JPH04268782A - マルチビーム型半導体レーザ装置 - Google Patents

マルチビーム型半導体レーザ装置

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JPH04268782A
JPH04268782A JP5014991A JP5014991A JPH04268782A JP H04268782 A JPH04268782 A JP H04268782A JP 5014991 A JP5014991 A JP 5014991A JP 5014991 A JP5014991 A JP 5014991A JP H04268782 A JPH04268782 A JP H04268782A
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JP
Japan
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crystal orientation
orientation plane
layer
active layer
laser device
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Pending
Application number
JP5014991A
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English (en)
Inventor
Yasuji Seko
保次 瀬古
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単結晶基板と、この基
板上に設けられた活性層と、この活性層を挟みそのエネ
ルギーバンドギャップが活性層より広い一対のクラッド
層を備えるマルチビーム型半導体レーザ装置に係り、特
に、その製造が容易でしかもその出力光が円形状に近く
なるマルチビーム型半導体レーザ装置の改良に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】この種のマルチビーム型半導体レーザ装
置としては、例えば、図6に示すように裏面側にn側電
極aを備えるGaAs等の単結晶基板bと、この基板b
上に成膜されたn型クラッド層cと、このn型クラッド
層c上に成膜され活性層dの一部を形成するn型障壁層
eと、この上に成膜され活性層の主要部を形成する量子
井戸層fと、この上に成膜され活性層dの一部を形成す
るp型障壁層gと、この上に成膜されたp型クラッド層
hと、この上に順次成膜されたキャップ層i並びにp側
電極jとを備え、かつ、上記各層を部分的にエッチング
除去して複数の発光領域kを形成した装置、あるいは、
図7に示すように上記各層を部分的にエッチング除去す
る代わりにSiやZn等の不純物を熱的に拡散させ、そ
の部位の量子井戸層fと障壁層e、gを拡散元素を介し
混晶化させて非発光領域mにすることで複数の発光領域
kを形成した装置等が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示された従来のマルチビーム型半導体レーザ装置におい
ては、エッチング除去により分割された活性層dの表面
において非発光電流が流れ易くその発光効率が低下する
問題点があり、かつ、エッチング処理時においてエッチ
ングしない面上に保護膜を形成する必要があるためその
製造工程数が増える等の問題点があった。
【0004】一方、図7に示された従来のマルチビーム
型半導体レーザ装置においてもSiやZn等の不純物を
熱的拡散させる関係上、高温・長時間の熱処理を必要と
するため基板b上に設けられたレーザ構造層が熱的損傷
を受ける問題点があり、かつ、熱処理に要する時間が長
いため製造効率が悪い問題点があった。
【0005】このような技術的背景の下、本発明者はこ
れ等問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、結晶学
的方位が異なる第一結晶方位面と第二結晶方位面とが形
成された表面凹凸状の単結晶基板面上に原子層レベルの
超格子膜を有する活性層を形成した場合に、その結晶方
位面の相違に伴い各結晶方位面上に形成された活性層の
エネルギーバンドギャップに差異が生ずることを見出し
本発明を完成するに到ったものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、単結
晶基板と、この基板上に設けられた活性層と、この活性
層を挟みそのエネルギーバンドギャップが活性層より広
い一対のクラッド層を備えるマルチビーム型半導体レー
ザ装置を前提とし、上記単結晶基板面に結晶学的方位が
異なる第一結晶方位面と第二結晶方位面とを形成し、か
つ、各結晶方位面上に原子層レベルの超格子膜を有する
活性層を形成すると共に、各結晶方位面上に設けられた
互いにエネルギーバンドギャップが異なる活性層の一方
を発光領域にしたことを特徴とするものである。
【0007】このような技術的手段において上記単結晶
基板としてはGaAs基板やGaP基板等が適用でき、
また、この基板面に結晶学的方位が異なる第一結晶方位
面と第二結晶方位面とを形成する手段としては『メサエ
ッチング法』等が適用できる。
【0008】一方、結晶学的方位が異なる第一結晶方位
面と第二結晶方位面とが形成された表面凹凸状の単結晶
基板面に形成される原子層レベルの超格子膜を有する活
性層の構成材料としては、例えば、(GaP)n(In
P)m、(AlxGa1−xP)n(InP)m等があ
り、これ等超格子膜の形成される部位が第一結晶方位面
上か第二結晶方位面上かによりその超格子膜の持つエネ
ルギーバンドギャップに差異が生ずる。従って、そのエ
ネルギーバンドギャップが小さい方の活性層が発光領域
となるため、第一結晶方位面又は第二結晶方位面を複数
設けることによりマルチビーム型半導体レーザ装置が求
められる。
【0009】ここで、単結晶基板面に原子層レベルの超
格子膜を形成する手段としてはALE(原子層エピタキ
シャル)法等が適用可能である。
【0010】尚、結晶面方位により超格子膜の持つエネ
ルギーバンドギャップに差異が生ずる理由については、
単結晶基板に異なる結晶方位面が存在することによりそ
の一方の結晶方位面上において自然超格子が形成される
のに対し他方の結晶方位面上において自然超格子が形成
されなくなるためであると推論している。
【0011】
【作用】この様な技術的手段によれば、単結晶基板面に
結晶学的方位が異なる第一結晶方位面と第二結晶方位面
とを形成し、かつ、各結晶方位面上に原子層レベルの超
格子膜を有する活性層を形成すると共に、各結晶方位面
上に設けられた互いにエネルギーバンドギャップが異な
る活性層の一方を発光領域にしており、従来のマルチビ
ーム型半導体レーザ装置に較べ、そのビームのマルチ化
のために積層されたレーザ構造層をエッチングしたり不
純物を熱拡散させたりする必要がなく、かつ、第一結晶
方位面と第二結晶方位面とが形成された表面凹凸状の単
結晶基板面に活性層を形成しているため、積層された活
性層も凹凸状となりその活性層の上下左右がクラッド層
にて覆われることになる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
【0013】この実施例に係るマルチビーム型半導体レ
ーザ装置は、図1に示すように裏面側にAuGeNiの
n側共通電極10を備え上面側に(100)の第一結晶
方位面(図中、B−C,D−Eで示す面)11と(11
1)の第二結晶方位面(図中、A−B,C−D,E−F
で示す面)12とが形成された表面凸状でSi元素がド
ープされたn型GaAs基板1と、このGaAs基板1
上に有機金属気相堆積(MOCVD)法により形成され
Si元素がドープされた厚さ1.2μmでn型(Al0
.4Ga0.6)0.5In0.5P組成のクラッド層
21と、このクラッド層21上に同様の方法にて積層さ
れ活性層5の一部を形成し厚さ0.2μmで(Al0.
2Ga0.8)0.5In0.5P組成の障壁層31と
、この障壁層31上にGa0.5In0.5P組成の量
子井戸層4と、この量子井戸層4上にMOCVD法にて
積層され活性層5の一部を形成し厚さ0.2μmで(A
l0.2Ga0.8)0.5In0.5P組成の障壁層
32と、この障壁層32上に同様のMOCVD法により
積層されSi元素に変えてMg元素がドープされた厚さ
1.2μmでp型(Al0.4Ga0.6)0.5In
0.5P組成のクラッド層22と、このクラッド層22
上に同様の方法にて積層されMg元素がドープされた厚
さ0.1μmでp型Ga0.5In0.5P組成のキャ
ップ層6と、このキャップ層6上に同様の方法にて積層
されMg元素がドープされたp型GaAs組成のオーミ
ック接触層7と、この面上に設けられたTi/Pt/A
uのp側個別電極15、15とでその主要部が構成され
ており、かつ、(100)の第一結晶方位面11上に設
けられたGa0.5In0.5P組成の量子井戸層4を
有する活性層5よりそのエネルギーバンドギャップが図
2に示すように約90meVだけ小さい(111)の第
二結晶方位面12上に設けられたGa0.5In0.5
P組成の量子井戸層4を有する活性層5にて2つの発光
領域8、8が形成されてこのマルチビーム型半導体レー
ザ装置は成るものである。
【0014】そして、この実施例に係るマルチビーム型
半導体レーザ装置によれば、第一結晶方位面11と第二
結晶方位面12とが形成された表面凸状のn型GaAs
基板1を適用するだけでそのマルチビーム化が図れ、従
来のようにレーザ構造層をエッチングしたり不純物を熱
拡散させたりする必要がないためその製造工程の簡略化
が図れる利点を有している。
【0015】しかも、図1に示すように2つの発光領域
8、8を構成する活性層5、5は勾配を有しその上下左
右がクラッド21、22により覆われるため、横方向の
光閉じ込め効果が向上してその出力光が従来の縦型楕円
形状より円形状に近くなる利点を有している。
【0016】 『第一結晶方位面と第二結晶方位面との形成工程』次に
、上記第一結晶方位面11と第二結晶方位面12とを有
するGaAs基板1の形成工程について説明すると、図
3に示すように(100)の第一結晶方位面11を表面
に有しSi元素がドープされたn型GaAs基板1をH
2SO4:H2O2:H2O=1:8:100の混合溶
液でメサエッチングすることにより、図4に示すように
(111)の第二結晶方位面12を形成した。
【0017】尚、(100)の第一結晶方位面11とは
、図5に示すようにx軸が(1)、y軸並びにz軸が夫
々(∞)である点を結んで形成される面、すなわち、(
100)=(1/x  1/y  1/z)=(1/1
  1/∞  1/∞)を意味し、他方、(111)の
第二結晶方位面12とは、x軸が(1)、y軸並びにz
軸が夫々(1)である点を結んで形成される面、すなわ
ち(111)=(1/x  1/y  1/z)=(1
/1  1/11/1)を意味している。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、従来のマルチビーム型
半導体レーザ装置に較べ、そのビームのマルチ化のため
に積層されたレーザ構造層をエッチングしたり不純物を
熱拡散させたりする必要がなく、かつ、第一結晶方位面
と第二結晶方位面とが形成された表面凹凸状の単結晶基
板面に活性層を形成しているため積層された活性層も凹
凸状となりその活性層の上下左右がクラッド層にて覆わ
れることになる。従って、製造工程の簡略化が図れ、し
かも、その出力光が従来の縦型楕円形状より円形状に近
くなる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係るマルチビーム型半導体レーザ装置
の断面図である。
【図2】実施例に係るマルチビーム型半導体レーザ装置
の超格子井戸層におけるエネルギーバンドギャップ図で
ある。
【図3】第一結晶方位面と第二結晶方位面の形成工程図
である。
【図4】第一結晶方位面と第二結晶方位面の形成工程図
である。
【図5】第一結晶方位面と第二結晶方位面の説明図であ
る。
【図6】従来のマルチビーム型半導体レーザ装置の断面
図である。
【図7】従来のマルチビーム型半導体レーザ装置の断面
図である。
【符号の説明】
1  GaAs基板 4  量子井戸層 5  活性層 8  発光領域 11  第一結晶方位面 12  第二結晶方位面 21  クラッド層 22  クラッド層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  単結晶基板と、この基板上に設けられ
    た活性層と、この活性層を挟みそのエネルギーバンドギ
    ャップが活性層より広い一対のクラッド層を備えるマル
    チビーム型半導体レーザ装置において、上記単結晶基板
    面に結晶学的方位が異なる第一結晶方位面と第二結晶方
    位面とを形成し、かつ、各結晶方位面上に原子層レベル
    の超格子膜を有する活性層を形成すると共に、各結晶方
    位面上に設けられた互いにエネルギーバンドギャップが
    異なる活性層の一方を発光領域にしたことを特徴とする
    マルチビーム型半導体レーザ装置。
JP5014991A 1991-02-25 1991-02-25 マルチビーム型半導体レーザ装置 Pending JPH04268782A (ja)

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