JPH036677B2 - - Google Patents

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JPH036677B2
JPH036677B2 JP56133106A JP13310681A JPH036677B2 JP H036677 B2 JPH036677 B2 JP H036677B2 JP 56133106 A JP56133106 A JP 56133106A JP 13310681 A JP13310681 A JP 13310681A JP H036677 B2 JPH036677 B2 JP H036677B2
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cathode
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Tadahiro Oomi
Masakazu Morishita
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    • H01S5/06209Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
    • H01S5/06213Amplitude modulation

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、三端子型ダブルヘテロ接合注入レー
ザに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a three-terminal double heterojunction injection laser.

従来のダブルヘテロ接合注入レーザは、ストラ
イプ構造の導入などにより、発振開始電流密度を
小さくするだけでなく、発振姿態の安定化などが
行なわれているが電気的にはいずれもダイオード
であつて、直接変調を行なうには外部に変調用の
トランジスタ等を設けなければならなかつた。
Conventional double heterojunction injection lasers not only reduce the oscillation starting current density but also stabilize the oscillation state by introducing a stripe structure, etc., but electrically they are all diodes. Direct modulation requires an external modulation transistor or the like.

従来技術として、小電力による半導体レーザの
駆動と、入力インピーダンスを高くすることを目
的とし、半導体レーザとバイポーラトランジスタ
とを一体に積層して形成した半導体装置が出願さ
れている(特開昭54−14692号)。しかし、バイポ
ーラトランジスタと半導体レーザとを積層した構
成ではバイポーラトランジスタの持つ増幅機能に
より小電力による半導体レーザの駆動は可能とな
るが、半導体レーザに求められる高速な変調特性
という点に関してはバイポーラトランジスタを用
いている以上、バイポーラトランジスタの持つ高
周波特性により装置の変調特性は決定されてしま
うので、より高速な駆動素子が求められる。ま
た、活性層への電流集中について何ら考慮されて
いないので、閾値電流が低下せず、発光位置が不
安定となり光出力の不安定性はまぬがれず、変調
信号通りの光出力の変調が得られないという欠点
を持つ。
As a prior art, an application has been filed for a semiconductor device in which a semiconductor laser and a bipolar transistor are integrally stacked, with the aim of driving a semiconductor laser with low power and increasing input impedance (Japanese Patent Laid-Open No. 1986-1999). No. 14692). However, in a structure in which a bipolar transistor and a semiconductor laser are stacked, it is possible to drive the semiconductor laser with low power due to the amplification function of the bipolar transistor, but the bipolar transistor is not suitable for the high-speed modulation characteristics required of a semiconductor laser. Since the modulation characteristics of the device are determined by the high frequency characteristics of the bipolar transistor, a faster driving element is required. In addition, since no consideration is given to current concentration in the active layer, the threshold current does not decrease, the light emitting position becomes unstable, and the optical output is inevitably unstable, making it impossible to obtain modulation of the optical output according to the modulation signal. It has the disadvantage of

更に軸モード安定性に関しても何ら考慮されて
いず、単色性のよい良質な光源を提供するに至つ
ていない。
Furthermore, no consideration is given to axial mode stability, and a high-quality light source with good monochromaticity cannot be provided.

また従来技術として光出力の高速変調と横モー
ド安定性を目的として、半導体レーザとFETを
一体に形成した半導体レーザ素子が提案されてい
る(特開昭56−104488号)。しかしFETのもつ高
周波特性によつて変調特性が制限されてしまう
上、FETのゲート部分からのびる空乏層によつ
て横モード安定性は向上するが、軸モード安定性
については何ら改善されていなかつた。
Furthermore, as a prior art, a semiconductor laser device in which a semiconductor laser and a FET are integrally formed has been proposed for the purpose of high-speed modulation of optical output and transverse mode stability (Japanese Patent Laid-Open No. 104488/1983). However, the modulation characteristics are limited by the high frequency characteristics of the FET, and although transverse mode stability is improved by the depletion layer extending from the gate of the FET, axial mode stability is not improved at all. .

本発明の目的は、これらの欠点を除き、レーザ
出力を効率良く、かつ安定に、高速で制御するた
めに半導体レーザの活性層へのキヤリアの注入量
を効率良く行なえ、閾値電流が低くかつ高速で制
御可能で、軸モード安定化された半導体レーザ装
置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to eliminate these drawbacks, to efficiently inject carriers into the active layer of a semiconductor laser in order to control laser output efficiently, stably, and at high speed, and to achieve low threshold current and high speed control. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device that can be controlled in an axial mode and is stabilized in an axial mode.

第1図は、高速で変調するために静電誘導トラ
ンジスタと半導体レーザを一体になした半導体レ
ーザの斜視図である。一例として材料はGaAsと
Ga1-XAlXAsについて示す。p+−GaAs基板1の
上にp+−GaAlAs層2、活性層n−GaAs3、n
−GaAlAs層4、n+GaAs層5、線12で囲まれ
たp+領域6、電極7,8,9から構造は成つて
いる。デバイスとしては、電極8がアノード、電
極7がカソード、電極9がゲートである。
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor laser in which an electrostatic induction transistor and a semiconductor laser are integrated for high-speed modulation. For example, the material is GaAs.
Shown for Ga 1-X Al X As. On p + -GaAs substrate 1, p + -GaAlAs layer 2, active layer n-GaAs 3, n
The structure consists of a -GaAlAs layer 4, an n + GaAs layer 5, a p + region 6 surrounded by a line 12, and electrodes 7, 8, 9. As for the device, electrode 8 is an anode, electrode 7 is a cathode, and electrode 9 is a gate.

