JPH0334488A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH0334488A JPH0334488A JP16866989A JP16866989A JPH0334488A JP H0334488 A JPH0334488 A JP H0334488A JP 16866989 A JP16866989 A JP 16866989A JP 16866989 A JP16866989 A JP 16866989A JP H0334488 A JPH0334488 A JP H0334488A
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 55
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 4
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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)
本発明は半導体レーザ素子に関し、特に情報処理用の光
源として最適な半導体レーザに関する。
源として最適な半導体レーザに関する。
(従来の技術)
AIGaAsスはAlGaInPの化合物半導体を用い
た半導体レーザは0.8〜0.6μmの近赤外から可視
域の波長帯で発振するため、情報処理用の光源として、
近年需要が高まってきている。
た半導体レーザは0.8〜0.6μmの近赤外から可視
域の波長帯で発振するため、情報処理用の光源として、
近年需要が高まってきている。
従来の半導体レーザ構造としては、エレクトロニクスレ
ター(Elect、Lett、)vol、18.p10
95〜1097.1982に記載されている第5図に示
すようなSCH型量子井戸構造がある0図において、1
はnA 1 o、 ysG a o、 tsA Sクラ
ッド層、4はp−A1.、ysG a O,2SA S
クラッド層、13はA 1 o、s Gao、t A
Sガイド層、14はAlo、osG a o、 tsA
s量子井戸活性層をそれぞれ示す。本桐造によれば、
量子効果による発光効率の増加に加えて、SCH構造に
よって光および注入キャリヤが有効に閉じ込まれるため
、低しきい値で、高効率な半導体レーザが実現できる。
ター(Elect、Lett、)vol、18.p10
95〜1097.1982に記載されている第5図に示
すようなSCH型量子井戸構造がある0図において、1
はnA 1 o、 ysG a o、 tsA Sクラ
ッド層、4はp−A1.、ysG a O,2SA S
クラッド層、13はA 1 o、s Gao、t A
Sガイド層、14はAlo、osG a o、 tsA
s量子井戸活性層をそれぞれ示す。本桐造によれば、
量子効果による発光効率の増加に加えて、SCH構造に
よって光および注入キャリヤが有効に閉じ込まれるため
、低しきい値で、高効率な半導体レーザが実現できる。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、従来の構造では、注入キャリヤの一部は
A 1 o、s G ao、t A Sガイド層13で
再結合してしまうので、量子井戸層14に注入されない
無効電流が存在する。ガイド層13での再結合のライフ
タイムは数n5ecと比較的短いため、この部分で消費
される電流は無視できない、この無効電流は、発振しき
い値電流の上昇をもたらすことになる。さらに、ガイド
層13での再結合電流は、温度に対して強い依存性があ
るため、発振温度特性の悪化を招くことになる。こうし
たガイド層部分での無効電流による発振しきい値の上昇
、温度特性の低下が従来の技術の問題点であった。
A 1 o、s G ao、t A Sガイド層13で
再結合してしまうので、量子井戸層14に注入されない
無効電流が存在する。ガイド層13での再結合のライフ
タイムは数n5ecと比較的短いため、この部分で消費
される電流は無視できない、この無効電流は、発振しき
い値電流の上昇をもたらすことになる。さらに、ガイド
層13での再結合電流は、温度に対して強い依存性があ
るため、発振温度特性の悪化を招くことになる。こうし
たガイド層部分での無効電流による発振しきい値の上昇
、温度特性の低下が従来の技術の問題点であった。
(課題を解決するための手段)
前述の課題を解決するため本発明の半導体レーザはAl
GaAs又はA I G a I n Pの化合物半導
体を用いた5CHI造を有する半導体レーザ素子におい
て、前記SCH構造のSCHガイド層がA1工Ga+−
えAsとこれと同等なバンドギャップを有する(A 1
y Ga+−y ) o、s I no、s Pとを
交互に積層した超格子からなり、またAlGaAs又は
AlGaInPの化合物半導体を用いたダブルヘテロ構
造を有する半導体レーザ索子において、前記ダブルヘテ
ロ構造のpおよびnクラッド層がA1.Ga+−xAs
とこれと同等なバンドギャップを有する(A I F
Ga+−y )。、。
GaAs又はA I G a I n Pの化合物半導
体を用いた5CHI造を有する半導体レーザ素子におい
て、前記SCH構造のSCHガイド層がA1工Ga+−
えAsとこれと同等なバンドギャップを有する(A 1
y Ga+−y ) o、s I no、s Pとを
交互に積層した超格子からなり、またAlGaAs又は
AlGaInPの化合物半導体を用いたダブルヘテロ構
造を有する半導体レーザ索子において、前記ダブルヘテ
ロ構造のpおよびnクラッド層がA1.Ga+−xAs
とこれと同等なバンドギャップを有する(A I F
Ga+−y )。、。
Ino、sPとを交互に積層した超格子からなる。
(作用)
上述の本発明の構造によれば、超格子ガイド層の価電帯
、伝導体それぞれに200meV以上のエネルギー障壁
が形成されるため、電子とホールはそれぞれのポテンシ
ャル井戸中に局在化する。
、伝導体それぞれに200meV以上のエネルギー障壁
が形成されるため、電子とホールはそれぞれのポテンシ
ャル井戸中に局在化する。
超格子を形成している物質のエネルギーギャップは同じ
であるため、価電帯、伝導帯それぞれに形成されるポテ
ンシャル井戸は成長層方向に交互に形成され、電子とホ
ールは空間的に分離される。
であるため、価電帯、伝導帯それぞれに形成されるポテ
ンシャル井戸は成長層方向に交互に形成され、電子とホ
ールは空間的に分離される。
この結果、電子−ホール対が再結合する遷移確率が減少
し、バルクに比べて少数キャリヤのライフタイムが長く
なる。このことは、ガイド層で再結合して消費される無
効電流が減少することを意味し、低しきい値で温度特性
のよい半導体レーザを実現することが可能となる。
し、バルクに比べて少数キャリヤのライフタイムが長く
なる。このことは、ガイド層で再結合して消費される無
効電流が減少することを意味し、低しきい値で温度特性
のよい半導体レーザを実現することが可能となる。
(実施例)
次に本発明について図面を参照しながら説明する。
第1図と第2図は本発明の半導体レーザ素子の一実施例
におけるエネルギーバンド図である。
におけるエネルギーバンド図である。
第1図において1はn A 1 o、 ysG a
o、 zsA Sクラッド層、2はGao、s I n
o、s P/ A 1 (1,4Gao、aAS超格子
ガイド層、3はGaAs1性層、4はp A l o
、 tsG a o、 zsA Sクラッド層を示し、
また第2図は超格子ガイド層2のエネルギーバンド図で
あり、5はA I 11.4 G ao、a A 8.
6はGao、s I no、s Pを示す0本実施例m
造を得るには、n型GaAs基板上にMOCVD気相成
長法を用いて、層厚2.Oamのn A 1 o、
・rgGao、*sAsクラッド層1、層厚0.2μm
のGao、s I no、s P/A l O,4Ga
o、a A S超格子ガイド層2、層厚0.01μmの
GaAs活性層3、層厚2.0)tmのP A l
o、tsG a。、1sASクラッド層4を順次成長す
る。ここで、超格子ガイド層2はGao、s I no
、s PとAI。、4 G ao、i A Sとを50
人ずつ交互に積層した超格子構造から形成されている。
o、 zsA Sクラッド層、2はGao、s I n
o、s P/ A 1 (1,4Gao、aAS超格子
ガイド層、3はGaAs1性層、4はp A l o
、 tsG a o、 zsA Sクラッド層を示し、
また第2図は超格子ガイド層2のエネルギーバンド図で
あり、5はA I 11.4 G ao、a A 8.
6はGao、s I no、s Pを示す0本実施例m
造を得るには、n型GaAs基板上にMOCVD気相成
長法を用いて、層厚2.Oamのn A 1 o、
・rgGao、*sAsクラッド層1、層厚0.2μm
のGao、s I no、s P/A l O,4Ga
o、a A S超格子ガイド層2、層厚0.01μmの
GaAs活性層3、層厚2.0)tmのP A l
o、tsG a。、1sASクラッド層4を順次成長す
る。ここで、超格子ガイド層2はGao、s I no
、s PとAI。、4 G ao、i A Sとを50
人ずつ交互に積層した超格子構造から形成されている。
この超格子は、それぞれの物質の電子親和力から第2図
に示すように価電帯、伝導体に230meVのエネルギ
ー障壁が形成される。一方、超格子をガイド層に用いて
も屈折率分布は活性層3に対して対称なif/A″i1
となっているため、光は活性層3に有効に閉じこもる。
に示すように価電帯、伝導体に230meVのエネルギ
ー障壁が形成される。一方、超格子をガイド層に用いて
も屈折率分布は活性層3に対して対称なif/A″i1
となっているため、光は活性層3に有効に閉じこもる。
第3図と第4図は活性層にGa5.s I no、s
Pを用いて可視域で発振する半導体レーザを形成した実
施例についてのエネルギーバンド図である。
Pを用いて可視域で発振する半導体レーザを形成した実
施例についてのエネルギーバンド図である。
図において、7はA 1 o、s I n+>、s P
クラッド層、8は(A l o、s G ao、s )
I no、s P/ A l o、iG a 0.4
A s超格子ガイド層、9はGao、5lno、sP
活性層、10はp A l o、s I no、s
Pりラット層、11はA I 0.6 G a (1,
4A S、12は(A 1o、s Gao、s ) I
no、s Pをそれぞれ示す、また、ガイド層8は第
1図の例と同様に(A l o、s Gao、s )
I no、、PとA1.。
クラッド層、8は(A l o、s G ao、s )
I no、s P/ A l o、iG a 0.4
A s超格子ガイド層、9はGao、5lno、sP
活性層、10はp A l o、s I no、s
Pりラット層、11はA I 0.6 G a (1,
4A S、12は(A 1o、s Gao、s ) I
no、s Pをそれぞれ示す、また、ガイド層8は第
1図の例と同様に(A l o、s Gao、s )
I no、、PとA1.。
G ao、i A sとを交互に50Aずつ積層した超
格子#!造から形成されている。この場合も第4図に示
すように価電帯、伝導帯それぞれに320 m eVの
エネルギー障壁が形成される。クラッド層厚、超格子ガ
イド層厚、および活性層厚は第1図の実施例と同様に設
定されている。これらのエピタキシャル成長層のρ側、
n1lllにそれぞれ電極を形成することにより半導体
レーザ#I遠が実現される。
格子#!造から形成されている。この場合も第4図に示
すように価電帯、伝導帯それぞれに320 m eVの
エネルギー障壁が形成される。クラッド層厚、超格子ガ
イド層厚、および活性層厚は第1図の実施例と同様に設
定されている。これらのエピタキシャル成長層のρ側、
n1lllにそれぞれ電極を形成することにより半導体
レーザ#I遠が実現される。
上述の実施例ではSCH構造におけるガイド層部分に超
格子構造を適用した場合のみ述べたが、通常のダブルヘ
テロ構造のクラッド層に用いても同様な無効電流の減少
をもたらすことが可能である。
格子構造を適用した場合のみ述べたが、通常のダブルヘ
テロ構造のクラッド層に用いても同様な無効電流の減少
をもたらすことが可能である。
以上本発明のm造によれば、0.6〜0.8μm帯で発
振する半導体レーザの全ての構造に対して無効電流を減
少させ、低しきい値で温度特性のよい半導体レーザを再
現性よく実現することができる。
振する半導体レーザの全ての構造に対して無効電流を減
少させ、低しきい値で温度特性のよい半導体レーザを再
現性よく実現することができる。
(発明の効果)
以上説明したように、本発明の構造によれば、超格子ガ
イド層の価電帯、伝導帯それぞれに200meV以上の
エネルギー障壁が形成されるため、電子とホールはそれ
ぞれのポテンシャル井戸中に局在化する。超格子を形成
している物質のエネルギーギャップは同じであるため、
価電帯、伝導帯それぞれに形成されるポテンシャル井戸
は成長層方向に交互に形成され、電子とホールは空間的
に分離される。
イド層の価電帯、伝導帯それぞれに200meV以上の
エネルギー障壁が形成されるため、電子とホールはそれ
ぞれのポテンシャル井戸中に局在化する。超格子を形成
している物質のエネルギーギャップは同じであるため、
価電帯、伝導帯それぞれに形成されるポテンシャル井戸
は成長層方向に交互に形成され、電子とホールは空間的
に分離される。
この結果、電子−ホール対が再結合する遷移確率が減少
し、バルクに比べて少数キャリヤのライフタイムが長く
なる。このことはガイド層で再結合して消費される無効
電流が減少することを意味し、低しきい値で温度特性の
よい半導体レーザ素子を実現することが可能となる。
し、バルクに比べて少数キャリヤのライフタイムが長く
なる。このことはガイド層で再結合して消費される無効
電流が減少することを意味し、低しきい値で温度特性の
よい半導体レーザ素子を実現することが可能となる。
11図、第2図、第3図および第4図は本発明の実施例
の半導体レーザ素子におけるエネルギーバンド図、第5
図は従来の半導体レーザ素子におけるエネルギーバンド
図をそれぞれ示す。 1− n A l o、 tsG a o、 isA
Sクラッド層、2・・・Gao、s I no、s
P/ A 10.4 Gao、a As超格子ガイド層
、3・・・GaAs活性層、4・・・p−A I 0.
7SG a O,2SA Sクラッド層、5−Alo、
aG a o 6 A s、6・−Gao、s I
no、s P、7°°。 A16 s I no、s Pクラッド層、8− (A
1 o、5Gaa、s ) I na、s P/A
Io、4 Gao、a As超格子ガイド層、9・−G
ao、s I no、s P活性層、10・”p A
1 o、5 I no、s Pクラッド層、11−A
I o、h G ao、< A S、12 = (A
1 o、s G ao、s ) I no、s P、
13”A lo、i Gao、y Asガイド層、14
・・・A 1 o、 osG a o、 isA S量
子井戸活性層。
の半導体レーザ素子におけるエネルギーバンド図、第5
図は従来の半導体レーザ素子におけるエネルギーバンド
図をそれぞれ示す。 1− n A l o、 tsG a o、 isA
Sクラッド層、2・・・Gao、s I no、s
P/ A 10.4 Gao、a As超格子ガイド層
、3・・・GaAs活性層、4・・・p−A I 0.
7SG a O,2SA Sクラッド層、5−Alo、
aG a o 6 A s、6・−Gao、s I
no、s P、7°°。 A16 s I no、s Pクラッド層、8− (A
1 o、5Gaa、s ) I na、s P/A
Io、4 Gao、a As超格子ガイド層、9・−G
ao、s I no、s P活性層、10・”p A
1 o、5 I no、s Pクラッド層、11−A
I o、h G ao、< A S、12 = (A
1 o、s G ao、s ) I no、s P、
13”A lo、i Gao、y Asガイド層、14
・・・A 1 o、 osG a o、 isA S量
子井戸活性層。
Claims (2)
- (1)AlGaAs又はAlGaInPの化合物半導体
を用いたSCH構造を有する半導体レーザ素子において
、前記SCH構造のSCHガイド層がAl_xGa_1
_−_xAsとこれと同等なバンドギャップを有する(
Al_yGa_1_−_y)_0_._5In_0_.
_5Pとを交互に積層した超格子からなることを特徴と
する半導体レーザ素子、 - (2)AlGaAs又はAlGaInPの化合物半導体
を用いたダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ素子に
おいて、前記ダブルヘテロ構造のpおよびnクラッド層
がAl_xGa_1_−_xAsとこれと同等なバンド
ギャップを有する(Al_yGa_1_−_y)_0_
._5In_0_._5Pとを交互に積層した超格子か
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 |
---|---|---|---|
JP16866989A JP2748570B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16866989A JP2748570B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0334488A true JPH0334488A (ja) | 1991-02-14 |
JP2748570B2 JP2748570B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=15872300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16866989A Expired - Fee Related JP2748570B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2748570B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0480984A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-13 | Nec Corp | 半導体レーザ |
JP2006043441A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-02-16 | Impress:Kk | 組み立て式簡易浴槽用枠体、組み立て式簡易貯液槽用枠体、組み立て式簡易浴槽、組み立て式簡易貯液槽、それらの枠体を構成可能な分割枠体、及び分割枠体の製造方法 |
JP2007014490A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Ensky:Kk | 額縁 |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP16866989A patent/JP2748570B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0480984A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-13 | Nec Corp | 半導体レーザ |
JP2006043441A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-02-16 | Impress:Kk | 組み立て式簡易浴槽用枠体、組み立て式簡易貯液槽用枠体、組み立て式簡易浴槽、組み立て式簡易貯液槽、それらの枠体を構成可能な分割枠体、及び分割枠体の製造方法 |
JP2007014490A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Ensky:Kk | 額縁 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2748570B2 (ja) | 1998-05-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |