JPH0383387A - 可視光半導体レーザ - 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〕 この発明は可視光半導体レーザに関するものである。

【従来の技術〕

第４図は従来の半導体レーザの一例を示す断面構造図で
ある。第４図にかいて、（１）ばｖ−ＧａＡｓ基板、　
（３）　！１１−　ＧａＡａ［流ブロック層、（４）は
ｐ　−Ｇａ工りＰバッファ層、（５）ばｎ−ＡＩＧａｈ
Ｐクフツド層、（６）ばＧａ　ＩｎＰ活性層％（７）は
Ｐ　−Ａ１Ｇａ　ＩＤＰクラッド層、（８ａ）、　（８
ｂ）はＰ−ＧａＡａコンタクト層、（９〉はＰ＠電極、
　（１０）は口側電極、（１１）はりツジである。

次に動作について説明する。電Ｗ（９）、（１０）間に
電圧をかけると、電流ブロック層（３）があるために、
電流はリッジ部（１１）にのみ流れる。−１ｏＰバック
ァ層（４）は、Ｐ−ＧａＡＢコンタクト層（８ａ）とＰ
−ＡｌＧａＩｎＰ、ｎＰクフッド層（７）の間のバンド
ギャップ不連続を緩和して電気的な抵抗を下げる。活性
層（６）とクラ”／ド層（５）、（７）は、いわゆるダ
ブルへテロ構造を為してかり、リッジ（１１）を通して
注入された電流により、レーザ発振が生じる。このレー
ザば、リッジ（１１）の幅及び電流ブロック層（３）と
活性層（６）の距離の制御により槓モード制御が可能で
ある。すなわち、リッジ（１１）の幅を４μの程度、電
流ブロック層（３）と活性層（６）の距離を０．３μΦ
程度以下にすると基本横モードで発振する。これは、活
性層（６）から上下の層へしみ出した光の一部が、ｎ−
ＧａＡｓ電流ブロック層に吸収されて、エネルギー損失
が生じる際に、高次モードの損失が、基本モードの損失
よりも大きくなるためである。

ところで、この半導体Ｖ−ザではリッジを通して流れこ
む電流のすべてがレーザ発振に寄与するわけではない。

第５図に示すように、全注入電流（１２）のうち、横方
向に拡がった電流（工４）はレーザ発振に寄与せずに漏
れ電流となる。横に拡がらずに活性層へ注入された電流
（１３）のみが、レーザ発振に寄与する。ＡｌＧａＩｎ
Ｐ、ｎＰ系可視光半導体レーザでは、典型的な値として
全注入電流の約１０〜１５％が漏れ電流となって発振に
寄与せず、発振しきい値電流を大きくしている。

また、この半導体レーザの製作には３回の結晶成長工程
と１回の８１Ｎ膜成長工程が必要である。

第６図に製作フローを示す。図において（１５）はＳｉ
Ｎ膜である。筐ず、基板（１）上へ、ｖ　−ＡＩＧａ　
Ｉｌｌ　Ｐクラッド層（５）、ＧａＩｎＰ活性層（６）
、ｐ−ＡｌＧａｌ１’クフッド層（７）、Ｐ−ＧａＩｎ
Ｐ　バッファ層（４）、Ｐ−ＧａＡ８コンタクト層（８
ａ）を成長させる。次に、ＳｉＮ膜（１５）を戊長し、
バターニングをする。次にエツチングによりリッジ（１
１）を形成する。次に、ＳｉＮ膜（１５）をマスクとし
て、電流ブロック層（３）を選択成長する。

この時、Ｓｉｎ上へは電流ブロック層は戊長しな四次に
％　８１Ｎを弗酸で除去した後、Ｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層（８ｂ）を成長する。

〔発明が解決しようとする課題ｊ 従来の半導体レーザでは、以上に示したように漏れ電流
の為に発振しきい値が大きくなるという問題点があった
。また、製作にＩｆｉ３回の結晶成長工程と１回のＳｉ
Ｎ成長工程が必要であり、工程数が多く複雑であるとい
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、少ない工程で製作が可能であり、しかも、漏
れ電流が少ない可視光半導体レーザを得ることを目的と
する。

〔課題を解決するための手段Ｊ この発明に係る半導体レーザは、逆メサ形状溝の溝内埋
めこみ成長を利用したものである。筐た、電流ブロック
機構として、ＡｌＧａＩｎＰ、ｎＰ　ＯＰ　ｒＵ接合の
順方向のポテンシャル障壁及びＰ　−ＡｌＧａ　ＩｎＰ
とＰ−ＧａＡｓ間の価電子帯側のポテンシャル障壁の二
つのポテンシャル障壁を利用したものである。

〔作用〕

逆メサ形状溝の溝内成長を利用することによって、少な
い工程数で横モード制御可能なレーザ構造を得ることが
できる。電流ブロック層に二つのポテンシャル障壁を利
用したことによって漏れ電流を低減できる。

〔発明の実施例」 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図にかいて、（１）ばＰ−ＧａＡａ基板、（２）は
Ｐ−ＡＩＧａｌ＋ｏＰ電流ブロック層電流ブラフ５層−
ＡｌＧａ　ＴｘｈＰ電流ブロック層、（４）はＰ−Ｇａ
ＩｎＰバッファ層、（５）ばＰ　−ＡｌＧａＩｎＰ、！
ＩＩＰクヲッド層、（６）ばＧａＩｎＰ活性層、（７）
はｏ　−ＡｌＧａＩｎＰ、ｎＰクヲッド層、（８）ばｎ
−ＧａＡｓコンタクト層、（９）はＰ側電極、（１０）
はＤ側電極である。

第２図にこの半導体レーザの製作フローを示す。

筐ず、Ｐ　−ＧａＡａ基板（１）上にＰ　−Ａｌ（）ａ
　Ｉａｐ電流ブａ７り層（２）及びローＡＩＧａｈ　Ｐ
電流がブロック層を成長させる。次にＰ−ＧａＡａ基板
に１で達する逆メサ型の溝を形成する。次に、Ｐ−Ｇａ
Ｉｒ３Ｐバッファ層（４）、Ｐ−Ａｍ（？ａＸｎＰクフ
ッド層（５）、ＧａＩｎＰ活性層（６）、ｒｈ−ＡｌＧ
ａ　Ｉｎ　Ｐ層（７）、ｏ−ＧａＡｓ層（８）を成長す
る。この時、逆メサ溝の側面では成長が生じに＜＜、図
に示したように、溝内と湾外で各層が分断された形とな
る。

電極（１０）から注入された電流は、電流ブロック層伐
）、（３）があるために、溝内にのみ流れる。電流のリ
ークバスとしては第３図に示した（１４）があるが、こ
のリークバスにはＡｌＧａＩｎＰ、ｏＰ　　Ｐ　ｒ３接
合（１５）の順方向のポテンシャル障壁と、Ｐ　−Ａｌ
Ｇａ　Ｉ！ｌｌｅ、　Ｐ−ＧａＡｓの接合（１６）のポ
テンシャル障壁がある。ＡｌＧａ　ＩＤＰＰｎ接合（１
５）の順方向のポテンシャル障壁はＧａＸＤＰ活性層（
６）とＡｌＧａ’Ｌｒ１Ｐ　　クラツド層（５）、σ）
よりなるＰｒ＋ｒｈの順方向ポテンシャル障壁よりも大
きいので、電流はリークバスよりも活性層を通りゃすい
。さらに、ＡｌＧａＩｎＰ、ｎＰ系材料特有の系材上特
有、Ｐ　−ＡｌＧａ　Ｉｎ　ＰとＰ−ＧａＡａようなる
接合には約５００　ｍｅＶの障壁があり更に電流はリー
クバスを通りにくい。一方、溝内ではＰ　−ＡｌＧａ　
ＩｎＰ　（５）とＰ　−ＧａＡｓ　（１）の間にＰ−Ｇ
ａＩｎＰ（４）が挿入されておりポテンシャル障壁は緩
和され電流は流れやすい。従って、湘れ電流が少なく低
しきい値で発振する。

筐た、このレーザでは溝幅を１μｍ程度に狭くすること
によって基本槓モード発振が可能となる。

すなわち、活性層（６）の両側は、活性層ようも屈折率
が低くバンドギャップの大きいｖ　−ＡｌＧａ　ｒ！３
Ｐなので、横方向に屈折率分布がつき高次モードをカッ
トオフできる〇 尚、上記５ｊ！施例では活性層をＧａ　ｆ　Ｐとした場
合について説明したが、活性層はクラッド層よりもＡ１
組成の少ないＡｌＧａＩｎＰ、！ｌＩＰでもか筐わない
５また、活性層ばＧａＩｏＰとＡｌＧａ　工ｒ３Ｐから
なる多重量子井戸層でも同様の効果が期待できる。

また、上記実施例では、活性層と上下クラッド層よシな
る通常のダブルへテロ構造を示したが、活性層とクラッ
ド層の間に光ガイド層を設けた構造にも、本発明は適用
できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば少ない工程数で漏れ電
流が小さく、発振しきい値が小さい可視光半導体レーザ
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による可視光半導体レーザを示す構造
図、第２図はこの発明による可視光半導体レーザの製作
フロー図、第３図はこの発明による可視光学４体レーザ
にかける電流リークバスを示す図、第４図は従来の可視
光半導体レーザの構造図、ｔｇ５図は従来の可視光半導
体レーザにかける電流リークバスを示す図、第６図は従
来の可視光半導体レーザの製作フロー図である。 尚、（１）はＧａＡｓ基板、（２）ばＰ　−ＡｌＧａ　
’ｒｘｈＰ電流ブロック層、（３）ばｎ　−ＡｌＧａ　
ｌＸ１Ｐ電流ブロック層、（４）はＰ−Ｇａ　Ｉｎ　Ｐ
バラフッ層、（５）はＡｌＧａ　Ｉｒ＋　Ｐクラッド層
、（６）ばＧａＩｎＰ活性層、（７）はＡｌＧａ　Ｉｎ
　Ｐクラッド層、（８）、（８８）、（８ｂ）は’：１
：／ｌ’クト層、（９）はＰ　８１１％、（１０）はｐ
側電極である。 尚、図中同一符号は同一すたは相当部分を示す。 代　理　人　　大　　岩　　　増　　雄第１図 ７　：　ｎ　”ＡＩ（３ａｌｘＰ　７７　”ｙＦ’層ｇ
：　ｎ−のＡｓ　　　　コンタクト漕９：　Ｐ伊ｊ儂木
ｋ ｔｏ：ｎｉ膚り４記本分 第２図 第８図 第４図 悩＝ノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｐ−ＧａＡｓ基板上に順次Ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ、ｎ−
   ＡｌＧａＩｎＰが形成され、前記Ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ、
   ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ層を貫通して基板に達する逆メサ型
   の溝を有し、前記溝内に順次Ｐ−ＧａＩｎＰバッファ層
   、Ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラツド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性
   層、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラツド層を形成したことを特
   徴とする可視光半導体レーザ。