JPH05160504A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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Publication number
JPH05160504A
JPH05160504A JP32185391A JP32185391A JPH05160504A JP H05160504 A JPH05160504 A JP H05160504A JP 32185391 A JP32185391 A JP 32185391A JP 32185391 A JP32185391 A JP 32185391A JP H05160504 A JPH05160504 A JP H05160504A
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JP
Japan
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layer
laser device
semiconductor laser
type
active layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP32185391A
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Japanese (ja)
Inventor
Chikashi Anayama
親志 穴山
Masato Kondo
真人 近藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05160504A publication Critical patent/JPH05160504A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a semiconductor laser device having a low threshold value, high efficiency, a short wavelength and high output characteristics wherein carrier overflow and thermoionic transition effect are reduced, by constituting a first conductivity type clad layer of two layers. CONSTITUTION:A first clad layer 6 constituting a first conductivity type clad layer has a large hetero barrier between the side adjacent to an active layer 5 and the active layer 5, and has a composition approximate to Al0.42In0.58P which does not lattice-match a substrate 1. The layer 6 is thinner than the critical film thickness and turns to a first carrier overflow protective film. A second clad layer 7 has large Fermi level difference and a high hetero barrier to the active layer 5, is subjected to high concentration doping, and has composition approximate to (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P which lattice-matches the substrate 1. The second thick clad layer 7 turns to a second carrier overflow protective layer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置、特
に、クラッド層の構造に特徴を有する高出力半導体レー
ザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a high power semiconductor laser device characterized by the structure of a cladding layer.

【0002】近年、0.6μm帯の可視光半導体レーザ
は、POS,光ディスク装置,レーザプリンタ等の光情
報処理装置の高性能化を実現できる光源として大いに期
待されており、低しきい値電流化,高効率化,短波長
化,高出力化等の特性が要求されている。
In recent years, a 0.6 μm band visible light semiconductor laser has been greatly expected as a light source capable of realizing high performance of optical information processing devices such as POS, optical disk devices and laser printers, and has a low threshold current. Characteristics such as high efficiency, short wavelength, and high output are required.

【0003】[0003]

【従来の技術】上記の光源として期待されている、0.
6μm帯のAlGaInP系レーザ装置は、その材料を
構成するAlの析出速度が速く、組成の制御が困難であ
るために液相成長法での結晶成長が困難であり、従来か
らMOVPE法やMBE法等の気相成長法によって製造
されてきた。
2. Description of the Prior Art
The 6 μm band AlGaInP laser device has a high deposition rate of Al constituting the material, and it is difficult to control the composition, so that it is difficult to perform crystal growth by the liquid phase epitaxy method. Therefore, the MOVPE method or the MBE method has been conventionally used. Etc. have been manufactured by the vapor phase growth method.

【0004】また、この材料系では、結晶界面での再結
合速度が大きく、注入されたキャリアがここで消滅する
ため、BH(Burried Hetro)レーザ装置
のような有効な埋め込み構造を形成することが困難で、
実用化されているものは活性層が平坦でかつ途切れない
構造になっている。
Further, in this material system, the recombination rate at the crystal interface is high, and the injected carriers disappear here, so that an effective buried structure such as a BH (Buried Hetro) laser device can be formed. Difficult,
The one that has been put to practical use has a structure in which the active layer is flat and has no break.

【0005】MOCVD法によって上記のような活性層
が平坦なレーザ装置を製造する場合にその特性向上を図
る手段として、従来から、 (1)クラッド層のバンドギャップを大きくする。 (2)活性層のバンドギャップを小さくする。 (3)クラッド層に高濃度ドーピングする。 等の方法が提案されている。
Conventionally, (1) the band gap of the clad layer is increased as a means for improving the characteristics when manufacturing a laser device having a flat active layer as described above by the MOCVD method. (2) The band gap of the active layer is reduced. (3) Dope the cladding layer with high concentration. Etc. methods have been proposed.

【0006】これらは全て活性層からのキャリアのオー
バフローを防止することを企図した手段であり、(1)
と(2)は、活性層とクラッド層との間に生じるヘテロ
障壁の高さを大きくすることによってキャリア(この場
合は電子)のオーバフローを防止するものである。
All of these are means intended to prevent carrier overflow from the active layer, and (1)
(2) and (2) prevent overflow of carriers (electrons in this case) by increasing the height of the hetero barrier generated between the active layer and the cladding layer.

【0007】これに対して(3)は、クラッド層への高
濃度ドーピングすることによってクラッド層中の擬フェ
ルミ準位をバンド端に近づけ、その擬フェルミ準位と真
性フェルミ準位との差を大きくし、pn接合のビルトイ
ン障壁を大きくするという原理に基づいている。上記の
ようにヘテロ障壁を大きくし、かつ、不純物の高濃度ド
ーピングを行うことによって初めてキャリアのオーバフ
ローが少ない半導体レーザ装置が得られる。
On the other hand, in (3), the pseudo-Fermi level in the cladding layer is brought close to the band edge by high-concentration doping in the cladding layer, and the difference between the pseudo-Fermi level and the intrinsic Fermi level is determined. It is based on the principle of increasing the built-in barrier of the pn junction. A semiconductor laser device with less carrier overflow can be obtained only by increasing the hetero barrier and performing high-concentration impurity doping as described above.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のキャリアの
オーバフローを低減した半導体レーザ装置について説明
する。
A conventional semiconductor laser device with reduced carrier overflow will be described below.

【0009】図2(A),(B)は、従来の半導体レー
ザ装置のエネルギバンド説明図である。図2(A)は、
基板に格子整合したクラッド層を高濃度ドーピングした
場合のエネルギバンド図であり、キャリアを注入するた
めに外部から電圧を印加した状態を示している。
2A and 2B are energy band explanatory diagrams of a conventional semiconductor laser device. FIG. 2A shows
FIG. 6 is an energy band diagram in the case where the clad layer lattice-matched with the substrate is heavily doped, showing a state in which a voltage is applied from the outside in order to inject carriers.

【0010】この図からも分かるように、この半導体レ
ーザ装置においては、前記「(1)クラッド層のバンド
ギャップを大きくする。」と「(2)活性層のバンドギ
ャップを小さくする。」の条件は充足されている。
As can be seen from this figure, in this semiconductor laser device, the conditions of "(1) increase the bandgap of the cladding layer" and "(2) decrease the bandgap of the active layer". Is satisfied.

【0011】このように、n型クラッド層およびp型ク
ラッド層の活性層に対するヘテロ障壁ΔEC を高くする
と、キャリアはこのヘテロ障壁の範囲内に閉じ込められ
るから、活性層に接するクラッド層のヘテロ障壁は大き
ければ大きいほど有効にキャリアを活性層内に閉じ込め
ることができる。
As described above, when the heterobarrier ΔE C of the n-type cladding layer and the p-type cladding layer with respect to the active layer is increased, carriers are confined within the range of the heterobarrier, so that the heterobarrier of the cladding layer in contact with the active layer. The larger the value, the more effectively the carriers can be confined in the active layer.

【0012】しかしながら、このヘテロ障壁ΔEC が大
きくても、例えばp型クラッド層のドーピングが充分で
ないとクラッド層の疑フェルミ準位EFPが価電子帯のバ
ンド端EP から離れた位置にくるため、伝導帯の底が
位置’に下がり、そのためにヘテロ障壁が薄くなって
キャリアがトンネリングによってオーバフローすること
になる。
However, even if this heterobarrier ΔE C is large, for example, if the p-type cladding layer is not sufficiently doped, the pseudo-Fermi level E FP of the cladding layer will be located away from the band edge E P of the valence band. Therefore, the bottom of the conduction band drops to the position ', which causes the hetero barrier to become thin and carriers to overflow due to tunneling.

【0013】そのため、、前記「(3)クラッド層に高
濃度ドーピングする。」の条件を充足させることによっ
て、クラッド層の疑フェルミ準位EFPを価電子帯のバン
ド端EP に近い位置に下げ、伝導帯の底を位置’に
上げて、キャリアがヘテロ障壁をトンネリングすること
によってオーバフローするのを防いでいる。このように
すれば、キャリアのオーバフローが少ない良好な半導体
レーザ装置が得られるが、AlGaInP/GaInP
レーザ装置では、ヘテロ障壁を大きくとれる材料が理想
的に高濃度ドーピングが可能であるとは限らない。
Therefore, by satisfying the condition of "(3) Dope the cladding layer with a high concentration", the pseudo-Fermi level E FP of the cladding layer is located near the band edge E P of the valence band. It lowers and raises the bottom of the conduction band to position 'to prevent carriers from overflowing by tunneling through the heterobarrier. In this way, a good semiconductor laser device with less carrier overflow can be obtained, but AlGaInP / GaInP
In a laser device, it is not always possible for a material capable of taking a large hetero barrier to ideally be highly doped.

【0014】図3は、AlGaInPのディープレベル
からの発光特性図である。この図の横軸は(Al0.7
0.3 0.5 In0.5 Pを成長する場合のMgの供給量
の比率であり、間接的にMgのドーピング濃度を示し、
縦軸はフォトルミネセンス(PL)の発光強度を任意ス
ケールで示している。
FIG. 3 is a light emission characteristic diagram of AlGaInP from a deep level. The horizontal axis of this figure is (Al 0.7 G
a 0.3 ) 0.5 In 0.5 P is the ratio of the amount of Mg supplied when growing, and indirectly indicates the Mg doping concentration,
The vertical axis represents the emission intensity of photoluminescence (PL) on an arbitrary scale.

【0015】この(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5
は成長温度690℃でMOCVD法によって形成され、
GaAs基板と格子整合する材料である。この図から、
Mgのドーピング濃度が増大すると波長〜1μmのディ
ープレベルからの発光が強くなることが分かる。
This (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P
Is formed by MOCVD at a growth temperature of 690 ° C.,
It is a material that lattice-matches the GaAs substrate. From this figure,
It can be seen that as the Mg doping concentration increases, the light emission from the deep level of the wavelength to 1 μm becomes stronger.

【0016】このように、Mgの高濃度ドーピングによ
って結晶中にディープレベルが発生し、図2(B)に矢
印で示すように禁制帯中に滲み出した電子が深い準位に
落ちる過程、すなわち、界面再結合の一種であるサーモ
アイオニックトンネリング遷移が発生してエネルギの損
失を生じるため、半導体レーザ装置の発光効率が低下し
てしまう。このサーモアイオニック遷移効果を低減する
ために、従来、クラッド層に低ドーピング濃度のスペー
サ層を入れて改良することが考えられた。
As described above, a high level doping of Mg causes a deep level in the crystal, and a process in which electrons oozing into the forbidden band fall to a deep level as shown by an arrow in FIG. 2B, that is, Since a thermo-ionic tunneling transition, which is a kind of interface recombination, occurs and energy is lost, the emission efficiency of the semiconductor laser device is reduced. In order to reduce this thermo-ionic transition effect, it has been conventionally considered to improve the cladding layer by adding a spacer layer having a low doping concentration.

【0017】図4は、従来の改良型半導体レーザ装置の
エネルギバンド説明図である。この改良型半導体レーザ
装置においては、クラッド層を、第1クラッド層と第2
クラッド層の2層によって構成し、第1クラッド層を、
ヘテロ障壁ΔEC を有する低ドーピング濃度のスペーサ
層とし、第2クラッド層を高濃度のクラッド層としてい
る。
FIG. 4 is an energy band explanatory diagram of a conventional improved semiconductor laser device. In this improved semiconductor laser device, the cladding layer is composed of the first cladding layer and the second cladding layer.
The first clad layer is composed of two layers of clad layers,
A spacer layer having a low doping concentration having a hetero barrier ΔE C is used, and a second cladding layer is a high concentration cladding layer.

【0018】しかしながら、第1クラッド層であるスペ
ーサ層は低ドーピング濃度であるため、厚くなると図2
の’のようにヘテロ障壁が小さくなってしまう。した
がって、図4のようにスペーサ層部分でのヘテロ障壁は
ΔEC の効果のみにとどまり、サーモアイオニック遷移
に対してはΔEC 以上の部分については図2と同じにな
ってしまう。すなわち、図4でΔEC 上へオーバフロー
したキャリアCは第2クラッド中へサーモアイオニック
遷移してしまい、スペーサ層だけでは充分にキャリアの
オーバフローとサーモアイオニック遷移効果を低減する
ことができないという問題があった。
However, since the spacer layer, which is the first cladding layer, has a low doping concentration, it becomes thicker as shown in FIG.
The hetero barrier becomes smaller like'no '. Therefore, as shown in FIG. 4, the hetero barrier in the spacer layer portion is limited to the effect of ΔE C , and for the thermoionic transition, the portion equal to or greater than ΔE C becomes the same as in FIG. That is, the carrier C overflowing onto ΔE C in FIG. 4 undergoes a thermo-ionic transition into the second cladding, and the carrier overflow and the thermo-ionic transition effect cannot be sufficiently reduced only by the spacer layer. was there.

【0019】したがって、本発明は、POS,光ディス
ク装置,レーザプリンタ等の光源として用いられる、キ
ャリアのオーバフローとサーモアイオニック遷移効果を
低減した、低しきい値電流,高効率,短波長,高出力特
性を有する半導体レーザ装置を提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention is used as a light source for POS, optical disk devices, laser printers, etc., and has reduced carrier overflow and thermoionic transition effect, low threshold current, high efficiency, short wavelength, and high output. An object is to provide a semiconductor laser device having characteristics.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体レ
ーザ装置においては、第1導電型のクラッド層が、活性
層に近い側から、活性層との間に大きいヘテロ障壁を有
し、基板と格子整合しない組成を有し、臨界膜厚より薄
い、第1のキャリアオーバフロー防止層となる第1クラ
ッド層と、活性層との間に大きいフェルミ準位差と高い
ヘテロ障壁を有し、高濃度ドーピングされ、かつ、基板
と格子整合し、第2のキャリアオーバフロー防止層とな
る厚い第2クラッド層、の2層からなる構成を採用し
た。
In a semiconductor laser device according to the present invention, a clad layer of the first conductivity type has a large hetero barrier between the clad layer of the first conductivity type and the active layer from the side close to the active layer. It has a large Fermi level difference and a high hetero-barrier between the active layer and the first clad layer, which has a composition that does not lattice match and is thinner than the critical film thickness, and serves as a first carrier overflow prevention layer. A two-layer structure, that is, a thick second clad layer that is doped and lattice-matched with the substrate and serves as a second carrier overflow prevention layer, is adopted.

【0021】この場合、第1のキャリアオーバフロー防
止層となる第1クラッド層が、Al 0.42In0.58P近傍
の組成を有する結晶である構成を採用した。
In this case, the first carrier overflow prevention
The first cladding layer, which is the stop layer, is made of Al 0.42In0.58Near P
A structure which is a crystal having a composition of was adopted.

【0022】また、この場合、第2のキャリアオーバフ
ロー防止層となる第2クラッド層が、基板に格子整合す
る(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P近傍の組成を有
する結晶である構成を採用した。
Further, in this case, the second clad layer serving as the second carrier overflow prevention layer is a crystal having a composition in the vicinity of (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P that is lattice-matched to the substrate. ..

【0023】また、この場合、第1導電型のクラッド層
に活性層を挟んで対向する第2導電型のクラッド層に
は、第1導電型のクラッド層に加わる歪みを打ち消す歪
みを発生する組成を有するキャリアオーバフロー防止層
を設けた構成を採用した。
Further, in this case, in the second conductive type clad layer facing the first conductive type clad layer with the active layer interposed therebetween, a composition is generated which cancels the strain applied to the first conductive type clad layer. The structure in which the carrier overflow prevention layer having the above is provided is adopted.

【0024】そして、前記の場合、第1導電型の活性層
に近い第1クラッド層が、Al0.42In0.58P近傍の組
成を有する結晶であり、第2導電型の活性層に近い第1
クラッド層がAl0.58In0.42P近傍の組成を有する結
晶である構成を採用した。
In the above case, the first cladding layer close to the first conductivity type active layer is a crystal having a composition near Al 0.42 In 0.58 P, and the first cladding layer close to the second conductivity type active layer.
A structure in which the clad layer is a crystal having a composition near Al 0.58 In 0.42 P was adopted.

【0025】[0025]

【作用】図5は、本発明の原理のエネルギバンド説明図
である。本発明においては、この図にみられるように、
p型クラッド層を、活性層に近い側から、活性層との間
に大きいヘテロ障壁を有し、基板と格子整合しない組成
を有し、臨界膜厚より薄い、第1のキャリアオーバフロ
ー防止層となる第1クラッド層と、活性層との間に大き
いフェルミ準位差と高いヘテロ障壁を有し、高濃度ドー
ピングされ、かつ、基板と格子整合し、第2のキャリア
オーバフロー防止層となる第2クラッド層との二重構造
にしている。
FIG. 5 is an energy band explanatory diagram of the principle of the present invention. In the present invention, as seen in this figure,
The p-type cladding layer is a first carrier overflow prevention layer that has a large hetero barrier between the active layer and the active layer, has a composition that does not lattice match the substrate, and is thinner than the critical film thickness. Which has a large Fermi level difference and a high heterobarrier between the first clad layer and the active layer, is heavily doped and is lattice-matched to the substrate, and serves as a second carrier overflow prevention layer. It has a double structure with the clad layer.

【0026】この場合、第1クラッド層は、電子の拡散
長程度の厚さで充分で、臨界膜厚以下であるから、基板
と格子整合しない材料で形成してもよい。ただし、高濃
度ドーピングによって、この材料自体に高密度のディー
プレベルが形成されないことが必要である。
In this case, the first cladding layer may be formed of a material that does not lattice-match with the substrate because the thickness of the first cladding layer is about the diffusion length of electrons and is not more than the critical thickness. However, it is necessary that the heavy doping does not form a high density deep level in the material itself.

【0027】また、第2クラッド層は、厚膜である必要
があるから、基板と格子整合する材料であることが必要
である。また、この第2クラッド層に、高濃度ドーピン
グによるディープレベルが多少形成されることがあって
も、後述する理由により大きな支障は生じない。
Further, the second clad layer needs to be a thick film, and therefore needs to be a material that lattice-matches with the substrate. Further, even if some deep level is formed in the second cladding layer due to the high-concentration doping, it does not cause a big trouble for the reason described later.

【0028】本発明の半導体レーザ装置は、図5から分
かるように、 (1)第1クラッド層を、電子の拡散長程度で、臨界膜
厚以下にしたから、基板との格子整合をとる必要はな
く、専ら活性層との間のヘテロ障壁ΔEcが大きいこと
に着目して材料を選択することができるから、従来技術
のように高濃度ドーピングしなくても充分にビルトイン
電圧が大きい材料の組合せをもって形成することができ
る。
As can be seen from FIG. 5, in the semiconductor laser device of the present invention, (1) since the first cladding layer is made to have a diffusion length of electrons or less and a critical film thickness or less, lattice matching with the substrate is required. However, since the material can be selected by paying attention to the fact that the hetero barrier ΔEc between the active layer and the active layer is large, the combination of materials having a sufficiently large built-in voltage without high-concentration doping as in the prior art. Can be formed with.

【0029】(2)第2クラッド層が高ドープされてい
るから、ビルトイン障壁を大きくすることができ、キャ
リアのオーバーフローも少なく、従って、キャリアの閉
じ込めもよい。
(2) Since the second cladding layer is highly doped, the built-in barrier can be increased, the overflow of carriers is small, and the carriers can be well confined.

【0030】(3)第2クラッド層に高濃度ドーピング
によってディープレベルが形成されても第1クラッド層
が、ディープレベルにたいしてスペーサ層のような緩衝
層として働くためディープレベルへのサーモアイオニッ
クトンネリングによるPLは発生しない。
(3) Even if a deep level is formed in the second clad layer by high-concentration doping, the first clad layer acts as a buffer layer such as a spacer layer against the deep level, so that thermo-ionic tunneling to the deep level may occur. PL does not occur.

【0031】(4)p型クラッド層とn型クラッド層と
で、逆方向に歪みを生じる材料を選択すると、結晶全体
の歪み量を小さくすることができ、極めて信頼性の高い
レーザ装置が実現できる。
(4) If a material that causes strain in opposite directions is selected for the p-type clad layer and the n-type clad layer, the amount of strain in the entire crystal can be reduced, and an extremely reliable laser device can be realized. it can.

【0032】(5)また、上記の説明は、p型クラッド
層についてであったが、この構造をn型クラッド層に適
用することもでき、あるいは、p型クラッド層とn型ク
ラッド層それぞれに適用することもできる。
(5) Further, although the above description is for the p-type clad layer, this structure can be applied to the n-type clad layer, or alternatively, it can be applied to the p-type clad layer and the n-type clad layer respectively. It can also be applied.

【0033】[0033]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は、
本発明の一実施例の半導体レーザ装置の構成説明図であ
る。この図において、1はn型GaAs基板、2はn型
GaAsバッファ層、3はn型Al0.5 In0.5 P第2
クラッド層、4はn型Al0.58In0.42P第1クラッド
層、5はアンドープGa0.5 In0.5 P活性層、6はp
型Al0.42In0.58P第1クラッド層、7はp型(Al
0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P第2クラッド層、8はp
型Ga0.5 In0.5 Pエッチングストップ層、9はp型
(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P第3クラッド層、
10はp型Ga0.5 In0.5 Pスパイク防止層、11は
p型GaAs第1コンタクト層、12はn型GaAs電
流ブロック層、13はp型GaAs第2コンタクト層で
ある。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. Figure 1
It is a structure explanatory view of the semiconductor laser device of one example of the present invention. In this figure, 1 is an n-type GaAs substrate, 2 is an n-type GaAs buffer layer, 3 is an n-type Al 0.5 In 0.5 P second
Cladding layer, 4 is n-type Al 0.58 In 0.42 P first cladding layer, 5 is undoped Ga 0.5 In 0.5 P active layer, and 6 is p
Type Al 0.42 In 0.58 P first cladding layer, 7 is p-type (Al
0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Second cladding layer, 8 is p
Type Ga 0.5 In 0.5 P etching stop layer, 9 is a p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P third cladding layer,
Reference numeral 10 is a p-type Ga 0.5 In 0.5 P spike prevention layer, 11 is a p-type GaAs first contact layer, 12 is an n-type GaAs current blocking layer, and 13 is a p-type GaAs second contact layer.

【0034】この実施例の半導体レーザ装置において
は、n型(Siドープ)GaAs基板1の上に上記の2
〜13の各半導体層をMOVPE法により成長すること
によって形成することができる。
In the semiconductor laser device of this embodiment, the above-mentioned 2 is formed on the n-type (Si-doped) GaAs substrate 1.
Can be formed by growing each of the semiconductor layers Nos. 13 to 13 by the MOVPE method.

【0035】すなわち、n型(Siドープ)GaAs基
板1の上に、MOVPE法によって厚さ1μmのn型
(Seドープ)GaAsバッファ層2、厚さ0.8μm
のn型(Seドープ)Al0.5 In0.5 P第2クラッド
層3、厚さ100Åのn型(Seドープ)Al0.58In
0.42P第1クラッド層4、厚さ0.08μmのアンドー
プGa0.5 In0.5 P活性層5、厚さ100Åのp型
(Mgドープ)Al0.42In0.58P第1クラッド層6、
厚さ0.2μmのp型(Mgドープ)Al0.7
0.3 0.5 In0.5 P第2クラッド層7、厚さ100
Åのp型(Znドープ)Ga0.5 In0.5 Pエッチング
ストップ層8、厚さ0.6μmのp型(Mgドープ)
(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P第3クラッド層
9、厚さ0.1μmのp型(Znドープ)Ga0.5 In
0.5 Pスパイク防止層10、厚さ0.2μmのp型(Z
nドープ)GaAs第1コンタクト層11を成長した。
That is, an n-type (Si-doped) GaAs base
1 μm thick n-type on the plate 1 by MOVPE method
(Se-doped) GaAs buffer layer 2, thickness 0.8 μm
N-type (Se-doped) Al0.5In0.5P 2nd clad
Layer 3, 100 Å thick n-type (Se-doped) Al0.58In
0.42P first clad layer 4, 0.08 μm thick
Ga0.5In0.5P active layer 5, p type with a thickness of 100Å
(Mg-doped) Al0.42In0.58P first cladding layer 6,
0.2 μm thick p-type (Mg-doped) Al0.7G
a 0.3)0.5In0.5P second cladding layer 7, thickness 100
Å p-type (Zn-doped) Ga0.5In0.5P etching
Stop layer 8, p-type (Mg-doped) with a thickness of 0.6 μm
(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P 3rd clad layer
9, p-type (Zn-doped) Ga having a thickness of 0.1 μm0.5In
0.5P spike prevention layer 10, 0.2 μm thick p-type (Z
An n-doped) GaAs first contact layer 11 was grown.

【0036】その場合の成長温度は700℃、V/II
I比はGaAsについては80、AlGaInPについ
ては400、GaInPについては600であった。そ
の後、全面にSiO2 膜をスパッタリング法によって形
成し、このSiO2 膜を、フォトリソグラフィー技術に
よってメサストライプの形状にパターニングした。
In this case, the growth temperature is 700 ° C., V / II
The I ratio was 80 for GaAs, 400 for AlGaInP, and 600 for GaInP. Then, a SiO 2 film was formed on the entire surface by a sputtering method, and the SiO 2 film was patterned into a mesa stripe shape by a photolithography technique.

【0037】その後、このSiO2 膜をエッチングマス
クにして、アンモニア過酸化水素混合液によって、p型
(Znドープ)GaAs第1コンタクト層11をエッチ
ングし、そのあと、臭化水素溶液によって、p型(Zn
ドープ)Ga0.5 In0.5 Pスパイク防止層10とp型
(Mgドープ)(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P第
3クラッド層9を、p型(Znドープ)Ga0.5In
0.5 Pエッチングストップ層8までエッチングした。
Then, using the SiO 2 film as an etching mask, the p-type (Zn-doped) GaAs first contact layer 11 is etched with a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide, and then the p-type with a hydrogen bromide solution. (Zn
(Doped) Ga 0.5 In 0.5 P spike prevention layer 10 and p-type (Mg-doped) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P third cladding layer 9 and p-type (Zn-doped) Ga 0.5 In
The 0.5 P etching stop layer 8 was etched.

【0038】つぎに、厚さ0.8μmのn型(Seドー
プ)GaAs電流ブロック層12を選択成長し、この選
択成長用のSiO2 膜を除去した後、p型(Znドー
プ)GaAs第2コンタクト層13を成長した。
Next, an n-type (Se-doped) GaAs current blocking layer 12 having a thickness of 0.8 μm is selectively grown, the SiO 2 film for selective growth is removed, and then a p-type (Zn-doped) GaAs second layer is formed. The contact layer 13 was grown.

【0039】そして、素子間を分離し、n側コンタクト
とp側コンタクトを形成し、へき開して共振器を形成
し、端面コーティングして半導体レーザ装置を完成し、
n型(基板側)downでヒートシンクにボンディング
した。
Then, the elements are separated from each other, an n-side contact and a p-side contact are formed, cleavage is performed to form a resonator, and end faces are coated to complete a semiconductor laser device.
The n-type (substrate side) down was bonded to the heat sink.

【0040】特許請求の範囲に記載された構成と、第1
導電型がp型である場合のこの実施例における各半導体
層を対応させると下記のようになる。
The structure described in the claims and the first
Corresponding semiconductor layers in this embodiment when the conductivity type is p-type are as follows.

【0041】請求項1の「活性層との間に大きいヘテロ
障壁を有し、基板と格子整合しない組成を有し、臨界膜
厚より薄い、第1のキャリアオーバフロー防止層となる
第1クラッド層」は、本実施例の「p型(Mgドープ)
Al0.42In0.58P第1クラッド層6」に対応する。
The first cladding layer, which has a large hetero barrier between the active layer, has a composition that does not lattice match with the substrate, and is thinner than the critical film thickness and serves as a first carrier overflow prevention layer. Is the “p-type (Mg-doped)” in this example.
It corresponds to the Al 0.42 In 0.58 P first cladding layer 6 ”.

【0042】そして、請求項1の「活性層との間に大き
いフェルミ準位差と高いヘテロ障壁を有し、高濃度ドー
ピングされ、かつ、基板と格子整合し、第2のキャリア
オーバフロー防止層となる厚い第2クラッド層」は、本
実施例の「p型(Mgドープ)(Al0.7 Ga0.3
0.5 In0.5 P第2クラッド層7」に対応する。
According to a first aspect of the present invention, the second carrier overflow prevention layer has a large Fermi level difference with the active layer and a high hetero barrier, is heavily doped, and is lattice-matched with the substrate. The “thick second cladding layer” is the “p-type (Mg-doped) (Al 0.7 Ga 0.3 )” of the present embodiment.
0.5 In 0.5 P second cladding layer 7 ".

【0043】また、請求項4に記載された「第1導電型
のクラッド層に加わる歪みを打ち消す歪みを発生する組
成を有するキャリアオーバフロー防止層」は、本実施例
の「n型(Seドープ)Al0.58In0.42P第1クラッ
ド層4」に対応する。
The "carrier overflow prevention layer having a composition that generates a strain that cancels the strain applied to the first-conductivity-type cladding layer" described in claim 4 is the "n-type (Se-doped)" of this embodiment. Al 0.58 In 0.42 P first cladding layer 4 ".

【0044】この場合、活性層5を挟んで第1導電型
(p型)の第1クラッド層6の組成がAl0.42In0.58
Pであり、第2導電型(n型)の第1クラッド層4の組
成がAl0.58In0.42Pであり、AlとInの組成比が
逆になっているため、互いに歪みを打ち消し合ってい
る。
In this case, the composition of the first conductivity type (p type) first cladding layer 6 with the active layer 5 sandwiched therebetween is Al 0.42 In 0.58.
P, the composition of the second conductivity type (n-type) first cladding layer 4 is Al 0.58 In 0.42 P, and the composition ratios of Al and In are reversed, so that the strains cancel each other out. ..

【0045】[0045]

【発明の効果】前記のように、本発明によると、PO
S,光ディスク装置,レーザプリンタ等の光源として用
いられる、キャリアオーバーフローが少なく、高出力,
低しきい値電流,高効率,短波長,高出力特性を有する
半導体レーザ装置を提供することができ、この種の技術
分野において寄与するところが大きい。
As described above, according to the present invention, the PO
Used as a light source for S, optical disk devices, laser printers, etc., with little carrier overflow and high output,
It is possible to provide a semiconductor laser device having a low threshold current, high efficiency, short wavelength, and high output characteristics, and it makes a great contribution to this kind of technical field.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の半導体レーザ装置の構成説
明図である。
FIG. 1 is a structural explanatory view of a semiconductor laser device of an embodiment of the present invention.

【図2】(A),(B)は従来の半導体レーザ装置のエ
ネルギバンド説明図である。
2A and 2B are energy band explanatory diagrams of a conventional semiconductor laser device.

