JPH04180684A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH04180684A JPH04180684A JP30958590A JP30958590A JPH04180684A JP H04180684 A JPH04180684 A JP H04180684A JP 30958590 A JP30958590 A JP 30958590A JP 30958590 A JP30958590 A JP 30958590A JP H04180684 A JPH04180684 A JP H04180684A
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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、キャリアオーバーフローの少ない低閾電流値
のAlGaInPlGaIn−ザに関する。
のAlGaInPlGaIn−ザに関する。
近年、A17GaInP系半導体レーザ装置は有機金属
熱分解法C以下MOVPE法と略す)という気相結晶成
長法により形成され、長寿命可視光半導体レーザ装置が
実現している〔五明ら、エレクトロニクス レターズ
23巻(1987年)85ページ:A、GOMYOet
al、ELEcTRONIcs LETTER5,v
ol、23.(1987)、P、85参照〕。
熱分解法C以下MOVPE法と略す)という気相結晶成
長法により形成され、長寿命可視光半導体レーザ装置が
実現している〔五明ら、エレクトロニクス レターズ
23巻(1987年)85ページ:A、GOMYOet
al、ELEcTRONIcs LETTER5,v
ol、23.(1987)、P、85参照〕。
MOVPE法はトリメチルアルミニウム(TMAu)、
トリエチルガリウム(TEGa)、トリメチルインジウ
ム(TMIn)などの有機金属蒸気及びホスフィン(P
H3)などの水素化物ガスを原料とした気相成長法で
あり、例えば、Al2GaInPの成長はこれらTMA
A、TEGa、TMIn蒸気及びP H3ガスをGaA
s基板の上に導入・加熱してエピタキシャル成長を行な
うものである。
トリエチルガリウム(TEGa)、トリメチルインジウ
ム(TMIn)などの有機金属蒸気及びホスフィン(P
H3)などの水素化物ガスを原料とした気相成長法で
あり、例えば、Al2GaInPの成長はこれらTMA
A、TEGa、TMIn蒸気及びP H3ガスをGaA
s基板の上に導入・加熱してエピタキシャル成長を行な
うものである。
A17GaInP系半導体レーザをより短い波長で発振
させたり、より高温で連続発振させたりするためには、
活性層からクラッド層へのキャリアのオーバーフローを
減少させることが望ましい。
させたり、より高温で連続発振させたりするためには、
活性層からクラッド層へのキャリアのオーバーフローを
減少させることが望ましい。
そのために従来のAlGaInP系半導体レーザは、第
4図に示すようにGa I nPまたはAlGaInP
からなる活性層3と、p型(A (l xG iL +
−x)o、5Ino、sPからなるクラッド層4および
n型(AAxG & +−x) o、s I n ws
Pからなるクラッド層2で構成されるダブルヘテロ構造
において、前記p型りラッド層4およびn型クラッド層
2のAI!組成Xを大きくすることによりエネルギーキ
ャップを大きくしたり、前記p型りラッド層4のキャリ
ア濃度を高め、比抵抗を小さくしたりする手法がとられ
てきた。
4図に示すようにGa I nPまたはAlGaInP
からなる活性層3と、p型(A (l xG iL +
−x)o、5Ino、sPからなるクラッド層4および
n型(AAxG & +−x) o、s I n ws
Pからなるクラッド層2で構成されるダブルヘテロ構造
において、前記p型りラッド層4およびn型クラッド層
2のAI!組成Xを大きくすることによりエネルギーキ
ャップを大きくしたり、前記p型りラッド層4のキャリ
ア濃度を高め、比抵抗を小さくしたりする手法がとられ
てきた。
しかしながら従来の(A 12 x G a +−x)
y I n +−yP(y=0.5)を用いた半導体
レーザでは、最大のエネルギーキャップはAn o、s
I no、sPであり、それ以上のエネルギーキャッ
プは材料的に限界がある。また、p型AlGaInPは
AI組組成が大きいほどキャリア濃度が低く、比抵抗が
大きくなるため、そのp型AlGaInPをクラッド層
に用いると、素子抵抗が高く、またキャリアのオーバー
フローが顕著である。
y I n +−yP(y=0.5)を用いた半導体
レーザでは、最大のエネルギーキャップはAn o、s
I no、sPであり、それ以上のエネルギーキャッ
プは材料的に限界がある。また、p型AlGaInPは
AI組組成が大きいほどキャリア濃度が低く、比抵抗が
大きくなるため、そのp型AlGaInPをクラッド層
に用いると、素子抵抗が高く、またキャリアのオーバー
フローが顕著である。
本発明の目的は、材料的限界を越えてキャリアオーバー
フローの少ない低閾電流値のAlGaInPlGaIn
−ザを提供することにある。
フローの少ない低閾電流値のAlGaInPlGaIn
−ザを提供することにある。
前述課題を解決するための本発明の半導体レーザは、G
aInPまたはAlGaInPを活性層とし、GaAs
にほぼ格子整合するp型およびn型AnGaInPを光
閉じ込めクラッド層としたダフルへテロ構造において、
前記活性層と前記p型光間じ込めクラッド層の間にエネ
ルギーギャップが前記p型光間じ込めクラッド層もり大
きく、G a A sより格子が短い、厚さ5nm以上
のp型Aj7GaInPから成るキャリア閉じ込めを備
えていること、又、前記活性層の前記p型光間じ込めク
ラッド層の間に、エネルギーギャップが前記p型光間じ
込めクラッド層より大きく、GaAsより格子が短い、
厚さ5nm以上のp型AfflGaInPから成るキャ
リア閉じ込め層を備え、かつ、前記活性層と前記n型光
閉じ込めクラッド層の間に、エネルギーギャップが前記
n型光閉じ込めクラッド層より大きく、G a A s
より格子が短い、厚さ5nm以上のn型AlGaInP
かわ成るキャリア閉じ込め層を備えていることを特徴と
する構成である。
aInPまたはAlGaInPを活性層とし、GaAs
にほぼ格子整合するp型およびn型AnGaInPを光
閉じ込めクラッド層としたダフルへテロ構造において、
前記活性層と前記p型光間じ込めクラッド層の間にエネ
ルギーギャップが前記p型光間じ込めクラッド層もり大
きく、G a A sより格子が短い、厚さ5nm以上
のp型Aj7GaInPから成るキャリア閉じ込めを備
えていること、又、前記活性層の前記p型光間じ込めク
ラッド層の間に、エネルギーギャップが前記p型光間じ
込めクラッド層より大きく、GaAsより格子が短い、
厚さ5nm以上のp型AfflGaInPから成るキャ
リア閉じ込め層を備え、かつ、前記活性層と前記n型光
閉じ込めクラッド層の間に、エネルギーギャップが前記
n型光閉じ込めクラッド層より大きく、G a A s
より格子が短い、厚さ5nm以上のn型AlGaInP
かわ成るキャリア閉じ込め層を備えていることを特徴と
する構成である。
p型(An 、G a 1−X) y I n 、−、
F’は、GaAsより格子を短かくすると、すなわち、
組成パラメータyの値を0.5より大きくすると、同じ
Affff組成比べ、エネルギーギャップは大きいにも
拘らず、キャリア濃度と比抵抗は殆ど変わらない。
F’は、GaAsより格子を短かくすると、すなわち、
組成パラメータyの値を0.5より大きくすると、同じ
Affff組成比べ、エネルギーギャップは大きいにも
拘らず、キャリア濃度と比抵抗は殆ど変わらない。
このGaAsより格子が短いp型AI!GaInP(厚
さ5nm以上)をp型りラッド層として用いると、Ga
Asに格子整合したp型AlGaInPをp型りラッF
層として用いた場合に比べ、前記活性層からp型りラッ
ド層へのキャリア(電子)のオーバーフローを抑えるこ
とができ、有効なキャリア閉じ込め層として働く。しか
し、前記GaAsより格子が短いp型AnGaInP層
は、臨界膜厚以上の厚さにすると結晶中に欠陥が入り半
導体レーザの寿命が短くなるため好ましくない。
さ5nm以上)をp型りラッド層として用いると、Ga
Asに格子整合したp型AlGaInPをp型りラッF
層として用いた場合に比べ、前記活性層からp型りラッ
ド層へのキャリア(電子)のオーバーフローを抑えるこ
とができ、有効なキャリア閉じ込め層として働く。しか
し、前記GaAsより格子が短いp型AnGaInP層
は、臨界膜厚以上の厚さにすると結晶中に欠陥が入り半
導体レーザの寿命が短くなるため好ましくない。
光閉じ込めのためのクラッド層は臨界膜厚以上の厚さを
必要とするため、GaAsに格子整合するp型AlGa
InP層を光閉じ込めのためのクラッド層として用いる
必要がある。そこで、前記活性層、前記GaAsより格
子が短いp型A1GaInP層(厚さ5nm以上)、前
記G a A sに格子整合するp型AρGaInP層
の順に積層した構造をにすると、有効なキャリア閉じ込
め及び光閉じ込めができる。
必要とするため、GaAsに格子整合するp型AlGa
InP層を光閉じ込めのためのクラッド層として用いる
必要がある。そこで、前記活性層、前記GaAsより格
子が短いp型A1GaInP層(厚さ5nm以上)、前
記G a A sに格子整合するp型AρGaInP層
の順に積層した構造をにすると、有効なキャリア閉じ込
め及び光閉じ込めができる。
前記活性層と前記p型光閉じ込めクラッド層の間に厚さ
5nm以上の前記p型ギヤリア閉じ込め層を設け、さら
に前記活性層と前記n型光閉じ込めクラッド層の間に、
GaAsより格子が短い、厚さ5nm以上のn型AlG
aInPから成るキャリくしたときに現九でくる正孔の
オーバーフローを抑えることができる。また、屈折率分
布は活性層を中心として対称になるため光も活性層を中
心に分布し、活性層で光強度がもっとも強くなり、閾電
流値をさらに低減できる。
5nm以上の前記p型ギヤリア閉じ込め層を設け、さら
に前記活性層と前記n型光閉じ込めクラッド層の間に、
GaAsより格子が短い、厚さ5nm以上のn型AlG
aInPから成るキャリくしたときに現九でくる正孔の
オーバーフローを抑えることができる。また、屈折率分
布は活性層を中心として対称になるため光も活性層を中
心に分布し、活性層で光強度がもっとも強くなり、閾電
流値をさらに低減できる。
次に、本発明について図面を参照して一層詳しく説明す
る。
る。
第1図は本願の第1の発明の一実施例である半導体レー
ザを示す断面図(切断面を示すハツチングは省略)であ
り、第2図はこの半導体レーザの製作工程図である。
ザを示す断面図(切断面を示すハツチングは省略)であ
り、第2図はこの半導体レーザの製作工程図である。
この実施例の製作においては、まず−回目の減圧MOV
PE法による成長で、n型GaAs基板1上に、n型(
Ai7wsG a 14) ILs I n o、sP
光閉じ込めクラッド層2(厚さ1μm)、(A I!
o、+ G a o、e)asInwsP活性層3(厚
さ0.07μm)、p型(A A’ G、@G a o
4.) o、s I n O,4Pキャリア閉じ込め層
10 (厚さ5 nm)、p型(Aj’ +uG a+
u) o、s I na、sP光閉じ込めクラッド層4
(厚さ1μm)、p型Gaユ。
PE法による成長で、n型GaAs基板1上に、n型(
Ai7wsG a 14) ILs I n o、sP
光閉じ込めクラッド層2(厚さ1μm)、(A I!
o、+ G a o、e)asInwsP活性層3(厚
さ0.07μm)、p型(A A’ G、@G a o
4.) o、s I n O,4Pキャリア閉じ込め層
10 (厚さ5 nm)、p型(Aj’ +uG a+
u) o、s I na、sP光閉じ込めクラッド層4
(厚さ1μm)、p型Gaユ。
Ino、sP層5、p型G a A sギヤyプ層6を
順次に形成した(第2図(a))。成長条件は、温度7
00℃、圧カフ 0torr、 V/ [[[=200
である。原料としてはTMAu、TEGa%TMIn、
ホスフィン、アルシンを用い、n型ドーパントとしてジ
シラン、p型ドーパントとしてジメチルジンクを用いた
。こうして成長したウェハにフォトリソグラフィにより
幅5μmのストライプ状のSiO2マスク9を形成した
(第2図(b))。次にこの5iOzマスク9を用いて
p型(A I2o、s G a o4) o、s I
n o、s Pクラッド層4の途中までメサ状にエツチ
ングした(第2図(C乃。2回目のMOVPE成長によ
りn型GaAs電流狭窄層8をメサストライプの両脇に
選択的に形成した(第2図(d乃。5i02マスク9を
除去した後(第2図(e乃、3回目のMOVPE成長に
よりp型G a A sコンタクト層7を形成した(第
2図(「))。この後電極を形成し、襞間して第1図に
示す半導体レーザとした。、第3図は本願の第2の発明
の一実施例を示す断面図である。この実施例は第1図と
ほぼ同じ構造であるが、(A I! o、+ G a
a、e) o、s I n o、s P活性層3成長前
にn型(A !l o、s G a 0.4) 0.8
I n 0.4 Pキャリア閉じ込め層11(厚さ5
nm)の形成している。
順次に形成した(第2図(a))。成長条件は、温度7
00℃、圧カフ 0torr、 V/ [[[=200
である。原料としてはTMAu、TEGa%TMIn、
ホスフィン、アルシンを用い、n型ドーパントとしてジ
シラン、p型ドーパントとしてジメチルジンクを用いた
。こうして成長したウェハにフォトリソグラフィにより
幅5μmのストライプ状のSiO2マスク9を形成した
(第2図(b))。次にこの5iOzマスク9を用いて
p型(A I2o、s G a o4) o、s I
n o、s Pクラッド層4の途中までメサ状にエツチ
ングした(第2図(C乃。2回目のMOVPE成長によ
りn型GaAs電流狭窄層8をメサストライプの両脇に
選択的に形成した(第2図(d乃。5i02マスク9を
除去した後(第2図(e乃、3回目のMOVPE成長に
よりp型G a A sコンタクト層7を形成した(第
2図(「))。この後電極を形成し、襞間して第1図に
示す半導体レーザとした。、第3図は本願の第2の発明
の一実施例を示す断面図である。この実施例は第1図と
ほぼ同じ構造であるが、(A I! o、+ G a
a、e) o、s I n o、s P活性層3成長前
にn型(A !l o、s G a 0.4) 0.8
I n 0.4 Pキャリア閉じ込め層11(厚さ5
nm)の形成している。
この他は第1の実施例と同じである。
従来の半導体レーザの閾電流値は、80mAであるのに
対して、本願の第1および第2の発明の半導体レーザは
それぞれ68mA、65mAであり、従来の半導体レー
ザに較べ本発明の半導体レーザは閾電流値が小さくなっ
た。また、キャリア閉じ込め層の厚さをp型、n型とも
にlonmにすると、閾電流値は、55mA、45mA
となり、さらに閾電流値を低減することができた。
対して、本願の第1および第2の発明の半導体レーザは
それぞれ68mA、65mAであり、従来の半導体レー
ザに較べ本発明の半導体レーザは閾電流値が小さくなっ
た。また、キャリア閉じ込め層の厚さをp型、n型とも
にlonmにすると、閾電流値は、55mA、45mA
となり、さらに閾電流値を低減することができた。
以上に説明してきたように、活性層に接してエネルギー
ギャップの大きい、GaAsより格子が短いAI!Ga
InP層を設けることにより、低閾電流値のAnGaI
nPnGaIn−ザが得られた。
ギャップの大きい、GaAsより格子が短いAI!Ga
InP層を設けることにより、低閾電流値のAnGaI
nPnGaIn−ザが得られた。
第1図は本願の第1の発明の一実施例を示す半導体レー
ザの断面図であり、第2図はこの半導体レーザの製作工
程図である。第3図は本願の第2の発明の一実施例を示
す半導体レーザの断面図である。また第4図は従来の半
導体レーザの断面図である。 ■・・・・・・n型G a A s基板、2・・・・・
・n型AlGaInPクラッド層、3・・・・・・Af
fGaInP活性層、4・・・・・・p型AnGaIn
Pクラッド層、5・・・・・・p型GaInP層、6・
・・・・・p型G a A sキヤツプ層、7・・・・
・・p型G a A sコンタクト層、8・・・・・・
n型G a A s電流狭窄層、9・・・・・・S i
O2,10・・・・・・p型AlGaInPギヤリア閉
じ込め層、11・・・・・・n型AlGaInPギヤリ
ア閉じ込め層。 代理人 弁理士 内 原 晋 M1図 (e)(−f) 第2図 箭、3図
ザの断面図であり、第2図はこの半導体レーザの製作工
程図である。第3図は本願の第2の発明の一実施例を示
す半導体レーザの断面図である。また第4図は従来の半
導体レーザの断面図である。 ■・・・・・・n型G a A s基板、2・・・・・
・n型AlGaInPクラッド層、3・・・・・・Af
fGaInP活性層、4・・・・・・p型AnGaIn
Pクラッド層、5・・・・・・p型GaInP層、6・
・・・・・p型G a A sキヤツプ層、7・・・・
・・p型G a A sコンタクト層、8・・・・・・
n型G a A s電流狭窄層、9・・・・・・S i
O2,10・・・・・・p型AlGaInPギヤリア閉
じ込め層、11・・・・・・n型AlGaInPギヤリ
ア閉じ込め層。 代理人 弁理士 内 原 晋 M1図 (e)(−f) 第2図 箭、3図
Claims (2)
- (1)GaInPまたはAlGaInPを活性層とし、
GaAsにほぼ格子整合するp型およびn型AlGaI
nPを光閉じ込めクラッド層としたダブルヘテロ構造に
おいて、前記活性層と前記p型クラッド層の間に、エネ
ルギーギャップが前記p型クラッド層より大きく、Ga
Asより格子が短い、厚さ5nm以上のp型AlGaI
nPから成るキャリア閉じ込め層を備えていることを特
徴とする半導体レーザ。 - (2)請求項(1)記載の半導体レーザにおいて、請求
項(1)記載の活性層と請求項(1)記載のp型光閉じ
込めクラッド層の間に、エネルギーギャップが請求項(
1)記載のp型光閉じ込めクラッド層より大きく、Ga
Asより格子が短い、厚さ5nm以上のp型AlGaI
nPから成るキャリア閉じ込め層を備え、かつ、請求項
(1)記載の活性層と請求項(1)記載のn型光閉じ込
めクラッド層の間に、エネルギーギャップが請求項(1
)記載のn型光閉じ込めクラッド層より大きく、GaA
sより格子が短い、厚さ5nm以上のn型AlGaIn
Pから成るキャリア閉じ込め層を備えていることを特徴
とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30958590A JPH04180684A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30958590A JPH04180684A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 半導体レーザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04180684A true JPH04180684A (ja) | 1992-06-26 |
Family
ID=17994808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30958590A Pending JPH04180684A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04180684A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04229686A (ja) * | 1990-06-12 | 1992-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体レーザ素子 |
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