第1図中点線11で囲まれた領域10は空乏化
した領域を示す。第1図に示すように、ゲート電
圧零でキヤリア通路(チヤンネル)において両側
のp+ゲート領域から延びる空乏層10が互いに
完全に接していて、いわゆる零ゲートバイアスで
チヤンネルがピンチオフの状態にあるようになさ
れている。零ゲートバイアス状態では電流が流れ
ないノーマリオフ型静電誘導トランジスタになつ
ている。零ゲートバイアスでチヤンネルがピンチ
オフ状態でなく、互いに空乏層10が接していな
くて、電流通路の幅のみを変化しているときは、
零ゲートバイアスでも電流が流れるノーマリオン
型静電誘導トランジスタを組み込むことになつ
て、零ゲートバイアスでも常時電流が流れて、無
駄な電力消費のもとになる。第2図は、第1図の
A−A′方向に切断した時のゲート、チヤンネル
部の電位分布である。Ga0.7Al0.3Asに例をとる
と、零ゲートバイアスでチヤンネルが充分ピンチ
オフした状態にあるときにゲートに正電圧をほ
ぼ、0.4V、0.8V、1.2V、1.6Vと印加するとチヤ
ンネルの電位分布は22、23、24、25のように変化
してゆく。点線26はカソード電位を示してい
る。順方向ゲート電圧が増加するにつれてチヤン
ネル中の電位障壁が次第に低下し、カソード領域
5から電子がチヤンネルに注入されて電流が流れ
るようになる。p+ゲートが順方向に深くバイア
スされることになるから、ゲートからチヤンネル
にホールが注入され、チヤンネルには、電子とホ
ールが殆んど同量存在する。
A region 10 surrounded by a dotted line 11 in FIG. 1 indicates a depleted region. As shown in FIG. 1, the depletion layers 10 extending from the p + gate regions on both sides are in complete contact with each other in the carrier path (channel) at zero gate voltage, and the channel is in a pinch-off state at so-called zero gate bias. is being done. It is a normally-off type static induction transistor in which no current flows in the zero gate bias state. When the channel is not in a pinch-off state with zero gate bias, the depletion layers 10 are not in contact with each other, and only the width of the current path is changed,
By incorporating a normally-on static induction transistor in which current flows even with zero gate bias, current always flows even with zero gate bias, resulting in wasteful power consumption. FIG. 2 shows the potential distribution of the gate and channel portions when cut in the AA' direction of FIG. 1. Taking Ga 0.7 Al 0.3 As as an example, when the channel is sufficiently pinched off with zero gate bias, if positive voltages of approximately 0.4V, 0.8V, 1.2V, and 1.6V are applied to the gate, the potential distribution of the channel will change. changes like 22, 23, 24, 25. A dotted line 26 indicates the cathode potential. As the forward gate voltage increases, the potential barrier in the channel gradually lowers, and electrons are injected into the channel from the cathode region 5, allowing current to flow. Since the p + gate is deeply biased in the forward direction, holes are injected from the gate into the channel, and the channel has almost equal amounts of electrons and holes.

第3図は第1図のB−B′方向のポテンシヤル
図である。ゲート電圧は零である。領域1,2,
3,4,5は第1図の領域と同じで縦軸はポテン
シヤルを示す。図中、領域27は、p+n拡散電位
により、チヤンネル中に生じた電位障壁であり、
キヤリア(電子)31の障壁となる。32は、ホ
ールを示す。ゲート電圧により障壁の高さが第2
図で説明したように変化し、カソードn+領域5
から電子がn-チヤンネル領域4に注入され、活
性層3の領域への電子注入の量が変化する。
FIG. 3 is a potential diagram in the BB' direction of FIG. 1. Gate voltage is zero. Area 1, 2,
3, 4, and 5 are the same as the areas in FIG. 1, and the vertical axis indicates the potential. In the figure, region 27 is a potential barrier generated in the channel due to p + n diffusion potential,
It becomes a barrier to carrier (electronic) 31. 32 indicates a hole. The gate voltage increases the barrier height to the second level.
The cathode n + region 5 changes as explained in the figure.
Electrons are injected into the n - channel region 4 from then on, and the amount of electron injection into the region of the active layer 3 changes.

第3図aは、カソードアノード間電圧が零の時
の分布図である。第3図b,cには、アノードに
正電圧を印加した時のカソード・アノード間電位
分布が示されている。第3図bは、p+ゲートか
ら延びる空乏層が略々活性層にまで到着している
場合であり、第3図cは活性層も略々空乏化して
いる場合の電位分布である。ヘテロ接合が登場し
ているために、やや見にくくなつているが、第1
図の構造のデバイスは電子デバイスとして見る
と、nチヤンネルの静電誘導サイリスタである。
第1図でB−B′線方向に見れば、このデバイス
はn+np+ダイオード構造である。このダイオード
に順方向電圧を印加しても、電流が流れずに電流
零に保てる機構は次のように説明できる。n+
ソード領域5からの電子注入は、p+ゲートによ
りチヤンネル中に生じる電子障壁27により抑止
され、p+アノード領域2からのホール注入はp+n
拡散電位により抑止されているからである。第3
図cのように活性層3が空乏化し始めて、完全に
空乏化するようになると、p+n拡散電位による障
壁電位が引き下げられて、p+アノード領域から
ホールが注入されるようになり電流が流れ出すよ
うになる。もちろん、第1図の構造のようにヘテ
ロ接合が組み込まれている場合には、たとえ活性
層まで空乏化しても、その時流れる電流は、ホモ
接合構造のものに比べて十分小さい。いずれにし
ても、アノードにある程度の正電圧を印加して
も、ゲート電圧を零に保つ限り電流が流れないノ
ーマリオフ型デバイスとするには、p+ゲート・
n-チヤンネル間拡散電位によりチヤンネルに十
分高い電位障壁が生じることが必須である。
FIG. 3a is a distribution diagram when the voltage between the cathode and the anode is zero. FIGS. 3b and 3c show the potential distribution between the cathode and the anode when a positive voltage is applied to the anode. FIG. 3b shows the potential distribution when the depletion layer extending from the p + gate has almost reached the active layer, and FIG. 3c shows the potential distribution when the active layer is also almost depleted. It is somewhat difficult to see because of the appearance of heterojunctions, but the first
When viewed as an electronic device, the device having the structure shown in the figure is an n-channel electrostatic induction thyristor.
When viewed in the direction of line B-B' in FIG. 1, this device has an n + np + diode structure. The mechanism by which current does not flow even when a forward voltage is applied to this diode and the current is maintained at zero can be explained as follows. Electron injection from the n + cathode region 5 is inhibited by an electron barrier 27 created in the channel by the p + gate, and hole injection from the p + anode region 2 is inhibited by the p + n
This is because it is suppressed by the diffusion potential. Third
When the active layer 3 starts to be depleted and becomes completely depleted as shown in Figure c, the barrier potential due to the p + n diffusion potential is lowered, holes are injected from the p + anode region, and the current increases. It starts to flow. Of course, when a heterojunction is incorporated as in the structure shown in FIG. 1, even if the active layer is depleted, the current flowing at that time is sufficiently smaller than that of a homojunction structure. In any case, in order to create a normally-off device in which no current flows even if a certain amount of positive voltage is applied to the anode as long as the gate voltage is kept at zero, it is necessary to
It is essential that a sufficiently high potential barrier be created in the channel by the n -channel diffusion potential.

