JPH05102600A - 半導体レーザ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ半導体レーザにおい
て電子のオーバーフローを抑制し、発光効率・高温動作
の改善を図る。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ半導体基板１０上に、ｎ−ＩｎＰ
第１のクラッド層１１と、ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）を含む発
光層１２と、ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．４８〜
１．００）歪バリア層１３と、ｐ−ＩｎＰ第２のクラッ
ド層１４が積層された構造を有する。 【効果】 ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．４８〜
１．００）からなる歪バリア層を設けることによって、
発光層と歪バリア層間の伝導帯のヘテロ障壁を大きくで
き、発光層１２に注入された電子が、第２のクラッド層
１４に漏れることなく正孔と発光再結合するため、発光
効率が高く、高温動作するＩｎＧａＡｓ（Ｐ）を発光層
とする半導体レーザが得られる。
て電子のオーバーフローを抑制し、発光効率・高温動作
の改善を図る。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ半導体基板１０上に、ｎ−ＩｎＰ
第１のクラッド層１１と、ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）を含む発
光層１２と、ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．４８〜
１．００）歪バリア層１３と、ｐ−ＩｎＰ第２のクラッ
ド層１４が積層された構造を有する。 【効果】 ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．４８〜
１．００）からなる歪バリア層を設けることによって、
発光層と歪バリア層間の伝導帯のヘテロ障壁を大きくで
き、発光層１２に注入された電子が、第２のクラッド層
１４に漏れることなく正孔と発光再結合するため、発光
効率が高く、高温動作するＩｎＧａＡｓ（Ｐ）を発光層
とする半導体レーザが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムの主構
成要素となる半導体レーザに関する。
成要素となる半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信技術の進歩にともない、その適用
分野は基幹伝送系から、加入者系・ＬＡＮ・データリン
ク等のシステムへ急速に広がりつつある。このような光
システムの高度化に対応するためには、光素子のより高
性能化が不可欠である。これまでに低損失光ファイバ通
信用光源として、Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y ／ＩｎＰ
ダブルヘテロ構造の半導体レーザが実用化されている。
分野は基幹伝送系から、加入者系・ＬＡＮ・データリン
ク等のシステムへ急速に広がりつつある。このような光
システムの高度化に対応するためには、光素子のより高
性能化が不可欠である。これまでに低損失光ファイバ通
信用光源として、Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y ／ＩｎＰ
ダブルヘテロ構造の半導体レーザが実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波長１
μｍ帯のｐ−ＩｎＰ／Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y ／ｎ
−ＩｎＰダブルヘテロ構造を有する通常の半導体レーザ
に関しては、例えば米津らによる「半導体素子工学 −
発光・受光素子−」工学図書株式会社刊，２２７頁から
２４３頁に詳しく記載されているように、波長０．８μ
ｍ帯のＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ系と比べて発光効率が低
い、光出力が低出力で飽和する、発振しきい値の特性温
度Ｔ0 が小さく高温動作が困難などの問題が生じてい
た。
μｍ帯のｐ−ＩｎＰ／Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y ／ｎ
−ＩｎＰダブルヘテロ構造を有する通常の半導体レーザ
に関しては、例えば米津らによる「半導体素子工学 −
発光・受光素子−」工学図書株式会社刊，２２７頁から
２４３頁に詳しく記載されているように、波長０．８μ
ｍ帯のＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ系と比べて発光効率が低
い、光出力が低出力で飽和する、発振しきい値の特性温
度Ｔ0 が小さく高温動作が困難などの問題が生じてい
た。
【０００４】発光効率の低下、光出力の飽和、高温動作
が困難な原因の一つは、クラッド層へのキャリアの漏れ
過程・オージェ過程等によって発光層に注入された電子
・正孔が発光に寄与することなく再結合してしまうこと
にある。Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y ／ＩｎＰ系におい
ては、伝導帯のバンド不連続量ΔＥｃと価電子帯のバン
ド不連続量ΔＥｖの比（いわゆるバンドオフセット比）
がΔＥｃ／ΔＥｖ＝０．２２／０．３８と小さいため、
ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）発光層に注入された電子はヘテロ障
壁を越えてｐ形ＩｎＰクラッド層に漏れやすい。特に、
ＩｎＧａＡｓＰ系は、オージェ再結合過程によって発光
層中に運動エネルギーの高い電子が生成されやすく、電
子のｐ形ＩｎＰクラッド層への漏れが促進する。また、
高温動作時においても、発光層中に高いエネルギーの電
子が生成されるので電子の漏れはさらに促進する。
が困難な原因の一つは、クラッド層へのキャリアの漏れ
過程・オージェ過程等によって発光層に注入された電子
・正孔が発光に寄与することなく再結合してしまうこと
にある。Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y ／ＩｎＰ系におい
ては、伝導帯のバンド不連続量ΔＥｃと価電子帯のバン
ド不連続量ΔＥｖの比（いわゆるバンドオフセット比）
がΔＥｃ／ΔＥｖ＝０．２２／０．３８と小さいため、
ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）発光層に注入された電子はヘテロ障
壁を越えてｐ形ＩｎＰクラッド層に漏れやすい。特に、
ＩｎＧａＡｓＰ系は、オージェ再結合過程によって発光
層中に運動エネルギーの高い電子が生成されやすく、電
子のｐ形ＩｎＰクラッド層への漏れが促進する。また、
高温動作時においても、発光層中に高いエネルギーの電
子が生成されるので電子の漏れはさらに促進する。
【０００５】本発明の目的は、上記の原因を除去し、発
光効率が高く高出力で高温動作するＩｎＧａＡｓＰまた
はＩｎＧａＡｓを発光層とする半導体レーザを提供する
ことにある。
光効率が高く高出力で高温動作するＩｎＧａＡｓＰまた
はＩｎＧａＡｓを発光層とする半導体レーザを提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ｎ形のＩｎＰ
半導体基板上に形成された埋め込み構造の半導体レーザ
において、ｎ形のＩｎＰからなる第１のクラッド層と、
ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓを少なくとも含む発
光層と、ｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ＝０．４８〜
１．００）からなる第１の歪バリア層と、ｐ形のＩｎＰ
からなる第２のクラッド層が順次積層された構造を有し
ている。
半導体基板上に形成された埋め込み構造の半導体レーザ
において、ｎ形のＩｎＰからなる第１のクラッド層と、
ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓを少なくとも含む発
光層と、ｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ＝０．４８〜
１．００）からなる第１の歪バリア層と、ｐ形のＩｎＰ
からなる第２のクラッド層が順次積層された構造を有し
ている。
【０００７】また本発明は、ｎ形のＩｎＰ半導体基板上
に形成された埋め込み構造の半導体レーザにおいて、Ｉ
ｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓを少なくとも含む発光
層を少なくとも含むメサストライプの側壁が、ｐ形のＩ
ｎ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ＝０．４８〜１．００）からなる
第２の歪バリア層とｐ形のＩｎＰからなる埋め込み層で
少なくとも埋め込まれた構造を有している。
に形成された埋め込み構造の半導体レーザにおいて、Ｉ
ｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓを少なくとも含む発光
層を少なくとも含むメサストライプの側壁が、ｐ形のＩ
ｎ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ＝０．４８〜１．００）からなる
第２の歪バリア層とｐ形のＩｎＰからなる埋め込み層で
少なくとも埋め込まれた構造を有している。
【０００８】
【作用】Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ系は、Ｉ
ｎＰと格子整合がとれているｘ＝０．４８の場合、バン
ドオフセット比がΔＥｃ／ΔＥｖ＝０．５０／０．２２
と伝導帯に大きなバンド不連続を有する材料系である。
さらにこの材料系は、ＩｎＡｌＡｓの組成ｘを０．４８
から１まで変化させ歪を導入することによって、バンド
オフセット比を高め伝導帯の不連続量をさらに拡大でき
るという特徴を持っている。
ｎＰと格子整合がとれているｘ＝０．４８の場合、バン
ドオフセット比がΔＥｃ／ΔＥｖ＝０．５０／０．２２
と伝導帯に大きなバンド不連続を有する材料系である。
さらにこの材料系は、ＩｎＡｌＡｓの組成ｘを０．４８
から１まで変化させ歪を導入することによって、バンド
オフセット比を高め伝導帯の不連続量をさらに拡大でき
るという特徴を持っている。
【０００９】本発明では、従来例であるＩｎx Ｇａ1-x
Ａｓy Ｐ1-y ／ＩｎＰダブルヘテロ構造におけるＩｎＧ
ａＡｓ（Ｐ）を含む発光層とｐ形ＩｎＰのクラッド層の
間に、ｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ＝０．４８〜１．
００）からなる歪バリア層を設けることによって、図３
（ａ）に示すように電流注入時において、発光層１２と
歪バリア層１３間の伝導帯のヘテロ障壁を大きくするこ
とが可能となる。この大きな伝導帯のヘテロ障壁によっ
て、発光層１２に注入された電子が第２のクラッド層１
４へ漏れにくくなる。特にオージェ過程によって生じた
高い運動エネルギーの電子に対してこの効果は著しい。
また、ストライプ状の発光層１２の側壁をｐ形のＩｎ
1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ＝０．４８〜１．００）からなる第
２の歪バリア層２１とｐ形のＩｎＰからなる埋め込み層
２２で埋め込むことで、図３（ａ）と同じ原理により発
光層側壁を通りｐ−ＩｎＰ埋め込み層２２へ流れる電子
の漏れを抑制できる。更に、図３（ｂ）に示すように第
２の歪バリア層２１は、発光層を通らずに第１のクラッ
ド層１１から埋め込み層へ電子が直接流れるのを抑制す
る効果も有している。
Ａｓy Ｐ1-y ／ＩｎＰダブルヘテロ構造におけるＩｎＧ
ａＡｓ（Ｐ）を含む発光層とｐ形ＩｎＰのクラッド層の
間に、ｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ＝０．４８〜１．
００）からなる歪バリア層を設けることによって、図３
（ａ）に示すように電流注入時において、発光層１２と
歪バリア層１３間の伝導帯のヘテロ障壁を大きくするこ
とが可能となる。この大きな伝導帯のヘテロ障壁によっ
て、発光層１２に注入された電子が第２のクラッド層１
４へ漏れにくくなる。特にオージェ過程によって生じた
高い運動エネルギーの電子に対してこの効果は著しい。
また、ストライプ状の発光層１２の側壁をｐ形のＩｎ
1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ＝０．４８〜１．００）からなる第
２の歪バリア層２１とｐ形のＩｎＰからなる埋め込み層
２２で埋め込むことで、図３（ａ）と同じ原理により発
光層側壁を通りｐ−ＩｎＰ埋め込み層２２へ流れる電子
の漏れを抑制できる。更に、図３（ｂ）に示すように第
２の歪バリア層２１は、発光層を通らずに第１のクラッ
ド層１１から埋め込み層へ電子が直接流れるのを抑制す
る効果も有している。
【００１０】従って、本発明の採用により、発光層に注
入された電子が第２のクラッド層１４および埋め込み層
２２に漏れることなく正孔と発光再結合することで、お
よび発光層を通らずに埋め込み層へ流れる無効電流を抑
制できること等の理由から、発光効率が高く高出力で高
温動作するＩｎＧａＡｓ（Ｐ）を発光層とする半導体レ
ーザが得られる。
入された電子が第２のクラッド層１４および埋め込み層
２２に漏れることなく正孔と発光再結合することで、お
よび発光層を通らずに埋め込み層へ流れる無効電流を抑
制できること等の理由から、発光効率が高く高出力で高
温動作するＩｎＧａＡｓ（Ｐ）を発光層とする半導体レ
ーザが得られる。
【００１１】
【実施例】次に図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
【００１２】図１は本発明の第１の実施例を示す半導体
レーザの構造図、図３（ａ）はその実施例の発光時にお
けるバンド構造図である。
レーザの構造図、図３（ａ）はその実施例の発光時にお
けるバンド構造図である。
【００１３】先ず、厚さ３５０μｍのｎ−ＩｎＰからな
る半導体基板１０上に、気相成長法または分子線成長法
などによりｎ−ＩｎＰからなる第１のクラッド層１１
（厚さ１μｍ，キャリア濃度２×１０17ｃｍ-3）、Ｉｎ
Ｐと格子整合するバンドギャップ波長が１．３μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰからなる発光層１２（厚さ０．１μｍ，ノ
ンドープ）、ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．５４）
からなる第１の歪バリア層１３（厚さ０．０２μｍ、キ
ャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）ｐ−ＩｎＰからなる第２
のクラッド層１４（厚さ１．５μｍ，キャリア濃度５×
１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタク
ト層１５（厚さ０．５μｍ，キャリア濃度１×１０19ｃ
ｍ-3）を順次成長する。次に、ＳｉＯ2 からなる誘電体
をマスクとして用い、臭素とメチルアルコールの混合液
によりエッチングし幅１．５μｍ高さ２．５μｍのメサ
ストライプ１６を形成した後、この誘電体をマスクとし
て用いＦｅを添加した半絶縁性ＩｎＰからなる第１の埋
め込み層１７をメサストライプ１６の両側に選択成長す
る。メサストライプ１６上部のコンタクト層１５上にＡ
ｕＺｎからなるｐ電極１８を形成する。ｎ−ＩｎＰ基板
１０の裏面を１００μｍ程度の厚さになるまで研磨した
後、裏面側にＡｕＧｅＮｉからなるｎ電極１９を形成し
第１の実施例の半導体レーザが完成する。
る半導体基板１０上に、気相成長法または分子線成長法
などによりｎ−ＩｎＰからなる第１のクラッド層１１
（厚さ１μｍ，キャリア濃度２×１０17ｃｍ-3）、Ｉｎ
Ｐと格子整合するバンドギャップ波長が１．３μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰからなる発光層１２（厚さ０．１μｍ，ノ
ンドープ）、ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．５４）
からなる第１の歪バリア層１３（厚さ０．０２μｍ、キ
ャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）ｐ−ＩｎＰからなる第２
のクラッド層１４（厚さ１．５μｍ，キャリア濃度５×
１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタク
ト層１５（厚さ０．５μｍ，キャリア濃度１×１０19ｃ
ｍ-3）を順次成長する。次に、ＳｉＯ2 からなる誘電体
をマスクとして用い、臭素とメチルアルコールの混合液
によりエッチングし幅１．５μｍ高さ２．５μｍのメサ
ストライプ１６を形成した後、この誘電体をマスクとし
て用いＦｅを添加した半絶縁性ＩｎＰからなる第１の埋
め込み層１７をメサストライプ１６の両側に選択成長す
る。メサストライプ１６上部のコンタクト層１５上にＡ
ｕＺｎからなるｐ電極１８を形成する。ｎ−ＩｎＰ基板
１０の裏面を１００μｍ程度の厚さになるまで研磨した
後、裏面側にＡｕＧｅＮｉからなるｎ電極１９を形成し
第１の実施例の半導体レーザが完成する。
【００１４】このようにＩｎＧａＡｓＰからなる発光層
とｐ−ＩｎＰからなるクラッド層の間に、ｐ−Ｉｎ1-x
Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．４８〜１．００）からなる歪バリ
ア層を設けることによって、図３（ａ）に示すように電
流注入時において、発光層と歪バリア層間の伝導帯のヘ
テロ障壁を大きくすることが可能となる。この大きな伝
導帯のヘテロ障壁によって、発光層に注入された電子が
クラッド層へ漏れにくくなり、電子と正孔の発光再結合
が効率よく行われるため、共振器長３００μｍ、端面反
射率構成３０％−８０％の半導体レーザで８５℃，５ｍ
Ｗの動作電流として約４０ｍＡが得られる。
とｐ−ＩｎＰからなるクラッド層の間に、ｐ−Ｉｎ1-x
Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．４８〜１．００）からなる歪バリ
ア層を設けることによって、図３（ａ）に示すように電
流注入時において、発光層と歪バリア層間の伝導帯のヘ
テロ障壁を大きくすることが可能となる。この大きな伝
導帯のヘテロ障壁によって、発光層に注入された電子が
クラッド層へ漏れにくくなり、電子と正孔の発光再結合
が効率よく行われるため、共振器長３００μｍ、端面反
射率構成３０％−８０％の半導体レーザで８５℃，５ｍ
Ｗの動作電流として約４０ｍＡが得られる。
【００１５】図２は、第２の実施例である半導体レーザ
の構造図である。
の構造図である。
【００１６】先ず、厚さ３５０μｍのｎ−ＩｎＰからな
る半導体基板１０上に、気相成長法または分子線成長法
などによりｎ−ＩｎＰからなる第１のクラッド層１１
（厚さ１μｍ、キャリア濃度２×１０17ｃｍ-3）、Ｉｎ
Ｐと格子整合するバンドギャップ波長が１．３μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰからなる発光層１２（厚さ０．１μｍ、ノ
ンドープ）、ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．５４）
からなる第１の歪バリア層１３（厚さ０．０２μｍ，キ
ャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＰからなる第
２のクラッド層１４（厚さ１．５μｍ，キャリア濃度５
×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタ
クト層１５（厚さ０．５μｍ，キャリア濃度１×１０19
ｃｍ-3）を順次成長する。次に、ＳｉＯ2 からなる誘電
体をマスクとして用い臭素とメチルアルコールの混合液
によりエッチングし幅１．５μｍ高さ２．５μｍのメサ
ストライプ１６を形成した後、この誘電体をマスクとし
て用いｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．５４）からな
る第２の歪バリア層２１（厚さ０．０２μｍ，キャリア
濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＰからなる第２の埋
め込み層２２（厚さ０．５μｍ，キャリア濃度５×１０
17ｃｍ-3）、ｎ−ＩｎＰからなる第３の埋め込み層２３
（厚さ２．０μｍ，キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）を
メサストライプ１６の両側に選択成長する。次にメサス
トライプ１６上部のコンタクト層１５上にＡｕＺｎから
なるｐ電極１８を形成する。ｎ−ＩｎＰ基板１０の裏面
を１００μｍ程度の厚さになるまで研磨した後、裏面側
にＡｕＧｅＮｉからなるｎ電極１９を形成し第２の実施
例の半導体レーザが完成する。
る半導体基板１０上に、気相成長法または分子線成長法
などによりｎ−ＩｎＰからなる第１のクラッド層１１
（厚さ１μｍ、キャリア濃度２×１０17ｃｍ-3）、Ｉｎ
Ｐと格子整合するバンドギャップ波長が１．３μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰからなる発光層１２（厚さ０．１μｍ、ノ
ンドープ）、ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．５４）
からなる第１の歪バリア層１３（厚さ０．０２μｍ，キ
ャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＰからなる第
２のクラッド層１４（厚さ１．５μｍ，キャリア濃度５
×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタ
クト層１５（厚さ０．５μｍ，キャリア濃度１×１０19
ｃｍ-3）を順次成長する。次に、ＳｉＯ2 からなる誘電
体をマスクとして用い臭素とメチルアルコールの混合液
によりエッチングし幅１．５μｍ高さ２．５μｍのメサ
ストライプ１６を形成した後、この誘電体をマスクとし
て用いｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．５４）からな
る第２の歪バリア層２１（厚さ０．０２μｍ，キャリア
濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＰからなる第２の埋
め込み層２２（厚さ０．５μｍ，キャリア濃度５×１０
17ｃｍ-3）、ｎ−ＩｎＰからなる第３の埋め込み層２３
（厚さ２．０μｍ，キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）を
メサストライプ１６の両側に選択成長する。次にメサス
トライプ１６上部のコンタクト層１５上にＡｕＺｎから
なるｐ電極１８を形成する。ｎ−ＩｎＰ基板１０の裏面
を１００μｍ程度の厚さになるまで研磨した後、裏面側
にＡｕＧｅＮｉからなるｎ電極１９を形成し第２の実施
例の半導体レーザが完成する。
【００１７】第２の実施例では、第１の実施例の効果に
加えてストライプ状の発光層をｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａ
ｓ（ｘ＝０．４８〜１．００）からなる第２の歪バリア
層とｐ形のＩｎＰからなる埋め込み層で埋め込むことに
よって、発光層側壁を通りｐ−ＩｎＰ埋め込み層へ漏れ
る電子数を抑制できる。更に、第２の歪バリア層は、発
光層を通らずに第１のクラッド層から埋め込み層へ電子
が直接流れるのを抑制する効果も有している。結果とし
て共振器長３００μｍ，端面反射率構成３０％−８０％
の半導体レーザで８５℃，５ｍＷの動作電流として約３
５ｍＡが得られる。なお、図３（ｂ）は発光時における
埋め込み層と第１のクラッド層間のバンド構造図を示し
ている。
加えてストライプ状の発光層をｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａ
ｓ（ｘ＝０．４８〜１．００）からなる第２の歪バリア
層とｐ形のＩｎＰからなる埋め込み層で埋め込むことに
よって、発光層側壁を通りｐ−ＩｎＰ埋め込み層へ漏れ
る電子数を抑制できる。更に、第２の歪バリア層は、発
光層を通らずに第１のクラッド層から埋め込み層へ電子
が直接流れるのを抑制する効果も有している。結果とし
て共振器長３００μｍ，端面反射率構成３０％−８０％
の半導体レーザで８５℃，５ｍＷの動作電流として約３
５ｍＡが得られる。なお、図３（ｂ）は発光時における
埋め込み層と第１のクラッド層間のバンド構造図を示し
ている。
【００１８】従って、本発明の採用により、発光層に注
入された電子がクラッド層および埋め込み層に漏れるこ
となく正孔と発光再結合すること、および発光層を通ら
ずに埋め込み層へ流れる無効電流を抑制できること等の
理由から、発光効率が高く高出力で高温動作するＩｎＧ
ａＡｓ（Ｐ）を発光層とする半導体レーザが得られる。
入された電子がクラッド層および埋め込み層に漏れるこ
となく正孔と発光再結合すること、および発光層を通ら
ずに埋め込み層へ流れる無効電流を抑制できること等の
理由から、発光効率が高く高出力で高温動作するＩｎＧ
ａＡｓ（Ｐ）を発光層とする半導体レーザが得られる。
【００１９】なお、上記実施例においては寸法例も示し
たが、結晶成長や混晶化及びエッチングの様子は成長
法，条件などで大幅に変化するからそれらと共に適切な
寸法を採用すべきことは言うまでもない。電極金属・誘
電体の種類に関して制限はない。歪バリア層１３，２１
に関しては、良質な結晶成長が可能となる臨界膜厚の範
囲内であれば組成ｘを０．４８から１の範囲で任意に選
択可能であり、又発光層に関しては、ＩｎＧａＡｓＰ又
はＩｎＧａＡｓであれば制限はなく、さらに量子井戸構
造でも良いことは改めて詳細に説明するまでもなく明ら
かなことである。
たが、結晶成長や混晶化及びエッチングの様子は成長
法，条件などで大幅に変化するからそれらと共に適切な
寸法を採用すべきことは言うまでもない。電極金属・誘
電体の種類に関して制限はない。歪バリア層１３，２１
に関しては、良質な結晶成長が可能となる臨界膜厚の範
囲内であれば組成ｘを０．４８から１の範囲で任意に選
択可能であり、又発光層に関しては、ＩｎＧａＡｓＰ又
はＩｎＧａＡｓであれば制限はなく、さらに量子井戸構
造でも良いことは改めて詳細に説明するまでもなく明ら
かなことである。
【００２０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ればｎ形のＩｎＰからなる第１のクラッド層と、ＩｎＧ
ａＡｓ（Ｐ）を含む発光層と、ｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａ
ｓ（ｘ＝０．４８〜１．００）からなる第１の歪バリア
層と、ｐ形のＩｎＰからなる第２のクラッド層の積層構
造にすることによって、伝導帯のヘテロ障壁を大きくす
ることができ、発光層から第２のクラッド層への電子の
漏れを抑制することができる。また、ＩｎＧａＡｓ
（Ｐ）を含む発光層を少なくとも含むメサストライプ
を、ｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ＝０．４８〜１．０
０）からなる第２の歪バリア層とｐ形のＩｎＰからなる
埋め込み層で埋め込むことによって、発光層側壁を通る
電子の漏れを抑制できる。更に、第２の歪バリア層は、
発光層を通らずに第１のクラッド層から埋め込み層へ電
子が直接流れるのを抑制する効果も有している。
ればｎ形のＩｎＰからなる第１のクラッド層と、ＩｎＧ
ａＡｓ（Ｐ）を含む発光層と、ｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａ
ｓ（ｘ＝０．４８〜１．００）からなる第１の歪バリア
層と、ｐ形のＩｎＰからなる第２のクラッド層の積層構
造にすることによって、伝導帯のヘテロ障壁を大きくす
ることができ、発光層から第２のクラッド層への電子の
漏れを抑制することができる。また、ＩｎＧａＡｓ
（Ｐ）を含む発光層を少なくとも含むメサストライプ
を、ｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａｓ（ｘ＝０．４８〜１．０
０）からなる第２の歪バリア層とｐ形のＩｎＰからなる
埋め込み層で埋め込むことによって、発光層側壁を通る
電子の漏れを抑制できる。更に、第２の歪バリア層は、
発光層を通らずに第１のクラッド層から埋め込み層へ電
子が直接流れるのを抑制する効果も有している。
【００２１】従って、本発明の採用により、発光効率が
高く高出力で高温動作するＩｎＧａＡｓ（Ｐ）を発光層
とする半導体レーザが得られる。
高く高出力で高温動作するＩｎＧａＡｓ（Ｐ）を発光層
とする半導体レーザが得られる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す半導体レーザの構
造図である。
造図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す半導体レーザの構
造図である。
造図である。
【図３】（ａ）は実施例の発光時における発光層近傍の
バンド構造図、（ｂ）は第２の実施例の発光時における
埋め込み層第１のクラッド層間のバンド構造図である。
バンド構造図、（ｂ）は第２の実施例の発光時における
埋め込み層第１のクラッド層間のバンド構造図である。
１０ ｎ−ＩｎＰからなる半導体基板 １１ ｎ−ＩｎＰからなる第１のクラッド層 １２ ＩｎＧａＡｓＰからなる発光層 １３ ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．５４）からな
る第１の歪バリア層 １４ ｐ−ＩｎＰからなる第２のクラッド層 １５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層 １６ メサストライプ １７ 半絶縁ＩｎＰからなる第１の埋め込み層 １８ ｐ電極 １９ ｎ電極 ２０ 誘電体 ２１ ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．５４）からな
る第２の歪バリア層 ２２ ｐ−ＩｎＰからなる第２の埋め込み層 ２３ ｎ−ＩｎＰからなる第３の埋め込み層
る第１の歪バリア層 １４ ｐ−ＩｎＰからなる第２のクラッド層 １５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層 １６ メサストライプ １７ 半絶縁ＩｎＰからなる第１の埋め込み層 １８ ｐ電極 １９ ｎ電極 ２０ 誘電体 ２１ ｐ−Ｉｎ1-x Ａｌx Ａｓ（Ｘ＝０．５４）からな
る第２の歪バリア層 ２２ ｐ−ＩｎＰからなる第２の埋め込み層 ２３ ｎ−ＩｎＰからなる第３の埋め込み層
Claims (2)
- 【請求項１】ｎ形のＩｎＰ半導体基板上に形成された埋
め込み構造の半導体レーザにおいて、ｎ形のＩｎＰから
なる第１のクラッド層と、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧ
ａＡｓを少なくとも含む発光層と、ｐ形のＩｎ1-x Ａｌ
x Ａｓ（ｘ＝０．４８〜１．００）からなる第１の歪バ
リア層と、ｐ形のＩｎＰからなる第２のクラッド層が順
次積層された構造を有する半導体レーザ。 - 【請求項２】ｎ形のＩｎＰ半導体基板上に形成された埋
め込み構造の半導体レーザにおいて、ＩｎＧａＡｓＰま
たはＩｎＧａＡｓを少なくとも含む発光層を少なくとも
含むメサストライプの側壁が、ｐ形のＩｎ1-x Ａｌx Ａ
ｓ（ｘ＝０．４８〜１．００）からなる第２の歪バリア
層とｐ形のＩｎＰからなる埋め込み層で少なくとも埋め
込まれた構造を有する半導体レーザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3259506A JP2814786B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 半導体レーザ |
| US07/957,798 US5309467A (en) | 1991-10-08 | 1992-10-08 | Semiconductor laser with InGaAs or InGaAsP active layer |
| DE69209426T DE69209426T2 (de) | 1991-10-08 | 1992-10-08 | Halbleiterlaser |
| EP92117220A EP0536757B1 (en) | 1991-10-08 | 1992-10-08 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3259506A JP2814786B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102600A true JPH05102600A (ja) | 1993-04-23 |
| JP2814786B2 JP2814786B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=17335051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3259506A Expired - Fee Related JP2814786B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 半導体レーザ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5309467A (ja) |
| EP (1) | EP0536757B1 (ja) |
| JP (1) | JP2814786B2 (ja) |
| DE (1) | DE69209426T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003526214A (ja) * | 2000-03-03 | 2003-09-02 | アルプ ラゼール エス．アー． | 量子カスケードレーザーとその製造方法 |
| JP2014229742A (ja) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | 株式会社デンソー | 半導体レーザ |
| JP2014229743A (ja) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | 株式会社デンソー | 半導体レーザ |
| JP2017537481A (ja) * | 2014-12-03 | 2017-12-14 | アルプ レイザーズ ソシエテ アノニムＡｌｐｅｓ Ｌａｓｅｒｓ Ｓ．Ａ． | 電流ブロック層を有する量子カスケードレーザ |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5789772A (en) * | 1994-07-15 | 1998-08-04 | The Whitaker Corporation | Semi-insulating surface light emitting devices |
| US5629232A (en) * | 1994-11-14 | 1997-05-13 | The Whitaker Corporation | Method of fabricating semiconductor light emitting devices |
| EP0712169A1 (en) | 1994-11-14 | 1996-05-15 | The Whitaker Corporation | Semi-insulating edge emitting light emitting diode |
| US5608234A (en) * | 1994-11-14 | 1997-03-04 | The Whitaker Corporation | Semi-insulating edge emitting light emitting diode |
| US5937274A (en) * | 1995-01-31 | 1999-08-10 | Hitachi, Ltd. | Fabrication method for AlGaIn NPAsSb based devices |
| JP5834461B2 (ja) * | 2011-04-14 | 2015-12-24 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザモジュール及びその製造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5873178A (ja) * | 1981-10-27 | 1983-05-02 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS58219789A (ja) * | 1982-06-16 | 1983-12-21 | Hitachi Ltd | 埋込み型光半導体装置 |
| JPS59119719A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-11 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61228693A (ja) * | 1985-04-02 | 1986-10-11 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS63169086A (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | Fujikura Ltd | 埋込型半導体レ−ザの製造方法 |
| JPH0732292B2 (ja) * | 1987-06-17 | 1995-04-10 | 富士通株式会社 | 半導体発光装置 |
| JPH0831659B2 (ja) * | 1988-05-27 | 1996-03-27 | 富士通株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
| US5073805A (en) * | 1989-02-06 | 1991-12-17 | Optoelectronics Technology Research Corporation | Semiconductor light emitting device including a hole barrier contiguous to an active layer |
| JPH0371679A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-03-27 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体発光素子 |
-
1991
- 1991-10-08 JP JP3259506A patent/JP2814786B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-10-08 DE DE69209426T patent/DE69209426T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-08 EP EP92117220A patent/EP0536757B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-08 US US07/957,798 patent/US5309467A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003526214A (ja) * | 2000-03-03 | 2003-09-02 | アルプ ラゼール エス．アー． | 量子カスケードレーザーとその製造方法 |
| JP2014229742A (ja) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | 株式会社デンソー | 半導体レーザ |
| JP2014229743A (ja) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | 株式会社デンソー | 半導体レーザ |
| JP2017537481A (ja) * | 2014-12-03 | 2017-12-14 | アルプ レイザーズ ソシエテ アノニムＡｌｐｅｓ Ｌａｓｅｒｓ Ｓ．Ａ． | 電流ブロック層を有する量子カスケードレーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69209426D1 (de) | 1996-05-02 |
| EP0536757A1 (en) | 1993-04-14 |
| JP2814786B2 (ja) | 1998-10-27 |
| DE69209426T2 (de) | 1996-09-19 |
| US5309467A (en) | 1994-05-03 |
| EP0536757B1 (en) | 1996-03-27 |
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| JP2001077475A (ja) | 半導体レーザ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |