JPH05121828A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH05121828A
JPH05121828A JP29797191A JP29797191A JPH05121828A JP H05121828 A JPH05121828 A JP H05121828A JP 29797191 A JP29797191 A JP 29797191A JP 29797191 A JP29797191 A JP 29797191A JP H05121828 A JPH05121828 A JP H05121828A
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JP
Japan
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layer
light
active layer
optical waveguide
semiconductor laser
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Application number
JP29797191A
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English (en)
Inventor
Hideo Kawano
英夫 川野
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH05121828A publication Critical patent/JPH05121828A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2206Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials
    • HELECTRICITY
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    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2231Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32325Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発振しきい値が低くかつ非点隔差の小さい、
基本横モードで発振するAlGaInP系可視光半導体
レーザを提供する。 【構成】 活性層15をストライプ状メサ形状を有した
光ガイド層16とAl0.5 In0.5 P光反射層14で挾
む。光ガイド層16のメサ部の両側には、発振光を吸収
しない電流阻止層19を設ける。 【効果】 活性層に平行方向の作り付けの実効屈折率差
がメサ部とその両側での光ガイド層の厚さ変化により得
られるため、低発振しきい値で低非点隔差を有した屈折
率ガイド型レーザが実現できる。また、活性層に隣接し
た光反射層により発振光が光ガイド層側にしみ出すた
め、発光スポットが大きくなり高出力の光ビームの放出
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、POS、FAシステム
等のバーコードリーダ用およびレーザプリンタ等の光源
に用いられる半導体レーザに関し、特にメサ型ストライ
プによって横モード制御がなされているAlGaInP
系可視光半導体レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、この種用途に用いられている従
来の横モード制御型のAlGaInP系可視光半導体レ
ーザの構造を示す断面図である(例:昭和61年秋季応
用物理学会予稿集、P.165)。
【0003】この従来例は以下のようにして作製され
る。まず、n−GaAs基板1上にMOVPE法によ
り、n−GaAsバッファ層2、n−AlGaInPク
ラッド層3、GaInP活性層4、p−AlGaInP
クラッド層5、p−GaInPキャップ層6からなるダ
ブルヘテロ接合構造を形成し(第1回MOVPE成
長)、さらにその上にCVD法によりSiO2 膜を形成
する。
【0004】次に、写真蝕刻法により、SiO2 膜から
なる、5μm幅のストライプ状マスクを形成し、これを
マスクにp−AlGaInPクラッド層5を途中までエ
ッチングして、ストライプ状のメサを形成する。次い
で、2回目のMOVPE成長によってストライプ状のS
iO2 膜マスクを除く部分にn−GaAs電流阻止層7
を選択的に形成する。
【0005】その後、SiO2 膜マスクを除去し、3回
目のMOVPE成長によって全面にp−GaAsコンタ
クト層8を形成し、コンタクト層8上にp側電極9、n
−GaAs基板1上にn側電極10を形成することによ
り、図3に示す構造のレーザ素子が作製される。
【0006】この構造では、電流狭窄はn−GaAs電
流阻止層7により行われる。また、横モード制御はn−
GaAs電流阻止層7に光吸収を行わせてクラッド層5
に屈折率分布を形成することにより達成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、基本横モードで
発振し、低発振しきい値で低非点隔差を有する屈折率ガ
イド型の半導体レーザの要求が高まっている。しかしな
がら、前述のような従来の屈折率ガイド型半導体レーザ
では、活性層4に平行な方向の作り付けの実効屈折率差
をn−GaAs電流阻止層7による光吸収によって形成
しているために、発振しきい値が大きく、さらに非点隔
差が10〜13μmと比較的大きくレーザ光を微小スポ
ットに絞りにくいという欠点があった。
【0008】また、従来例では基本横モード制御に必要
な実効屈折率差を形成するのにメサ部両側のp−AlG
aInPクラッド層5を0.2〜0.3μmと薄くする
必要があることから、2回目のMOVPE成長によりn
−GaAs電流阻止層7を成長させる際にメサ部両側の
活性層4に熱的損傷を与え易く、そのため長寿命のレー
ザ素子の作製が困難であった。本発明は、このような問
題点を解決し、良好な特性を有し信頼性が高く横モード
制御が可能なAlGaInP系可視光半導体レーザを提
供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、活性層にメサストライプ形状を有するガイド層を隣
接させ、光ガイド層の厚さ変化により屈折率分布を形成
させることに特徴を有している。そして、メサ側部に形
成される電流阻止層は、発振光を吸収することのない材
料によって形成される。具体的には活性層がAlGaI
nPであるとき、電流阻止層には結晶成長が容易なAl
x Ga1-x As層が用いられる(x≧0.7)。また、
活性層の、光ガイド層と接していない側の面には、光を
有効に光がガイド層へしみ出させるために、光反射層が
設けられる。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の第1の実施例を示す断面図
である。
【0011】本実施例の半導体レーザは以下のように作
製される。原料として、トリメチルアルミニウム[(C
33 Al]、トリエチルガリウム[(C253
Ga]、トリメチルインジウム[(CH33 In]、
フォスフィン(PH3 )、アルシン(AsH3 )を用
い、減圧下でのMOVPE法により、面方位(100)
のn−GaAs基板層11(不純物濃度:2×1018cm
-3)上に、厚さ0.5μmのn−GaAsバッファ層1
2(不純物濃度:1×1017cm-3)、厚さ1μmのn−
(Al0.6 Ga0.40.5 In0.5 Pクラッド層13
(不純物濃度:5×1017cm-3)、厚さ0.3μmのn
−Al0.5 In0.5 P光反射層14、厚さ0.06μm
のGa0.5 In0.5 P活性層15、厚さ1μmのp−
(Al0.4 Ga0.60.5 In0.5 P光ガイド層16
(不純物濃度:3×1017cm-3)、厚さ0.7μmのp
−(Al0.6 Ga0.40.5 In0.5 Pクラッド層17
(不純物濃度:3×1017cm-3)、厚さ0.05μmの
p−Ga0.5 In0.5 Pキャップ層18(不純物濃度:
1×1018cm-3)を順次成長させてダブルヘテロウェハ
を形成する。
【0012】続いて、キャップ層18上にCVD法によ
りSiO2 膜を形成し、これに写真蝕刻を施して幅5μ
mのストライプ状のSiO2 膜マスクを形成する。次い
で、H3 PO4 、H22 、H2 Oの混合液およびH2
SO4 のエッチング液を用いて、光ガイド層16の途中
までエッチングしメサ部の両側の光ガイド層16の厚さ
を0.3〜0.4μmとなるようにする。
【0013】ついで、2回目のMOVPE成長によって
ストライプ状のSiO2 膜マスクを除く部分に厚さ0.
6μm(平坦部)のn−Al0.7 Ga0.3 As電流阻止
層19(不純物濃度:1×1018cm-3)を選択的に成長
させる。その後、SiO2 膜マスクを除去し、3回目の
MOVPE成長によって全面に厚さ3μmのp−GaA
sコンタクト層20(不純物濃度:5×1018cm-3)を
形成する。最後にコンタクト層20上にp側電極21、
n−GaAs基板11上にn側電極22を形成して本実
施例の半導体レーザの製作を完了する。
【0014】ここで、n−Al0.7 Ga0.3 As電流阻
止層19はその屈折率n1 がp−(Al0.6 Ga0.4
0.5 In0.5 Pクラッド層17の屈折率n2 に対して、
1≒n2 となるように組成調整されており、発振光に
対して吸収体としては作用することはない。即ち、電流
阻止層19は電流狭窄用領域としてのみ機能する。
【0015】また、活性層15に平行方向の作り付けの
実効屈折率差はメサ部とその両側での光ガイド層16の
厚さ変化により形成されるため、吸収ロスのない実数成
分の実効屈折率分布が得られる。従って、この光ガイド
層を用いた横モード制御によって、発振しきい値が低く
かつ非点隔差の小さい可視光半導体レーザを得ることが
できる。
【0016】さらに、n−Al0.5 In0.5 P光反射層
14が活性層15に隣接しているため発振光が光ガイド
層16側に有効にしみだし、発光スポット径が大きくな
り、高出力動作が可能となる。
【0017】図2は本発明の第2の実施例を示す断面図
である。本実施例を作製する工程は、第1回目のMOV
PE成長法により活性層15を形成するまでは、先の実
施例と同様である。本実施例を作製するには、活性層1
5を形成し、その上に厚さ0.3〜0.4μmのp−
(Al0.4 Ga0.60.5In0.5 P光ガイド層16を
成長させた後、厚さ40Åのp−Ga0.5 In0.5Pエ
ッチング停止層23(不純物濃度:3×1017cm-3)を
形成し、さらに前記と同一組成の光ガイド層16を厚さ
0.7μmに形成する。これ以降の工程は先の実施例と
同様である。
【0018】この実施例では、エッチング停止層23が
形成されていることにより、メサ部の両側の光ガイド層
16の厚さを制御性よく形成できる利点がある。ここ
で、エッチング停止層23の厚さは、発振光が実質的に
吸収を受けないようにするために40Åと薄く形成され
ている。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
活性層15に平行方向の作り付けの実効屈折率差がメサ
部とその両側での光ガイド層16の厚さ変化により得ら
れるため、吸収ロスのない実数成分の屈折率分布が得ら
れる。よって発振しきい値が低くかつ非点隔差の少ない
基本横モード発振する横モード制御型半導体レーザを実
現することができる。
【0020】また、メサ部両側の光ガイド層16の厚さ
が0.3〜0.4μmと従来と比較して厚目に設計でき
るため、2回目のMOVPE成長による電流阻止層19
の成長の際に受ける活性層15の熱的損傷も軽減され、
信頼性の高い半導体レーザを形成できる。さらに、活性
層15にp−Al0.5 In0.5 P光反射層14が隣接し
ているため、高出力動作の半導体レーザを提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を示す断面図。
【図1】 本発明の第2の実施例を示す断面図。
【図3】 従来例の断面図。
【符号の説明】
1、11 n−GaAs基板 2、12 n−GaAsバッファ層 3 n−AlGaInPクラッド層 4 GaInP活性層 5 p−AlGaInPクラッド層 6 p−GaInPキャップ層 7 n−GaAs電流阻止層 8、20 p−GaAsコンタクト層 9、21 p側電極 10、22 n側電極 13 n−(Al0.6 Ga0.40.5 In0.5 Pクラッ
ド層 14 n−Al0.5 In0.5 P光反射層 15 Ga0.5 In0.5 P活性層 16 p−(Al0.4 Ga0.60.5 In0.5 P光ガイ
ド層 17 p−(Al0.6 Ga0.40.5 In0.5 Pクラッ
ド層 18 p−Ga0.5 In0.5 Pキャップ層 19 n−Al0.7 Ga0.3 As電流阻止層 23 p−Ga0.5 In0.5 Pエッチング停止層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を示す断面図。
【図2】 本発明の第2の実施例を示す断面図。
【図3】 従来例の断面図。
【符号の説明】 1、11 n−GaAs基板 2、12 n−GaAsバッファ層 3 n−AlGaInPクラッド層 4 GaInP活性層 5 p−AlGaInPクラッド層 6 p−GaInPキャップ層 7 n−GaAs電流阻止層 8、20 p−GaAsコンタクト層 9、21 p側電極 10、22 n側電極 13 n−(Al0.6 Ga0.40.5 In0.5 Pクラッ
ド層 14 n−Al0.5 In0.5 P光反射層 15 Ga0.5 In0.5 P活性層 16 p−(Al0.4 Ga0.60.5 In0.5 P光ガイ
ド層 17 p−(Al0.6 Ga0.40.5 In0.5 Pクラッ
ド層 18 p−Ga0.5 In0.5 Pキャップ層 19 n−Al0.7 Ga0.3 As電流阻止層 23 p−Ga0.5 In0.5 Pエッチング停止層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性層と、前記活性層の第1の面に接し
    ている第1導電型の光反射層と、前記活性層の第2の面
    に接している第2導電型のメサストライプ形状の光ガイ
    ド層と、前記光ガイド層のメサ部の両側に形成された、
    活性層を構成する半導体材料のバンドギャップより広い
    バンドギャップの材料からなる、第1導電型の電流阻止
    層と、を具備する半導体レーザ。
  2. 【請求項2】 前記活性層が(Alx Ga1-x0.5
    0.5 P(0≦x≦1)であり、前記電流阻止層がAl
    y Ga1-y As(y≧0.7)である請求項1記載の半
    導体レーザ。
JP29797191A 1991-10-18 1991-10-18 半導体レーザ Pending JPH05121828A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0664592A1 (en) * 1994-01-24 1995-07-26 NEC Corporation Semiconductor laser with AlInP or AlGaInP burying layer and fabrication method thereof
JP2004253776A (ja) * 2003-01-31 2004-09-09 Sharp Corp 半導体レーザ素子及び光学式情報記録装置

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