ゲート・ゲート間隔2a(cm)、ゲートに囲まれ
るチヤンネル部のn領域4の不純物密度をND(cm
-3)、p+ゲートのアノード・カソード方向の長さ
で決まるチヤンネル長をL(cm)とする。まず、
p+ゲート領域から延びる空乏層が互いに完全に
接触して、チヤンネルを完全にピンチオフし電位
障壁を生ずるためには、 ND(2a)2<4.5×107(cm-1) であることが、少なくとも要求される。
The impurity density of the n-region 4 in the channel section surrounded by the gate with a gate-to-gate spacing 2a (cm) is N D (cm
-3 ), the channel length determined by the length of the p + gate in the anode/cathode direction is L (cm). first,
In order for the depletion layers extending from the p + gate region to completely contact each other, completely pinching off the channel and creating a potential barrier, N D (2a) 2 <4.5×10 7 (cm -1 ). , at least required.

2a=1μmなら、ND<4.5×1015cm-3であるし、
2a=2μmなら、ND<1.1×1015cm-3である。さら
に、アノードにある程度の電圧が加わつても、チ
ヤンネル中に電位障壁が存在するためには、2a
に対し、チヤンネル長Lがある程度長くなければ
ならない。L/2aが少なくとも0.5より大きくな
いと、アノードに1〜2Vの電圧が加わつたとき
チヤンネルに電位障壁が存在しなくなつてしま
う。ノーマリオフ特性をさらによくするには、
L/2aは0.7以上であることが望ましい。従つて、
ND(2a)2<4.5×107(cm-1)、より望ましくはND
(2a)2<2×107(cm-1)とL/2a>0.5、より望ま
しくはL/2a>0.7とが同時に成立しないとノー
マリオフデバイスにならない。両者の関係は、チ
ヤンネル中の電位障壁高さを等しく保とうとすれ
ば、ND(2a)2が小さくなればなる程、L/2aも小
さい値を選ぶことができる。通常、ノーマリオフ
特性を良好にするために、NDは1014cm-3あるいは
1013cm-3オーダの値が選ばれる。即ち、
n-GaAlAs層4の不純物密度が、この程度に選ば
れるわけである。チヤンネルの不純物密度がこの
ように低くても、p+ゲートに深い順方向バイア
スを加えると、カソードからチヤンネルに注入さ
れる電子密度は1×1017cm-3を越える。カソード
から注入された電子は例えば第3図bに示される
ように、活性層3に流入する。活性層3に流れ込
んだ電子は、障壁電位のためにp+領域2に流れ
出すことはできずに、活性層3に蓄積される。電
子が蓄積されるわけであるから活性層3は負に帯
電する。p+領域2とn領域3の接合は、領域3
が負に帯電するにつれて順方向にバイアスされる
ことになる。即ち、p+領域2から活性層3にホ
ールが注入される。ホールは領域3と4の間の電
位障壁のために、殆んどn領域4に流れ出すこと
がない。即ち、活性層3に電子もホールも蓄積す
るのである。電子及びホールの密度がある程度大
きくなるとレーザ発振が起るようになる。即ち、
第1図の構造のデバイスは、電子デバイスとして
見たときには、静電誘導サイリスタと類似の構造
になつている。静電誘導サイリスタのアノードに
隣接して禁制帯の狭い活性層が設けられて、そこ
でレーザ発振が起る構造になつている。さらに、
カソードから活性層に流れ込む電子の流れは、ゲ
ートからのびた空乏層の障壁によつて狭められ、
チヤンネル領域内を流れて隣接した活性層に流入
して発光することになるが、この時、活性層接合
面に平行な方向での電流集中がゲートの障壁によ
つて行なえたことになる。さらに、ゲート領域の
最下部と活性層の間が電流の拡がりを考慮して
3μm以下に形成されていれば、ゲートによる電
流集中が大きく拡がることなく活性層に到達して
発光することになり発光位置の安定性及び横モー
ド安定性は著しく向上することになる。
If 2a=1μm, N D <4.5×10 15 cm -3 ,
If 2a = 2 μm, then N D <1.1×10 15 cm -3 . Furthermore, even if a certain voltage is applied to the anode, the presence of a potential barrier in the channel requires 2a
On the other hand, the channel length L must be long to some extent. If L/2a is not at least greater than 0.5, there will be no potential barrier in the channel when a voltage of 1 to 2 V is applied to the anode. To further improve normally-off characteristics,
It is desirable that L/2a is 0.7 or more. Therefore,
N D (2a) 2 <4.5×10 7 (cm -1 ), more preferably N D
(2a) Unless 2 <2×10 7 (cm -1 ) and L/2a>0.5, more preferably L/2a>0.7, do not hold true at the same time, it will not become a normally-off device. Regarding the relationship between the two, if the height of the potential barrier in the channel is to be kept equal, the smaller N D (2a) 2 becomes, the smaller the value of L/2a can be selected. Normally, to obtain good normally-off characteristics, N D is 10 14 cm -3 or
A value of the order of 10 13 cm -3 is chosen. That is,
The impurity density of the n - GaAlAs layer 4 is selected to be within this range. Even with such a low impurity density in the channel, when a deep forward bias is applied to the p + gate, the density of electrons injected into the channel from the cathode exceeds 1×10 17 cm −3 . Electrons injected from the cathode flow into the active layer 3, as shown in FIG. 3b, for example. Electrons flowing into the active layer 3 cannot flow out to the p + region 2 due to the barrier potential, and are accumulated in the active layer 3. Since electrons are accumulated, the active layer 3 is negatively charged. The junction between p + region 2 and n region 3 is region 3
becomes forward biased as it becomes negatively charged. That is, holes are injected from p + region 2 into active layer 3 . Due to the potential barrier between regions 3 and 4, holes hardly flow out to n region 4. That is, both electrons and holes are accumulated in the active layer 3. When the density of electrons and holes increases to a certain degree, laser oscillation occurs. That is,
The device having the structure shown in FIG. 1 has a structure similar to a static induction thyristor when viewed as an electronic device. An active layer with a narrow forbidden band is provided adjacent to the anode of the electrostatic induction thyristor, and the structure is such that laser oscillation occurs there. moreover,
The flow of electrons from the cathode to the active layer is narrowed by the barrier of the depletion layer extending from the gate.
The current flows within the channel region and flows into the adjacent active layer to emit light, but at this time, the current can be concentrated in the direction parallel to the active layer junction surface by the gate barrier. Furthermore, considering the spread of current between the bottom of the gate region and the active layer,
If the thickness is 3 μm or less, the current concentration due to the gate will reach the active layer and emit light without expanding greatly, and the stability of the light emitting position and transverse mode stability will be significantly improved.

