JPH04241487A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

Info

Publication number
JPH04241487A
JPH04241487A JP292891A JP292891A JPH04241487A JP H04241487 A JPH04241487 A JP H04241487A JP 292891 A JP292891 A JP 292891A JP 292891 A JP292891 A JP 292891A JP H04241487 A JPH04241487 A JP H04241487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quantum well
layer
barrier
well layer
subband
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP292891A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2800425B2 (en
Inventor
Masaaki Nidou
正明 仁道
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP3002928A priority Critical patent/JP2800425B2/en
Publication of JPH04241487A publication Critical patent/JPH04241487A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2800425B2 publication Critical patent/JP2800425B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a multiple quantum well semiconductor laser for long-wave long-band optical communication low in a vibration threshold, excellent in high temperature operating characteristics and capable of high speed modulating. CONSTITUTION:A multi-layer barrier layer made of a quantum well 4 with tensile distortion applied and two barrier layers 3 with the well 4 interposed is used as a multiple quantum well active layer. The lowest order hall sub band of this quantum well 4 is a light hall sub band 12, while the lowest order electron in the quantum well 4 is higher than that of the quantum well active layer 5 and energy of the hall sub band is lower than that of the layer 5, respectively. Thickness of the barrier layer is such that tunnel time constants of electrons and halls from the quantum well 4 to the quantum well active layer 5 are 10 picoseconds or lower. A carrier with current implanted is efficiently trapped in the quantum well 4 and the quantum well active layer 5 in the multi- layer barrier layer, and the carrier in the quantum well 4 in the multi-layer barrier layer is implanted into the quantum well active layer 5 by high speed tunneling.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】1.3μmから1.6μmの波長
で発振する半導体レーザは、光ファイバー通信用の光源
として極めて重要であり、10Gbit/sec以上の
高速変調のできる半導体レーザの研究開発が期待されて
いる。本発明は、超高速の変調が可能な半導体レーザに
関するものである。
[Industrial Application Field] Semiconductor lasers that oscillate at wavelengths from 1.3 μm to 1.6 μm are extremely important as light sources for optical fiber communications, and research and development of semiconductor lasers that can perform high-speed modulation of 10 Gbit/sec or more are expected. has been done. The present invention relates to a semiconductor laser capable of ultra-high-speed modulation.

【0002】0002

【従来の技術】光ファイバーの損失が小さい1.3μm
から1.6μmの波長で発振する、InP基板に格子整
合したInX Ga1−X As、InX Ga1−X
 AsY P1−Y 系の長波長帯半導体レーザは、実
際の光ファイバ通信システムに用いられているが、近来
、レーザ特性の向上の為に量子井戸構造を活性層に用い
る検討が多くの研究機関で行われている。例えば、北村
ほか、アイイーイーイーフォトニックテクノロジーレタ
ーズ(IEEE  Photonics  Techn
ologyLetters)vo1.2、NO.5、3
10から311頁(1990年)に記載されている。図
3は、従来例の多重量子井戸活性層長波長半導体レーザ
結晶の層構造、図4はそのレーザ結晶の量子井戸活性層
付近のバンド構造図をそれぞれ示す。図3において、半
導体レーザ結晶は、n型InP基板14、n型InPク
ラッド層15、In0.76Ga0.24As0.5 
P0.5 ガイド層16、層厚7nmのIn0.53G
a0.47As量子井戸層17と層厚20nmのIn0
.76Ga0.24As0.5 P0.5 バリア層1
8を交互に積層した多重量子井戸活性層と、In0.7
6Ga0.24As0.5 P0.5 ガイド層19、
p型InPクラッド層20、p型In0.53Ga0.
47Asキャップ層21とから構成されている。これら
の半導体層は全てn型InP基板14に格子整合してい
る。ここでは、量子井戸数は4とした。図4は、この半
導体レーザの多重量子井戸活性層周辺での伝導帯端22
、価電子帯端23のエネルギーを層厚方向に示している
。量子井戸層17内にはキャリアの閉じ込めにより電子
サブバンド端24、ヘビーホールサブバンド端25が形
成される。このような構造の多重量子井戸半導体レーザ
は、光ファイバの損失の低い1.55μmの波長で発振
し、従来のバルク活性層の半導体レーザよりも低閾値で
発振し、高い温度での動作が可能になった。
[Prior art] 1.3 μm with low optical fiber loss
InX Ga1-X As, InX Ga1-X lattice-matched to the InP substrate, which oscillates at a wavelength of 1.6 μm from
AsY P1-Y-based long-wavelength semiconductor lasers are used in actual optical fiber communication systems, but in recent years, many research institutes are considering using a quantum well structure in the active layer to improve laser characteristics. It is being done. For example, Kitamura et al., IEEE Photonics Technology Letters
ology Letters) vol. 1.2, NO. 5, 3
10-311 (1990). FIG. 3 shows the layer structure of a conventional multi-quantum well active layer long-wavelength semiconductor laser crystal, and FIG. 4 shows a band structure diagram near the quantum well active layer of the laser crystal. In FIG. 3, the semiconductor laser crystal includes an n-type InP substrate 14, an n-type InP cladding layer 15, In0.76Ga0.24As0.5
P0.5 Guide layer 16, In0.53G with a layer thickness of 7 nm
a0.47As quantum well layer 17 and In0 layer thickness 20 nm
.. 76Ga0.24As0.5 P0.5 Barrier layer 1
A multi-quantum well active layer in which In0.7 is laminated alternately and In0.7
6Ga0.24As0.5 P0.5 guide layer 19,
p-type InP cladding layer 20, p-type In0.53Ga0.
47As cap layer 21. All of these semiconductor layers are lattice matched to the n-type InP substrate 14. Here, the number of quantum wells was set to four. FIG. 4 shows the conduction band edge 22 around the multi-quantum well active layer of this semiconductor laser.
, the energy of the valence band edge 23 is shown in the layer thickness direction. An electronic subband edge 24 and a heavy hole subband edge 25 are formed in the quantum well layer 17 by carrier confinement. A multi-quantum well semiconductor laser with this structure oscillates at a wavelength of 1.55 μm with low optical fiber loss, oscillates at a lower threshold than conventional bulk active layer semiconductor lasers, and can operate at high temperatures. Became.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】このような半導体レー
ザの電流直接変調帯域は現在のところ数GHzであり、
寄生容量の低減等により20GHz程度の帯域が得られ
ると期待されている。しかしながら、それ以上の帯域を
得るためにはレーザの層構造に起因する問題があり、そ
のひとつにバリア層、あるいはガイド層から量子井戸内
のサブバンドへのキャリアの緩和の問題がある。ガイド
層、多重量子井戸活性層領域に注入された電子、ホール
はガイド層16、19、バリア層18を拡散して動き、
量子井戸17でトラップされて光学フォノン、音響フォ
ノンを放出して量子井戸層内を緩和していくが、これら
の過程の中でもっとも遅いのがガイド層、バリア層での
拡散である。この拡散時間を短くするにはガイド層、バ
リア層を薄くして拡散領域を小さくするのが効果的であ
るが、バリア層を薄くすれば隣あった量子井戸がカップ
リングして、特に有効質量の小さい電子のサブバンド2
4がエネルギー的に広がってバルク状態に近くなる。そ
の結果、状態密度がエネルギー的に離散的になるという
量子井戸構造の利点は失われる。この従来例に示した層
構造においては上記のサブバンドが離散的であるための
バリア層厚の下限値は7から10nm程度である。この
ように、キャリアの量子井戸への注入の高速化と、量子
井戸効果の間にはトレードオフの関係がある。
[Problems to be Solved by the Invention] The current direct modulation band of such a semiconductor laser is currently several GHz;
It is expected that a band of about 20 GHz can be obtained by reducing parasitic capacitance. However, in order to obtain a wider band, there are problems caused by the layer structure of the laser, one of which is the problem of relaxation of carriers from the barrier layer or guide layer to the subbands within the quantum well. Electrons and holes injected into the guide layer and the multi-quantum well active layer region diffuse through the guide layers 16 and 19 and the barrier layer 18 and move.
Optical phonons and acoustic phonons are trapped in the quantum well 17 and released to relax the inside of the quantum well layer, but the slowest of these processes is diffusion in the guide layer and barrier layer. In order to shorten this diffusion time, it is effective to make the guide layer and barrier layer thinner to make the diffusion region smaller. However, if the barrier layer is made thinner, adjacent quantum wells will couple, and the effective mass small electron subband 2 of
4 expands energetically and becomes close to the bulk state. As a result, the advantage of the quantum well structure that the density of states becomes energetically discrete is lost. In the layer structure shown in this conventional example, the lower limit of the barrier layer thickness is about 7 to 10 nm since the above-mentioned subbands are discrete. In this way, there is a trade-off between increasing the speed of carrier injection into the quantum well and the quantum well effect.

【0004】0004

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザは
、活性層が、第1のバリア層と、第1の量子井戸層と、
第2のバリア層と、第2の量子井戸層と、第2のバリア
層と、第1の量子井戸層と、第1のバリア層とを順次積
層してなる多層膜の、単一または複数の周期から構成さ
れ、前記第1、第2のバリア層のバンドギャップが前記
第1、第2の量子井戸層に少なくとも1つ以上の伝導帯
、価電子帯サブバンドが形成される程度に大きく、かつ
前記第2の量子井戸層に形成される最低次の伝導帯サブ
バンド端のエネルギーが前記第1の量子井戸層に形成さ
れる最低次の伝導帯サブバンド端のエネルギーよりも小
さく、かつ前記第2の量子井戸層の最低次の価電子帯サ
ブバンド端のエネルギーが前記第1の量子井戸層に形成
される最低次の価電子帯サブバンド端のエネルギーより
も大きく、かつ前記第1の量子井戸層の格子定数が前記
基板の格子定数よりも小さく前記第1の量子井戸層の最
低次の価電子帯サブバンドがライトホールサブバンドで
あり、かつ前記第1及び第2のバリア層の層厚が、前記
第1の量子井戸層から前記第2の量子井戸層への電子及
びホールのトンネリングが10ピコ秒オーダー以下の速
度で起こる程度の大きさであることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A semiconductor laser of the present invention has an active layer comprising a first barrier layer, a first quantum well layer,
A single or multiple multilayer film formed by sequentially laminating a second barrier layer, a second quantum well layer, a second barrier layer, a first quantum well layer, and a first barrier layer. and the band gaps of the first and second barrier layers are large enough to form at least one conduction band and valence band subband in the first and second quantum well layers. , and the energy of the lowest conduction band subband edge formed in the second quantum well layer is smaller than the energy of the lowest conduction band subband edge formed in the first quantum well layer, and The energy of the lowest order valence band subband edge of the second quantum well layer is greater than the energy of the lowest order valence band subband edge formed in the first quantum well layer, and the lattice constant of the quantum well layer is smaller than the lattice constant of the substrate, and the lowest order valence band subband of the first quantum well layer is a light hole subband, and the first and second barrier layers The layer thickness is such that tunneling of electrons and holes from the first quantum well layer to the second quantum well layer occurs at a speed on the order of 10 picoseconds or less.

【0005】[0005]

【作用】本発明の半導体レーザでは、多重量子井戸活性
層がバリア層を介して第1、第2の異なる量子井戸が交
互に配置され、第2の量子井戸の最低次の電子サブバン
ド端が第1の量子井戸のものよりエネルギーが低く、か
つ第2の量子井戸の最低次のホールサブバンド端が第1
の量子井戸のものよりエネルギーが高くなっているので
、第2の量子井戸が発光層となる。隣あう第2の量子井
戸同士のカップリングは第1の量子井戸があることによ
って妨げられ、第2の量子井戸は離散的なサブバンドを
保持する。電子、ホールはバリア層を拡散して移動して
第1、第2の量子井戸にトラップされてそれぞれの量子
井戸内部を緩和する。第1の量子井戸の最低次のサブバ
ンド端に緩和した電子、ホールはトンネリングによって
第2の量子井戸に最終的に緩和する。第1の量子井戸に
は基板よりも格子定数の小さい半導体層を用いるため、
第1の量子井戸には引っ張り歪が掛かり、価電子帯端は
ライトホールバンドとなる。量子井戸の価電子帯での最
低次のホールサブバンドをライトホールサブバンドとす
ることにより、第1の量子井戸から第2の量子井戸への
ホールトンネリングを電子と同じ程度の速度にすること
ができる。バリア層の層厚を、電子、ホールのトンネル
時定数が10ピコ秒以下となるように薄くしておけば、
数10GHz程度のレーザ電流変調に追随してキャリア
は発光層である第2の量子井戸に注入される。また、こ
の構造では第2の量子井戸のサブバンドをバルク状態に
近づけることなくバリア層を極めて薄くできるので、バ
リア層におけるキャリア拡散に起因するキャリア注入の
遅れを小さくすることができる。
[Operation] In the semiconductor laser of the present invention, the multi-quantum well active layer has first and second different quantum wells arranged alternately with barrier layers in between, and the lowest order electronic subband edge of the second quantum well is energy is lower than that of the first quantum well, and the lowest order Hall subband edge of the second quantum well is lower than that of the first quantum well.
Since the energy is higher than that of the second quantum well, the second quantum well becomes the light emitting layer. Coupling between adjacent second quantum wells is prevented by the presence of the first quantum well, and the second quantum well maintains discrete subbands. Electrons and holes diffuse and move through the barrier layer, are trapped in the first and second quantum wells, and relax the interior of each quantum well. Electrons and holes relaxed to the lowest order subband edge of the first quantum well finally relax to the second quantum well by tunneling. Since the first quantum well uses a semiconductor layer with a smaller lattice constant than the substrate,
Tensile strain is applied to the first quantum well, and the valence band edge becomes a light hole band. By making the lowest hole subband in the valence band of the quantum well the light hole subband, it is possible to make hole tunneling from the first quantum well to the second quantum well as fast as electrons. can. If the thickness of the barrier layer is made thin so that the tunnel time constant of electrons and holes is 10 picoseconds or less,
Carriers are injected into the second quantum well, which is the light emitting layer, following the laser current modulation of about several tens of GHz. Further, in this structure, the barrier layer can be made extremely thin without bringing the subband of the second quantum well close to the bulk state, so that the delay in carrier injection caused by carrier diffusion in the barrier layer can be reduced.

【0006】[0006]

