JPH04359486A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH04359486A JPH04359486A JP13440791A JP13440791A JPH04359486A JP H04359486 A JPH04359486 A JP H04359486A JP 13440791 A JP13440791 A JP 13440791A JP 13440791 A JP13440791 A JP 13440791A JP H04359486 A JPH04359486 A JP H04359486A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光装置に係わり
、特に０．６μｍ帯の可視光半導体レーザにおいて低し
きい値電流、高効率の特性を有するレーザ構造に関する
。近年、０．６μｍ帯の可視光半導体レーザは、光ディ
スク装置やレーザプリンタやＰＯＳなどの光情報処理装
置の高性能化を実現するデバイスとして期待される。 そしてそのためには、しきい値電流の低下、高効率化等
の特性の向上が課題となっている。
、特に０．６μｍ帯の可視光半導体レーザにおいて低し
きい値電流、高効率の特性を有するレーザ構造に関する
。近年、０．６μｍ帯の可視光半導体レーザは、光ディ
スク装置やレーザプリンタやＰＯＳなどの光情報処理装
置の高性能化を実現するデバイスとして期待される。 そしてそのためには、しきい値電流の低下、高効率化等
の特性の向上が課題となっている。
【０００２】一方、１μｍ帯の半導体レーザは、長距離
光通信の光源として既に実用化されているが、一般家庭
まで含めた光ネットワークシステムを構築するためには
、１μｍ帯の半導体レーザのしきい値電流の低下、高効
率化等の特性向上が課題である。
光通信の光源として既に実用化されているが、一般家庭
まで含めた光ネットワークシステムを構築するためには
、１μｍ帯の半導体レーザのしきい値電流の低下、高効
率化等の特性向上が課題である。
【０００３】
【従来の技術】可視光半導体レーザは、光ディスク等の
記録密度の向上を図るため、従来のＡｌＧａＡｓ系の０
．８３μｍ帯レーザに代わって、０．６μｍ帯レーザが
用いられるようになってきた。そしてこの０．６μｍ帯
レーザにおいては、図７に示されるように、例えばバン
ドギャップ１．９ｅＶのＧａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活
性層７２の上下を、バンドギャップ２．３ｅＶのｐ型（
Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐク
ラッド層７４とｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層７４でサンドイッチ状に
挟んだダブルヘテロ構造を順方向にバイアスして用いて
いる。
記録密度の向上を図るため、従来のＡｌＧａＡｓ系の０
．８３μｍ帯レーザに代わって、０．６μｍ帯レーザが
用いられるようになってきた。そしてこの０．６μｍ帯
レーザにおいては、図７に示されるように、例えばバン
ドギャップ１．９ｅＶのＧａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活
性層７２の上下を、バンドギャップ２．３ｅＶのｐ型（
Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐク
ラッド層７４とｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層７４でサンドイッチ状に
挟んだダブルヘテロ構造を順方向にバイアスして用いて
いる。
【０００４】一方、１μｍ帯の半導体レーザにおいては
、図８に示されるように、例えばバンドギャップ０．９
５ｅＶのＧａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．
４０活性層８２の上下を、バンドギャップ１．３５ｅＶ
のｐ型ＩｎＰクラッド層８４とｎ型ＩｎＰクラッド層８
６で、サンドイッチ状に挟んだダブルヘテロ構造を順方
向にバイアスして用いている。
、図８に示されるように、例えばバンドギャップ０．９
５ｅＶのＧａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．
４０活性層８２の上下を、バンドギャップ１．３５ｅＶ
のｐ型ＩｎＰクラッド層８４とｎ型ＩｎＰクラッド層８
６で、サンドイッチ状に挟んだダブルヘテロ構造を順方
向にバイアスして用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の０
．６μｍ帯レーザのヘテロ構造において、ｐ型の（Ａｌ
０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッ
ド層７４とＧａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層７２の伝
導帯のヘテロ障壁△Φｃは、ｎ型の（Ａｌ０．７ Ｇａ
０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層７６から
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層７２に注入された電
子の障壁となるが、このヘテロ障壁は（Ａｌ０．７ Ｇ
ａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐの伝導帯下端とＧ
ａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐの伝導帯下端とのバンド不連
続ΔＥｃの大きさによってほぼ決まっているが、このバ
ンド不連続ΔＥｃは高々１９０ｍｅＶであって、０．８
３μｍ帯レーザのＡｌＧａＡｓ系における伝導帯下端の
バンド不連続ΔＥｃが２６０ｍｅＶであるのと比較する
とかなり小さい。
．６μｍ帯レーザのヘテロ構造において、ｐ型の（Ａｌ
０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッ
ド層７４とＧａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層７２の伝
導帯のヘテロ障壁△Φｃは、ｎ型の（Ａｌ０．７ Ｇａ
０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層７６から
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層７２に注入された電
子の障壁となるが、このヘテロ障壁は（Ａｌ０．７ Ｇ
ａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐの伝導帯下端とＧ
ａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐの伝導帯下端とのバンド不連
続ΔＥｃの大きさによってほぼ決まっているが、このバ
ンド不連続ΔＥｃは高々１９０ｍｅＶであって、０．８
３μｍ帯レーザのＡｌＧａＡｓ系における伝導帯下端の
バンド不連続ΔＥｃが２６０ｍｅＶであるのと比較する
とかなり小さい。
【０００６】従って、Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性
層７２内からｐ型の（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層７４内への電子のオーバ
ーフローが起こりやすく、このためしきい値電流が高く
なり、効率が向上しないというレーザ特性としての欠点
があった。また、ｐ型の（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）
０．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層７４からＧａ０．５
Ｉｎ０．５ Ｐ活性層７２に注入された正孔について
も、電子よりは有効質量が大きいために電子ほどのオー
バーフローは生じないものの、本質的には同様のことが
いえる。
層７２内からｐ型の（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層７４内への電子のオーバ
ーフローが起こりやすく、このためしきい値電流が高く
なり、効率が向上しないというレーザ特性としての欠点
があった。また、ｐ型の（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）
０．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層７４からＧａ０．５
Ｉｎ０．５ Ｐ活性層７２に注入された正孔について
も、電子よりは有効質量が大きいために電子ほどのオー
バーフローは生じないものの、本質的には同様のことが
いえる。
【０００７】一方、１μｍ帯の半導体レーザのヘテロ構
造においても、ｐ型ＩｎＰクラッド層の伝導帯下端とＧ
ａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層
の伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃは、高々１６０ｍｅ
Ｖと非常に小さく、Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．
６０Ｐ０．４０活性層からｐ型ＩｎＰクラッド層内への
電子のオーバーフローが起こりやすく、しきい値電流が
高く、効率が低いという欠点があった。
造においても、ｐ型ＩｎＰクラッド層の伝導帯下端とＧ
ａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層
の伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃは、高々１６０ｍｅ
Ｖと非常に小さく、Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．
６０Ｐ０．４０活性層からｐ型ＩｎＰクラッド層内への
電子のオーバーフローが起こりやすく、しきい値電流が
高く、効率が低いという欠点があった。
【０００８】そこで本発明は、活性層からのキャリアの
オーバーフローを抑制して、しきい値電流が低く、効率
の高い半導体発光装置を提供することを目的とする。
オーバーフローを抑制して、しきい値電流が低く、効率
の高い半導体発光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第１導電型
の半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第１導
電型の下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に形成
され、前記下部クラッド層よりも禁制帯幅が小さい活性
層と、前記活性層上に形成され、前記活性層よりも禁制
帯幅が大きい第２導電型の上部クラッド層とを有する半
導体発光装置において、前記下部クラッド層又は前記上
部クラッド層のうちのｐ型クラッド層と前記活性層との
間に第１のバリア層を設け、前記第１のバリア層と前記
活性層との伝導帯下端のバンド不連続が前記ｐ型クラッ
ド層と前記活性層との伝導帯下端のバンド不連続より大
きくなるようにすることを特徴とする半導体発光装置に
よって達成できる。
の半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第１導
電型の下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に形成
され、前記下部クラッド層よりも禁制帯幅が小さい活性
層と、前記活性層上に形成され、前記活性層よりも禁制
帯幅が大きい第２導電型の上部クラッド層とを有する半
導体発光装置において、前記下部クラッド層又は前記上
部クラッド層のうちのｐ型クラッド層と前記活性層との
間に第１のバリア層を設け、前記第１のバリア層と前記
活性層との伝導帯下端のバンド不連続が前記ｐ型クラッ
ド層と前記活性層との伝導帯下端のバンド不連続より大
きくなるようにすることを特徴とする半導体発光装置に
よって達成できる。
【００１０】また、上記の半導体発光装置において、前
記半導体基板がＧａＡｓ基板であり、前記下部クラッド
層が（Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ
層であり、前記活性層が（Ａｌｙ Ｇａ１−ｙ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ（０≦ｙ＜ｘ）層であり、前記上部
クラッド層が（Ａｌｚ Ｇａ１−ｚ ）０．５ Ｉｎ０
．５ Ｐ（ｘ＜ｚ＜１）層であり、前記第１のバリア層
がＡｌｕ Ｇａ１−ｕ Ａｓ（０．５＜ｕ≦１）層又は
（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ
≦１，０．５＜ｗ≦１）層であることを特徴とする半導
体発光装置によって達成できる。
記半導体基板がＧａＡｓ基板であり、前記下部クラッド
層が（Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ
層であり、前記活性層が（Ａｌｙ Ｇａ１−ｙ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ（０≦ｙ＜ｘ）層であり、前記上部
クラッド層が（Ａｌｚ Ｇａ１−ｚ ）０．５ Ｉｎ０
．５ Ｐ（ｘ＜ｚ＜１）層であり、前記第１のバリア層
がＡｌｕ Ｇａ１−ｕ Ａｓ（０．５＜ｕ≦１）層又は
（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ
≦１，０．５＜ｗ≦１）層であることを特徴とする半導
体発光装置によって達成できる。
【００１１】また、上記の半導体発光装置において、前
記半導体基板がＩｎＰ基板であり、前記下部クラッド層
がＧａｕ１Ｉｎ１−ｕ１Ａｓｖ１Ｐ１−ｖ１（０≦ｕ１
＜ｘ，０≦ｖ１＜ｙ）層であり、前記活性層がＧａｘ
Ｉｎ１−ｘ Ａｓｙ Ｐ１−ｙ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦
１）層であり、前記上部クラッド層がＧａｕ２Ｉｎ１−
ｕ２Ａｓｖ２Ｐ１−ｖ２（０≦ｕ２＜ｘ，０≦ｖ２＜ｙ
）層であり、前記第１のバリア層がＡｌｕ Ｇａ１−ｕ
Ａｓ（０≦ｕ≦１）層又は（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）
ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１）層であ
ることを特徴とする半導体発光装置によって達成できる
。
記半導体基板がＩｎＰ基板であり、前記下部クラッド層
がＧａｕ１Ｉｎ１−ｕ１Ａｓｖ１Ｐ１−ｖ１（０≦ｕ１
＜ｘ，０≦ｖ１＜ｙ）層であり、前記活性層がＧａｘ
Ｉｎ１−ｘ Ａｓｙ Ｐ１−ｙ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦
１）層であり、前記上部クラッド層がＧａｕ２Ｉｎ１−
ｕ２Ａｓｖ２Ｐ１−ｖ２（０≦ｕ２＜ｘ，０≦ｖ２＜ｙ
）層であり、前記第１のバリア層がＡｌｕ Ｇａ１−ｕ
Ａｓ（０≦ｕ≦１）層又は（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）
ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１）層であ
ることを特徴とする半導体発光装置によって達成できる
。
【００１２】また、上記課題は、第１導電型の半導体基
板と、前記半導体基板上に形成された第１導電型の下部
クラッド層と、前記下部クラッド層上に形成され、前記
下部クラッド層よりも禁制帯幅が小さい活性層と、前記
活性層上に形成され、前記活性層よりも禁制帯幅が大き
い第２導電型の上部クラッド層とを有する半導体発光装
置において、前記下部クラッド層又は前記上部クラッド
層のうちのｎ型クラッド層と前記活性層との間に第２の
バリア層を設け、前記第２のバリア層と前記活性層との
価電子帯上端のバンド不連続が前記ｎ型クラッド層と前
記活性層との価電子帯上端のバンド不連続より大きくな
るようにすることを特徴とする半導体発光装置によって
達成できる。
板と、前記半導体基板上に形成された第１導電型の下部
クラッド層と、前記下部クラッド層上に形成され、前記
下部クラッド層よりも禁制帯幅が小さい活性層と、前記
活性層上に形成され、前記活性層よりも禁制帯幅が大き
い第２導電型の上部クラッド層とを有する半導体発光装
置において、前記下部クラッド層又は前記上部クラッド
層のうちのｎ型クラッド層と前記活性層との間に第２の
バリア層を設け、前記第２のバリア層と前記活性層との
価電子帯上端のバンド不連続が前記ｎ型クラッド層と前
記活性層との価電子帯上端のバンド不連続より大きくな
るようにすることを特徴とする半導体発光装置によって
達成できる。
【００１３】また、上記の半導体発光装置において、前
記半導体基板がＧａＡｓ基板であり、前記下部クラッド
層が（Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ
層であり、前記活性層が（Ａｌｙ Ｇａ１−ｙ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ（０≦ｙ＜ｘ）層であり、前記上部
クラッド層が（Ａｌｚ Ｇａ１−ｚ ）０．５ Ｉｎ０
．５ Ｐ（ｘ＜ｚ＜１）層であり、前記第２のバリア層
が（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦
ｖ≦１，０．５＜ｗ≦１）層であることを特徴とする半
導体発光装置によって達成できる。
記半導体基板がＧａＡｓ基板であり、前記下部クラッド
層が（Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ
層であり、前記活性層が（Ａｌｙ Ｇａ１−ｙ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ（０≦ｙ＜ｘ）層であり、前記上部
クラッド層が（Ａｌｚ Ｇａ１−ｚ ）０．５ Ｉｎ０
．５ Ｐ（ｘ＜ｚ＜１）層であり、前記第２のバリア層
が（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦
ｖ≦１，０．５＜ｗ≦１）層であることを特徴とする半
導体発光装置によって達成できる。
【００１４】また、上記の半導体発光装置において、前
記半導体基板がＩｎＰ基板であり、前記下部クラッド層
がＧａｕ１Ｉｎ１−ｕ１Ａｓｖ１Ｐ１−ｖ１（０≦ｕ１
＜ｘ，０≦ｖ１＜ｙ）層であり、前記活性層がＧａｘ
Ｉｎ１−ｘ Ａｓｙ Ｐ１−ｙ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦
１）層であり、前記上部クラッド層がＧａｕ２Ｉｎ１−
ｕ２Ａｓｖ２Ｐ１−ｖ２（０≦ｕ２＜ｘ，０≦ｖ２＜ｙ
）層であり、前記第２のバリア層が（Ａｌｖ Ｇａ１−
ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１）
層であることを特徴とする半導体発光装置によって達成
できる。
記半導体基板がＩｎＰ基板であり、前記下部クラッド層
がＧａｕ１Ｉｎ１−ｕ１Ａｓｖ１Ｐ１−ｖ１（０≦ｕ１
＜ｘ，０≦ｖ１＜ｙ）層であり、前記活性層がＧａｘ
Ｉｎ１−ｘ Ａｓｙ Ｐ１−ｙ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦
１）層であり、前記上部クラッド層がＧａｕ２Ｉｎ１−
ｕ２Ａｓｖ２Ｐ１−ｖ２（０≦ｕ２＜ｘ，０≦ｖ２＜ｙ
）層であり、前記第２のバリア層が（Ａｌｖ Ｇａ１−
ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１）
層であることを特徴とする半導体発光装置によって達成
できる。
【００１５】
【作用】本発明は、ｐ型クラッド層と活性層との間に第
１のバリア層が設けられ、この第１のバリア層と活性層
との伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃがｐ型クラッド層
と活性層との伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃより大き
くなることにより、ｎ型クラッド層から活性層に注入さ
れた電子に対する障壁が大きくなるため、ｐ型クラッド
層への電子のオーバーフローすることを抑制することが
できる。
１のバリア層が設けられ、この第１のバリア層と活性層
との伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃがｐ型クラッド層
と活性層との伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃより大き
くなることにより、ｎ型クラッド層から活性層に注入さ
れた電子に対する障壁が大きくなるため、ｐ型クラッド
層への電子のオーバーフローすることを抑制することが
できる。
【００１６】また、ｎ型クラッド層と活性層との間に第
２のバリア層が設けられ、この第２のバリア層と活性層
との価電子帯上端のバンド不連続ΔＥｖがｎ型クラッド
層と活性層との価電子帯上端のバンド不連続ΔＥｖより
大きくなることにより、ｐ型クラッド層から活性層に注
入された正孔に対する障壁が大きくなるため、ｎ型クラ
ッド層への正孔のオーバーフローすることを抑制するこ
とができる。
２のバリア層が設けられ、この第２のバリア層と活性層
との価電子帯上端のバンド不連続ΔＥｖがｎ型クラッド
層と活性層との価電子帯上端のバンド不連続ΔＥｖより
大きくなることにより、ｐ型クラッド層から活性層に注
入された正孔に対する障壁が大きくなるため、ｎ型クラ
ッド層への正孔のオーバーフローすることを抑制するこ
とができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて具
体的に説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施例に
よる０．６μｍ帯の可視光半導体レーザを示す断面図で
ある。ｎ＋ 型ＧａＡｓ基板１２上に、厚さ１．０μｍ
のｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐ下部クラッド層１４、厚さ０．１μｍのＧａ０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６が順に格子整合的に積層
されている。また、このＧａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活
性層１６上には、厚さ０．１μｍのｐ型Ａｌ０．８ Ｇ
ａ０．２ Ａｓバリア層１８を介して、ｐ型（Ａｌ０．
７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッ
ド層２０が順に積層されている。
体的に説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施例に
よる０．６μｍ帯の可視光半導体レーザを示す断面図で
ある。ｎ＋ 型ＧａＡｓ基板１２上に、厚さ１．０μｍ
のｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐ下部クラッド層１４、厚さ０．１μｍのＧａ０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６が順に格子整合的に積層
されている。また、このＧａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活
性層１６上には、厚さ０．１μｍのｐ型Ａｌ０．８ Ｇ
ａ０．２ Ａｓバリア層１８を介して、ｐ型（Ａｌ０．
７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッ
ド層２０が順に積層されている。
【００１８】このｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０
．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０は、＜０１１
＞方向に厚さ０．９μｍ、幅６μｍ程度のリッジ形状と
なっていて、それ以外の部分での厚さは０．１μｍであ
る。また、このｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０のリッジ側面に
は、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２が形成され、更にｐ型
（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ
上部クラッド層２０及びｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２上
には、ｐ＋ 型ＧａＡｓコンタクト層２４が形成されて
いる。
．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０は、＜０１１
＞方向に厚さ０．９μｍ、幅６μｍ程度のリッジ形状と
なっていて、それ以外の部分での厚さは０．１μｍであ
る。また、このｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０のリッジ側面に
は、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２が形成され、更にｐ型
（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ
上部クラッド層２０及びｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２上
には、ｐ＋ 型ＧａＡｓコンタクト層２４が形成されて
いる。
【００１９】更に、図示はしないが、ｐ＋ 型ＧａＡｓ
コンタクト層２４上には、ｐ側電極としてＡｕＺｎ／Ａ
ｕ電極が形成され、ｎ＋ 型ＧａＡｓ基板１２裏面には
、ｎ側電極としてＡｕＧｅ／Ａｕ電極が形成されている
。そしてこの可視光半導体レーザの共振器長は３００μ
ｍである。次に、図１（ｂ）を用いて、動作を説明する
。
コンタクト層２４上には、ｐ側電極としてＡｕＺｎ／Ａ
ｕ電極が形成され、ｎ＋ 型ＧａＡｓ基板１２裏面には
、ｎ側電極としてＡｕＧｅ／Ａｕ電極が形成されている
。そしてこの可視光半導体レーザの共振器長は３００μ
ｍである。次に、図１（ｂ）を用いて、動作を説明する
。
【００２０】図１（ｂ）はｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．
３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッド層１４、Ｇ
ａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６、ｐ型Ａｌ０．８
Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８及びｐ型（Ａｌ０．７
Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド
層２０のエネルギーバンド図である。図１（ｂ）に示さ
れるように、本実施例においては、電子親和力の大きい
ｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８がＧａ
０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６とｐ型（Ａｌ０．７
Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド
層２０との間に挿入されており、Ｇａ０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐ活性層１６の伝導帯下端とｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ
０．２ Ａｓバリア層１８の伝導帯下端とのバンド不連
続ΔＥｃが２３０ｍｅＶとなっている。このため、上記
図７に示す従来の可視光半導体レーザのヘテロ構造にお
ける伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃが１９０ｍｅＶで
あったのに対し、４０ｍｅＶも大きくなっている。
３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッド層１４、Ｇ
ａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６、ｐ型Ａｌ０．８
Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８及びｐ型（Ａｌ０．７
Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド
層２０のエネルギーバンド図である。図１（ｂ）に示さ
れるように、本実施例においては、電子親和力の大きい
ｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８がＧａ
０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６とｐ型（Ａｌ０．７
Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド
層２０との間に挿入されており、Ｇａ０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐ活性層１６の伝導帯下端とｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ
０．２ Ａｓバリア層１８の伝導帯下端とのバンド不連
続ΔＥｃが２３０ｍｅＶとなっている。このため、上記
図７に示す従来の可視光半導体レーザのヘテロ構造にお
ける伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃが１９０ｍｅＶで
あったのに対し、４０ｍｅＶも大きくなっている。
【００２１】また、ｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓ
バリア層１８の厚さは０．１μｍであり、この程度の厚
さであれば、電子がこのｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２
Ａｓバリア層１８をトンネルすることは殆どない。従っ
て、レーザ発振のためにｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３
）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッド層１４からＧ
ａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６に注入された電子
に対して、ｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層
１８との間の２３０ｍｅＶのバンド不連続ΔＥｃが障壁
として作用することにより、ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０
．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０へ
のオーバーフローが抑制される。このため、レーザ発振
のしきい値電流を低く抑えることができ、効率を向上さ
せることができる。
バリア層１８の厚さは０．１μｍであり、この程度の厚
さであれば、電子がこのｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２
Ａｓバリア層１８をトンネルすることは殆どない。従っ
て、レーザ発振のためにｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３
）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッド層１４からＧ
ａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６に注入された電子
に対して、ｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層
１８との間の２３０ｍｅＶのバンド不連続ΔＥｃが障壁
として作用することにより、ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０
．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０へ
のオーバーフローが抑制される。このため、レーザ発振
のしきい値電流を低く抑えることができ、効率を向上さ
せることができる。
【００２２】なお、ｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）
０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッド層１４、Ｇａ０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６及びｐ型（Ａｌ０．７
Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層
２０がｎ＋ 型ＧａＡｓ基板１２と格子整合するのに対
し、ｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８は
ｎ＋ 型ＧａＡｓ基板１２と格子整合しないという問題
がある。その格子不整合は約−０．１１％である。
０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッド層１４、Ｇａ０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６及びｐ型（Ａｌ０．７
Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層
２０がｎ＋ 型ＧａＡｓ基板１２と格子整合するのに対
し、ｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８は
ｎ＋ 型ＧａＡｓ基板１２と格子整合しないという問題
がある。その格子不整合は約−０．１１％である。
【００２３】しかし、このｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２
Ａｓバリア層１８の膜厚を下記の式で表される臨界膜
厚ｈｃ 以下にすれば、転位などの欠陥の導入を防止す
ることができる（Ｊ．Ｗ．Ｍａｔｔｈｅｗｓ：Ｊ．Ｃｒ
ｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ２７ （１９７４）１１８
）。即ち、臨界膜厚ｈｃ は、
Ａｓバリア層１８の膜厚を下記の式で表される臨界膜
厚ｈｃ 以下にすれば、転位などの欠陥の導入を防止す
ることができる（Ｊ．Ｗ．Ｍａｔｔｈｅｗｓ：Ｊ．Ｃｒ
ｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ２７ （１９７４）１１８
）。即ち、臨界膜厚ｈｃ は、
【００２４】
【数１】
である。ここで、ｂはバーカースベクトルの大きさ、ｆ
はひずみ量、νはポアッソン比、λは滑り面と界面の交
線に垂直な面の方向と滑り方向となす角、αは転位線と
バーガースベクトルとのなす角をそれぞれ示す。従って
、ｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８の臨
界膜厚ｈｃ は０．５μｍとなり、本実施例における膜
厚は０．１μｍであるため、このｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ
０．２ Ａｓバリア層１８に欠陥が入ることはない。
はひずみ量、νはポアッソン比、λは滑り面と界面の交
線に垂直な面の方向と滑り方向となす角、αは転位線と
バーガースベクトルとのなす角をそれぞれ示す。従って
、ｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８の臨
界膜厚ｈｃ は０．５μｍとなり、本実施例における膜
厚は０．１μｍであるため、このｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ
０．２ Ａｓバリア層１８に欠陥が入ることはない。
【００２５】次に、図２を用いて、製造方法を説明する
。図２は図１の可視光半導体レーザの製造方法を示す工
程図である。ＭＯＶＰＥ法を用いて、ｎ＋ 型ＧａＡｓ
基板１２上に、厚さ１．０μｍのｎ型（Ａｌ０．７ Ｇ
ａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッド層１
４、厚さ０．１μｍのＧａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性
層１６、厚さ０．１μｍのｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２
Ａｓバリア層１８、厚さ０．１μｍのｐ型（Ａｌ０．
７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第１上部ク
ラッド層２０ａ、厚さ１０ｎｍのｐ型Ｇａ０．５ Ｉｎ
０．５ Ｐエッチングストップ層２６、厚さ０．８μｍ
のｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐ第２上部クラッド層２０ｂ及びｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層２８を順に積層する（図２（ａ）参照）。
。図２は図１の可視光半導体レーザの製造方法を示す工
程図である。ＭＯＶＰＥ法を用いて、ｎ＋ 型ＧａＡｓ
基板１２上に、厚さ１．０μｍのｎ型（Ａｌ０．７ Ｇ
ａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッド層１
４、厚さ０．１μｍのＧａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性
層１６、厚さ０．１μｍのｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２
Ａｓバリア層１８、厚さ０．１μｍのｐ型（Ａｌ０．
７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第１上部ク
ラッド層２０ａ、厚さ１０ｎｍのｐ型Ｇａ０．５ Ｉｎ
０．５ Ｐエッチングストップ層２６、厚さ０．８μｍ
のｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐ第２上部クラッド層２０ｂ及びｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層２８を順に積層する（図２（ａ）参照）。
【００２６】なお、このときの原料ガスとしては、ＴＭ
Ａ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＧ（トリエチルガ
リウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＰＨ３
（ホスフィン）、ＡＨ３ （アルシン）を用いる。また
、Ｖ族ガスとＩＩＩ族ガスの気相比は、Ｇａ０．５ Ｉ
ｎ０．５ Ｐ、（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５
Ｉｎ０．５ Ｐに対しては２００、ＧａＡｓに対しては
８０である。ｐ型及びｎ型のドーパントとしては、それ
ぞれＳｉＨ４ （シラン）及びＤＭＺ（ディメチルジン
ク）を用いる。
Ａ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＧ（トリエチルガ
リウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＰＨ３
（ホスフィン）、ＡＨ３ （アルシン）を用いる。また
、Ｖ族ガスとＩＩＩ族ガスの気相比は、Ｇａ０．５ Ｉ
ｎ０．５ Ｐ、（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５
Ｉｎ０．５ Ｐに対しては２００、ＧａＡｓに対しては
８０である。ｐ型及びｎ型のドーパントとしては、それ
ぞれＳｉＨ４ （シラン）及びＤＭＺ（ディメチルジン
ク）を用いる。
【００２７】次いで、通常のフォトリソグラフ技術を用
いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２８上に、＜０１１＞方
向に幅６μｍのＳｉＯ２ 膜３０をストライプ状に形成
する。そしてこのＳｉＯ２ 膜３０をストライプマスク
として、硫酸と過酸化水素水と水の混合液を用いた化学
エッチングによりｐ型ＧａＡｓキャップ層２８を除去し
た後、塩酸を用いた化学エッチンングによりｐ型（Ａｌ
０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第２上
部クラッド層２０ｂを除去する。
いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２８上に、＜０１１＞方
向に幅６μｍのＳｉＯ２ 膜３０をストライプ状に形成
する。そしてこのＳｉＯ２ 膜３０をストライプマスク
として、硫酸と過酸化水素水と水の混合液を用いた化学
エッチングによりｐ型ＧａＡｓキャップ層２８を除去し
た後、塩酸を用いた化学エッチンングによりｐ型（Ａｌ
０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第２上
部クラッド層２０ｂを除去する。
【００２８】このとき、ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３
）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第２上部クラッド層２０ｂ
のエッチングはｐ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐエッチ
ングストップ層２６で停止するため、＜０１１＞方向に
厚さ０．９μｍ、幅６μｍ程度のリッジ形状のｐ型（Ａ
ｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第２
上部クラッド層２０ｂが形成される。こうしてこのｐ型
（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５Ｐ第
２上部クラッド層２０ｂ及びｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０
．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第１上部クラッド層２
０ａによって上記図１（ａ）に示すｐ型（Ａｌ０．７
Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層
２０を構成する。
）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第２上部クラッド層２０ｂ
のエッチングはｐ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐエッチ
ングストップ層２６で停止するため、＜０１１＞方向に
厚さ０．９μｍ、幅６μｍ程度のリッジ形状のｐ型（Ａ
ｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第２
上部クラッド層２０ｂが形成される。こうしてこのｐ型
（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５Ｐ第
２上部クラッド層２０ｂ及びｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０
．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第１上部クラッド層２
０ａによって上記図１（ａ）に示すｐ型（Ａｌ０．７
Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層
２０を構成する。
【００２９】続いて、ＭＯＶＰＥ法により、ｐ型（Ａｌ
０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第２上
部クラッド層２０ｂのリッジ側面に、ｎ型ＧａＡｓ電流
狭窄層２２の埋め込み成長を行う（図２（ｂ）参照）。 次いで、ＳｉＯ２ 膜３０をフッ酸で除去した後、ＭＯ
ＶＰＥ法により、ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０
．５Ｉｎ０．５ Ｐ第２上部クラッド層２０ｂ及びｎ型
ＧａＡｓ電流狭窄層２２上に、ｐ＋ 型ＧａＡｓコンタ
クト層２４を成長する（図２（ｃ）参照）。更に、図示
はしないが、ｐ＋ 型ＧａＡｓコンタクト層２４上に、
ｐ側電極としてＡｕＺｎ／Ａｕ電極を形成し、ｎ＋ 型
ＧａＡｓ基板１２裏面に、ｎ側電極としてＡｕＧｅ／Ａ
ｕ電極を形成する。
０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ第２上
部クラッド層２０ｂのリッジ側面に、ｎ型ＧａＡｓ電流
狭窄層２２の埋め込み成長を行う（図２（ｂ）参照）。 次いで、ＳｉＯ２ 膜３０をフッ酸で除去した後、ＭＯ
ＶＰＥ法により、ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０
．５Ｉｎ０．５ Ｐ第２上部クラッド層２０ｂ及びｎ型
ＧａＡｓ電流狭窄層２２上に、ｐ＋ 型ＧａＡｓコンタ
クト層２４を成長する（図２（ｃ）参照）。更に、図示
はしないが、ｐ＋ 型ＧａＡｓコンタクト層２４上に、
ｐ側電極としてＡｕＺｎ／Ａｕ電極を形成し、ｎ＋ 型
ＧａＡｓ基板１２裏面に、ｎ側電極としてＡｕＧｅ／Ａ
ｕ電極を形成する。
【００３０】このように本実施例によれば、Ｇａ０．５
Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６とｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ
０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０
との間にｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１
８を設けることにより、Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活
性層１６とｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層
１８との伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃが大きくなる
ため、ｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ
０．５ Ｐ下部クラッド層１４からＧａ０．５ Ｉｎ０
．５ Ｐ活性層１６に注入された電子がｐ型（Ａｌ０．
７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッ
ド層２０へオーバーフローすることを抑制する障壁とな
る。従って、レーザ発振のしきい値電流を低く抑えるこ
とができ、効率を向上させることができる。
Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６とｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ
０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０
との間にｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１
８を設けることにより、Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活
性層１６とｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層
１８との伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃが大きくなる
ため、ｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ
０．５ Ｐ下部クラッド層１４からＧａ０．５ Ｉｎ０
．５ Ｐ活性層１６に注入された電子がｐ型（Ａｌ０．
７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッ
ド層２０へオーバーフローすることを抑制する障壁とな
る。従って、レーザ発振のしきい値電流を低く抑えるこ
とができ、効率を向上させることができる。
【００３１】このとき、ｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２
Ａｓバリア層１８は格子不整合を生じるため、このｐ型
Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８の膜厚は、
転位などの欠陥の導入を防止することができる臨界膜厚
ｈｃ 以下であって、電子のトンネリングが生じない膜
厚に制御する。このようにして、本発明者は、上記図７
に示す従来の０．６μｍ帯の可視光半導体レーザがしき
い値電流５０ｍＡ、効率０．２ｍＷ／ｍＡであったのに
対して、上記図１に示す本実施例による０．６μｍ帯の
可視光半導体レーザにおいて、しきい値電流３０ｍＡ、
効率０．３ｍＷ／ｍＡを得た。
Ａｓバリア層１８は格子不整合を生じるため、このｐ型
Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８の膜厚は、
転位などの欠陥の導入を防止することができる臨界膜厚
ｈｃ 以下であって、電子のトンネリングが生じない膜
厚に制御する。このようにして、本発明者は、上記図７
に示す従来の０．６μｍ帯の可視光半導体レーザがしき
い値電流５０ｍＡ、効率０．２ｍＷ／ｍＡであったのに
対して、上記図１に示す本実施例による０．６μｍ帯の
可視光半導体レーザにおいて、しきい値電流３０ｍＡ、
効率０．３ｍＷ／ｍＡを得た。
【００３２】なお、上記実施例においては、ｐ型Ａｌ０
．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８を用いたが、Ｇａ
０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６とｐ型（Ａｌ０．７
Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド
層２０との間に設けるバリア層としてはこれに限らず、
ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５
Ｐ上部クラッド層２０より電子親和力の大きいもので
あればよく、例えばＡｌｕ Ｇａ１−ｕ Ａｓ（０．５
＜ｕ≦１）層又は（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１
−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０．５＜ｗ≦１）層であっても
同様の効果を奏することができる。
．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層１８を用いたが、Ｇａ
０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６とｐ型（Ａｌ０．７
Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド
層２０との間に設けるバリア層としてはこれに限らず、
ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５
Ｐ上部クラッド層２０より電子親和力の大きいもので
あればよく、例えばＡｌｕ Ｇａ１−ｕ Ａｓ（０．５
＜ｕ≦１）層又は（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１
−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０．５＜ｗ≦１）層であっても
同様の効果を奏することができる。
【００３３】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図３（ａ）は本発明の第２の実施例による０．６
μｍ帯の可視光半導体レーザを示す断面図、図３（ｂ）
はそのエネルギーバンド図である。なお、上記図１（ａ
）、（ｂ）の可視光半導体レーザと同一の構成要素には
同一の符号を付してその説明を省略する。
する。図３（ａ）は本発明の第２の実施例による０．６
μｍ帯の可視光半導体レーザを示す断面図、図３（ｂ）
はそのエネルギーバンド図である。なお、上記図１（ａ
）、（ｂ）の可視光半導体レーザと同一の構成要素には
同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】本実施例は、上記図１（ａ）に示すように
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６とｐ型（Ａｌ０
．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラ
ッド層２０との間にｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓ
バリア層１８を設ける代わりに、図３（ａ）に示すよう
にｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐ下部クラッド層１４とＧａ０．５ Ｉｎ０．５
Ｐ活性層１６との間にｎ型ＡｌＰバリア層３２を設けた
ものである。
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６とｐ型（Ａｌ０
．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラ
ッド層２０との間にｐ型Ａｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓ
バリア層１８を設ける代わりに、図３（ａ）に示すよう
にｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐ下部クラッド層１４とＧａ０．５ Ｉｎ０．５
Ｐ活性層１６との間にｎ型ＡｌＰバリア層３２を設けた
ものである。
【００３５】本実施例では、図３（ｂ）に示すように、
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６の価電子帯上端
とｎ型ＡｌＰバリア層３２の価電子帯上端とのバンド不
連続ΔＥｖが、上記図７に示す従来の可視光半導体レー
ザのヘテロ構造における価電子帯上端のバンド不連続Δ
Ｅｖ＝２１０ｍｅＶよりも大きくなっている。従って、
レーザ発振のためにｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）
０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０からＧａ０
．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６に注入された正孔に対
して、ｎ型ＡｌＰバリア層３２との間のバンド不連続Δ
Ｅｖが障壁として作用することにより、ｎ型（Ａｌ０．
７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッ
ド層１４へのオーバーフローが抑制される。
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６の価電子帯上端
とｎ型ＡｌＰバリア層３２の価電子帯上端とのバンド不
連続ΔＥｖが、上記図７に示す従来の可視光半導体レー
ザのヘテロ構造における価電子帯上端のバンド不連続Δ
Ｅｖ＝２１０ｍｅＶよりも大きくなっている。従って、
レーザ発振のためにｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）
０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０からＧａ０
．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６に注入された正孔に対
して、ｎ型ＡｌＰバリア層３２との間のバンド不連続Δ
Ｅｖが障壁として作用することにより、ｎ型（Ａｌ０．
７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッ
ド層１４へのオーバーフローが抑制される。
【００３６】このように本実施例によれば、ｎ型（Ａｌ
０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部ク
ラッド層１４とＧａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６
との間にｎ型ＡｌＰバリア層３２を設けることにより、
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６とｎ型ＡｌＰバ
リア層３２との価電子帯上端のバンド不連続ΔＥｖが大
きくなるため、ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０からＧａ０．５
Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６に注入された正孔がｎ型（
Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下
部クラッド層１４へオーバーフローすることを抑制する
障壁となる。従って、レーザ発振のしきい値電流を低く
抑えることができ、効率を向上させることができる。
０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下部ク
ラッド層１４とＧａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６
との間にｎ型ＡｌＰバリア層３２を設けることにより、
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６とｎ型ＡｌＰバ
リア層３２との価電子帯上端のバンド不連続ΔＥｖが大
きくなるため、ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部クラッド層２０からＧａ０．５
Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１６に注入された正孔がｎ型（
Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ下
部クラッド層１４へオーバーフローすることを抑制する
障壁となる。従って、レーザ発振のしきい値電流を低く
抑えることができ、効率を向上させることができる。
【００３７】このとき、ｎ型ＡｌＰバリア層３２は格子
不整合を生じるため、このｎ型ＡｌＰバリア層３２の膜
厚を、転位などの欠陥の導入を防止することができる臨
界膜厚ｈｃ 以下であって正孔のトンネリングが生じな
い膜厚に制御するのは、上記実施例の場合と同様である
。 なお、上記実施例においては、ｎ型ＡｌＰバリア層３２
を用いたが、ｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５
Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッド層１４とＧａ０．５ Ｉ
ｎ０．５ Ｐ活性層１６との間に設けるバリア層として
はこれに限らず、例えば（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ
Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０．５＜ｗ≦１）層であ
っても同様の効果を奏することができる。本発明は、他
に１μｍ帯の半導体レーザにも適用できる。
不整合を生じるため、このｎ型ＡｌＰバリア層３２の膜
厚を、転位などの欠陥の導入を防止することができる臨
界膜厚ｈｃ 以下であって正孔のトンネリングが生じな
い膜厚に制御するのは、上記実施例の場合と同様である
。 なお、上記実施例においては、ｎ型ＡｌＰバリア層３２
を用いたが、ｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５
Ｉｎ０．５ Ｐ下部クラッド層１４とＧａ０．５ Ｉ
ｎ０．５ Ｐ活性層１６との間に設けるバリア層として
はこれに限らず、例えば（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ
Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０．５＜ｗ≦１）層であ
っても同様の効果を奏することができる。本発明は、他
に１μｍ帯の半導体レーザにも適用できる。
【００３８】図４（ａ）は本発明の第３の実施例による
１μｍ帯の可視光半導体レーザを示す断面図である。ｎ
＋ 型ＩｎＰ基板４２上に、厚さ１．０μｍのｎ型Ｉｎ
Ｐ下部クラッド層４４、厚さ０．１μｍのＧａ０．２７
Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６が順に
格子整合的に積層されている。また、この上には、厚さ
８ｎｍのｐ型ＧａＡｓバリア層４８を介して、ｐ型Ｉｎ
Ｐ上部クラッド層５０が順に積層されている。
１μｍ帯の可視光半導体レーザを示す断面図である。ｎ
＋ 型ＩｎＰ基板４２上に、厚さ１．０μｍのｎ型Ｉｎ
Ｐ下部クラッド層４４、厚さ０．１μｍのＧａ０．２７
Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６が順に
格子整合的に積層されている。また、この上には、厚さ
８ｎｍのｐ型ＧａＡｓバリア層４８を介して、ｐ型Ｉｎ
Ｐ上部クラッド層５０が順に積層されている。
【００３９】このｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０からｎ
型ＩｎＰ下部クラッド層４４に達する深さでメサストラ
イプが形成され、その両側にｐ型ＩｎＰ第１埋め込み層
５２、ｎ型ＩｎＰ第２埋め込み層５４、ｐ型ＩｎＰ第３
埋め込み層５６が形成され、更にこれらを覆うようにｐ
型ＩｎＰクラッド層５８、ｐ＋ 型Ｇａ０．２７Ｉｎ０
．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０コンタクト層６０が形成
されている。
型ＩｎＰ下部クラッド層４４に達する深さでメサストラ
イプが形成され、その両側にｐ型ＩｎＰ第１埋め込み層
５２、ｎ型ＩｎＰ第２埋め込み層５４、ｐ型ＩｎＰ第３
埋め込み層５６が形成され、更にこれらを覆うようにｐ
型ＩｎＰクラッド層５８、ｐ＋ 型Ｇａ０．２７Ｉｎ０
．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０コンタクト層６０が形成
されている。
【００４０】次に、図４（ｂ）を用いて、動作を説明す
る。図４（ｂ）はｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４、Ｇａ
０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４
６、ｐ型ＧａＡｓバリア層４８及びｐ型ＩｎＰ上部クラ
ッド層５０のエネルギーバンド図（順方向バイアス状態
）である。図４（ｂ）に示されるように、本実施例にお
いては、電子親和力の大きいｐ型ＧａＡｓバリア層４８
がＧａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活
性層４６とｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０との間に挿入
されており、Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ
０．４０活性層４６の伝導帯下端とｐ型ＧａＡｓバリア
層４８の伝導帯下端とのバンド不連続ΔＥｃが５００ｍ
ｅＶとなっている。このため、上記図８に示す従来の１
μｍ帯レーザのヘテロ構造における伝導帯下端のバンド
不連続ΔＥｃが１６０ｍｅＶであったのに対し、３４０
ｍｅＶも大きくなっている。
る。図４（ｂ）はｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４、Ｇａ
０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４
６、ｐ型ＧａＡｓバリア層４８及びｐ型ＩｎＰ上部クラ
ッド層５０のエネルギーバンド図（順方向バイアス状態
）である。図４（ｂ）に示されるように、本実施例にお
いては、電子親和力の大きいｐ型ＧａＡｓバリア層４８
がＧａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活
性層４６とｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０との間に挿入
されており、Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ
０．４０活性層４６の伝導帯下端とｐ型ＧａＡｓバリア
層４８の伝導帯下端とのバンド不連続ΔＥｃが５００ｍ
ｅＶとなっている。このため、上記図８に示す従来の１
μｍ帯レーザのヘテロ構造における伝導帯下端のバンド
不連続ΔＥｃが１６０ｍｅＶであったのに対し、３４０
ｍｅＶも大きくなっている。
【００４１】また、ｐ型ＧａＡｓバリア層４８の厚さは
８ｎｍ程度であり、電子がこのｐ型ＧａＡｓバリア層４
８をトンネルすることは殆どない。従って、レーザ発振
のためにｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４からＧａ０．２
７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６に注
入された電子に対して、ｐ型ＧａＡｓバリア層４８との
間の５００ｍｅＶのバンド不連続ΔＥｃが障壁として作
用することにより、ｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０への
オーバーフローが抑制される。このため、レーザ発振の
しきい値電流を低く抑えることができ、効率を向上させ
ることができる。
８ｎｍ程度であり、電子がこのｐ型ＧａＡｓバリア層４
８をトンネルすることは殆どない。従って、レーザ発振
のためにｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４からＧａ０．２
７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６に注
入された電子に対して、ｐ型ＧａＡｓバリア層４８との
間の５００ｍｅＶのバンド不連続ΔＥｃが障壁として作
用することにより、ｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０への
オーバーフローが抑制される。このため、レーザ発振の
しきい値電流を低く抑えることができ、効率を向上させ
ることができる。
【００４２】このとき、ｐ型ＧａＡｓバリア層４８は格
子不整合を生じるため、この膜厚を転位などの欠陥の導
入が起こらない臨界膜厚ｈｃ 以下に制御することは、
可視光レーザの場合と同様である。次に、図５を用いて
、製造方法を説明する。図５は図４の可視光半導体レー
ザの製造方法を示す工程図である。
子不整合を生じるため、この膜厚を転位などの欠陥の導
入が起こらない臨界膜厚ｈｃ 以下に制御することは、
可視光レーザの場合と同様である。次に、図５を用いて
、製造方法を説明する。図５は図４の可視光半導体レー
ザの製造方法を示す工程図である。
【００４３】ＭＯＶＰＥ法を用いて、ｎ＋ 型（１００
）ＩｎＰ基板４２上に、厚さ１．５μｍのｎ型ＩｎＰ下
部クラッド層４４、厚さ０．１μｍのＧａ０．２７Ｉｎ
０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６、厚さ８ｎ
ｍのｐ型ＧａＡｓバリア層４８、厚さ１．０μｍのｐ型
ＩｎＰ上部クラッド層５０を順に積層する（図５（ａ）
参照）。なお、このときの原料ガスとしては、ＴＭＡ（
トリメチルアルミニウム）、ＴＥＧ（トリエチルガリウ
ム）、ＰＨ３ （ホスフィン）、ＡＨ３ （アルシン）
を用いる。また、Ｖ族ガスとＩＩＩ族ガスの気相比は、
ＩｎＰ、Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．
４０に対しては１５０、ＧａＡｓに対しては８０である
。ｐ型及びｎ型のドーパントとしては、可視光レーザと
同様にＳｉＨ４ （シラン）及びＤＭＺ（ディメチルジ
ンク）を用いる。
）ＩｎＰ基板４２上に、厚さ１．５μｍのｎ型ＩｎＰ下
部クラッド層４４、厚さ０．１μｍのＧａ０．２７Ｉｎ
０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６、厚さ８ｎ
ｍのｐ型ＧａＡｓバリア層４８、厚さ１．０μｍのｐ型
ＩｎＰ上部クラッド層５０を順に積層する（図５（ａ）
参照）。なお、このときの原料ガスとしては、ＴＭＡ（
トリメチルアルミニウム）、ＴＥＧ（トリエチルガリウ
ム）、ＰＨ３ （ホスフィン）、ＡＨ３ （アルシン）
を用いる。また、Ｖ族ガスとＩＩＩ族ガスの気相比は、
ＩｎＰ、Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．
４０に対しては１５０、ＧａＡｓに対しては８０である
。ｐ型及びｎ型のドーパントとしては、可視光レーザと
同様にＳｉＨ４ （シラン）及びＤＭＺ（ディメチルジ
ンク）を用いる。
【００４４】次いで、通常のフォトリソグラフ技術を用
いて、ＩｎＰ上部クラッド層５０上に、＜０１１＞方向
に幅２．５μｍのＳｉＯ２ 膜６２をストライプ状に形
成する。そしてこのＳｉＯ２ 膜６２をストライプマス
クとして、臭化水素と過酸化水素水と水の混合液を用い
た化学エッチングにより、ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４
４に達するメサストライプを形成する。
いて、ＩｎＰ上部クラッド層５０上に、＜０１１＞方向
に幅２．５μｍのＳｉＯ２ 膜６２をストライプ状に形
成する。そしてこのＳｉＯ２ 膜６２をストライプマス
クとして、臭化水素と過酸化水素水と水の混合液を用い
た化学エッチングにより、ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４
４に達するメサストライプを形成する。
【００４５】これにＭＯＶＰＥ法を用いて、ｐ型ＩｎＰ
第１埋め込み層５２、ｎ型ＩｎＰ第２埋め込み層５４、
ｐ型ＩｎＰ第３埋め込み層５６を順に形成する（図５（
ｂ）参照）。次いで、ＳｉＯ２ 膜６２をフッ酸で除去
した後、ＭＯＶＰＥ法により、ｐ型ＩｎＰクラッド層５
８、ｐ＋ 型Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ
０．４０コンタクト層６０を成長する（図５（ｃ）参照
）。更に、図示はしないが、ｐ＋ 型Ｇａ０．２７Ｉｎ
０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０コンタクト層６０上に
、ｐ側電極としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を形成し、ｎ＋
型ＩｎＰ基板４２裏面に、ｎ側電極としてＡｕＧｅ／
Ａｕ電極を形成する。
第１埋め込み層５２、ｎ型ＩｎＰ第２埋め込み層５４、
ｐ型ＩｎＰ第３埋め込み層５６を順に形成する（図５（
ｂ）参照）。次いで、ＳｉＯ２ 膜６２をフッ酸で除去
した後、ＭＯＶＰＥ法により、ｐ型ＩｎＰクラッド層５
８、ｐ＋ 型Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ
０．４０コンタクト層６０を成長する（図５（ｃ）参照
）。更に、図示はしないが、ｐ＋ 型Ｇａ０．２７Ｉｎ
０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０コンタクト層６０上に
、ｐ側電極としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を形成し、ｎ＋
型ＩｎＰ基板４２裏面に、ｎ側電極としてＡｕＧｅ／
Ａｕ電極を形成する。
【００４６】このように本実施例によれば、Ｇａ０．２
７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６とｐ
型ＩｎＰ上部クラッド層５０との間にｐ型ＧａＡｓバリ
ア層４８を設けることにより、Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７
３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６とｐ型ＧａＡｓバ
リア層４８との伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃが大き
くなるため、ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４からＧａ０
．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６
に注入された電子がｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０へオ
ーバーフローすることを抑制する障壁となる。従って、
レーザ発振のしきい値電流を低く抑えることができ、効
率を向上させることができる。
７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６とｐ
型ＩｎＰ上部クラッド層５０との間にｐ型ＧａＡｓバリ
ア層４８を設けることにより、Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７
３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６とｐ型ＧａＡｓバ
リア層４８との伝導帯下端のバンド不連続ΔＥｃが大き
くなるため、ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４からＧａ０
．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６
に注入された電子がｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０へオ
ーバーフローすることを抑制する障壁となる。従って、
レーザ発振のしきい値電流を低く抑えることができ、効
率を向上させることができる。
【００４７】このとき、ｐ型ＧａＡｓバリア層４８は格
子不整合を生じるため、このｐ型ＧａＡｓバリア層４８
の膜厚は、転位などの欠陥の導入されない臨界膜厚ｈｃ
以下であって、電子のトンネリングが生じない膜厚に
制御する。このようにして、本発明者は、上記図８に示
す従来の１μｍ帯の半導体レーザがしきい値電流１５ｍ
Ａ、効率０．２５ｍＷ／ｍＡであったのに対して、上記
図４に示す第３の実施例による１μｍ帯の可視光半導体
レーザにおいて、しきい値電流１０ｍＡ、効率０．３５
ｍＷ／ｍＡを得た。
子不整合を生じるため、このｐ型ＧａＡｓバリア層４８
の膜厚は、転位などの欠陥の導入されない臨界膜厚ｈｃ
以下であって、電子のトンネリングが生じない膜厚に
制御する。このようにして、本発明者は、上記図８に示
す従来の１μｍ帯の半導体レーザがしきい値電流１５ｍ
Ａ、効率０．２５ｍＷ／ｍＡであったのに対して、上記
図４に示す第３の実施例による１μｍ帯の可視光半導体
レーザにおいて、しきい値電流１０ｍＡ、効率０．３５
ｍＷ／ｍＡを得た。
【００４８】なお、上記実施例においては、ｐ型ＧａＡ
ｓバリア層４８を用いたが、Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３
Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６とｐ型ＩｎＰ上部ク
ラッド層５０との間に設けるバリア層としてはこれに限
らず、ｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０より電子親和力の
大きいものであればよく、例えばＡｌｕ Ｇａ１−ｕ
Ａｓ（０≦ｕ≦１）層又は（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ
Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１）層であっ
ても同様の効果を奏することができる。 次に、本発
明の第４の実施例について説明する。
ｓバリア層４８を用いたが、Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３
Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６とｐ型ＩｎＰ上部ク
ラッド層５０との間に設けるバリア層としてはこれに限
らず、ｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０より電子親和力の
大きいものであればよく、例えばＡｌｕ Ｇａ１−ｕ
Ａｓ（０≦ｕ≦１）層又は（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ
Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１）層であっ
ても同様の効果を奏することができる。 次に、本発
明の第４の実施例について説明する。
【００４９】図６（ａ）は本発明の第４の実施例による
１μｍ帯半導体レーザを示す断面図、図６（ｂ）はその
エネルギーバンド図（順方向バイアス状態）である。な
お、上記図４（ａ）、（ｂ）の１μｍ帯半導体レーザと
同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略
する。本実施例は、上記図４（ａ）に示すようにＧａ０
．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６
とｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０との間にｐ型ＧａＡｓ
バリア層４８を設ける代わりに、図６（ａ）に示すよう
にｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４とＧａ０．２７Ｉｎ０
．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６との間にｎ型
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐバリア層６４を設けたもの
である。
１μｍ帯半導体レーザを示す断面図、図６（ｂ）はその
エネルギーバンド図（順方向バイアス状態）である。な
お、上記図４（ａ）、（ｂ）の１μｍ帯半導体レーザと
同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略
する。本実施例は、上記図４（ａ）に示すようにＧａ０
．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６
とｐ型ＩｎＰ上部クラッド層５０との間にｐ型ＧａＡｓ
バリア層４８を設ける代わりに、図６（ａ）に示すよう
にｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４とＧａ０．２７Ｉｎ０
．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６との間にｎ型
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐバリア層６４を設けたもの
である。
【００５０】本実施例では、図６（ｂ）に示すように、
Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性
層４６の価電子帯上端とｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５
Ｐバリア層６４の価電子帯上端とのバンド不連続ΔＥｖ
が，上記図８に示す従来の１μｍ帯半導体レーザのヘテ
ロ構造における価電子帯上端のバンド不連続ΔＥｖ＝２
４０ｍｅＶよりも大きくなっている。
Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性
層４６の価電子帯上端とｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５
Ｐバリア層６４の価電子帯上端とのバンド不連続ΔＥｖ
が，上記図８に示す従来の１μｍ帯半導体レーザのヘテ
ロ構造における価電子帯上端のバンド不連続ΔＥｖ＝２
４０ｍｅＶよりも大きくなっている。
【００５１】従って、レーザ発振のためにｐ型ＩｎＰ上
部クラッド層５０からＧａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０
．６０Ｐ０．４０活性層４６に注入された正孔に対して
、ｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐバリア層６４との間
のバンド不連続ΔＥｖが障壁として作用することにより
、ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４へのオーバーフローが
抑制される。このように本実施例によれば、ｎ型ＩｎＰ
下部クラッド層４４とＧａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０
．６０Ｐ０．４０活性層４６との間にｎ型Ｇａ０．５
Ｉｎ０．５Ｐバリア層６４を設けることにより、Ｇａ０
．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６
とｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐバリア層６４との価
電子帯上端のバンド不連続ΔＥｖが大きくなるため、ｐ
型ＩｎＰ上部クラッド層５０からＧａ０．２７Ｉｎ０．
７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６に注入された正
孔がｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４へオーバーフローす
ることを抑制する障壁となる。従って、レーザ発振のし
きい値電流を低く抑えることができ、効率を向上させる
ことができる。
部クラッド層５０からＧａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０
．６０Ｐ０．４０活性層４６に注入された正孔に対して
、ｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐバリア層６４との間
のバンド不連続ΔＥｖが障壁として作用することにより
、ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４へのオーバーフローが
抑制される。このように本実施例によれば、ｎ型ＩｎＰ
下部クラッド層４４とＧａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０
．６０Ｐ０．４０活性層４６との間にｎ型Ｇａ０．５
Ｉｎ０．５Ｐバリア層６４を設けることにより、Ｇａ０
．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６
とｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐバリア層６４との価
電子帯上端のバンド不連続ΔＥｖが大きくなるため、ｐ
型ＩｎＰ上部クラッド層５０からＧａ０．２７Ｉｎ０．
７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活性層４６に注入された正
孔がｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４へオーバーフローす
ることを抑制する障壁となる。従って、レーザ発振のし
きい値電流を低く抑えることができ、効率を向上させる
ことができる。
【００５２】このとき、ｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５
Ｐバリア層６４は格子不整合を生じるため、ｎ型Ｇａ０
．５ Ｉｎ０．５Ｐバリア層６４の膜厚を、転位などの
欠陥の導入されない臨界膜厚ｈｃ 以下であって、正孔
のトンネリングが生じない膜厚に制御する。なお、上記
実施例においては、ｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐバ
リア層６４を用いたが、ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４
とＧａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活
性層４６との間に設けるバリア層としてはこれに限らず
、例えば（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ
（０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１）層であっても同様の効果を
奏することができる。
Ｐバリア層６４は格子不整合を生じるため、ｎ型Ｇａ０
．５ Ｉｎ０．５Ｐバリア層６４の膜厚を、転位などの
欠陥の導入されない臨界膜厚ｈｃ 以下であって、正孔
のトンネリングが生じない膜厚に制御する。なお、上記
実施例においては、ｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐバ
リア層６４を用いたが、ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層４４
とＧａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４０活
性層４６との間に設けるバリア層としてはこれに限らず
、例えば（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ
（０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１）層であっても同様の効果を
奏することができる。
【００５３】また、上記４つの実施例においては、活性
層とｐ型クラッド層との間、又は活性層とｎ型クラッド
層との間のいずれかにバリア層を設ける場合について述
べたが、これら２種類のバリア層を同時に設けてもよい
。この場合には、電子及び正孔の両者のオーバーフロー
を抑制することができるため、上記２つの実施例に比べ
て相乗された効果を奏することができる。
層とｐ型クラッド層との間、又は活性層とｎ型クラッド
層との間のいずれかにバリア層を設ける場合について述
べたが、これら２種類のバリア層を同時に設けてもよい
。この場合には、電子及び正孔の両者のオーバーフロー
を抑制することができるため、上記２つの実施例に比べ
て相乗された効果を奏することができる。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ｐ型クラッド層と活性層との間に第１のバリア層を設け
、この第１のバリア層と活性層との伝導帯下端のバンド
不連続がｐ型クラッド層と活性層との伝導帯下端のバン
ド不連続より大きくなるようにすることにより、また、
ｎ型クラッド層と活性層との間に第２のバリア層を設け
、この第２のバリア層と活性層との価電子帯上端のバン
ド不連続がｎ型クラッド層と活性層との価電子帯上端の
バンド不連続より大きくなるようにすることにより、活
性層に注入されたキャリアのオーバーフローを抑制する
ことができるため、低しきい値電流で高効率の半導体発
光装置を実現することができる。
ｐ型クラッド層と活性層との間に第１のバリア層を設け
、この第１のバリア層と活性層との伝導帯下端のバンド
不連続がｐ型クラッド層と活性層との伝導帯下端のバン
ド不連続より大きくなるようにすることにより、また、
ｎ型クラッド層と活性層との間に第２のバリア層を設け
、この第２のバリア層と活性層との価電子帯上端のバン
ド不連続がｎ型クラッド層と活性層との価電子帯上端の
バンド不連続より大きくなるようにすることにより、活
性層に注入されたキャリアのオーバーフローを抑制する
ことができるため、低しきい値電流で高効率の半導体発
光装置を実現することができる。
【図１】本発明の第１の実施例による０．６μｍ帯の可
視光半導体レーザの断面及びそのエネルギーバンド（順
方向バイアス状態）を示す図である。
視光半導体レーザの断面及びそのエネルギーバンド（順
方向バイアス状態）を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例による０．６μｍ帯の可
視光半導体レーザの製造方法を示す工程図である。
視光半導体レーザの製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明の第２の実施例による０．６μｍ帯の可
視光半導体レーザの断面及びそのエネルギーバンド（順
方向バイアス状態）を示す図である。
視光半導体レーザの断面及びそのエネルギーバンド（順
方向バイアス状態）を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例による１μｍ帯半導体レ
ーザの断面及びそのエネルギーバンド（順方向バイアス
状態）を示す図である。
ーザの断面及びそのエネルギーバンド（順方向バイアス
状態）を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例による１μｍ帯半導体レ
ーザの製造方法を示す工程図である。
ーザの製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の第４の実施例による１μｍ帯半導体レ
ーザの断面及びそのエネルギーバンド（順方向バイアス
状態）を示す図である。
ーザの断面及びそのエネルギーバンド（順方向バイアス
状態）を示す図である。
【図７】従来の可視光半導体レーザのエネルギーバンド
（順方向バイアス状態）を示す図である。
（順方向バイアス状態）を示す図である。
【図８】従来の１μｍ帯半導体レーザのエネルギーバン
ド（順方向バイアス状態）を示す図である。
ド（順方向バイアス状態）を示す図である。
１２…ｎ＋ 型ＧａＡｓ基板
１４…ｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ
０．５ Ｐ下部クラッド層 １６…Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１８…ｐ型Ａ
ｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層２０…ｐ型（Ａｌ
０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部ク
ラッド層 ２０ａ…ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉ
ｎ０．５ Ｐ第１上部クラッド層 ２０ｂ…ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉ
ｎ０．５ Ｐ第２上部クラッド層 ２２…ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層 ２４…ｐ＋ 型ＧａＡｓコンタクト層 ２６…ｐ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐエッチングスト
ップ層２８…ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ３０…ＳｉＯ２ 膜 ３２…ｎ型ＡｌＰバリア層 ４２…ｎ＋ 型ＩｎＰ基板 ４４…ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層 ４６…Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４
０活性層４８…ｐ型ＧａＡｓバリア層 ５０…ｐ型ＩｎＰ上部クラッド層 ５２…ｐ型ＩｎＰ第１埋め込み層 ５４…ｎ型ＩｎＰ第２埋め込み層 ５６…ｐ型ＩｎＰ第３埋め込み層 ５８…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ６０…ｐ＋ 型Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０
Ｐ０．４０コンタクト層 ６２…ＳｉＯ２ 膜 ６４…ｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐバリア層７２…
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層７４…ｐ型（Ａｌ０
．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド
層 ７６…ｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ
０．５ Ｐクラッド層 ８２…Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４
０活性層８４…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ８６…ｎ型ＩｎＰクラッド層
０．５ Ｐ下部クラッド層 １６…Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層１８…ｐ型Ａ
ｌ０．８ Ｇａ０．２ Ａｓバリア層２０…ｐ型（Ａｌ
０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ上部ク
ラッド層 ２０ａ…ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉ
ｎ０．５ Ｐ第１上部クラッド層 ２０ｂ…ｐ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉ
ｎ０．５ Ｐ第２上部クラッド層 ２２…ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層 ２４…ｐ＋ 型ＧａＡｓコンタクト層 ２６…ｐ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐエッチングスト
ップ層２８…ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ３０…ＳｉＯ２ 膜 ３２…ｎ型ＡｌＰバリア層 ４２…ｎ＋ 型ＩｎＰ基板 ４４…ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層 ４６…Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４
０活性層４８…ｐ型ＧａＡｓバリア層 ５０…ｐ型ＩｎＰ上部クラッド層 ５２…ｐ型ＩｎＰ第１埋め込み層 ５４…ｎ型ＩｎＰ第２埋め込み層 ５６…ｐ型ＩｎＰ第３埋め込み層 ５８…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ６０…ｐ＋ 型Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０
Ｐ０．４０コンタクト層 ６２…ＳｉＯ２ 膜 ６４…ｎ型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐバリア層７２…
Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層７４…ｐ型（Ａｌ０
．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド
層 ７６…ｎ型（Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ ）０．５ Ｉｎ
０．５ Ｐクラッド層 ８２…Ｇａ０．２７Ｉｎ０．７３Ａｓ０．６０Ｐ０．４
０活性層８４…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ８６…ｎ型ＩｎＰクラッド層
Claims (6)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、前記半導
体基板上に形成された第１導電型の下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に形成され、前記下部クラッド層
よりも禁制帯幅が小さい活性層と、前記活性層上に形成
され、前記活性層よりも禁制帯幅が大きい第２導電型の
上部クラッド層とを有する半導体発光装置において、前
記下部又は上部クラッド層のうち、ｐ型の導電型を有す
るｐ型クラッド層と前記活性層との間に第１のバリア層
を設け、前記第１のバリア層と前記活性層との伝導帯下
端のバンド不連続が前記ｐ型クラッド層と前記活性層と
の伝導帯下端のバンド不連続より大きくなるようにする
ことを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体発光装置におい
て、前記半導体基板がＧａＡｓ基板であり、前記下部ク
ラッド層が（Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ ）０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐ層であり、前記活性層が（Ａｌｙ Ｇａ１−ｙ
）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ（０≦ｙ＜ｘ）層であり、前
記上部クラッド層が（Ａｌｚ Ｇａ１−ｚ ）０．５
Ｉｎ０．５ Ｐ（ｘ＜ｚ＜１）層であり、前記第１のバ
リア層がＡｌｕ Ｇａ１−ｕ Ａｓ（０．５＜ｕ≦１）
層又は（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（
０≦ｖ≦１，０．５＜ｗ≦１）層であることを特徴とす
る半導体発光装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体発光装置におい
て、前記半導体基板がＩｎＰ基板であり、前記下部クラ
ッド層がＧａｕ１Ｉｎ１−ｕ１Ａｓｖ１Ｐ１−ｖ１（０
≦ｕ１＜ｘ，０≦ｖ１＜ｙ）層であり、前記活性層がＧ
ａｘ Ｉｎ１−ｘ Ａｓｙ Ｐ１−ｙ （０＜ｘ≦１，
０＜ｙ≦１）層であり、前記上部クラッド層がＧａｕ２
Ｉｎ１−ｕ２Ａｓｖ２Ｐ１−ｖ２（０≦ｕ２＜ｘ，０≦
ｖ２＜ｙ）層であり、前記第１のバリア層がＡｌｕ Ｇ
ａ１−ｕ Ａｓ（０≦ｕ≦１）層又は（Ａｌｖ Ｇａ１
−ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０≦ｗ≦１
）層であることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項４】 第１導電型の半導体基板と、前記半導
体基板上に形成された第１導電型の下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に形成され、前記下部クラッド層
よりも禁制帯幅が小さい活性層と、前記活性層上に形成
され、前記活性層よりも禁制帯幅が大きい第２導電型の
上部クラッド層とを有する半導体発光装置において、前
記下部クラッド層又は前記上部クラッド層のうちのｎ型
クラッド層と前記活性層との間に第２のバリア層を設け
、前記第２のバリア層と前記活性層との価電子帯上端の
バンド不連続が前記ｎ型クラッド層と前記活性層との価
電子帯上端のバンド不連続より大きくなるようにするこ
とを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の半導体発光装置におい
て、前記半導体基板がＧａＡｓ基板であり、前記下部ク
ラッド層が（Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ ）０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐ層であり、前記活性層が（Ａｌｙ Ｇａ１−ｙ
）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ（０≦ｙ＜ｘ）層であり、前
記上部クラッド層が（Ａｌｚ Ｇａ１−ｚ ）０．５
Ｉｎ０．５ Ｐ（ｘ＜ｚ＜１）層であり、前記第２のバ
リア層が（Ａｌｖ Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ
（０≦ｖ≦１，０．５＜ｗ≦１）層であることを特徴と
する半導体発光装置。 - 【請求項６】 請求項４記載の半導体発光装置におい
て、前記半導体基板がＩｎＰ基板であり、前記下部クラ
ッド層がＧａｕ１Ｉｎ１−ｕ１Ａｓｖ１Ｐ１−ｖ１（０
≦ｕ１＜ｘ，０≦ｖ１＜ｙ）層であり、前記活性層がＧ
ａｘ Ｉｎ１−ｘ Ａｓｙ Ｐ１−ｙ （０＜ｘ≦１，
０＜ｙ≦１）層であり、前記上部クラッド層がＧａｕ２
Ｉｎ１−ｕ２Ａｓｖ２Ｐ１−ｖ２（０≦ｕ２＜ｘ，０≦
ｖ２＜ｙ）層であり、前記第２のバリア層が（Ａｌｖ
Ｇａ１−ｖ ）ｗ Ｉｎ１−ｗ Ｐ（０≦ｖ≦１，０≦
ｗ≦１）層であることを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13440791A JPH04359486A (ja) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13440791A JPH04359486A (ja) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04359486A true JPH04359486A (ja) | 1992-12-11 |
Family
ID=15127664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13440791A Withdrawn JPH04359486A (ja) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04359486A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005124952A1 (ja) * | 2004-06-18 | 2008-07-31 | ソニー株式会社 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| US8279519B2 (en) | 2001-03-13 | 2012-10-02 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor optical modulator, an optical amplifier and an integrated semiconductor light-emitting device |
-
1991
- 1991-06-05 JP JP13440791A patent/JPH04359486A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8279519B2 (en) | 2001-03-13 | 2012-10-02 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor optical modulator, an optical amplifier and an integrated semiconductor light-emitting device |
| JPWO2005124952A1 (ja) * | 2004-06-18 | 2008-07-31 | ソニー株式会社 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |