JPH0426793B2 - - Google Patents
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- JPH0426793B2 JPH0426793B2 JP61065107A JP6510786A JPH0426793B2 JP H0426793 B2 JPH0426793 B2 JP H0426793B2 JP 61065107 A JP61065107 A JP 61065107A JP 6510786 A JP6510786 A JP 6510786A JP H0426793 B2 JPH0426793 B2 JP H0426793B2
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- buried layer
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- semiconductor
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 29
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
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- -1 In particular Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
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- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、主に光通信の光源として用いられ
る埋込型半導体レーザに関する。
る埋込型半導体レーザに関する。
「従来の技術」
近年、レーザ発振が単一横モードで安定に行な
われる長所があることから、各種の埋込型半導体
レーザが開発され、実用化されている、第３図は
この種の半導体レーザの一例を示す断面図であ
り、この図において、１はｐ−InP基板、２は
InGaAsP活性層、３はｎ−InPクラツド層、４は
ｎ−InP第１埋込層、５はｐ−InP第２埋込層、
６は絶縁膜、７，８は電極である。
われる長所があることから、各種の埋込型半導体
レーザが開発され、実用化されている、第３図は
この種の半導体レーザの一例を示す断面図であ
り、この図において、１はｐ−InP基板、２は
InGaAsP活性層、３はｎ−InPクラツド層、４は
ｎ−InP第１埋込層、５はｐ−InP第２埋込層、
６は絶縁膜、７，８は電極である。
「発明が解決しようとする問題点」
上述した従来の埋込型半導体レーザにおいて
は、図から明らかなように、、基板１および第１、
第２埋込層４，５がｐ−ｎ−ｐトラジスタを構成
しており、そのエネルギバンド図は、バイアスな
しの場合に第４図イのようになり、また、電極
８，７に各々正、負のバイアス電圧を印加した場
合は、第４図ロのようになる。なお、図におい
て、Ｆはフエルミレベル、Egはエネルギギヤツ
プを示す。
は、図から明らかなように、、基板１および第１、
第２埋込層４，５がｐ−ｎ−ｐトラジスタを構成
しており、そのエネルギバンド図は、バイアスな
しの場合に第４図イのようになり、また、電極
８，７に各々正、負のバイアス電圧を印加した場
合は、第４図ロのようになる。なお、図におい
て、Ｆはフエルミレベル、Egはエネルギギヤツ
プを示す。
ところで、基板１および埋込層４，５がトラン
ジスタ構造になつている場合、埋込層４，５を通
るリーク電流が、トランジスタのベース電流とな
り、この結果、上記リーク電流がある程度以上に
増えると、埋込層４，５に大きな電流が流れてし
まう（トランジスタがオン状態となる）。したが
つて、従来の埋込型半導体レーザにおいては、特
に高注入電流時において、埋込層４，５を通るリ
ーク電流が増加し、これにより光出力および効率
が低下してしまう問題があつた。第５図における
実線Llは、、従来の埋込型半導体レーザの注入電
流−光出力特性を示しており、この図から明らか
なように、従来のレーザは注入電流が増加する
と、、特性曲線の傾きが徐々に小さくなり、最終
的に光出力が飽和してしまう。
ジスタ構造になつている場合、埋込層４，５を通
るリーク電流が、トランジスタのベース電流とな
り、この結果、上記リーク電流がある程度以上に
増えると、埋込層４，５に大きな電流が流れてし
まう（トランジスタがオン状態となる）。したが
つて、従来の埋込型半導体レーザにおいては、特
に高注入電流時において、埋込層４，５を通るリ
ーク電流が増加し、これにより光出力および効率
が低下してしまう問題があつた。第５図における
実線Llは、、従来の埋込型半導体レーザの注入電
流−光出力特性を示しており、この図から明らか
なように、従来のレーザは注入電流が増加する
と、、特性曲線の傾きが徐々に小さくなり、最終
的に光出力が飽和してしまう。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、高注入電流時においても、リー
ク電流が増加することなく、これにより、高光出
力、高効率を達成することができる埋込型半導体
レーザを提供することにある。
で、その目的は、高注入電流時においても、リー
ク電流が増加することなく、これにより、高光出
力、高効率を達成することができる埋込型半導体
レーザを提供することにある。
「問題点を解決するための手段」
この発明は、半導体基板上に形成されたストラ
イプ状の活性層の両側部を、半導体基板上に順次
積層された複数の埋込層によつて埋め込んでなる
埋込型半導体レーザにおいて、複数の埋込層を、
半導体基板と反対導電型の、かつ第２埋込層より
バンドギヤツプエネルギの小さい第１埋込層と、
半導体基板と反対導電型の第２埋込層と、半導体
基板と同一導電型の第３埋込層とから構成したこ
とを特徴としている。
イプ状の活性層の両側部を、半導体基板上に順次
積層された複数の埋込層によつて埋め込んでなる
埋込型半導体レーザにおいて、複数の埋込層を、
半導体基板と反対導電型の、かつ第２埋込層より
バンドギヤツプエネルギの小さい第１埋込層と、
半導体基板と反対導電型の第２埋込層と、半導体
基板と同一導電型の第３埋込層とから構成したこ
とを特徴としている。
「実施例」
以下、図面を参照してこの発明の一実施例につ
いて説明する。第１図はこの発明の一実施例の構
成を示す断面図である、この図において、１はｐ
−InP基板、２はInGaAsP活性層、３はｎ−InP
クラツド層、６は絶縁膜、７，８は電極であり、
これらの構成は第３図のものと同じである。
いて説明する。第１図はこの発明の一実施例の構
成を示す断面図である、この図において、１はｐ
−InP基板、２はInGaAsP活性層、３はｎ−InP
クラツド層、６は絶縁膜、７，８は電極であり、
これらの構成は第３図のものと同じである。
また、１２はｎ−InP第２埋込層、１３はｐ−
InP第３埋込層であり、これらも第３図の埋込層
４，５と同一である。そして、この実施例により
半導体レーザが第３図の半導体レーザと異なる点
は、基板１と第２埋込層１２との間に、基板１と
反対導電型で、かつバンドギヤツプエネルギの小
さい半導体層、すなわちこの実施例においてｎ−
InGaAsP第１埋込層１１が介在されている点で
ある。
InP第３埋込層であり、これらも第３図の埋込層
４，５と同一である。そして、この実施例により
半導体レーザが第３図の半導体レーザと異なる点
は、基板１と第２埋込層１２との間に、基板１と
反対導電型で、かつバンドギヤツプエネルギの小
さい半導体層、すなわちこの実施例においてｎ−
InGaAsP第１埋込層１１が介在されている点で
ある。
この実施例において、基板１および埋込層１１
〜１３は、ｐ−ｎ−ｎ−ｐ構造のヘテロトランジ
スタを構成しており、そのエネルギバンド図は、
バイアスなしの場合に第２図イのようになり、ま
た、電極８，７に各々正、負バイアス電圧を印加
した時は第２図ロのようになり、更に電極８，７
に各々より、高い正、負バイアス電圧を印加した
時は第２図ハのようになる。ところで、バイアス
時において、埋込層１１〜１３を通るリーク電流
は、第２図ロに示すように、正孔ｈとして基板１
から第１埋込層１１へ注入される。しかし、この
実施例においては、第１埋込層１１のバンドギヤ
ツプエネルギが第２埋込層１２のバンドギヤツプ
エネルギより小さく、この結果、図に示すエネル
ギ障壁（ヘテロ障壁）Ｖができ、このエネルギ障
壁によつて、正孔ｈの第２埋込層１２への拡散が
せき止められる。更にバイアス電圧が増加した
時、すなわち埋込層１１〜１３がブレークダウン
し注入電流の増加に対して光出力が飽和するよう
な領域においては、第１埋込層１１の導電型が基
板１と異なるために第２図ハに示すように、第１
埋込層１１の価電子帯のエネルギーレベルが基板
１及び第２埋込層１２のエネルギーレベルより高
くなり、第１埋込層１１と第２埋込層１２との接
合部がエネルギーバンドの“とび”と接合界面の
局在準位を有するｎ−ｎヘテロ接合堰層となる。
このエネルギーバンドの“とび”は基板１から注
入された正孔ｈを効果的にくい止める電位障壁と
して作用し、正孔ｈを良好に閉じ込めることにな
る。また、接合界面にできる局在準位は、基板１
から注入された正孔ｈの捕獲中心として作用し、
特に浅いトラツプレベルは易動度の遅い正孔ｈを
効果的にトラツプする。すなわち、この実施例に
よれば、基板１および埋込層１１〜１３によつて
形成されるトランジスタの利得が極めて小さく、
特に電極８，７間に高バイアス電圧が印加された
場合、すなわち埋込層１１〜１３がブレークダウ
ンし注入電流の増加に対して光出力が飽和するよ
うな領域においては、第１埋込層１１が基板１か
ら注入された正孔ｈを効果的にくい止めこの正孔
ｈを良好に閉じ込めることができる。また、接合
界面にできる局在準位は、基板１から注入された
正孔ｈ、特に易動度の遅い正孔ｈを効果的にトラ
ツプすることができる。したがつて、高注入電流
時においても、リーク電流を極めて小さくするこ
とができ、これにより、大きな光出力を得ること
ができる。この実施例の光出力特性を、第５図に
破線L2によつて示す。
〜１３は、ｐ−ｎ−ｎ−ｐ構造のヘテロトランジ
スタを構成しており、そのエネルギバンド図は、
バイアスなしの場合に第２図イのようになり、ま
た、電極８，７に各々正、負バイアス電圧を印加
した時は第２図ロのようになり、更に電極８，７
に各々より、高い正、負バイアス電圧を印加した
時は第２図ハのようになる。ところで、バイアス
時において、埋込層１１〜１３を通るリーク電流
は、第２図ロに示すように、正孔ｈとして基板１
から第１埋込層１１へ注入される。しかし、この
実施例においては、第１埋込層１１のバンドギヤ
ツプエネルギが第２埋込層１２のバンドギヤツプ
エネルギより小さく、この結果、図に示すエネル
ギ障壁（ヘテロ障壁）Ｖができ、このエネルギ障
壁によつて、正孔ｈの第２埋込層１２への拡散が
せき止められる。更にバイアス電圧が増加した
時、すなわち埋込層１１〜１３がブレークダウン
し注入電流の増加に対して光出力が飽和するよう
な領域においては、第１埋込層１１の導電型が基
板１と異なるために第２図ハに示すように、第１
埋込層１１の価電子帯のエネルギーレベルが基板
１及び第２埋込層１２のエネルギーレベルより高
くなり、第１埋込層１１と第２埋込層１２との接
合部がエネルギーバンドの“とび”と接合界面の
局在準位を有するｎ−ｎヘテロ接合堰層となる。
このエネルギーバンドの“とび”は基板１から注
入された正孔ｈを効果的にくい止める電位障壁と
して作用し、正孔ｈを良好に閉じ込めることにな
る。また、接合界面にできる局在準位は、基板１
から注入された正孔ｈの捕獲中心として作用し、
特に浅いトラツプレベルは易動度の遅い正孔ｈを
効果的にトラツプする。すなわち、この実施例に
よれば、基板１および埋込層１１〜１３によつて
形成されるトランジスタの利得が極めて小さく、
特に電極８，７間に高バイアス電圧が印加された
場合、すなわち埋込層１１〜１３がブレークダウ
ンし注入電流の増加に対して光出力が飽和するよ
うな領域においては、第１埋込層１１が基板１か
ら注入された正孔ｈを効果的にくい止めこの正孔
ｈを良好に閉じ込めることができる。また、接合
界面にできる局在準位は、基板１から注入された
正孔ｈ、特に易動度の遅い正孔ｈを効果的にトラ
ツプすることができる。したがつて、高注入電流
時においても、リーク電流を極めて小さくするこ
とができ、これにより、大きな光出力を得ること
ができる。この実施例の光出力特性を、第５図に
破線L2によつて示す。
なお、第１埋込層１１のバンドギヤツプ波長λ
ｇは、活性層２のλｇが1.3μmの場合に1.0〜
1.25μm程度、活性層２のλｇが1.5〜1.6μmの場
合に1.1〜１、35μm程度が適切である。また、第
３埋込層１３の上に、熱ダメージを避けるため、
および平坦性を増すために、Ｐ（またはｎ）−
InGaAsP層わ積層してもよい。
ｇは、活性層２のλｇが1.3μmの場合に1.0〜
1.25μm程度、活性層２のλｇが1.5〜1.6μmの場
合に1.1〜１、35μm程度が適切である。また、第
３埋込層１３の上に、熱ダメージを避けるため、
および平坦性を増すために、Ｐ（またはｎ）−
InGaAsP層わ積層してもよい。
また、上記実施例はｐ型基板１を用いている
が、この発明はｎ型基板を用いた半導体レーザに
も適用可能である。この場合、埋込層１１〜１３
の導電型が逆になる。また、この発明は、CaAs
系の半導体レーザにも適用可能である。更にこの
発明は、フアブリペロー型レーザ、分布帰還型レ
ーザ、分布反射型レーザ等各種の半導体レーザに
適用可能である。
が、この発明はｎ型基板を用いた半導体レーザに
も適用可能である。この場合、埋込層１１〜１３
の導電型が逆になる。また、この発明は、CaAs
系の半導体レーザにも適用可能である。更にこの
発明は、フアブリペロー型レーザ、分布帰還型レ
ーザ、分布反射型レーザ等各種の半導体レーザに
適用可能である。
「発明の効果」
以上説明したように、この発明によれば、基板
と、第１埋込層ないし第３埋込層とから構成され
るｐ−ｎ−ｎ−ｐヘテロトランジスタ構造の利得
が極めて小さなものとなり、特に電極間に高バイ
アス電圧が印加された場合、第１埋込層が基板か
ら注入された正孔を効果的にくい止めこの正孔を
良好に閉じ込めることができる。また、接合界面
にできる局在準位は、基板から注入された正孔、
特に易動度の遅い正孔を効果的にトラツプするこ
とができる。したがつて、高注入電流時において
も、リーク電流を極めて小さくすることができ
る。これにより、高光出力、高効率の半導体レー
ザを得ることができ、長距離通信用の光源として
極めて有用である。また、この発明による半導体
レーザは、高出力が得られることから、光フアイ
バとの結合効率が悪くとも、光フアイバ端出力を
大きくでき、この結果、光フアイバとの結合が容
易になり、また、中継器間のスパン長も長くとる
ことができる。また、一定光出力でエージングに
かける場合も、効率が高い分だけ低電流で駆動す
ることができ、温度特性、信頼性も向上する。
と、第１埋込層ないし第３埋込層とから構成され
るｐ−ｎ−ｎ−ｐヘテロトランジスタ構造の利得
が極めて小さなものとなり、特に電極間に高バイ
アス電圧が印加された場合、第１埋込層が基板か
ら注入された正孔を効果的にくい止めこの正孔を
良好に閉じ込めることができる。また、接合界面
にできる局在準位は、基板から注入された正孔、
特に易動度の遅い正孔を効果的にトラツプするこ
とができる。したがつて、高注入電流時において
も、リーク電流を極めて小さくすることができ
る。これにより、高光出力、高効率の半導体レー
ザを得ることができ、長距離通信用の光源として
極めて有用である。また、この発明による半導体
レーザは、高出力が得られることから、光フアイ
バとの結合効率が悪くとも、光フアイバ端出力を
大きくでき、この結果、光フアイバとの結合が容
易になり、また、中継器間のスパン長も長くとる
ことができる。また、一定光出力でエージングに
かける場合も、効率が高い分だけ低電流で駆動す
ることができ、温度特性、信頼性も向上する。
第１図はこの発明の一実施例の構成を示す断面
図、第２図イ，ロ，ハは各々同実施例の非バイア
ス時およびバイアス時のエネルギバンド図、第３
図は従来の埋込型半導体レーザの構成例を示す断
面図、第４図イ，ロは各々、同伴導体レーザの非
バイアス時およびバイアス時のエネルギバンド
図、第５図は、第１図および第３図の半導体レー
ザの各光出力−注入電流特性を示す図である。 １……半導体基板、２……活性層、１１……第
１埋込層、１２……第２埋込層、１３……第３埋
込層。
図、第２図イ，ロ，ハは各々同実施例の非バイア
ス時およびバイアス時のエネルギバンド図、第３
図は従来の埋込型半導体レーザの構成例を示す断
面図、第４図イ，ロは各々、同伴導体レーザの非
バイアス時およびバイアス時のエネルギバンド
図、第５図は、第１図および第３図の半導体レー
ザの各光出力−注入電流特性を示す図である。 １……半導体基板、２……活性層、１１……第
１埋込層、１２……第２埋込層、１３……第３埋
込層。
Claims (1)
- １ 半導体基板上に形成されたストライプ状の活
性層の両側部を、前記半導体基板上に順次積層さ
れた複数の埋込層によつて埋め込んでなる埋込型
半導体レーザにおいて、前記複数の埋込層を、前
記半導体基板と反対導電型の、かつ第２埋込層よ
りバンドギヤツプエネルギの小さい第１埋込層
と、前記半導体基板と反対導電型の第２埋込層
と、前記半導体基板と同一導電型の第３埋込層と
から構成してなる埋込型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6510786A JPS62221179A (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 埋込型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6510786A JPS62221179A (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 埋込型半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62221179A JPS62221179A (ja) | 1987-09-29 |
| JPH0426793B2 true JPH0426793B2 (ja) | 1992-05-08 |
Family
ID=13277341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6510786A Granted JPS62221179A (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 埋込型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62221179A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5884485A (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-20 | Nec Corp | 埋め込みヘテロ構造半導体レ−ザ |
| JPS59112671A (ja) * | 1982-12-20 | 1984-06-29 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体レ−ザ |
-
1986
- 1986-03-24 JP JP6510786A patent/JPS62221179A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5884485A (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-20 | Nec Corp | 埋め込みヘテロ構造半導体レ−ザ |
| JPS59112671A (ja) * | 1982-12-20 | 1984-06-29 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体レ−ザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62221179A (ja) | 1987-09-29 |
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