JPH04312991A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JPH04312991A
JPH04312991A JP3173756A JP17375691A JPH04312991A JP H04312991 A JPH04312991 A JP H04312991A JP 3173756 A JP3173756 A JP 3173756A JP 17375691 A JP17375691 A JP 17375691A JP H04312991 A JPH04312991 A JP H04312991A
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康一 新田
Masasue Okajima
岡島　正季
Minoru Watanabe
実 渡邊
Kazuhiko Itaya
和彦 板谷
Genichi Hatagoshi
玄一 波多腰
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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、化合物半導体材料を用
いた半導体レーザ装置に係わり、特にダブルヘテロ構造
部にＩｎＧａＡｌＰ系材料を用いた半導体レーザ装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、０．６μｍ帯に発振波長を持つＩ
ｎＧａＡｌＰ系赤色レーザが製品化され、光ディスク装
置やレーザビームプリンタ等の光源として広い応用が期
待されている。
【０００３】ところで、半導体レーザの発振しきい値の
低減や温度特性の改善は、動作電流の減少，寿命特性の
向上等の観点から非常に重要である。レーザ発振のしき
い値や温度特性は活性層へのキャリアの閉じ込めによっ
て決まり、特に有効質量の小さい電子のｐクラッド層側
への漏れを抑えることが不可欠である。
【０００４】従来より使用されているＧａＡｌＡｓの半
導体レーザでは、活性層とｐクラッド層の伝導体におけ
るバンド不連続を十分に大きくすることができる。そし
て、このバンド不連続が活性層からｐクラッド層への電
子の漏れを防ぐのに有効に働くために、発振しきい値の
上昇に対する大きな問題とならなかった。
【０００５】しかしながら、ＩｎＧａＡｌＰ材料は、従
来使用されているＧａＡｌＡｓ材料に比べ、伝導帯側の
バンド不連続が小さいという特徴を持っている。従って
、バンド不連続によって電子のｐクラッド層側への漏れ
を十分に防ぐことがこれまで困難であり、この系におい
て有効なキャリアの閉じ込めは難しいと考えられていた
。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、Ｉｎ
ＧａＡｌＰ系の半導体材料を用いたレーザにおいては、
活性層とｐクラッド層のバンド不連続を十分に大きくす
ることはできず、活性層へのキャリアの閉じ込めが困難
であり、レーザの温度特性の改善は難しいという問題が
あった。
【０００７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、活性層とｐクラッド層
のバンド不連続を大きくし、レーザの温度特性の改善を
はかり得る半導体レーザ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系の可視半導体レーザにおいて、活性層とｐク
ラッド層における超格子構造の形成を制御することによ
り、活性層とｐクラッド層のバンド不連続を大きくする
ことにある。
【０００９】即ち本発明は、ＧａＡｓ等の化合物半導体
基板上に、ＩｎＧａＡｌＰ系材料等からなる活性層をｐ
型及びｎ型のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部を
有する半導体レーザ装置において、ダブルヘテロ構造部
の活性層に＜１１１＞方向に規則性を持つ超格子構造を
形成し、且つｐ型クラッド層には超格子構造を形成しな
いことを特徴としている。
【００１０】
【作用】有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により成
長したＩｎＧａＡｌＰ系材料においては、成長温度や成
長原料（Ｖ／ＩＩＩ　）比といった成長条件を変えるこ
とにより、＜１１１＞方向に規則性を持つ超格子構造が
形成されることが知られている（例えば、Ｊ．Ｃｒｙｓ
ｔａｌ　Ｇｒｏｗｔｈ　９３（１９８８）　Ｐ．４０６
　）。このような超格子構造の形成に伴い、バンドギャ
ップエネルギ（Ｅｇ）が変化する。即ち、ＩｎＧａＡｌ
Ｐに超格子構造が形成されると、超格子構造が形成され
る前よりもＥｇが小さくなる。
【００１１】本発明はこのような知見に基づき、活性層
に超格子構造を形成し、ｐクラッド層には超格子構造を
形成しないことにより、活性層とｐクラッド層のバンド
不連続を大きくしている。さらに、超格子構造の形成を
制御するために、活性層とｐクラッド層を成長する際の
成長条件を変えている。
【００１２】本発明者らの実験によれば、活性層として
ＩｎＧａＰを用いた場合、超格子構造が形成されていな
い場合のＥｇは１．９１ｅＶであった。一方、今回実験
を行った成長条件の範囲内で＜１１１＞方向の超格子構
造が形成されたＩｎＧａＰの中で、Ｅｇが一番小さいも
のは１．８５ｅＶであった。また、ｐクラッド層として
用いたＩｎ０．５　（Ｇａ０．３　Ａｌ０．７　）０．
５　Ｐで超格子構造が形成されていない場合のＥｇは２
．３３ｅＶであり、＜１１１＞方向の超格子構造を持つ
ものでＥｇが一番小さいものは２．２３ｅＶであった。
【００１３】つまり、活性層とｐクラッド層の両方に超
格子構造を持たない場合のバンド不連続は両者のＥｇの
差であり、０．４２ｅＶである。逆に、活性層，ｐクラ
ッド層共に＜１１１＞方向の超格子構造を持つときは、
ほぼ０．３８〜０．４０ｅＶとなった。
【００１４】一方、活性層として＜１１１＞方向の超格
子構造を有し、Ｅｇが１．８５ｅＶのＩｎＧａＰを用い
、且つＰクラッド層として＜１１１＞方向の超格子構造
を有しないＩｎ０．５　（Ｇａ０．３　Ａｌ０．７）０
．５　Ｐ（Ｅｇ＝２．３３ｅＶ）を用いた場合、バンド
不連続は０．４８ｅＶと大きくなる。この値は、活性層
，ｐクラッド層ともに超格子構造がない場合にくらべ、
６０ｍｅＶ大きい。この差は、活性層への電子の有効な
閉じ込めに大きく作用し、半導体レーザの温度特性の改
善に大きく影響を与える。実際、最高連続発振温度が４
０℃以上上昇することが実験により確かめられた。
【００１５】このように本発明では、活性層とｐクラッ
ド層のバンド不連続を十分に大きくすることができ、活
性層へのキャリアの有効な閉じ込めが可能となり、レー
ザのしきい値の低減や温度特性の改善が期待できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施例に係わるＩｎＧ
ａＡｌＰ系半導体レーザの概略構造を示す断面図である
。図中１０はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１０上
には 　　　　ｎ−Ｉｎ０．５　（Ｇａ０．３　Ａｌ０．７　
）０．５　Ｐクラッド層１１　　　　　　　　（ｎ＝４
×１０１７ｃｍ−３，厚さ１．２μｍ），　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉｎ０．５
　Ｇａ０．５　Ｐ活性層１２（アンドープ，厚さ０．０
２μｍ）　　　　　　　　及び 　　　　ｐ−Ｉｎ０．５　（Ｇａ０．３　Ａｌ０．７　
）０．５　Ｐクラッド層１３　　　　　　　　（ｐ＝８
×１０１７ｃｍ−３、厚さ１．２μｍ）　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　が順次成長形成さ
れている。
【００１８】ここで、基板１０の面方位は図２に示すよ
うに（１００）であり、活性層１２には＜１１１＞方向
に超格子構造が形成され、ｐクラッド層１３には超格子
構造は形成されていない。また、基板１０の面方位は必
ずしも（１００）に限るものではなく、（１００）面か
らやや傾斜した、例えば５°傾いた面を使用しても何等
問題ない。
【００１９】ｐクラッド層１３には、その途中までエッ
チングしてストライプ状のリッジ部が形成されている。 このリッジ部の底部幅は５μｍであり、リッジ底部と活
性層１２との距離は０．３μｍである。
【００２０】リッジの側面には ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１４（ｎ＝２×１０１８ｃｍ−
３，厚さ１μｍ） が成長形成され、またリッジ部の上部及び電流阻止層１
４上には ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１５（ｐ＝２×１０１８ｃｍ
−３，厚さ３μｍ） が成長形成されている。そして、基板１０の裏面にｎ側
電極１６、コンタクト層１５上にｐ側電極１７が形成さ
れている。
【００２１】図１に示すような構造は、減圧ＭＯＣＶＤ
法により成長したものである。本発明者らの実験によれ
ば、活性層１２及びｐクラッド層１３を成長する際の成
長条件とＥｇには、次のような関係があることが判った
。
【００２２】図３に、活性層１２を成長する際のＶ／Ｉ
ＩＩ　比（ＰＨ３　と　ＩＩＩ族原料のモル流量比）と
バンドギャップエネルギー（Ｅｇ）と関係を示した。成
長温度（Ｔｇ）は６９０℃，７３０℃，７５０℃とした
。どのＴｇにおいても、Ｖ／ＩＩＩ　比が２００以上に
なるとＥｇは急激に小さくなる。これは、Ｖ／ＩＩＩ　
比が２００以上になると＜１１１＞方向の超格子構造が
形成され易くなるためである。また、成長温度の上昇と
ともにＥｇは大きくなるが、これはＴｇが高いほど超格
子構造が形成され難くなるためである。
【００２３】なお、Ｅｇが１．９１ｅＶ以上を示したＩ
ｎＧａＰ中では超格子構造が形成されなかったが、その
他のものでは超格子構造が形成された。そして、Ｔｇを
６９０℃とし、Ｖ／ＩＩＩ　比を２００以上として成長
したＩｎＧａＰにおいて、一番強く超格子構造が形成さ
れ、このときのＥｇは１．８５ｅＶであった。
【００２４】図４に、ｐクラッド層１３のキャリア濃度
とバンドギャップエネルギーＥｇとの関係を示す。どの
Ｔｇにおいても、キャリア濃度の増加とともにＥｇは大
きくなり、キャリア濃度７×１０１７ｃｍ−３以上では
、Ｅｇは２．３３ｅＶで一定値となった。Ｅｇが２．３
３ｅＶ以下のサンプルでは超格子構造が形成されていな
かったが、その他のサンプルでは超格子構造が見られた
。これは、キャリア濃度の増加とともにｐ型ドーパント
が超格子構造の形成を阻止する効果を持つためである。
【００２５】このような事実から、図１に示したような
本実施例に係るレーザを成長するときの成長条件を以下
のように定めた。即ち、成長温度は６９０℃とし、Ｖ／
ＩＩＩ比は４００とし、ｐクラッド層１３のドーピング
量は８×１０１７ｃｍ−３に設定した。このときの活性
層１２及びｐクラッド層１３のバンドギャップは各々、
１．８５ｅＶ，２．３３ｅＶであり、活性層１２には＜
１１１＞方向の超格子構造が形成されたが、ｐクラッド
層１３には超格子構造が形成されず、バンド不連続は０
．４８ｅＶとなった。ストライプ幅を５μｍ、共振器長
を４００μｍとしたときの発振しきい値は３５ｍＡ、最
高連続発振温度は８０℃であった。また、５０℃におけ
る寿命試験においても顕著な劣化は見られず２０００時
間以上にわたる動作を確認した。
【００２６】これに対し、従来のように活性層とｐクラ
ッド層の両方に＜１１１＞方向の超格子構造が形成され
ない成長条件で成長を行ったとき、バンドギャップは各
々、１．９１ｅＶ，２．３３ｅＶでありバンド不連続は
０．４２ｅＶである。このときの成長温度は７５０℃で
Ｖ／ＩＩＩ　比を１００、ｐクラッド層のキャリア濃度
は４×１０１７ｃｍ−３とした。ストライプ幅５μｍ、
共振器長４００μｍのレーザにおける最高連続発振温度
は４０℃と低く、寿命特性も不良であった。一方、活性
層とｐクラッド層の両方に＜１１１＞方向の超格子構造
が形成されているときのバンド連続は０．３８〜０．４
０ｅＶとなる。このような成長条件で成長したレーザの
最高連続発振温度は３０℃と低かった。
【００２７】このように本実施例によれば、活性層１２
に＜１１１＞方向の超格子構造を形成し、且つｐクラッ
ド層１３には＜１１１＞方向の超格子構造を形成しない
構成としているので、活性層１２とｐクラッド層１３と
のバンド不連続を大きくすることができる。このため、
電子のオーバフローを効果的に抑えることが可能となり
、良好な温度特性を備えたＩｎＧａＡｌＰ系半導体レー
ザを実現することができる。従って、その産業上の効果
は極めて大きい。
【００２８】図５は本発明の第２の実施例に係わる半導
体レーザ装置の概略構造を示す断面図である。図中１０
０はｎ−ＧａＡｓ基板、 １０１はｎ−ＧａＡｓバッファ層、 １０２はｎ−Ｉｎ０．５　（Ｇａ０．３　Ａｌ０．７　
）０．５　Ｐクラッド層、 １０３はＩｎ０．５　Ｇａ０．５　Ｐ活性層、１０４は
ｐ−Ｉｎ０．５　（Ｇａ０．３　Ａｌ０．７　）０．５
Ｐ第１のクラッド層、 １０５はｐ−Ｉｎ０．５　Ｇａ０．３　Ｐエッチングス
トップ層、 １０６はｐ−Ｉｎ０．５　（Ｇａ０．３　Ａｌ０．７　
）０．５　Ｐ第２のクラッド層、 １０７はｐ−Ｉｎ０．５　Ｇａ０．３　Ｐキャップ層、
１０８はｎ−ＧａＡｓ電流阻止層、 １０９はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 １１０はｎ型電極、 １１１はｐ型電極、 であり、活性層１０３には＜１１１＞方向の超格子構造
が形成され、第１のｐクラッド層１０４には＜１１１＞
方向の超格子構造は形成されていない。図５に示した構
造は減圧ＭＯＣＶＤ法により成長したものであり、活性
層１０３及び第１のｐクラッド層１０４を成長する際の
成長条件を変えることにより、＜１１１＞方向の超格子
構造の形成を制御している。
【００２９】図６に、活性層を成長する際の成長速度と
バンドギャップエネルギー（Ｅｇ）の関係を示した。成
長温度（Ｔｇ）は、６９０，７３０，７５０℃とした。 どのＴｇにおいても成長速度が３μｍ／ｈ以上になると
Ｅｇは急激に小さくなる。これは、成長速度が３μｍ／
ｈ以上になると＜１１１＞方向の超格子構造が形成され
易くなるためである。また、成長温度の上昇と共にＥｇ
は大きくなるが、これはＴｇが高いほど超格子構造が形
成され難くなるためである。Ｅｇが１．９１ｅＶを示し
たＩｎＧａＰ中では超格子構造が形成されなかった。Ｔ
ｇを６９０℃とし、成長速度を３μｍ／ｈ以上として成
長したＩｎＧａＰにおいて、一番強く超格子構造が形成
され、このときのＥｇは、１．８５ｅＶであった。
【００３０】図７にｐクラッド層におけるバンドギャッ
プエネルギーと成長速度との関係を示す。どのＴｇにお
いても、成長速度の低下と共にＥｇは大きくなり、成長
速度１μｍ／ｈ以下ではＥｇは２．３３ｅＶで一定値と
なった。Ｅｇが２．３３ｅＶのサンプルでは超格子構造
が形成されていないが、その他のサンプルでは超格子構
造が見られた。
【００３１】また、成長速度を遅くした場合、ｐクラッ
ド層を厚く成長するとｐ型ドーパントが活性層に拡散し
、レーザ特性を劣化させる問題があったが、成長速度の
遅いｐクラッド層を０．０５μｍ〜０．８μｍの厚さに
することで、この問題を解決した。さらに、成長速度の
遅いｐクラッド層が、活性層の近傍０〜４０ｎｍに位置
すれば、活性層からｐクラッド層への電子の漏れを防ぎ
、動作電流の上昇を抑制できることが分かった。このこ
とから図８に示すように、活性層１０３の上に超格子構
造を有するｐクラッド層１１２を４０ｎｍ以下の厚さに
形成し、その上に超格子構造を有しないｐクラッド層１
０４を形成するようにしてもよい。ｐ型ドーパントとし
てはＺｎ，Ｍｇ，Ｃｄ，Ｂｅ等で上記効果が得られた。
【００３２】上述の成長条件により成長した活性層１０
３及び第１のｐクラッド層１０４のバンドギャップは、
各々１．８５ｅＶ，２．３３ｅＶであり、活性層１０３
には＜１１１＞方向の超格子構造が形成され、第１のｐ
クラッド層１０４には超格子構造が形成されず、バンド
不連続は０．４８ｅＶであった。このような構造を有し
た活性層１０３の厚さを０．０２μｍ、第１のｐクラッ
ド層１０４の厚さを０．３μｍ、第２のｐクラッド層１
０６のリッジ幅を５μｍ、共振器長を４００μｍにした
ＩｎＧａＡｌＰ半導体レーザの発振しきい値は３５ｍＡ
、８０℃まで４０ｍＷの高い光出力が得られた。また５
０℃、３０ｍＷの寿命試験においても顕著な劣化は見ら
れず、２０００時間以上の動作を確認した。
【００３３】例えば、従来のように活性層とｐクラッド
層の両方に＜１１１＞方向の超格子構造が形成されない
成長条件で成長したとき、バンドギャップは各々、１．
９１ｅＶ，２．３３ｅＶであり、バンド不連続は０．４
２ｅＶであり、この構造を有するレーザでは、最高連続
発振温度が４０℃と低く、寿命特性も不良であった。一
方、活性層とｐクラッド層の両方に＜１１１＞方向の超
格子構造が形成されているときのバンド不連続は０．３
８〜０．４０ｅＶとなり、このような成長条件で成長し
たレーザの最高連続発振温度は３０℃と低い値であった
。
【００３４】なお、本実施例では第１のｐクラッド層１
０４には超格子構造を形成しなかったが、第２のｐクラ
ッド層１０６には＜１１１＞方向の超格子構造を形成し
た。ここで、第２のｐクラッド層１０６のバンドギャッ
プの大きさはレーザの発振しきい値には殆ど関係しない
。このため、第２のｐクラッド層１０６に超格子構造を
形成しても何等問題なく、従って第２のｐクラッド層１
０６は成長速度が速くなる条件で成長して、ｐ型ドーパ
ントの活性層１０３への拡散を抑制した。
【００３５】本実施例における各部の材料は、先に述べ
たものに限定されるものではない。例えば、バッファ層
１０１がｎ−ＩｎＧａＰ、エッチングストップ層１０５
がｎ−ＩｎＧａＡｌＰ，ｐ−ＧａＡｌＡｓ若しくはｐ−
ＧａＡｓ、キャップ層１０７がｐ−ＩｎＧａＡｌＰ，ｐ
−ＧａＡｌＡｓ若しくはｐ−ＧａＡｓ、電流阻止層１０
８が半絶縁性のＧａＡｓ，ｎ型若しくは半絶縁性のＧａ
ＡｌＡｓ、第１のｐクラッド層１０４の厚さが０．１μ
ｍ〜０．４μｍ，活性層１０３の厚さが０．０１５μｍ
〜０．０３μｍの構造でも上記と同様の効果が得られる
。
【００３６】また、Ｉｎ１−Ｙ　（Ｇａ１−Ｘ　ＡｌＸ
　）Ｙ　Ｐと表記したときのＡｌ組成ｘ及び組成比ｙを
、ｎ型，ｐ型クラッド層では、ｘ＝０．７，ｙ＝０．５
としたが、このＡｌ組成は、ｎ型及びｐ型クラッド層の
バンドギャップが活性層１０３よりも大きくなる範囲で
適宜定めればよい。さらに、活性層１０３のＡｌ組成ｘ
及び組成比ｙをｘ＝０，組成比ｙ＝０．５としたが、こ
のＡｌ組成ｘ及び組成比ｙは、クラッド層のバンドギャ
ップより小さくなる範囲で適宜定めればよい。図９〜図
１２は、本発明の第３〜第６の実施例に係わる半導体レ
ーザ装置の概略構成を示す断面図である。
【００３７】図９に示す第３の実施例において、２００
はｎ−ＧａＡｓ基板、 ２０１はｎ−ＧａＡｓバッファ層、 ２０２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、２０３は〈１
１１〉方向の超格子構造が形成されたＩｎＧａＰ活性層
、 ２０４は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第１のクラッド層、 ２０５はｐ−ＩｎＧａＰエッチングストップ層、２０６
はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、２０７はｐ−
ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層、２０８はｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層、 である。
【００３８】このように構成されたレーザに電流を注入
すると、コンタクト層２０８と第１のｐクラッド層２０
４との大きなｐ−ｐヘテロ障壁により、注入電流はリッ
ジ部２０９に制限される。このリッジ部２０９にほぼ沿
った活性層２０３で発光が生じてレーザ発振に至るが、
リッジ部２０９とリッジ外部との実効的な屈折率差によ
って光が閉じ込められる。このような構造でも第１の実
施例と同様の効果が得られる。
【００３９】なお、図９の構成においてバッファ層２０
１がｎ−ＩｎＧａＰ、活性層２０３がｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ、エッチングストップ層２０５がｐ−ＧａＡｌＡｓ、
中間バンドギャップ層２０７が、ｐ−ＧａＡｌＡｓ若し
くはｐ−ＧａＡｓでも同様の効果が得られる。また、本
実施例におけるクラッド層２０２，２０４，２０６では
、Ｉｎ１−Ｙ　（Ｇａ１−Ｘ　ＡｌＸ　）Ｙ　Ｐと表記
したときのＡｌ組成ｘをｘ＝０．７としたが、このＡｌ
組成はクラッド層２０２，２０４，２０６のバンドギャ
ップが活性層２０３よりも十分大きくなる範囲で適宜定
めればよい。また、活性層２０３においてはｘ＝０，ｙ
＝０．５としたが、これらの組成比ｘ，ｙはクラッド層
のバンドギャップより小さくなる範囲で適宜定めればよ
い。
【００４０】図１０に示す第４の実施例において、３０
０はｎ−ＧａＡｓ基板、 ３０１はｎ−ＧａＡｓ或いはｎ−ＩｎＧａＰバッファ層
、 ３０２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、３０３は超格
子構造が形成されたＩｎＧａＰ或いはＩｎＧａＡｌＰ活
性層、 ３０４は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第１のクラッド層、 ３０５はｐ−ＩｎＧａＰバッファ層、 ３０６はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、３０７
はｐ−ＩｎＧａＰ或いはｐ−ＡｌＧａＡｓ中間バンドギ
ャップ層、 ３０８はｎ型，半絶縁性のＧａＡｓ又はｎ−ＧａＡｌＡ
ｓ電流ブロック層、 ３０９はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
【００４１】このように構成されたレーザに電流を注入
すると、電流ブロック層３０８によるｐｎ反転層のため
、注入電流はストライプ中央部３１０に制限される。 このストライプ部にほぼ沿った活性層３０３で発光が生
じてレーザ発振に至る。このような構造でも第１の実施
例と同様の効果が得られる。
【００４２】また、本実施例におけるクラッド層３０２
，３０４，３０６では、Ｉｎ１−Ｙ　（Ｇａ１−Ｘ　Ａ
ｌＸ　）Ｙ　Ｐと表記したときのＡｌ組成ｘをｘ＝０．
７としたが、Ａｌ組成はクラッド層３０２，３０４，３
０６のバンドギャップが活性層よりも十分大きくなる範
囲で適宜定めればよい。さらに、活性層３０３のＡｌ組
成ｘ及び組成比ｙはクラッド層のバンドギャップより小
さくなる範囲で適宜定めればよい。
【００４３】図１１に示す第５の実施例において、４０
０はｎ−ＧａＡｓ基板、 ４０１はｎ−ＧａＡＳ或はｎ−ＩｎＧａＰバッファ層、
４０２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、４０３は超格
子構造が形成されたＩｎＧａＰ或はＩｎＧａＡｌＰ活性
層、 ４０４は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第１のクラッド層、 ４０５はｐ−ＩｎＧａＰ或はｐ−ＧａＡｌＡｓエッチン
グストップ層、 ４０６はｎ型，半絶縁性のＩｎＧａＡｌＰ　又はｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ電流ブロック層、 ４０７はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ或いはｐ−ＧａＡｌＡｓ光
ガイド層、 ４０８はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、４０９
はｐ−ＩｎＧａＰ或はｐ−ＧａＡｌＡｓ中間バンドギャ
ップ層、 ４１０はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
【００４４】このように構成されたレーザに電流を注入
すると、電流ブロック層４０６によるｐｎ反転層のため
、注入電流はストライプ部分４１１に制限される。この
ストライプ部４１１にほぼ沿った活性層４０３で発光が
生じてレーザ発振に至るが、電流ブロック層４０６まで
しみ出した光が、光ガイド領域４１２と電流ブロック層
４０６による作り付けの屈折率差によって閉じ込められ
る。このような構造でも第１の実施例と同様の効果が得
られる。
【００４５】また、本実施例におけるクラッド層４０２
，４０４，４０６では、Ｉｎ１−Ｙ　（Ｇａ１−Ｘ　Ａ
ｌＸ　）Ｙ　Ｐと表記したときのＡｌ組成ｘをｘ＝０．
７としたが、このＡｌ組成はクラッド層４０２，４０４
，４０８のバンドギャップが活性層４０３よりも十分大
きくなる範囲で適宜定めればよい。さらに、光ガイド層
４０７のＡｌ組成はｘ＝０．５に限るものではなく、ク
ラッド層より小さく、活性層４０３よりも大きいもので
あればよい。また、電流ブロック層４０６のＡｌ組成は
ｘ＝０．７に限るものではなく、活性層４０３より大き
い範囲で適宜変更可能である。さらに活性層４０３のＡ
ｌ組成ｘ及び組成比ｙはクラッド層及び光ガイド層のバ
ンドギャップより小さくなる範囲で適宜定めればよい。
【００４６】図１２に示す第６の実施例において、５０
０はｎ−ＧａＡｓ基板、 ５０１はｎ−ＧａＡｓ或いはｎ−ＩｎＧａＰバッファ層
、 ５０２はｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第１のクラッド層、５０３
はｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第２のクラッド層、５０４は超格
子構造が形成されたＩｎＧａＰ或いはＩｎＧａＡｌＰ活
性層、 ５０５は超格子構造が形成されてないｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第３のクラッド層、 ５０６はｐ−ＩｎＧａＡｌＰ或いはｐ−ＧａＡｌＡｓエ
ッチングストップ層、 ５０７はｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第４のクラッド層、５０８
はｐ−ＩｎＧａＰ或いはｐ−ＧａＡｌＡｓ中間バンドギ
ャップ層、 ５０９はｎ−ＧａＡｓ或いはｎ−ＧａＡｌＡｓ電流ブロ
ック層、 ５１０はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 である。
【００４７】このように構成されたレーザでは、第２の
クラッド層５０３のバンドギャップを活性層５０４より
も大きくし、第１のクラッド層５０２より小さくするこ
とにより、活性層５０４での光密度を低減することがで
きる。このような構造でも、上記と同様な効果が得られ
る。
【００４８】また、Ｉｎ１−Ｙ　（Ｇａ１−Ｘ　ＡｌＸ
　）Ｙ　Ｐと表記したときのＡｌ組成ｘ及び組成比ｙを
、第１，第３，第４クラッド層では、ｘ＝０．７、ｙ＝
０．５としたが、これらは、第１，第３，第４クラッド
層のバンドギャップが活性層５０４よりも十分大きく、
第２クラッド層５０３よりも大きくなる範囲で適宜定め
ればよい。 さらに、第２クラッド層５０３のＡｌ組成はｘ＝０．６
に限るものではなく、第１，第３，第４クラッド層より
小さく、活性層５０４よりも大きいものであればよい。 また、活性層５０４のＡｌ組成ｘ及び組成比ｙはクラッ
ド層のバンドギャップより小さくなる範囲で適宜定めれ
ばよい。
【００４９】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、ダブルヘテロ構造部を
形成する材料としてＩｎＧａＡｌＰを用いたが、自然超
格子の形成される半導体材料であれば用いることができ
る。自然超格子の有無によりバンドギャップの変化する
材料としてはＩｎＧａＡｓＰが報告されており、従って
本発明はＩｎＧａＡｓＰ（ＩｎＧａＡｓ，ＧａＡｓＰを
含む）に適用することもできる。また、実施例において
はｐ型ドーパントとしてＺｎを用いたが、Ｍｇなど他の
ドーパントを用いても同様の効果が得られる。
【００５０】実施例では、横モード制御構造として図１
，図５，図９〜図１２に示すような構造について述べた
が、他の横モード制御構造，ワイドストライプ構造，利
得導波構造等に適用することも可能である。また、基板
はＧａＡｓに限るものではなく、ＧａＡｓの格子定数に
比較的近い格子定数を有するものであれば用いることが
可能であり、活性層の格子不整合が、±１．５％以内で
あれば問題はない。また、リッジストライプの方向が（
１００）基板上の＜０１−１＞方向のストライプ，＜０
１１＞方向のストライプでもよく、（１００）面からの
オフ角度が１５°以内なら（１００）面から＜０１１＞
方向へオフした基板、（１００）面から＜０１−１＞方
向へオフした基板を用いてもよい。ここで、−１は結晶
軸方向が負であることを意味する。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
【００５１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、活
性層に＜１１１＞方向の超格子構造を形成し、且つｐ−
クラッド層には超格子構造を形成しないことにより、ｐ
クラッド層と活性層のバンド不連続を大きくすることが
できる。従って、電子のオーバフローを効果的に抑える
ことが可能となり、良好な温度特性を備えた半導体レー
ザを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる半導体レーザの
概略構造を示す断面図、
【図２】上記実施例の要部構成を拡大して示す模式図、
【図３】Ｖ／ＩＩＩ　比とバンドギャップエネルギーと
の関係を示す特性図、
【図４】キャリア濃度とバンドギャップエネルギーとの
関係を示す特性図、
【図５】第２の実施例に係わる半導体レーザ装置の概略
構造を示す断面図、
【図６】活性層における成長速度とバンドギャップとの
関係を示す特性図、
【図７】クラッド層における成長速度とバンドギャップ
との関係を示す特性図、
【図８】第２の実施例の変形例の概略構造を示す断面図
、
【図９】第３の実施例に係わる半導体レーザの概略構造
を示す断面図、
【図１０】第４の実施例に係わる半導体レーザの概略構
造を示す断面図、
【図１１】第５の実施例に係わる半導体レーザの概略構
造を示す断面図、
【図１２】第６の実施例に係わる半導体レーザの概略構
造を示す断面図。
【符号の説明】
１０…ｎ−ＧａＡｓ基板、 １１…ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、１２…ＩｎＧａ
Ｐ活性層、 １３…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、１４…ｎ−Ｇａ
Ａｓブロック層、 １５…ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、 １６…ｐ側電極、 １７…ｎ側電極。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体基板と、この基板上に形成された、
    活性層をｐ型及びｎ型のクラッド層で挟んだダブルヘテ
    ロ構造部とを具備し、前記ダブルヘテロ構造部の活性層
    に＜１１１＞方向に規則性を持つ超格子構造を形成し、
    且つ前記ｐ型クラッド層には前記超格子構造を形成しな
    いことを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項２】半導体基板と、この基板上に形成された、
    活性層をｐ型及びｎ型のクラッド層で挟んだダブルヘテ
    ロ構造部とを具備し、前記ダブルヘテロ構造部の活性層
    は＜１１１＞方向に規則性を持つ超格子構造を有する層
    からなり、前記ｐ型クラッド層は＜１１１＞方向に規則
    性を持つ超格子構造を有する層及び超格子構造を有しな
    い層を含む少なくとも２層からなることを特徴とする半
    導体レーザ装置。
  3. 【請求項３】前記ダブルヘテロ構造部を、Ｉｎ１−Ｙ　
    （Ｇａ１−Ｘ　ＡｌＸ　）Ｙ　Ｐ系材料（０≦ｘ≦１，
    ０≦ｙ＜１）により形成したことを特徴とする請求項１
    又は２に記載の半導体レーザ装置。
  4. 【請求項４】前記ダブルヘテロ構造部は、Ｖ族原料と　
    ＩＩＩ族原料との流量比（Ｖ／ＩＩＩ）を２００以上と
    したＭＯＣＶＤ法で形成され、且つ前記ｐ型クラッド層
    は、不純物濃度を７×１０１７ｃｍ−３以上に設定され
    たものであることを特徴とする請求項１記載の半導体レ
    ーザ装置。
  5. 【請求項５】前記ｐ型クラッド層の超格子構造を形成し
    ない層の厚さを、０．０５〜０．８μｍに設定したこと
    を特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
  6. 【請求項６】前記活性層と超格子構造を形成しないｐ型
    クラッド層との距離を、０〜４０ｎｍに設定したことを
    特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
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