、第３図に示すよう
にＳｉ製の単結晶基板（１０）と、ＭＯＣＶＤ法により
ＧａＰを単結晶基板（１０）上に積層して設けられた０
、５μｍ厚のバッファ層（５）と、夫々、第４図に示し
たバンド幅（Ｅｇ３　）　　（Ｅｇ４　）を有しかつ互
いに格子定数の異なる厚さ　１００オングストロームの
ＡＩＰと厚さＩ［ｌ（ｌオングストロームのＡｌｏ、　
−ｒ　Ｇａｏ３Ａｓをこの順番で上記バッファ層（５）
上にＭＯＣＶＤ法により５０回繰返し積層して設けられ
た歪超格子構造を有する１μｍ厚のクラッド層（６１）
と、活性層（７）の一部を構成すると共に第４図に示し
たバンド幅（Ｅｇ５　）　　（Ｅｇ６　）を有しかつ互
いに格子定数の異なる２０オングストローム厚のＧａｏ
、　５１ｎｏ、　、　Ｐと９０オングストローム厚のＡ
Ｉｏ、　３　Ｇａｏ、　７＾Ｓをこの順番でクラッド層
（６１）上にＭＯＣＶＤ法により１０回繰返し積層して
設けられた歪超格子構造を有する厚さ０．１１μｍのコ
ンファインメント層（７１）と、上記活性層（７）の一
部を構成すると共に第４図に示したバンド幅（Ｅｇ）を
有しかつ上記コンファインメント層（７１）の格子定数
と同一の格子定数を有するＧａＡｓをＭＯＣＶＤ法によ
りコンファインメント層（７１）上に積層して設けられ
た超薄膜の厚さ　１００オングストロームの井戸層（７
２）と、上記活性層（７）の一部を構成すると共に第４
図に示したバンド幅（Ｅｇ６　）　　（Ｅｇ５　）を有
しかつ互いに格子定数の異なる９０オングストローム厚
のＡＩｏ、　３　Ｇａｏ、　７　Ａｓと、２０オングス
トローム厚のＧａｏ、　５１ｎ＋）、　５　Ｐをこの順
番で井戸層（７２）上にＭＯＣＶＤ法により１０回繰返
し積層して設けられた歪超格子構造を有する厚さ０．１
１μｍのコンファインメント層（７３）と、夫々、第４
図に示したバンド幅（Ｅｇ４　）　　（Ｅｇ３　）を有
しかつ互いに格子定数の異なる厚さ　Ｉ［ｌｌｌオング
ストロームのＡｌｇ、　７　Ｇｉｏ、　３　Ａｓと１０
０オングストローム厚のＡＩＦをこの順番で上記コンフ
ァインメント層（７３）上にＭＯＣＶＤ法により５０回
繰返し積層して設けられた歪超格子構造を有する１μｍ
厚のクラッド層（６２）と、ＭＯＣＶＤ法によりクラッ
ド層（６２）上にＧａＰを積層して設けられた０、２μ
ｍ厚のキャップ層（８）とでその主要部が構成されてお
り、従来の装置と同様、ｎ側電極とｐ側電極（共に図示
せず）間に所定の電圧を印加することにより、室温にお
いてλ＝８４０ｎｍのレーザ光を放出するものである。

そして、この実施例に係る半導体レーザ装置においては
、上記活性層（７）と一対のクラッド層（６１）　　（
６２）が格子欠陥のない歪超格子構造を有する半導体層
により構成されているため、単結晶基板（１０）　、ク
ラッド層（６１）　　（ｆｉ２）、並びに活性層（７）
について互いに格子定数の異なる材料にてこれ等を構成
することが可能となり、その適用できる構成材料の選択
範囲を拡大することができる。

従って、活性層（７）に適用できる構成材料の選択範囲
が著しく拡大されるため、この活性層（７）の構成材料
を適宜選択することにより、上記発振波長（λ＝８４０
　ｎｍ）以外の赤外光〜緑色光の発振波長を有するレー
ザ光を簡便に得ることができ、かつ、構成材料を適宜選
択することにより上記活性層（７）におけるコンファイ
ンメント層（７１）　　（７３）と井戸層（７２）のバ
ンド幅の差分（Ｅｇ６−Ｅｇ）についても大きく採れる
ようになり、電子と正孔の閉込め効果が大きくなってそ
の発光効率を上げられる利点を有している。

また、歪超格子構造の活性層（７）とクラッド層（６］
）　　（６２）を構成する複数の半導体材料層について
、その超格子層厚を変えて形成することにより残留応力
が変化しこの残留応力の変化に伴うピエゾ効果の増減に
より発振波長を微妙に変化させることが可能なため、上
記超格子層厚を適宜設定することにより発振波長の微調
整が図れる利点を有している。因みに、この実施例にお
いて、上記クラッド層（６１）　　（６２）を構成する
ＡＩＰの層厚ヲ１００オングストロームから５０オング
ストロームに変えて設定したところ、その発振波長を８
４０　＋＋ｍから８３０　ｎｍに変動させることができ
た。

［発明の効果コ 請求項１に係る発明によれば、 単結晶基板とクラッド層について互いに格子定数の異な
る材料にてこれ等を構成することが可能となり、単結晶
基板とクラッド層に適用される構成材料の選択範囲を拡
大できると共に、上記クラッド層については単結晶基板
の格子定数と無関係にその格子定数を広い範囲で任意に
設定できこのクラッド層上に設けられる活性層の格子定
数についてもクラッド層の格子定数に合せて広い範囲で
設定できることから、活性層に適用できる構成材料の選
択範囲も拡大されるため、この活性層を構成する半導体
層のバンド幅で決定される発振波長の選択性が向上する
と共に、上記活性層とクラッド層におけるバンド幅の差
分についても大きく採れるようになりその発光効率を上
げることも可能となる。

従って、従来の半導体レーザ装置に較べてその発振波長
の選択性と発光効率に優れた半導体レーザ装置を提供で
きる効果を有している。

一方、請求項２に係る発明によれば、 単結晶基板、クラッド層、並びに活性層について互いに
格子定数の異なる材料にてこれ等を構成することが可能
となり、適用できる構成材料の選択範囲を請求項１に係
る発明に較べて更に拡大することができるため、 上記活性層を構成する半導体層のバンド幅で決定される
発振波長の選択性がより向上すると共に、活性層とクラ
ッド層におけるバンド幅の差分についても更に大きく採
れるようになりその発光効率をより向上させることも可
能となる。

また、歪超格子構造の活性層とクラッド層を構成する複
数の半導体材料層についてその超格子層厚を変えて形成
することにより残留応力が変化し、この残留応力の変化
に伴うピエゾ効果の増減により発振波長が微妙に変化す
るため発振波長の微調整が可能となる。

従って、従来の半導体レーザ装置に較べてその発振波長
の選択性と発光効率に優れた半導体レーザ装置を提供で
きる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の実施例を示しており、第１図
は第一実施例に係る半導体レーザ装置の構成概略図、第
２図はその活性層とクラッド層における伝導帯と価電子
帯のエネルギレベル図、第３図は第二実施例に係る半導
体レーザ装置の構成概略図、第４図はその活性層とクラ
ッド層における伝導帯と価電子帯のエネルギレベル図を
示し、また、第５図〜第１０図は従来例を示しており、
第５図は半導体レーザ装置の概略斜視図、第６図はその
構成概略図、第７図はその活性層とクラッド層における
伝導帯と価電子帯のエネルギレベル図、第８図は半導体
レーザ装置の発光原理図、第９図は他の従来例に係る半
導体レーザ装置の構成概略図、第１０図はその活性層と
クラッド層における伝導帯と価電子帯のエネルギレベル
図を夫々示す。 ［符号説明］ （１） ・・・単結晶基板 （３） ・・・活性層 （ハ） （２２） ・・・クララ ド層 特 許 出 願 人 富士ゼロックス株式会社 代 理 人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）単結晶基板と、エピタキシャル成長により設けら
   れた活性層と、エピタキシャル成長により設けられ上記
   活性層を挟みそのバンド幅が活性層より広い一対のクラ
   ッド層を備える半導体レーザ装置において、 上記一対のクラッド層については、格子定数が異なる複
   数の半導体材料層で形成された格子欠陥のない歪超格子
   構造を有する半導体層により構成されていると共に、 上記活性層については、単一の半導体材料層若しくは格
   子定数が同一の複数の半導体材料層から成る格子整合さ
   れた半導体層により構成されていることを特徴とする半
   導体レーザ装置。
2. （２）単結晶基板と、エピタキシャル成長により設けら
   れた活性層と、エピタキシャル成長により設けられ上記
   活性層を挟みそのバンド幅が活性層より広い一対のクラ
   ッド層を備える半導体レーザ装置において、 上記活性層と一対のクラッド層については、共に、格子
   定数が異なる複数の半導体材料層で形成された格子欠陥
   のない歪超格子構造を有する半導体層により構成されて
   いることを特徴とする半導体レーザ装置。