JPH0391284A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH0391284A JPH0391284A JP22774389A JP22774389A JPH0391284A JP H0391284 A JPH0391284 A JP H0391284A JP 22774389 A JP22774389 A JP 22774389A JP 22774389 A JP22774389 A JP 22774389A JP H0391284 A JPH0391284 A JP H0391284A
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Landscapes
- 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係り、詳しくは、Ａ（！
ＧａＩｎＰ化合Ｉｎ用いた可視光半導体レーザ素子に関
する。
ＧａＩｎＰ化合Ｉｎ用いた可視光半導体レーザ素子に関
する。
〈従来の技術〉
近年、半導体レーザ素子の用途の多様化が進み、レーザ
マーカやレーザ照準器といった機器に半導体レーザ素子
が用いられるようになってきた。これらの機器には可視
光レーザが必要であり、そのため、半導体レーザ素子の
中でも可視光レーザを放出するＡ（！ＧａＩｎＰ化合Ｉ
ｎ率導体レーザ素子の開発が重要視されている。
マーカやレーザ照準器といった機器に半導体レーザ素子
が用いられるようになってきた。これらの機器には可視
光レーザが必要であり、そのため、半導体レーザ素子の
中でも可視光レーザを放出するＡ（！ＧａＩｎＰ化合Ｉ
ｎ率導体レーザ素子の開発が重要視されている。
第３図に、この種の半導体レーザ素子の従来構造を示す
。
。
この半導体レーザ素子２０は、ｎ型ＧａＡｓ基板２１表
面上にｎ型クラッド層２２と活性層２３とＰ型クラッド
層２４とを形成し、さらにその上からＰ型ＧａＡｓ層２
５を形成した構造をしている。
面上にｎ型クラッド層２２と活性層２３とＰ型クラッド
層２４とを形成し、さらにその上からＰ型ＧａＡｓ層２
５を形成した構造をしている。
これらの各層の内、活性層２３とｎ型およびＰ型りラッ
ド層２２．２４に着目すれば、活性層２３がｎ型、Ｐ型
の両クラッド層２２．２４によって挟持された構造、す
なわちダブルへテロ構造をしている。
ド層２２．２４に着目すれば、活性層２３がｎ型、Ｐ型
の両クラッド層２２．２４によって挟持された構造、す
なわちダブルへテロ構造をしている。
活性層２３．ｎ型クラッド層２２およびＰ型クラッド層
２４は、成分的には、いずれもＡ＋２ＧａＴｎＰ化合物
からなっている。しかし、両クラッド層２２．２４と活
性層２３とはその組成比が異なっている。すなわち、両
クラッド層２２．２４の組成比は（Ａ ｌ２ｘＧ ａｔ
Ｘ）Ｙ Ｉ Ｉｌ＋ ＹＰであり、一方、活性層
２３の組成比は、（Ａ１２ｘ’ Ｇａ、 −ｘ’ ）ｙ
’ Ｉｒ＋＋ｙ′Ｐである。これは、両クラッド層２
２．２４と活性層２３とが格子整合する範囲で両者の間
にエネルギーギャップを生じさせ、活性層２３内にキャ
リアの閉じ込めを行えるようにするためである。
２４は、成分的には、いずれもＡ＋２ＧａＴｎＰ化合物
からなっている。しかし、両クラッド層２２．２４と活
性層２３とはその組成比が異なっている。すなわち、両
クラッド層２２．２４の組成比は（Ａ ｌ２ｘＧ ａｔ
Ｘ）Ｙ Ｉ Ｉｌ＋ ＹＰであり、一方、活性層
２３の組成比は、（Ａ１２ｘ’ Ｇａ、 −ｘ’ ）ｙ
’ Ｉｒ＋＋ｙ′Ｐである。これは、両クラッド層２
２．２４と活性層２３とが格子整合する範囲で両者の間
にエネルギーギャップを生じさせ、活性層２３内にキャ
リアの閉じ込めを行えるようにするためである。
〈発明が解決しようとする課題〉
上記構成の半導体レーザ素子２０を製造する場合、ｎ型
ＧａＡｓ基板２１表面に組成比だけが若干具なるＡ１２
ＧａＩｎＰ化合物を順次結晶成長させる必要がある。し
かし、これら化合物の結晶成長においては、構成する各
元素の組成比を精度よく制御する必要があり、この点で
製造が難しかった。
ＧａＡｓ基板２１表面に組成比だけが若干具なるＡ１２
ＧａＩｎＰ化合物を順次結晶成長させる必要がある。し
かし、これら化合物の結晶成長においては、構成する各
元素の組成比を精度よく制御する必要があり、この点で
製造が難しかった。
ところで、近年、キャリアの閉じ込めを効果的に用い、
各層の厚みによって物性を制御する方式が提案され、実
用化されている。これは、多重量子井戸構造と呼ばれる
もので、活性層を井戸層と障壁層とからなる超格子構造
にしたものである。
各層の厚みによって物性を制御する方式が提案され、実
用化されている。これは、多重量子井戸構造と呼ばれる
もので、活性層を井戸層と障壁層とからなる超格子構造
にしたものである。
第４図に多重量子井戸構造の活性層の拡大図を示す。
（Ａ１２ｘ’ Ｇａ＋−Ｘ′）ｙ’ Ｉ ｎｌ−ｙ’
Ｐからなる井戸層３０とこれよりも大きいエネルギーギ
ャップを有する（Ａ（！ｘＧａ＋−Ｘ）ｙＩ ｎｌ−ｙ
Ｐからなる障壁層３１とを交互に幾重にも重ねる合わせ
ることによって活性層３２としたものである。この構造
は、最近薄いエピタキシャル成長を作る方法として注目
されているＭＣＩｃＶＤ法（有機金属気相成長法）や、
ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル法）の発達によって可
能となったものである。
Ｐからなる井戸層３０とこれよりも大きいエネルギーギ
ャップを有する（Ａ（！ｘＧａ＋−Ｘ）ｙＩ ｎｌ−ｙ
Ｐからなる障壁層３１とを交互に幾重にも重ねる合わせ
ることによって活性層３２としたものである。この構造
は、最近薄いエピタキシャル成長を作る方法として注目
されているＭＣＩｃＶＤ法（有機金属気相成長法）や、
ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル法）の発達によって可
能となったものである。
しかしながら、この構造においては、組成比だけが若干
具なるＡ（ＧａＩｎＰ化合物どうしである井戸層３０と
障壁層３１とを交互に幾重にも形成する必要がある。そ
のため、第３図に示した単層の活性層２３からなるもの
に比べて、より精密に各構成元素の組成比を制御する必
要がある。しかしながら、ＭＯ−ＣＶＤ法やＭＢＥ法に
おいては、構成元素の組成比制御を気相成長時の温度管
理によって行なっており、組成比の精密な制御には限界
があり、精度よく半導体レーザ素子を製造することが大
変困難であった。そのため、井戸層３０と障壁層３１間
との界面において組成ずれが起こり、多重量子井戸構造
の特徴であるしきい値電流の低減、発振ピークの先鋭化
といった利点をを充分に得ることができなかった。
具なるＡ（ＧａＩｎＰ化合物どうしである井戸層３０と
障壁層３１とを交互に幾重にも形成する必要がある。そ
のため、第３図に示した単層の活性層２３からなるもの
に比べて、より精密に各構成元素の組成比を制御する必
要がある。しかしながら、ＭＯ−ＣＶＤ法やＭＢＥ法に
おいては、構成元素の組成比制御を気相成長時の温度管
理によって行なっており、組成比の精密な制御には限界
があり、精度よく半導体レーザ素子を製造することが大
変困難であった。そのため、井戸層３０と障壁層３１間
との界面において組成ずれが起こり、多重量子井戸構造
の特徴であるしきい値電流の低減、発振ピークの先鋭化
といった利点をを充分に得ることができなかった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、
製造が容易で、かつ、充分な素子特性が得られる半導体
レーザ素子を提供することを目的としている。
製造が容易で、かつ、充分な素子特性が得られる半導体
レーザ素子を提供することを目的としている。
〈問題点を解決するための手段〉
本件の発明者は、上記の目的を達成するために、ＺｎＴ
ｅの結晶構造がＡｆ２ＧａＩｎＰ化合物と同じ閃亜鉛鉱
構造であり、両者はひずみ超格子を形成しうろこと、な
らびにＺｎＴｅがＡ１２ＧａＩｎＰ化合物とほぼ同じエ
ネルギーレベルを有することに着目して、半導体レーザ
素子を以下のように構成した。
ｅの結晶構造がＡｆ２ＧａＩｎＰ化合物と同じ閃亜鉛鉱
構造であり、両者はひずみ超格子を形成しうろこと、な
らびにＺｎＴｅがＡ１２ＧａＩｎＰ化合物とほぼ同じエ
ネルギーレベルを有することに着目して、半導体レーザ
素子を以下のように構成した。
すなわち、Ｐ型りラッド層とｎ型クラッド層とによって
活性層を挟持した構造を有し、かつ、前記両クラッド層
としてＡｆ２ＧａｌｎＰ化合物を用いた半導体レーザ素
子において、前記活性層をＺｎＴｅからなる井戸層とＡ
１２ＧａＩｎＰ化合物からなる障壁層とを交互に積層し
た構造にするとともに、前記井戸層の組成比を前記両ク
ラッド層と同一にして半導体レーザ素子を構成した。
活性層を挟持した構造を有し、かつ、前記両クラッド層
としてＡｆ２ＧａｌｎＰ化合物を用いた半導体レーザ素
子において、前記活性層をＺｎＴｅからなる井戸層とＡ
１２ＧａＩｎＰ化合物からなる障壁層とを交互に積層し
た構造にするとともに、前記井戸層の組成比を前記両ク
ラッド層と同一にして半導体レーザ素子を構成した。
〈作用〉
上記構成によれば、活性層は、ＺｎＴｅからなる井戸層
とＡｌＧａＩｎＰ化合物からなる障壁層とがひずみ超格
子を形成した多重量子井戸構造となる。
とＡｌＧａＩｎＰ化合物からなる障壁層とがひずみ超格
子を形成した多重量子井戸構造となる。
障壁層とＰ型、ｎ型の両クラッド層とは、組成比も全く
同じＡ１２ＧａＩｎＰ化合物であるので、製造の際、元
素の組成比を組成比毎に精密に制御するといった煩わし
い作業がなくなる。
同じＡ１２ＧａＩｎＰ化合物であるので、製造の際、元
素の組成比を組成比毎に精密に制御するといった煩わし
い作業がなくなる。
また、ＺｎＴｅとＡｌＧａＩｎＰ化合物とは全く異なる
物質であるので、井戸層と障壁層間との界面において組
成ずれを起こすことはなくなる。
物質であるので、井戸層と障壁層間との界面において組
成ずれを起こすことはなくなる。
〈実施例〉
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。第１図は本発明の一実施例の断面図であり、第２
図は活性層の拡大断面図である。
する。第１図は本発明の一実施例の断面図であり、第２
図は活性層の拡大断面図である。
この半導体レーザ素子ｌは、ｎ型ＧａＡｓ基板２表面に
ｎ型、Ｐ型両クラッド層３，４と活性層５とをダブルへ
テロ構造に形成し、さらにその上からＰ型ＧａＡｓ層６
を形成した構造となっている。そして、ｎ型、Ｐ型りラ
ヅド層３．４の組成は、（１にＧａ＋ Ｘ） Ｙｌ
ｎ＋ ｙＰになっている。以上の構成は従来例と同様
である。
ｎ型、Ｐ型両クラッド層３，４と活性層５とをダブルへ
テロ構造に形成し、さらにその上からＰ型ＧａＡｓ層６
を形成した構造となっている。そして、ｎ型、Ｐ型りラ
ヅド層３．４の組成は、（１にＧａ＋ Ｘ） Ｙｌ
ｎ＋ ｙＰになっている。以上の構成は従来例と同様
である。
本発明の特徴的な構造は、第２図に示すように、活性層
５を井戸層７と障壁層８とが多重に積層された超格子構
造にし、かつ、井戸層７の組成をＺｎＴｅ（亜鉛テルル
）に、障壁層８の組成を両クラッド層３．４と同一の（
Ａ（！ｘＧａ＋−ｘ） ｙＩ ｎ＋−ｙＰにしたことで
ある。
５を井戸層７と障壁層８とが多重に積層された超格子構
造にし、かつ、井戸層７の組成をＺｎＴｅ（亜鉛テルル
）に、障壁層８の組成を両クラッド層３．４と同一の（
Ａ（！ｘＧａ＋−ｘ） ｙＩ ｎ＋−ｙＰにしたことで
ある。
ＺｎＴｅは、通常Ｐ型チャンネルであり、その結晶構造
は、（Ａｌ２ＸＧａ＋ Ｘ） ｙｒ Ｌ ＹＰやＧ
ａＡａと同じ閃亜鉛鉱構造である。そのため、ＺｎＴｅ
と（Ａ（！ｘＧａ＋−Ｘ） ｙｌ Ｌ−ＹＰとは、これ
らを交互に多重積層して、ひずみ超格子を形成すること
ができる。さらに、ＺｎＴｅのエネルギーギャップは、
はぼ２，２６ｅＶであり、（ＡｌｘＧａ＋−ｘ） ｙＩ
ｎＹＰのエネルギーギャップは２，３３ｅＶにし得る
ことが可能である。そのため、ＺｎＴｅが井戸層７にな
り、（Ａｌ２ｘＧａ、−ｘ） ｙＩ ｎ＋−ｙＰが障壁
層８になる。このようにして、ＺｎＴｅと（Ａ（！ｘＧ
ａ＋Ｘ）ｙＩｎＩ−ｙＰとは、多重量子井戸構造の活性
層５を形成する。
は、（Ａｌ２ＸＧａ＋ Ｘ） ｙｒ Ｌ ＹＰやＧ
ａＡａと同じ閃亜鉛鉱構造である。そのため、ＺｎＴｅ
と（Ａ（！ｘＧａ＋−Ｘ） ｙｌ Ｌ−ＹＰとは、これ
らを交互に多重積層して、ひずみ超格子を形成すること
ができる。さらに、ＺｎＴｅのエネルギーギャップは、
はぼ２，２６ｅＶであり、（ＡｌｘＧａ＋−ｘ） ｙＩ
ｎＹＰのエネルギーギャップは２，３３ｅＶにし得る
ことが可能である。そのため、ＺｎＴｅが井戸層７にな
り、（Ａｌ２ｘＧａ、−ｘ） ｙＩ ｎ＋−ｙＰが障壁
層８になる。このようにして、ＺｎＴｅと（Ａ（！ｘＧ
ａ＋Ｘ）ｙＩｎＩ−ｙＰとは、多重量子井戸構造の活性
層５を形成する。
次に、上記構成の半導体レーザ素子１の製造工程を説明
する。
する。
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板２表面にｎ型（Ａ（！ｘＧａ＋
ｙ、）ｙｌ ｎ、−ｙＰを結晶成長させて、ｎ型クラッ
ド層３を形成する。（ＡＣＸＧａ＋ Ｘ）ｙＩｎＩ
ｙｐの組成比は、これとＧａＡｓ基板２とが格子整合
する範囲で、なるべく大きなエネルギーギャップを有す
る値にする。
ｙ、）ｙｌ ｎ、−ｙＰを結晶成長させて、ｎ型クラッ
ド層３を形成する。（ＡＣＸＧａ＋ Ｘ）ｙＩｎＩ
ｙｐの組成比は、これとＧａＡｓ基板２とが格子整合
する範囲で、なるべく大きなエネルギーギャップを有す
る値にする。
次に、第２図に示すように、井戸層７であるＺｎＴｅと
障壁層８である（ Ａ１２ｘＧａ＋ Ｘ） ｙＩｒ＋
＋ ｙＰとを交互に多重積層して活性層５を形成する
。
障壁層８である（ Ａ１２ｘＧａ＋ Ｘ） ｙＩｒ＋
＋ ｙＰとを交互に多重積層して活性層５を形成する
。
これらの形成は、ＭＯ−ＣＶＤ法やＭＢＥ法によって行
われる。
われる。
ＺｎＴｅと（ＡｈＧａｔ−ｘ）ｙＩ ｎ＋−ｙＰとは結
晶構造が同じであるので、交互に多重積層された井戸層
７と障壁層８とは、ひずみ超格子を形成し多重量子井戸
構造の活性層５となる。さらに、活性層５上にＰ型（Ａ
１２ｘＧａ＋−ｘ） ｙＩ ｎ＋−ｙＰを結晶成長させ
てＰ型クラッド層４とする。そして、最後にＰ型のＧａ
Ａｓ層６を結晶成長させる。
晶構造が同じであるので、交互に多重積層された井戸層
７と障壁層８とは、ひずみ超格子を形成し多重量子井戸
構造の活性層５となる。さらに、活性層５上にＰ型（Ａ
１２ｘＧａ＋−ｘ） ｙＩ ｎ＋−ｙＰを結晶成長させ
てＰ型クラッド層４とする。そして、最後にＰ型のＧａ
Ａｓ層６を結晶成長させる。
上記したように、ｎ型、Ｐ型両クラッド層３，４と障壁
層８とはまったく同じ組成比のＡ（ＧａｉｎＰ化合物で
あり、形成時の条件（温度等）は一定にしておけばよい
。
層８とはまったく同じ組成比のＡ（ＧａｉｎＰ化合物で
あり、形成時の条件（温度等）は一定にしておけばよい
。
〈発明の効果〉
以上のように、本発明によれば、障壁層とＰ型ｎ型の両
クラッド層とを組成比も全く同じＡ１２ＧａＩｎＰ化合
物にしたので、これらの形成の際、元素の組成比の制御
が従来に比べて容易になり、半導体レーザ素子が製造し
やすくなった。
クラッド層とを組成比も全く同じＡ１２ＧａＩｎＰ化合
物にしたので、これらの形成の際、元素の組成比の制御
が従来に比べて容易になり、半導体レーザ素子が製造し
やすくなった。
また、井戸層のＺｎＴｅと障壁層のＡ１！ＧａＩｙ＋Ｐ
化合物とは全く異なる物質であるので、これらの界面に
おいて組成ずれを起こすことはなくなった。
化合物とは全く異なる物質であるので、これらの界面に
おいて組成ずれを起こすことはなくなった。
そのため、界面の組成ずれに起因する素子の劣化がなく
なり、多重量子井戸構造の特徴である発振ピークの先鋭
化、しきい値電流の低減といった利点を充分に得ること
ができるようになった。
なり、多重量子井戸構造の特徴である発振ピークの先鋭
化、しきい値電流の低減といった利点を充分に得ること
ができるようになった。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はその活性
層の拡大断面図である。第３図は従来例の断面図である
。第４図は他の従来例の断面図である。 ■・・・半導体レーザ素子 ３・・・ｎ型クラッド層 ４・・・Ｐ型クラッド層 ５・・・活性層 ７・・・井戸層 ８・・・障壁層
層の拡大断面図である。第３図は従来例の断面図である
。第４図は他の従来例の断面図である。 ■・・・半導体レーザ素子 ３・・・ｎ型クラッド層 ４・・・Ｐ型クラッド層 ５・・・活性層 ７・・・井戸層 ８・・・障壁層
Claims (1)
- （１）Ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とによって活性
層を挟持した構造を有し、かつ、前記両クラッド層とし
てＡｌＧａＩｎＰ化合物を用いた半導体レーザ素子にお
いて、 前記活性層をＺｎＴｅからなる井戸層とＡｌＧａＩｎＰ
化合物からなる障壁層とを交互に積層した構造にすると
ともに、前記井戸層の組成比を前記両クラッド層と同一
にした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 |
|---|---|---|---|
| JP22774389A JPH0391284A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22774389A JPH0391284A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0391284A true JPH0391284A (ja) | 1991-04-16 |
Family
ID=16865677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22774389A Pending JPH0391284A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0391284A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040042600A (ko) * | 2002-11-15 | 2004-05-20 | 현대자동차주식회사 | 차량의 프론트 스트럿 마운팅부 구조 |
-
1989
- 1989-09-01 JP JP22774389A patent/JPH0391284A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040042600A (ko) * | 2002-11-15 | 2004-05-20 | 현대자동차주식회사 | 차량의 프론트 스트럿 마운팅부 구조 |
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