【実施例】図1は本発明の半導体レーザ結晶の活性層周
辺の層構造の一例を示す断面図、図2はその半導体レー
ザ結晶の活性層周辺のバンド構造図をそれぞれ示す。図
1において、半導体レーザ結晶は、n型InP基板1、
n型InPクラッド層2、層厚2nmのIn0.76G
a0.24As0.5 P0.5 バリア層3と層厚1
5nmのIn0.55Ga0.45As0.8 P0.
2 量子井戸層A4と層厚2nmのIn0.76Ga0
.24As0.5 P0.5 バリア層3と層厚7nm
のIn0.53Ga0.47As量子井戸層B5とを1
周期とする多層膜を数周期、層厚2nmのIn0.76
Ga0.24As0.5 P0.5 バリア層3、層厚
15nmのIn0.55Ga0.45As0.8 P0
.2 量子井戸層A4、層厚2nmのIn0.76Ga
0.24As0.5 P0.5 バリア層3、p型In
Pクラッド層6、p型In0.53Ga0.47Asキ
ャップ層7とを順次積層して形成されている。図1では
、前記多層膜の周期数は3となっている。図2は、その
レーザ結晶のバンド構造を多重量子井戸活性層周辺につ
いて示してある。伝導帯端8、価電子帯端9は図のよう
な構造になり、量子井戸A、Bにはそれぞれ電子サブバ
ンド、ホールサブバンドが形成されるが、その最低次の
サブバンド端をそれぞれ電子サブバンド端10、11、
ホールサブバンド端12、13として示してある。量子
井戸AはInP基板1よりも小さい格子定数を持つため
、0.5%程度の引っ張り歪みが掛かって価電子帯端は
ライトホールバンド端となる。量子井戸の層厚が15n
mであるため、最低次の価電子帯サブバンド端はライト
ホールサブバンド端12となる。図2において、量子井
戸Bの電子サブバンド端は、量子井戸Aのものよりエネ
ルギーが低く、量子井戸Bのホールサブバンド端は量子
井戸Aのものよりエネルギーが高くなっている。したが
って、量子井戸Bが発光層(活性層)となる。多重量子
井戸領域に注入された電子、ホールはバリア層3を拡散
して移動して量子井戸A、Bにトラップされるが、バリ
ア層3が2nmと極めて薄いため、極めて大きい速度で
量子井戸A、Bにトラップされる。トラップされたキャ
リアは量子井戸A、B内を緩和してそれぞれ電子サブバ
ンド端10、11、ホールサブバンド端12、13に到
達する。量子井戸A内のキャリアはこの後、バリア層3
をトンネルして量子井戸Bに達する。バリア層3の層厚
が2nmなのでこのトンネルの時定数は電子に対して数
ピコ秒である。ホールに対しては、ヘビーホールの場合
は有効質量が電子に比較して10倍程度大きいのでトン
ネル時定数は数10ピコ秒となるが、この場合ライトホ
ールであるので有効質量は電子のものと同程度であり、
トンネル時間も電子と同様に数ピコ秒となる。したがっ
て、多重量子井戸活性層領域に注入されたキャリアは数
ピコ秒の時定数で量子井戸Bの最低次サブバンド11、
13に到達する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a sectional view showing an example of the layer structure around the active layer of a semiconductor laser crystal according to the present invention, and FIG. 2 is a band structure diagram around the active layer of the semiconductor laser crystal. In FIG. 1, the semiconductor laser crystal includes an n-type InP substrate 1,
n-type InP cladding layer 2, In0.76G layer thickness 2 nm
a0.24As0.5 P0.5 Barrier layer 3 and layer thickness 1
5nm In0.55Ga0.45As0.8 P0.
2 Quantum well layer A4 and 2 nm layer thickness In0.76Ga0
.. 24As0.5 P0.5 Barrier layer 3 and layer thickness 7 nm
In0.53Ga0.47As quantum well layer B5 and 1
A multilayer film with several periods and a layer thickness of 2 nm In0.76
Ga0.24As0.5 P0.5 Barrier layer 3, layer thickness 15 nm In0.55Ga0.45As0.8 P0
.. 2 Quantum well layer A4, 2 nm layer thickness of In0.76Ga
0.24As0.5 P0.5 Barrier layer 3, p-type In
It is formed by sequentially laminating a P cladding layer 6 and a p-type In0.53Ga0.47As cap layer 7. In FIG. 1, the number of periods of the multilayer film is three. FIG. 2 shows the band structure of the laser crystal around the multiple quantum well active layer. The conduction band edge 8 and the valence band edge 9 have a structure as shown in the figure, and quantum wells A and B have an electron subband and a hole subband, respectively. subband ends 10, 11,
They are shown as Hall subband edges 12,13. Since the quantum well A has a lattice constant smaller than that of the InP substrate 1, tensile strain of about 0.5% is applied, and the valence band edge becomes the light hole band edge. Quantum well layer thickness is 15n
m, the lowest order valence band subband edge is the light hole subband edge 12. In FIG. 2, the electronic subband edge of quantum well B is lower in energy than that of quantum well A, and the hole subband edge of quantum well B is higher in energy than that of quantum well A. Therefore, quantum well B becomes a light emitting layer (active layer). Electrons and holes injected into the multiple quantum well region diffuse through the barrier layer 3 and are trapped in the quantum wells A and B, but since the barrier layer 3 is extremely thin at 2 nm, the electrons and holes injected into the quantum well A move at an extremely high speed. , B is trapped. The trapped carriers relax in quantum wells A and B and reach electron subband edges 10 and 11 and hole subband edges 12 and 13, respectively. The carriers in the quantum well A are then transferred to the barrier layer 3.
tunnel to reach quantum well B. Since the barrier layer 3 has a thickness of 2 nm, the time constant of this tunnel is several picoseconds for electrons. Regarding holes, in the case of a heavy hole, the effective mass is about 10 times larger than that of an electron, so the tunnel time constant is several tens of picoseconds, but in this case, since it is a light hole, the effective mass is that of an electron. It is about the same level,
The tunneling time is also several picoseconds, similar to that of electrons. Therefore, carriers injected into the multi-quantum well active layer region reach the lowest order subband 11 of quantum well B with a time constant of several picoseconds.
Reach 13.

【0007】尚本実施例ではレーザの構造は特に示さな
かったが、プレーナ型、SAS型、BH型、DCPBH
型等通常用いられる構造に適用できる。
Although the structure of the laser is not particularly shown in this embodiment, it may be of a planar type, SAS type, BH type, or DCPBH type.
It can be applied to commonly used structures such as molds.

【0008】[0008]

【発明の効果】多重量子井戸領域に注入された電子、ホ
ールはバリア層から2つの量子井戸へと効率よくトラッ
プされる。バリア層は2nmと極めて薄いためバリア層
内でのキャリアの拡散時間は極めて小さい。量子井戸A
にトラップされた電子、ホールは数ピコ秒の時定数のト
ンネリングによって、効率よく量子井戸Bに注入される
。ホールの効率よいトンネリングは、量子井戸Aの最低
次ホールサブバンドがライトホールサブバンドであるこ
とにより実現される。しかも、発光層となる量子井戸B
のサブバンド幅はバリア層が厚い場合と同様に狭いもの
であり、量子井戸効果による状態密度の低減効果が損な
われない。この結果、従来例の半導体レーザにおいて不
可能であった。バリア層を薄くし、かつ量子井戸活性層
のサブバンド幅を狭く保つこと、が可能となる。したが
って、本発明の半導体レーザは、発振閾値が低く、高温
動作が可能であるという量子井戸半導体レーザの利点と
、10Gb/s以上の高速変調が可能であるという利点
を合わせ持つものである。
Effects of the Invention Electrons and holes injected into the multiple quantum well region are efficiently trapped from the barrier layer to the two quantum wells. Since the barrier layer is extremely thin at 2 nm, the diffusion time of carriers within the barrier layer is extremely short. quantum well A
The trapped electrons and holes are efficiently injected into the quantum well B by tunneling with a time constant of several picoseconds. Efficient tunneling of holes is achieved because the lowest hole subband of quantum well A is a light hole subband. Moreover, the quantum well B which becomes the light emitting layer
The sub-bandwidth of is as narrow as in the case of a thick barrier layer, and the effect of reducing the density of states due to the quantum well effect is not impaired. As a result, this was not possible in conventional semiconductor lasers. It becomes possible to make the barrier layer thin and to keep the subband width of the quantum well active layer narrow. Therefore, the semiconductor laser of the present invention has both the advantages of a quantum well semiconductor laser in that it has a low oscillation threshold and can operate at high temperatures, and the advantage that high-speed modulation of 10 Gb/s or more is possible.

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

【図1】本発明の実施例の半導体レーザ結晶の層構造を
示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the layer structure of a semiconductor laser crystal according to an example of the present invention.

【図2】本発明の実施例の半導体レーザ結晶のバンド構
造図。
FIG. 2 is a band structure diagram of a semiconductor laser crystal according to an example of the present invention.

【図3】従来例の半導体レーザ結晶の層構造を示す断面
図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the layer structure of a conventional semiconductor laser crystal.

【図4】従来例の半導体レーザ結晶のバンド構造図。FIG. 4 is a band structure diagram of a conventional semiconductor laser crystal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、14  n型InP基板 2、15  n型InPクラッド層 3、18  In0.76Ga0.24As0.5 P
0.5 バリア層4  In0.55Ga0.45As
0.8 P0.2 量子井戸層A5、17  In0.
53Ga0.47As量子井戸層B(活性層) 6、20  p型InPクラッド層 7、21  p型In0.53Ga0.47Asキャッ
プ層8、22  伝導帯端 9、23  価電子帯端 10、11、24  電子サブバンド端12  ライト
ホールサブバンド端
1, 14 n-type InP substrate 2, 15 n-type InP cladding layer 3, 18 In0.76Ga0.24As0.5 P
0.5 Barrier layer 4 In0.55Ga0.45As
0.8 P0.2 Quantum well layer A5, 17 In0.
53Ga0.47As quantum well layer B (active layer) 6, 20 p-type InP cladding layer 7, 21 p-type In0.53Ga0.47As cap layer 8, 22 conduction band edge 9, 23 valence band edge 10, 11, 24 electron Subband end 12 Light hole subband end

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体基板上に、活性層をP型クラッ
ド層、N型クラッド層で挟んで構成される半導体レーザ
において、前記活性層が、第1のバリア層と、第1の量
子井戸層と、第2のバリア層と、第2の量子井戸層と、
第2のバリア層と、第1の量子井戸層と、第1のバリア
層とを順次積層してなる多層膜の、単一または複数の周
期から構成され、前記第1、第2のバリア層のバンドギ
ャップが前記第1、第2の量子井戸層に少なくとも1つ
以上の伝導帯、価電子帯サブバンドが形成される程度に
大きく、かつ前記第2の量子井戸層に形成される最低次
の伝導帯サブバンド端のエネルギーが前記第1の量子井
戸層に形成される最低次の伝導帯サブバンド端のエネル
ギーよりも小さく、かつ前記第2の量子井戸層の最低次
の価電子帯サブバンド端のエネルギーが前記第1の量子
井戸層に形成される最低次の価電子帯サブバンド端のエ
ネルギーよりも大きく、かつ前記第1の量子井戸層の格
子定数が前記基板の格子定数よりも小さく前記第1の量
子井戸層の最低次の価電子帯サブバンドがライトホール
サブバンドであり、かつ前記第1及び第2のバリア層の
層厚が、前記第1の量子井戸層から前記第2の量子井戸
層への電子及びホールのトンネリングが10ピコ秒以下
の速度で起こる程度の大きさであることを特徴とする半
導体レーザ。
1. A semiconductor laser configured by sandwiching an active layer between a P-type cladding layer and an N-type cladding layer on a semiconductor substrate, wherein the active layer includes a first barrier layer and a first quantum well layer. , a second barrier layer, a second quantum well layer,
The first barrier layer is composed of a single period or a plurality of periods of a multilayer film formed by sequentially laminating a second barrier layer, a first quantum well layer, and a first barrier layer, and the first and second barrier layers has a band gap large enough to form at least one conduction band and valence band subband in the first and second quantum well layers, and the lowest order band gap formed in the second quantum well layer. The energy of the conduction band subband edge of is smaller than the energy of the lowest conduction band subband edge formed in the first quantum well layer, and the energy of the lowest conduction band subband edge of the second quantum well layer is The energy of the band edge is greater than the energy of the lowest valence band subband edge formed in the first quantum well layer, and the lattice constant of the first quantum well layer is greater than the lattice constant of the substrate. The lowest order valence band subband of the first quantum well layer is a light hole subband, and the layer thickness of the first and second barrier layers is from the first quantum well layer to the first quantum well layer. 1. A semiconductor laser having a size such that tunneling of electrons and holes into a quantum well layer of No. 2 occurs at a speed of 10 picoseconds or less.
JP3002928A 1991-01-16 1991-01-16 Semiconductor laser Expired - Fee Related JP2800425B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3002928A JP2800425B2 (en) 1991-01-16 1991-01-16 Semiconductor laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3002928A JP2800425B2 (en) 1991-01-16 1991-01-16 Semiconductor laser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04241487A true JPH04241487A (en) 1992-08-28
JP2800425B2 JP2800425B2 (en) 1998-09-21

Family

ID=11543006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3002928A Expired - Fee Related JP2800425B2 (en) 1991-01-16 1991-01-16 Semiconductor laser

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2800425B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06314839A (en) * 1993-03-03 1994-11-08 Nec Corp Semiconductor laser element of optical modulator integration type multiple quantum well structure
JPH08274404A (en) * 1995-03-30 1996-10-18 Nec Corp Multi-quantum well laser diode
JP2005012216A (en) * 2003-06-18 2005-01-13 Lumileds Lighting Us Llc Heterostructure for group iii nitride light emitting device
JP2013530537A (en) * 2010-06-18 2013-07-25 センサー エレクトロニック テクノロジー インコーポレイテッド Deep ultraviolet light emitting diode

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007029257A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Landesstiftung Baden-Württemberg gGmbH Laser amplifier system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06314839A (en) * 1993-03-03 1994-11-08 Nec Corp Semiconductor laser element of optical modulator integration type multiple quantum well structure
JPH08274404A (en) * 1995-03-30 1996-10-18 Nec Corp Multi-quantum well laser diode
US6111904A (en) * 1995-03-30 2000-08-29 Nec Corporation Laser diode with an improved multiple quantum well structure adopted for reduction in wavelength chirping
JP2005012216A (en) * 2003-06-18 2005-01-13 Lumileds Lighting Us Llc Heterostructure for group iii nitride light emitting device
JP2013530537A (en) * 2010-06-18 2013-07-25 センサー エレクトロニック テクノロジー インコーポレイテッド Deep ultraviolet light emitting diode

Also Published As

Publication number Publication date
JP2800425B2 (en) 1998-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6853658B1 (en) Optical logical circuits based on lasing semiconductor optical amplifiers
JPH05145178A (en) Strained quantum well semiconductor laser element
US5363393A (en) Surface emitting semiconductor laser
Amarnath et al. Electrically pumped InGaAsP-InP microring optical amplifiers and lasers with surface passivation
JPH0348476A (en) Semiconductor light emitting element
JPH07235728A (en) Optical semiconductor device
JPH0645585A (en) Closely coupled superlattice laser modulator integrated element
JPH04241487A (en) Semiconductor laser
JP3145718B2 (en) Semiconductor laser
JP3249235B2 (en) Light switch
JPH08248363A (en) Waveguide type multiple quantum well optical control element
Laidig et al. Embedded‐mirror semiconductor laser
JPH1084170A (en) Quantum well semiconductor laser element
JPH10190122A (en) Variable wavelength semiconductor laser and its manufacture
JPH0728104A (en) Light modulation element
JPH1197790A (en) Semiconductor laser
JPH01204018A (en) Optical modulator
JPH0831656B2 (en) Optical amplifier
JPH05259567A (en) Waveguide type multiple quantum well light control element
JPH05175601A (en) Multiple quantum well semiconductor laser
JP2707610B2 (en) Nonlinear semiconductor optical directional coupler
JPH0870161A (en) Semiconductor light emitting element
JPH1084164A (en) Semiconductor quantum dot optical modulator
JPH01204019A (en) Optical modulator
JPH02250044A (en) Optical flip-flop

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19980609

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070710

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080710

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees