JPH03280482A - Semiconductor laser - Google Patents
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は、可視光を出射するAlGa1nP系の半導体
レーザに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Field of Industrial Application The present invention relates to an AlGa1nP semiconductor laser that emits visible light.
(ロ)従来の技術
AjGaInPは0.6μm帯の波長を有し、可視光半
導体レーザの材料として用いられている。(b) Prior Art AjGaInP has a wavelength in the 0.6 μm band and is used as a material for visible light semiconductor lasers.
第4図は従来のAjGaInP系の半導体レーザを示し
、例えば特開昭62−200786号公報等に記載され
ている。FIG. 4 shows a conventional AjGaInP semiconductor laser, which is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-200786.
図において、(20)はn型GaAsからなる基板、(
21)はn型GaInPからなるバッファ層、(22)
はn型AjGaInPからなるn型クラッド層、(23
)はアンドープのGa1nPからなる活性層、(24)
はp型AjGalnPからなるn型クラッド層である。In the figure, (20) is a substrate made of n-type GaAs, (
21) is a buffer layer made of n-type GaInP, (22)
is an n-type cladding layer made of n-type AjGaInP, (23
) is an active layer made of undoped Ga1nP, (24)
is an n-type cladding layer made of p-type AjGalnP.
これらの層は周知のMOCVD法を用いて基板(20)
の−主面上に順次エピタキシャル成長される。また、n
型クラッド層(24)にはエツチングにより、幅5μm
のストライプ状のリッジ(25)が形成されている。These layers are deposited on the substrate (20) using the well-known MOCVD method.
are sequentially epitaxially grown on the main surface of. Also, n
The mold cladding layer (24) has a width of 5 μm by etching.
A striped ridge (25) is formed.
(26)はりッジ(25)頂部を除くn型クラッド層(
24)上にエピタキシャル成長されたn型GaAsから
なるブロック層、(27)は露出したn型クラッド層(
24)のリッジ(25)頂部及びブロック層(26)上
にエピタキシャル成長されたp型GaAsからなるキャ
ップ層、(28)はキャップ層(27)上に形成された
p側電極、(29)は基板(20)の他主面上に形成さ
れたnQll電極である。(26) N-type cladding layer excluding the top of the beam (25) (
24) A block layer made of n-type GaAs epitaxially grown on top of the block layer, (27) an exposed n-type cladding layer (
24) is a cap layer made of p-type GaAs epitaxially grown on the top of the ridge (25) and the block layer (26), (28) is a p-side electrode formed on the cap layer (27), and (29) is the substrate. (20) is an nQll electrode formed on the other main surface.
斯るA(GaInP系半導体レーザにおけるp型不純物
としては、Mg、Znが用いられる。Mg and Zn are used as p-type impurities in such A(GaInP-based semiconductor lasers).
しかし乍ら、Znではクラ・ノド層として用し1られる
(A go、 IcaO,s)o、 s I no、
sPにおし1て3〜4X 10 ”c m−”程度のキ
ャリア濃度しか得られず、活性層との間に十分゛なヘテ
ロノ(リアを形成することができない。このため、p型
りラ・ノド層の不純物としてZnを用いた半導体レーザ
装置では、周囲温度が60〜70℃に上昇すると、キャ
リアを活性層に閉じ込めることができなくなり、連続発
振が行えなくなる。However, in Zn, (A go, IcaO, s) o, s I no,
In sP, a carrier concentration of only about 3 to 4 x 10 "cm-" can be obtained, and a sufficient heterogeneous layer cannot be formed between the active layer and the p-type carrier. - In a semiconductor laser device using Zn as an impurity in the node layer, when the ambient temperature rises to 60 to 70°C, carriers cannot be confined in the active layer, and continuous oscillation cannot be performed.
一方、Mgでは(A L、 5Gao、 s)o、 s
I no、 sPにおいてlXl0’1cm−”以上
のキャリア濃度が得られ、十分なヘテロバリアが形成で
きるため、周囲温度が90〜100℃程度まで連続発振
が可能である。On the other hand, in Mg (AL, 5Gao, s) o, s
Since a carrier concentration of 1X10'1 cm-'' or higher is obtained at I no, sP and a sufficient heterobarrier can be formed, continuous oscillation is possible up to an ambient temperature of about 90 to 100°C.
しかし、MOCVD法においてMgでは有効な有機金属
が存在しないため、固体をソースとして用いなければな
らない。このため、Mgの添加量を正確に制御すること
は困難であり、再現性に乏しい。また、作製された半導
体レーザでは光出力が不安定で、劣化し易いといった問
題があった。However, in the MOCVD method, since Mg does not have an effective organic metal, a solid must be used as a source. Therefore, it is difficult to accurately control the amount of Mg added, and reproducibility is poor. Further, the manufactured semiconductor laser had problems in that its optical output was unstable and it was easily deteriorated.
(ハ)発明が解決しようとする課題
従って、本発明は、高い周囲温度で連続発振が可能であ
ると共に、再現性良く製造でき、且つ安定した光出力が
得られ、信頼性の高いAjGalnP系の半導体レーザ
を提供するものである。(c) Problems to be Solved by the Invention Therefore, the present invention provides a highly reliable AjGalnP system that is capable of continuous oscillation at high ambient temperatures, can be manufactured with good reproducibility, provides stable optical output, and has high reliability. The present invention provides semiconductor lasers.
(ニ)課題を解決するための手段
本発明は、夫々AjGaInP系化合物半導体からなる
n型クラッド層、活性層、p型りラッド層を積層した発
振層を備える半導体レーザであって、上記課題を解決す
るため、上記p型りラッド層は、アクセプタとしてZn
が添加され、上記活性層上に設けられた第1層と、アク
セプタとしてMgが添加され、上記第1層上に設けられ
た第2層を有することを特徴とする。(d) Means for Solving the Problems The present invention is a semiconductor laser comprising an oscillation layer in which an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer each made of an AjGaInP-based compound semiconductor are laminated, and which solves the above problems. In order to solve the problem, the above p-type LAD layer contains Zn as an acceptor.
It is characterized by having a first layer added with Mg as an acceptor and provided on the active layer, and a second layer added with Mg as an acceptor and provided on the first layer.
(ホ)作用
本発明によれば、p型りラッド層を、アクセプタとして
Znが添加され、活性層上に設けられた第1層と、アク
セプタとしてMgが添加され、上記第1層上に設けられ
た第2層とで構成することによって、活性層へのキャリ
アの閉じ込めが損なわれることなく、活性層とp型りラ
ッド層との間で欠陥の少ない良好なヘテロ界面が形成さ
れる。(E) Function According to the present invention, the p-type rad layer is doped with Zn as an acceptor and provided on the active layer, and Mg is added as an acceptor and provided on the first layer. By forming the active layer with the second layer, a favorable heterointerface with few defects is formed between the active layer and the p-type rad layer without impairing the confinement of carriers in the active layer.
(へ)実施例 第1図に本発明の一実施例を示す。(f) Example FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
図において、(1)はn型GaAsからなる基板、(2
)は厚さ0.5μmのn型GaInPからなるバッファ
層、(3)はドナーとしてSeが添加された厚さ1.2
pmのn型AjGalnPからなるn型クラッド層、(
4)は厚さ0.08μmのアンドープGaInPからな
る活性層、(5)はアクセプタとしてZnが添加された
厚さ0.07μmのp型AjGalnPからなるp型彫
1クラッド層、(6)はアクセプタとしてMgが添加さ
れた厚さ1.1μmのp型彫2クラッド層、(7)は厚
さ0.1μmのp型GaInPからなるコンタクト層で
ある。これらの層は周知のMOCVD法を用いて基板(
1)の−主面上に順次エピタキシャル成長される。ここ
で、本実施例におけるn型クラッド層(3)、p型彫1
クラッド層(5)、p型彫2クラッド層(6)のキャリ
ア濃度は、夫々lXl0”Cm−” 4XIQ17(
m−” lXl0”cm−”である。In the figure, (1) is a substrate made of n-type GaAs; (2) is a substrate made of n-type GaAs;
) is a buffer layer made of n-type GaInP with a thickness of 0.5 μm, and (3) is a buffer layer with a thickness of 1.2 μm to which Se is added as a donor.
n-type cladding layer consisting of n-type AjGalnP of pm, (
4) is an active layer made of undoped GaInP with a thickness of 0.08 μm, (5) is a p-type single cladding layer made of p-type AjGalnP with a thickness of 0.07 μm to which Zn is added as an acceptor, and (6) is an acceptor. (7) is a 1.1-μm-thick p-type two-cladding layer doped with Mg, and (7) is a 0.1-μm-thick p-type GaInP contact layer. These layers are deposited on the substrate (
1) is sequentially epitaxially grown on the − main surface. Here, in this example, the n-type cladding layer (3), the p-type cladding layer 1
The carrier concentrations of the cladding layer (5) and the p-shaped 2nd cladding layer (6) are lXl0"Cm-" 4XIQ17(
m-"lXl0"cm-".
また、p型彫2クラッド層(6)及びコンタクト層(7
)は、p型彫1クラッド層(5)とp型彫2クラッド層
(6)との厚さの和が0.2μmになるまでコンタクト
層(7)表面から選択的にエツチングされ、これにより
p型彫2クラッド層(6)には輻5μmのストライプ状
のリッジ(8)が形成される。In addition, a p-type carved two cladding layer (6) and a contact layer (7
) is selectively etched from the surface of the contact layer (7) until the sum of the thicknesses of the p-type carved first cladding layer (5) and the p-type carved second cladding layer (6) becomes 0.2 μm. A striped ridge (8) with a radius of 5 μm is formed on the p-shaped two-layer cladding layer (6).
(9)はリッジ(8)頂部を除くp型彫2クラッド層(
6)上にエピタキシャル成長されたn型GaAsからな
るブロック層、(10)は露出したp型彫2クラッド層
(6)のりッジ(8)頂部及びブロック層(9)上にエ
ピタキシャル成長されたn型GaAsからなるキャップ
層で、各層の厚さは夫々0.8μm、3μmである。(
11)はキャップ層(10)上に形成されたAu、Cr
の合金からなるp側電極、(12)は基板(1)の他主
面上に形成されたAu、Sn、Crの合金からなるn側
電極である。(9) is a p-shaped carved two cladding layer excluding the top of the ridge (8) (
6) A block layer made of n-type GaAs epitaxially grown on top, (10) is an exposed p-type 2-cladding layer (6) on top of the ridge (8) and an n-type epitaxially grown on the block layer (9). The cap layer is made of GaAs, and the thickness of each layer is 0.8 μm and 3 μm, respectively. (
11) is Au, Cr formed on the cap layer (10)
(12) is an n-side electrode made of an alloy of Au, Sn, and Cr formed on the other main surface of the substrate (1).
斯る本実施例装置では周囲温度が100℃まで安定した
連続発振が得られた。これは第4図に示した従来構造に
おいて、p型クラッド層(24)のアクセプタとしてM
gを用いた場合と略同じ温度である。In the device of this example, stable continuous oscillation was obtained up to an ambient temperature of 100°C. In the conventional structure shown in Fig. 4, this is because M
The temperature is approximately the same as when g is used.
次に、斯る本実施例装置を周囲温度40℃で4mWの定
出力動作による寿命試験を行った。その結果を第2図に
実線で示す。また、比較のため、第4図に示した従来構
造にて、そのp型クラッド層(24)の不純物としてM
gを用い、他の条件は本実施例と同じとした比較装置を
作製し、同様な寿命試験を行った。その結果を第2図に
破線で示す。Next, a life test was conducted on the device of this embodiment by operating at a constant output of 4 mW at an ambient temperature of 40°C. The results are shown in FIG. 2 as a solid line. For comparison, in the conventional structure shown in FIG. 4, M was used as an impurity in the p-type cladding layer (24)
A comparative device was fabricated using the same conditions as the present example, and a similar life test was conducted. The results are shown in FIG. 2 by broken lines.
図より、比較装置では500時間の動作後、大きく劣化
しているが、本実施例装置では特性の経時的劣化が生じ
ず、安定した光出力が得られていることが分かる。From the figure, it can be seen that while the comparison device showed significant deterioration after 500 hours of operation, the device of this embodiment did not experience any deterioration in characteristics over time and was able to obtain stable optical output.
これは、比較例装置では、p型クラッド層(24)成長
初期にMgが不安定に添加されるため、活性層(23)
とp型クラッド層(24)との界面に欠陥が発生し易く
なることによるものと考えられる。This is because in the comparative example device, Mg is added unstablely at the initial stage of growth of the p-type cladding layer (24), so the active layer (23)
This is thought to be due to the fact that defects are likely to occur at the interface between the p-type cladding layer (24) and the p-type cladding layer (24).
方、本実施例装置では、活性層(4)の上にアクセプタ
としてZnが添加されたp型彫1クラッド層(5)を設
けている。ここで、Znは常温で安定した液体の有機金
属として存在するため、その添加量を制御し易い。この
ため、本実施例ではp型彫1クラッド層(5)にZnを
安定して添加することができ、活性層(4)とp型彫1
クラッド層(5)との間に欠陥の少ない良好な界面が形
成されたことによるものと考えられる。また、斯る効果
はp型彫1クラッド層(5)の厚さが0.05μm以上
であれば得られる。On the other hand, in the device of this embodiment, a p-shaped single cladding layer (5) doped with Zn as an acceptor is provided on the active layer (4). Here, since Zn exists as a liquid organic metal that is stable at room temperature, it is easy to control the amount of Zn added. Therefore, in this example, Zn can be stably added to the p-type 1 cladding layer (5), and the active layer (4) and p-type 1 cladding layer (5) can be stably added.
This is thought to be due to the formation of a good interface with fewer defects between the cladding layer (5) and the cladding layer (5). Moreover, such an effect can be obtained if the thickness of the p-type carved first cladding layer (5) is 0.05 μm or more.
第3図は本実施例装置におけるp型彫1クラッド層(5
)の層厚を種々変えた時の最高発振温度(連続発振の得
られる最高周囲温度)を示す。図から明らかな如く、p
型彫1クラッド層(5)の層厚が0.25μm以下、よ
り好ましくは0.2μm以下であれば最高発振温度を高
くすることができる。Figure 3 shows the p-type carved 1 cladding layer (5
) shows the maximum oscillation temperature (maximum ambient temperature at which continuous oscillation can be obtained) when the layer thickness is varied. As is clear from the figure, p
The maximum oscillation temperature can be increased if the layer thickness of the first cladding layer (5) is 0.25 μm or less, more preferably 0.2 μm or less.
以上より、本発明におけるp型彫1クラッド層(5)の
層厚は、好ましくは0.05〜0.25μm、より好ま
しくは0.05〜0.2μmの範囲内であればよい。From the above, the layer thickness of the p-type carved first cladding layer (5) in the present invention is preferably in the range of 0.05 to 0.25 μm, more preferably in the range of 0.05 to 0.2 μm.
(ト)発明の効果
本発明装置によれば、p型クラッド層を、アクセプタと
してZnが添加され、上記活性層上に設けられた第1層
と、アクセプタとしてMgが添加され、上記第1層上に
設けられた第2層とで構成することによって、最高発振
温度が高く保たれ、且つ半導体レーザの、劣化が少なく
、信頼性の高い装置が製造可能である。(G) Effects of the Invention According to the device of the present invention, the p-type cladding layer is doped with Zn as an acceptor, the first layer provided on the active layer is doped with Mg as an acceptor, and the first layer is doped with Mg as an acceptor. By constructing the semiconductor laser with the second layer provided above, the maximum oscillation temperature can be kept high, and a highly reliable device with less deterioration of the semiconductor laser can be manufactured.
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は本実
施例装置と比較例装置の寿命試験特性図、第3図は本実
施例装置においてp型彫1クラッド層の層厚を変化させ
た時の最高発振温度を示す特性図、第4図は従来装置を
示す断面図である。
第2図
+000
000
動作り間(hoIAy )Fig. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a life test characteristic diagram of the device of this embodiment and a comparative example, and Fig. 3 is a layer of one cladding layer with a p-shaped groove in the device of this embodiment. A characteristic diagram showing the maximum oscillation temperature when the thickness is changed, and FIG. 4 is a sectional view showing a conventional device. Figure 2 +000 000 operation time (hoIAy)
Claims (1)
クラッド層、活性層、p型クラッド層を積層した発振層
を備える半導体レーザにおいて、上記p型クラッド層は
、アクセプタとしてZnが添加され、上記活性層上に設
けられた第1層と、アクセプタとしてMgが添加され、
上記第1層上に設けられた第2層を有することを特徴と
する半導体レーザ。(1) In a semiconductor laser including an oscillation layer in which an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are laminated, each of which is made of an AlGaInP-based compound semiconductor, the p-type cladding layer is doped with Zn as an acceptor, and the active layer a first layer provided thereon and Mg added as an acceptor;
A semiconductor laser comprising a second layer provided on the first layer.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8011990A JP2889645B2 (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Semiconductor laser |
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JP8011990A JP2889645B2 (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Semiconductor laser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH03280482A true JPH03280482A (en) | 1991-12-11 |
JP2889645B2 JP2889645B2 (en) | 1999-05-10 |
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ID=13709315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8011990A Expired - Fee Related JP2889645B2 (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Semiconductor laser |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2889645B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100271262B1 (en) * | 1996-06-10 | 2000-12-01 | 가네꼬 히사시 | Semiconductor laser |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP8011990A patent/JP2889645B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100271262B1 (en) * | 1996-06-10 | 2000-12-01 | 가네꼬 히사시 | Semiconductor laser |
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JP2889645B2 (en) | 1999-05-10 |
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