電流を遮断してレーザ発振を停止させるには、
p+ゲートの順方向バイアスを零に戻せばよい。
ターンオフの時間をさらに短くするためには、遮
断時にゲートを逆方向に数V振り込めばよい。非
常に速い遮断が行なえる。先に述べたように、第
1図の構造は、基本的には静電誘導サイリスタと
類似の構造になつているが、アノードから注入さ
れたホールは殆んど活性層に留まりp+ゲートま
で到達することはない。また、ターンオフ過程は
チヤンネル中にp+ゲートから注入されたホール
を、ふたたびp+ゲートに吸い出す過程である。
チヤンネル幅が狭い場合には、極めて速いものに
なる。
To cut off the current and stop laser oscillation,
Just return the forward bias of the p + gate to zero.
In order to further shorten the turn-off time, it is sufficient to apply several volts to the gate in the opposite direction when shutting off. Very fast shutoff is possible. As mentioned earlier, the structure shown in Figure 1 is basically similar to a static induction thyristor, but most of the holes injected from the anode remain in the active layer and reach the p + gate. It will never be reached. Further, the turn-off process is a process in which holes injected from the p + gate during the channel are sucked out to the p + gate again.
If the channel width is narrow, it will be extremely fast.

第1図の構造の概略を述べておく。p+基板1
の不純物密度:1〜2×1019cm-3、p+Ga1-XAlX
As層2の厚さ及び不純物密度は1〜5μm程度及
び1×1018〜1×1019cm-3程度、GaAs活性層の厚
さ及び不純物密度は、0.05〜1μm程度及び1×
1014〜×1017cm-3程度、nGa1-XAlXAs層4の厚さ
及び不純物密度は、0.5〜3μm程度及び1×1013
〜1×1015cm-3程度、n+GaAs層の不純物密度は
1×1018〜1×1019cm-3程度、p+ゲート領域6の
不純物密度は、1×1017〜5×1019cm-3程度であ
る。ゲート・ゲート間隔(チヤンネル幅)0.3〜
3μm程度である。チヤンネル幅は、p+ゲートに
順方向電圧を加えたときゲートからnチヤンネル
領域に注入されるホールがn+カソードから注入
される電子の量を多くしているので、ホールの拡
散距離の2倍より短いことが望ましい。チヤンネ
ル幅を広くして、零ゲートバイアス時にもある程
度電流が流れるような動作を使うこともできる。
電流を零にするために、ある程度ゲートに逆バイ
アスを加えることになる。
An outline of the structure shown in FIG. 1 will be described below. p + substrate 1
Impurity density: 1~2×10 19 cm -3 , p + Ga 1-X Al
The thickness and impurity density of the As layer 2 are about 1 to 5 μm and about 1×10 18 to 1×10 19 cm -3 , and the thickness and impurity density of the GaAs active layer are about 0.05 to 1 μm and 1×
The thickness and impurity density of the nGa 1-X Al X As layer 4 are approximately 0.5 to 3 μm and 1×10 13
The impurity density of the n + GaAs layer is about 1 x 10 18 - 1 x 10 19 cm -3 , and the impurity density of the p + gate region 6 is about 1 x 10 17 - 5 x 10 It is about 19 cm -3 . Gate-gate spacing (channel width) 0.3~
It is about 3 μm. The channel width is twice the hole diffusion distance because when a forward voltage is applied to the p + gate, the holes injected from the gate to the n-channel region increase the amount of electrons injected from the n + cathode. Shorter is preferable. It is also possible to widen the channel width and use an operation that allows a certain amount of current to flow even at zero gate bias.
To reduce the current to zero, a certain amount of reverse bias is applied to the gate.

良く知られているように半導体レーザは電流を
流し始めてすぐにレーザ発光が開始するわけでは
ない。活性層のキヤリア密度がある閾値以上にな
らなければ発光しない。閾値電流密度Jth、単位
電荷q、活性層厚さd、活性層内でのキロリアの
自然放出などによる寿命τとすると、その閾値キ
ヤリア密度はほぼ、τJth/qdで与えられる。従つ
て、ゲートの印加信号電圧に応答するレーザ発光
を得るためには、通常的に閾値電流に近い電流を
流しておくことになる。ノーマリオン型の構造に
して零ゲートバイアスでも、Jthに近い電流が流
れるようにしておいてもよいし、また、ノーマリ
オフ型構造にして、ゲートにある程度順方向バイ
アスを加えておいて、Jthに近い電流が流れるよ
うにしておいてもよいのである。
As is well known, a semiconductor laser does not start emitting laser light immediately after a current begins to flow therein. No light is emitted unless the carrier density of the active layer exceeds a certain threshold. Assuming that the threshold current density J th , the unit charge q, the active layer thickness d, and the lifetime τ due to spontaneous emission of kiloria within the active layer, the threshold carrier density is approximately given by τJ th /qd. Therefore, in order to obtain laser emission in response to the signal voltage applied to the gate, a current close to the threshold current is normally allowed to flow. You can use a normally-on structure so that a current close to J th flows even with zero gate bias, or you can use a normally-off structure and apply a certain amount of forward bias to the gate so that a current close to J th flows. It is also possible to allow a current close to that to flow.

第1図の構造は、p+GaAs基板上に層2,3,
4,5を連続的にエピタキシヤル成長で設け、
p+ゲート領域をBeのイオン注入で1〜5×1019
cm-3程度打ち込み、1〜3Torr程度のAsH3雰囲
気中800〜900℃のアニールで構成できる。
The structure in Figure 1 consists of layers 2 , 3,
4 and 5 are continuously provided by epitaxial growth,
p + gate region by Be ion implantation 1~5× 1019
It can be constructed by implanting about cm -3 and annealing at 800 to 900°C in an AsH 3 atmosphere of about 1 to 3 Torr.

第1図の構造の場合、層5がGaAs、層4がた
とえばGa0.7Al0.3Asで、領域6が、p+の領域とな
つているため、ゲート電圧が、GaAsの拡散電位
に近づくと、Ga0.7Al0.3Asのチヤンネルよりも、
層5のp+GaAsからn+GaAsとの間で順方向電流
が流れてアノード電流とゲート電流の比で定義さ
れる電流利得がおちる。そのため、ゲート領域6
とカソード電極7の下のカソード領域51の間
に、例えばプロトンなどのイオン打ち込みを行な
い、高抵抗領域52を形成する。第4図はその例
である。そうすると、ゲート領域6からカソード
領域51へのゲートからのキヤリア注入がおこら
ず、電流利得が上がる。さらに、第4図中、領域
53に示すように、ゲート流域の横に高抵抗領域
53を設けると、ゲートのキヤパシタンスが減少
し、変調周波数が高くなると同時に電流利得も向
上する。ゲート領域からカソード領域へのキヤリ
ア注入を抑える他の構造としてさらに、第5図の
如く、層5を部分的に取り除いて、カソードとゲ
ートを分割したり、第6図の如く、完全に、層5
をなくして形成しても特性は改善できる。領域5
1は、n+領域である。GaAs、GaAlAs系のダブ
ルヘテロ構造半導体レーザでは、層5はもつぱ
ら、オーミツク抵抗を低下させるために形成して
いるだけであつて、レーザ作用の本質的な問題か
らきているのではない。InPやInGaPAs系等のダ
ブルヘテロ構造半導体レーザでは、InP、
InGaPAs、InPの三層の構造となつているので、
もつぱら第6図のような構造となる。
In the structure shown in FIG. 1, layer 5 is GaAs, layer 4 is, for example, Ga 0.7 Al 0.3 As, and region 6 is a p + region, so when the gate voltage approaches the diffusion potential of GaAs, than the Ga 0.7 Al 0.3 As channel.
A forward current flows between p + GaAs and n + GaAs in layer 5, and the current gain defined by the ratio of anode current to gate current drops. Therefore, the gate region 6
A high resistance region 52 is formed between the cathode region 51 under the cathode electrode 7 by implanting ions such as protons. Figure 4 is an example. This prevents carrier injection from the gate from the gate region 6 to the cathode region 51, increasing the current gain. Further, if a high resistance region 53 is provided next to the gate region as shown in region 53 in FIG. 4, the capacitance of the gate is reduced, the modulation frequency is increased, and the current gain is also improved. As another structure for suppressing carrier injection from the gate region to the cathode region, the layer 5 may be partially removed to separate the cathode and the gate as shown in FIG. 5, or the layer 5 may be completely removed as shown in FIG. 5
The characteristics can be improved even if it is formed without the . Area 5
1 is the n + area. In GaAs and GaAlAs double heterostructure semiconductor lasers, the layer 5 is formed solely for the purpose of lowering the ohmic resistance, and is not due to any essential problem in laser operation. In double heterostructure semiconductor lasers such as InP and InGaPAs, InP,
It has a three-layer structure of InGaPAs and InP, so
The structure is similar to that shown in Figure 6.

今まで述べたのは、表面からゲート領域を形成
したものであつたが、ゲート領域を埋め込んでも
よい。第7図はその例である。埋め込みゲートの
場合も、第7図の場合もゲート領域6からカソー
ド領域への正孔注入があるため、さらに改善でき
る。第8図はその例である。図中層5のp+ゲー
ト領域6に隣接する部分を半絶縁性領域62に
し、電子の注入を行なう領域61だけをn+領域
にすると電流利得は向上する。又、層5も
GaAlAsにして、層4と同じ材料にすると完全な
埋め込みゲート型になる。以上述べた半導体レー
ザの電流制御部分は、バイポーラモード静電誘導
トランジスタの動作と類似しているので、この動
作について考える。
What has been described so far has been the case where the gate region is formed from the surface, but the gate region may also be buried. FIG. 7 is an example. In the case of a buried gate as well as in the case of FIG. 7, holes are injected from the gate region 6 to the cathode region, so further improvement can be achieved. FIG. 8 is an example. If the portion of layer 5 in the figure adjacent to p + gate region 6 is made into a semi-insulating region 62 and only the region 61 where electrons are injected is made into n + region, the current gain is improved. Also, layer 5
If GaAlAs is used, which is the same material as layer 4, it will become a completely buried gate type. Since the current control portion of the semiconductor laser described above is similar to the operation of a bipolar mode static induction transistor, this operation will be considered.

第9図は、GaAsで作成したBSITの電流電圧
特性である。ゲート・ゲート間隔1.5μm、p+ゲー
ト深さ2μm、n+ソース領域からn+ドレイン領域
までの距離2.5μm、チヤンネルストライプ長さ
200μmチヤンネルの不純物密度5×1013cm-3
GaAsBSITの電流電圧特性である。縦軸がドレ
イン電流、横軸がドレイン電圧である。図中Vg
はゲート電圧を示している。ゲート電圧Vgの順
方向への増加とともに電流は大きくなつている。
BSITは、チヤンネルが極めて不純物密度の低い
領域で構成されているにも拘らず、ソース領域か
ら直接キヤリアがチヤンネル領域に注入されるた
め、容易に1×1017cm-3以上の電子がチヤンネル
に注入される。さらに、電子の移動度が、8000〜
9000cm3/Vsecと大きいために、非常に大きな電
流密度が得られ、1×104A/m2以上の電流密度
が極めて容易に実現される。
Figure 9 shows the current-voltage characteristics of BSIT made of GaAs. Gate-to-gate spacing 1.5 μm, p + gate depth 2 μm, distance from n + source region to n + drain region 2.5 μm, channel stripe length
Impurity density of 200μm channel 5×10 13 cm -3
This is the current-voltage characteristics of GaAsBSIT. The vertical axis is the drain current, and the horizontal axis is the drain voltage. Vg in the diagram
indicates the gate voltage. The current increases as the gate voltage Vg increases in the forward direction.
In BSIT, even though the channel is composed of a region with extremely low impurity density, carriers are directly injected into the channel region from the source region, so it is easy for more than 1×10 17 cm -3 of electrons to enter the channel. Injected. Furthermore, the electron mobility is 8000~
Since it is as large as 9000 cm 3 /Vsec, a very large current density can be obtained, and a current density of 1×10 4 A/m 2 or more can be achieved extremely easily.

第10図は第1図の構造の電流電圧特性であ
る。縦軸がアノード電流、横軸がアノード電圧で
ある。図中Igはゲート正電圧におけるゲート電流
を示す。第1図の構造になると電流電圧特性は第
9図から変化し、導通状態では殆んど、第10図
のようになる。GaAs−Ga0.7Al0.3As系で第1図
を構成し、寸法は第9図の特性が得られたものと
同じである。活性層の厚さは略々0.5μmである。
レーザ発振は、20〜30mAで観測されている。
FIG. 10 shows the current-voltage characteristics of the structure shown in FIG. The vertical axis is the anode current, and the horizontal axis is the anode voltage. In the figure, Ig indicates the gate current at a positive gate voltage. When the structure shown in FIG. 1 is adopted, the current-voltage characteristics change from those shown in FIG. 9, and in the conductive state, they almost become as shown in FIG. 10. The structure shown in FIG. 1 is made of a GaAs-Ga 0.7 Al 0.3 As system, and the dimensions are the same as those from which the characteristics shown in FIG. 9 were obtained. The thickness of the active layer is approximately 0.5 μm.
Laser oscillation has been observed at 20-30 mA.

以上述べたのは、すべて単チヤンネル型の半導
体レーザであつたが、マルチチヤンネル型の半導
体レーザも容易に実施できる。第11図は、マル
チチヤンネル型半導体レーザのレーザ共振器方向
に垂直な方向の断面構造である。第11図に示す
ように単にマルチチヤンネル型にすると、各発光
領域101のレーザ光の位相が全く異なつて発光
する。しかし、設計において、レーザ発光領域1
01の間の距離を例えば、GaAlAs、GaAsレー
ザで、層4を2μm厚さ程度、ストライプ幅3μm
とするとストライプ中心間の距離を略々10μm以
下に設定し、ストライプの一部を結合させると、
各レーザ発光のスポツトが、それぞれ同期して、
位相がそろつたレーザ光を放出する。複数のスポ
ツトの位相がそろうと単一スポツトで決まる発光
指向性より狭くなり、鋭敏になる。レーザ発光領
域の間隔は、キヤリアの拡散距離や、レーザ光の
しみ出し距離に依存し、材料、構造などにより異
なる。すべての発光領域101が同位相で発光す
れば大出力の半導体レーザ光源としても、極めて
有効となる。反対に、各レーザ発光領域101を
独立にゲート電圧により制御したいときは、1つ
おきのゲート間に高抵抗領域111を設けると、
各素子を各素子のゲート電圧により、独立に制御
できる。第12図はその実施例である。又、領域
111の部分をエツチングなどにより、素子分離
してもよい。但し、発光領域101の間隔には前
に述べたような問題がある。各発光領域101の
間隔が狭い時は、それぞれ相互作用しあつて、独
立に動作しなくなるので、各素子独立に動作させ
る場合には、Ga0.7Al0.3As、GaAsレーザで、例
えば層2:2μm、層3:0.1〜0.3μm、層4:2μ
mでストライプ幅3μm程度とした時、ストライ
プ間隔は20μm程度の方がよい。第12図に示す
ように複数個の静電誘導サイリスタ型半導体レー
ザを同一基板に製作し、例えば光通信に使用すれ
ば、同時に多チヤンネルで情報伝送が可能とな
る。高速かつ多量の情報処理ができる。又、上記
の半導体レーザで発光領域間隔を10μm以下にし
て、第1のレーザから順次スイツチングすること
により、レーザ光の指向性を変化することがで
き、レーザレーダなどに使用して、電気的スキヤ
ンが可能となる。又、最初、ストライプ間隔を
略々10μmとして1つおきに電流を流し、それぞ
れ独立に動作させる場合と、その間のストライプ
にも電流を流すことにより、それぞれの光の位相
を合わせることにより、指向性、光出力を制御す
ることもできる。第11図、第12図に示したマ
ルチチヤンネル型半導体レーザにおいて、第4図
から第8図に述べた構造を適用してもよいのは当
然である。又、材料はGaAs、GaAlAsや、InP、
InGaPAsに限られるのでなく、他の材料に応用
できることは言うまでもない。
Although all of the above-mentioned examples are single-channel type semiconductor lasers, multi-channel type semiconductor lasers can also be easily implemented. FIG. 11 shows a cross-sectional structure of a multi-channel semiconductor laser in a direction perpendicular to the laser resonator direction. As shown in FIG. 11, if a multi-channel type is simply used, the laser beams of each light emitting area 101 emit light with completely different phases. However, in the design, the laser emitting region 1
For example, when using a GaAlAs or GaAs laser, layer 4 has a thickness of about 2 μm and a stripe width of 3 μm.
Then, if the distance between the stripe centers is set to approximately 10 μm or less and some of the stripes are combined,
Each laser emission spot is synchronized,
Emit laser light with uniform phase. When the phases of multiple spots are aligned, the light emission directionality becomes narrower and more sensitive than that determined by a single spot. The interval between the laser emitting regions depends on the carrier diffusion distance and the seepage distance of the laser beam, and varies depending on the material, structure, etc. If all the light emitting regions 101 emit light in the same phase, it will be extremely effective as a high output semiconductor laser light source. On the other hand, if you want to control each laser emission region 101 independently by gate voltage, if you provide a high resistance region 111 between every other gate,
Each element can be controlled independently by the gate voltage of each element. FIG. 12 shows an example thereof. Further, the regions 111 may be separated into elements by etching or the like. However, the spacing between the light emitting regions 101 has the problem described above. When the intervals between the light emitting regions 101 are narrow, they interact with each other and do not operate independently. Therefore, when operating each element independently, use a Ga 0.7 Al 0.3 As or GaAs laser, for example, with a layer 2: 2 μm thick. , layer 3: 0.1-0.3 μm, layer 4: 2 μm
When the stripe width is about 3 μm in m, the stripe interval is preferably about 20 μm. As shown in FIG. 12, if a plurality of electrostatic induction thyristor type semiconductor lasers are manufactured on the same substrate and used for optical communication, for example, it becomes possible to simultaneously transmit information through multiple channels. Able to process large amounts of information at high speed. In addition, the directivity of the laser beam can be changed by making the interval between the light emitting regions of the semiconductor laser 10 μm or less and sequentially switching from the first laser. becomes possible. In addition, the directivity can be improved by initially applying current to every other stripe with a spacing of about 10 μm and operating each strip independently, and by applying current to the stripes in between to match the phase of each light. , the light output can also be controlled. It goes without saying that the structures shown in FIGS. 4 to 8 may be applied to the multichannel semiconductor lasers shown in FIGS. 11 and 12. In addition, the material is GaAs, GaAlAs, InP,
Needless to say, the present invention is not limited to InGaPAs and can be applied to other materials.

以上述べた例は高速で光変調可能で、横モード
安定性を向上できる構造を有して、マルチストラ
イプ構造を採用すれば高出力の光を得られるが、
軸モード安定性については何ら考慮されていなか
つた。以上の欠点に鑑みなされた本発明の半導体
レーザは、単一発光波長で出力の大きい半導体レ
ーザを実現できる。第13図はその実施例であ
る。第13図aは表面図、bは図中D−D′線に
沿つた断面図である。InP−InGaAsP系半導体レ
ーザを例にして各領域を説明する。111:
p+InP基板、102:p+InP成長層、103:
nInGaAsP活性層、104:n-InP成長層、10
5:n+カソード領域、106:p+ゲート領域、
107:カソード電極、108:Si3N4、SiO2
AlNなどの絶縁層、109:ミラー面、11
0:アノード電極である。p+ゲートのレーザ発
光方向の周期は、λ/2n(λ:発光波長、n:
略々活性層の屈折率)になされている。例えば、
λ=1.5μm、n=3.3とすれば、p+ゲート106
の周期は、約0.23μmということになる。p+ゲー
ト領域106のレーザ発光方向の長さを、例えば
0.13μmとするとゲート・ゲート間隔0.1μmとい
うことになる。n-領域104の不純物密度や、
p+ゲート深さ(チヤンネル長)は、先に述べた
条件で設計する。ゲート・ゲート間隔がかなり狭
いので、n-領域の不純物密度は、1×1015cm-3
度に高くても十分、ノーマリオフになる。チヤン
ネル長さも0.1〜0.2μm以上あれば十分ノーマリ
オフ型になる。電流が、レーザ発光の軸方向定在
波の電界強度が最大になる近傍にだけ電流が周期
的に流れるようになされた第13図の半導体レー
ザは、軸方向モードが単一モードで発振し易く、
しかも電流値が閾値電流に比べて相当に大きくな
つても、単一軸方向モードで動作する。レーザ発
光の定在波と利得分布が、同期するように構成さ
れた、この半導体レーザは単一軸方向モードで、
非常に大きな出力まで動作する。さらに、横モー
ド(transverse mode)と、縦モード(vertical
mode)も単一にすれば、完全な単一波長、単一
周波数動作が実現される。横モードを単一にする
には、p+ゲート領域106で囲まれる断面方向
の長さを数μm程度にすればよいし、縦モードに
関しては、活性層厚さを0.5μm程度以下にすれば
よい。こうした値は、活性層とその外側の層の屈
折率差等により変化する。軸モードを単一にする
には、共振器長を短くすることも有効である。
The example described above has a structure that can modulate light at high speed and improve transverse mode stability, and if a multi-stripe structure is adopted, high output light can be obtained.
No consideration was given to axial mode stability. The semiconductor laser of the present invention, which was created in view of the above drawbacks, can realize a semiconductor laser with a single emission wavelength and high output. FIG. 13 shows an example thereof. FIG. 13a is a surface view, and FIG. 13b is a sectional view taken along line D-D' in the figure. Each region will be explained using an InP-InGaAsP semiconductor laser as an example. 111:
p + InP substrate, 102: p + InP growth layer, 103:
nInGaAsP active layer, 104: n - InP growth layer, 10
5: n + cathode region, 106: p + gate region,
107: cathode electrode, 108: Si 3 N 4 , SiO 2 ,
Insulating layer such as AlN, 109: Mirror surface, 11
0: Anode electrode. The period of the laser emission direction of the p + gate is λ/2n (λ: emission wavelength, n:
(approximately the refractive index of the active layer). for example,
If λ=1.5μm and n=3.3, p + gate 106
The period of is approximately 0.23 μm. For example, the length of the p + gate region 106 in the laser emission direction is
If it is 0.13 μm, the gate-to-gate spacing is 0.1 μm. The impurity density of the n - region 104,
The p + gate depth (channel length) is designed under the conditions described above. Since the gate-to-gate spacing is quite narrow, the impurity density in the n - region can be as high as about 1×10 15 cm -3 and still be normally off. If the channel length is 0.1 to 0.2 μm or more, the normally-off type can be obtained. In the semiconductor laser shown in Fig. 13, in which the current flows periodically only in the vicinity where the electric field strength of the axial standing wave of laser emission is maximum, the axial mode tends to oscillate in a single mode. ,
Moreover, it operates in a single axial mode even when the current value becomes considerably large compared to the threshold current. This semiconductor laser is configured such that the standing wave of the laser emission and the gain distribution are synchronized, and the semiconductor laser has a single axial mode.
Operates up to very large outputs. Additionally, there are transverse modes and vertical modes.
If the mode) is also made single, complete single wavelength, single frequency operation can be achieved. To make the transverse mode single, the length in the cross-sectional direction surrounded by the p + gate region 106 should be about several μm, and for the longitudinal mode, the active layer thickness should be about 0.5 μm or less. good. These values vary depending on the difference in refractive index between the active layer and the layers outside it. In order to make the axial mode single, it is also effective to shorten the resonator length.

このように、軸モード、縦モード、横モードと
もに完全に単一モードで動作する半導体レーザ
は、半導体レーザの注入電流を変調する直接変調
を行なつても、単一波長動作が保たれていて、通
信などに使用したとき、システム全体が安定で極
めて有効である。
In this way, a semiconductor laser that operates completely in a single mode in axial mode, longitudinal mode, and transverse mode maintains single wavelength operation even when direct modulation is performed to modulate the injection current of the semiconductor laser. When used for communications, etc., the entire system is stable and extremely effective.

第13図で、レーザ共振器方向のゲート・ゲー
ト間隔を狭くすれば、レーザ光定在波の文字通り
電界強度最大の近辺にだけ電流が流れることにな
り、軸モードの単一化が行ない易い。軸モードを
複数モードにする一つの原因は、活性層に注入さ
れたキヤリアが、横方向に拡散することにある。
従つて、このキヤリアの横方向拡散を抑えるため
には、活性層厚さは薄い程望ましい。より望まし
くは、レーザ光の定在波の周期λ/2nより、活
性層厚さが薄いことが望ましい。従つて、軸モー
ドを単一にする半導体レーザの場合には、活性層
と外側の層との屈折率差を大きめにとつて、活性
層がある程度薄くなつても、光が十分に閉じ込め
られていることが望ましい。
In FIG. 13, if the gate-to-gate interval in the direction of the laser resonator is narrowed, the current flows only in the vicinity of literally the maximum electric field strength of the laser light standing wave, making it easier to unify the axial mode. One reason why the axial mode becomes multiple modes is that carriers injected into the active layer diffuse in the lateral direction.
Therefore, in order to suppress this lateral diffusion of carriers, it is desirable that the active layer be thinner. More preferably, the thickness of the active layer is thinner than the period λ/2n of the standing wave of the laser beam. Therefore, in the case of a semiconductor laser with a single axial mode, the difference in refractive index between the active layer and the outer layers is set to be large enough to ensure that light is sufficiently confined even if the active layer is thinned to some extent. It is desirable to be present.

キヤリアの横方向拡がりを抑えるためには、当
然のことながら、p+106領域は、略々活性層
103に接触する寸前の深さまでにされていると
よい。電流利得を大きくするためには、第13図
aでp+ゲート領域106の外側に位置する10
4領域をプロトン照射等で半絶縁性領域にする。
In order to suppress the lateral spread of carriers, it is of course preferable that the p + 106 region has a depth that is almost close to contacting the active layer 103. In order to increase the current gain, the 10
4 regions are made into semi-insulating regions by proton irradiation or the like.

本発明の半導体レーザの構造が、ここで述べた
ものに限らないことはいうまでもない。導電型は
全く反対になつていてもよい。また、第13図の
構造で、チヤンネル長をより短くしてかつノーマ
リオフ特性を良くするには、n+カソード領域と
活性層の間に比較的不純物密度の低い薄いp層を
入れると有効である。レーザ発光部も、ここに説
明した構造だけでなく、BH(Buried
Heterostructure)、CSP(Channel Substrate
Planar)、PCW(Plano−Couvex Waveguide)
構造等を導入できることは、いうまでもない。材
料も、GaAs−GaAlAs、InP−InGaPAs系に限
らない。
It goes without saying that the structure of the semiconductor laser of the present invention is not limited to that described here. The conductivity types may be completely opposite. Furthermore, in order to shorten the channel length and improve normally-off characteristics in the structure shown in Figure 13, it is effective to insert a thin p layer with relatively low impurity density between the n + cathode region and the active layer. . The laser emitting part also has the structure explained here, as well as the BH (Buried
Heterostructure), CSP (Channel Substrate)
Planar), PCW (Plano−Couvex Waveguide)
It goes without saying that structures etc. can be introduced. The material is also not limited to GaAs-GaAlAs and InP-InGaPAs.

また本発明は、第11図に示したマルチストラ
イプ構造の半導体レーザにも適用できる。
Further, the present invention can also be applied to a semiconductor laser having a multi-stripe structure as shown in FIG.

本発明は以上述べた如く、閾値電流が小さく、
ゲート電圧によつて容易にレーザ出力を制御で
き、高速変調が行なえ、又、マルチチヤンネルに
することにより、さらにその応用範囲が広がる。
また、単一波長、単一周波数の発光が直接変調を
行なつている時にも実現され、通信の分野などで
は極めて有効である。
As described above, the present invention has a small threshold current,
Laser output can be easily controlled by gate voltage, high-speed modulation can be performed, and the range of applications is further expanded by making it multi-channel.
It can also be realized when direct modulation is performed to emit light of a single wavelength and single frequency, making it extremely effective in the field of communications.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は半導体レーザの斜視図、第2図は第1
図におけるA−A′断面の電位分布、第3図は第
1図のB−B′断面の電位図、第4図乃至第8図
は半導体レーザの他の実施例であり、第9図は
GaAsで作成したBSITの電流−電圧特性、第1
0図は半導体レーザの電流−電圧特性、第11図
乃至第12図は半導体レーザでマルチチヤンネル
にした例、第13図は軸モード安定化された本発
明の実施例である。
Figure 1 is a perspective view of a semiconductor laser, and Figure 2 is a perspective view of a semiconductor laser.
The potential distribution in the A-A' cross section in the figure, FIG. 3 is the potential distribution in the B-B' cross section in FIG. 1, FIGS. 4 to 8 show other embodiments of the semiconductor laser, and FIG.
Current-voltage characteristics of BSIT made of GaAs, Part 1
0 shows the current-voltage characteristics of a semiconductor laser, FIGS. 11 and 12 show an example of a multi-channel semiconductor laser, and FIG. 13 shows an embodiment of the present invention in which the axial mode is stabilized.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 活性層の主表面に、該活性層よりも広い禁制
帯幅を有する第一の導電型高不純物密度の領域を
有し、前記広い禁制帯幅を有する第一導電型領域
に接してアノードとなるべくされた活性層とほぼ
同じ禁制帯幅を有する第一導電型高不純物密度領
域、活性層のアノード領域とは反対側に接して活
性層よりも広い禁制帯幅を有し、高抵抗領域より
なるチヤンネル領域を備え、前記チヤンネル領域
の一端に高不純物密度領域よりなる第一導電型の
反対導電型の第二の導電型のカソード領域を有
し、第一の導電型の高不純物密度領域よりなる静
電誘導型のゲート領域が、カソード領域の周囲
に、チヤンネル領域をふさがないように囲うべく
設けられ、前記アノード、カソード、ゲートに形
成されたアノード電極、カソード電極、ゲート電
極を有し、ゲート領域からのびる空乏層の制御に
より、カソード領域からチヤンネル領域を通つ
て、活性層に流入する第二の導電型の電荷を閾値
電流が低下するように集中させ、前記チヤンネル
領域の厚さLと前記ゲート領域の間隔2aが、L/2a >0.5の関係であり、前記ゲート領域と、前記活
性層との最短部分の距離が3μm以下であり、前
記ゲート領域が、レーザ発光軸方向において、ほ
ぼ、 λ/2・n(λ:発振波長、n:活性層屈折率) の周期で周期的に形成されたことを特徴とする半
導体レーザ。 2 前記カソード領域と前記ゲート領域とをレー
ザ発光軸に垂直で活性層に平行な方向に複数組設
け、レーザ発光スポツトが2個以上のマルチチヤ
ンネル構造になされたことを特徴とする前記特許
請求の範囲第1項記載の半導体レーザ。
[Scope of Claims] 1. A first conductivity type having a high impurity density region having a wider forbidden band width than the active layer on the main surface of the active layer; a first conductivity type high impurity density region that is in contact with the active layer and has almost the same forbidden band width as the active layer that is to become an anode; a channel region made of a high resistance region; a cathode region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type made of a high impurity density region at one end of the channel region; An electrostatic induction type gate region consisting of a high impurity density region is provided around the cathode region so as not to block the channel region, and an anode electrode, a cathode electrode formed on the anode, cathode, and gate, It has a gate electrode, and by controlling a depletion layer extending from the gate region, charges of the second conductivity type flowing into the active layer from the cathode region through the channel region are concentrated so as to reduce the threshold current, and the channel region is The relationship between the thickness L of the region and the distance 2a between the gate regions is L/2a > 0.5, the distance between the shortest part of the gate region and the active layer is 3 μm or less, and the gate region is 1. A semiconductor laser characterized in that the semiconductor laser is formed periodically with a period of approximately λ/2·n (λ: oscillation wavelength, n: active layer refractive index) in the direction of the emission axis. 2. A plurality of sets of the cathode region and the gate region are provided in a direction perpendicular to the laser emission axis and parallel to the active layer, and a multi-channel structure with two or more laser emission spots is formed. A semiconductor laser according to range 1.
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