【図3】AlGaInPのディープレベルからの発光特
性図である。
FIG. 3 is a light emission characteristic diagram of AlGaInP from a deep level.

【図4】従来の改良型半導体レーザ装置のエネルギバン
ド説明図である。
FIG. 4 is an energy band explanatory diagram of a conventional improved semiconductor laser device.

【図5】本発明の原理のエネルギバンド説明図である。FIG. 5 is an energy band explanatory diagram of the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaAs基板 2 n型GaAsバッファ層 3 n型Al0.5 In0.5 P第2クラッド層 4 n型Al0.58In0.42P第1クラッド層 5 アンドープGa0.5 In0.5 P活性層 6 p型Al0.42In0.58P第1クラッド層 7 p型(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P第2クラ
ッド層 8 p型Ga0.5 In0.5 Pエッチングストップ層 9 p型(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P第3クラ
ッド層 10 p型Ga0.5 In0.5 Pスパイク防止層 11 p型GaAs第1コンタクト層 12 n型GaAs電流ブロック層 13 p型GaAs第2コンタクト層
1 n-type GaAs substrate 2 n-type GaAs buffer layer 3 n-type Al 0.5 In 0.5 P second cladding layer 4 n-type Al 0.58 In 0.42 P first cladding layer 5 undoped Ga 0.5 In 0.5 P active layer 6 p-type Al 0.42 In 0.58 P first cladding layer 7 p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P second cladding layer 8 p-type Ga 0.5 In 0.5 P etching stop layer 9 p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P third cladding Layer 10 p-type Ga 0.5 In 0.5 P spike prevention layer 11 p-type GaAs first contact layer 12 n-type GaAs current blocking layer 13 p-type GaAs second contact layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された第1導電型のクラッ
ド層が、活性層に近い側から、活性層との間に大きいヘ
テロ障壁を有し、基板と格子整合しない組成を有し、臨
界膜厚より薄い、第1のキャリアオーバフロー防止層と
なる第1クラッド層と、活性層との間に大きいフェルミ
準位差と高いヘテロ障壁を有し、高濃度ドーピングさ
れ、かつ、基板と格子整合し、第2のキャリアオーバフ
ロー防止層となる厚い第2クラッド層、の2層で構成さ
れたことを特徴とする半導体レーザ装置。
1. A first-conductivity-type cladding layer formed on a substrate has a large hetero barrier between the active layer and a side closer to the active layer, and has a composition not lattice-matched with the substrate. It has a large Fermi level difference and a high hetero barrier between the first cladding layer, which is thinner than the critical film thickness, and serves as the first carrier overflow prevention layer, and the active layer, and is highly doped, and is highly doped. A semiconductor laser device comprising two layers of a thick second clad layer which is matched and serves as a second carrier overflow prevention layer.
【請求項2】 第1のキャリアオーバフロー防止層とな
る第1クラッド層が、Al0.42In0.58P近傍の組成を
有する結晶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。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the first cladding layer serving as the first carrier overflow prevention layer is a crystal having a composition near Al 0.42 In 0.58 P.
【請求項3】 第2のキャリアオーバフロー防止層とな
る第2クラッド層が、基板に格子整合する(Al0.7
0.3 0.5 In0.5 P近傍の組成を有する結晶である
ことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
3. A second clad layer serving as a second carrier overflow prevention layer is lattice-matched to the substrate (Al 0.7 G
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the crystal is a crystal having a composition near a 0.3 ) 0.5 In 0.5 P.
【請求項4】 第1導電型のクラッド層に活性層を挟ん
で対向する第2導電型のクラッド層には、第1導電型の
クラッド層に加わる歪みを打ち消す歪みを発生する組成
を有するキャリアオーバフロー防止層を設けることを特
徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
4. A carrier having a composition that generates a strain that cancels the strain applied to the first conductivity type clad layer in the second conductivity type clad layer that faces the first conductivity type clad layer with the active layer interposed therebetween. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising an overflow prevention layer.
【請求項5】 第1導電型の活性層に近い第1クラッド
層が、Al0.42In 0.58P近傍の組成を有する結晶であ
り、第2導電型の活性層に近い第1クラッド層がAl
0.58In0.42P近傍の組成を有する結晶であることを特
徴とする請求項4記載の半導体レーザ装置。
5. A first cladding close to an active layer of the first conductivity type.
Layer is Al0.42In 0.58A crystal having a composition near P
The first cladding layer close to the second conductivity type active layer is Al
0.58In0.42The crystal has a composition near P.
The semiconductor laser device according to claim 4, which is a characteristic of the semiconductor laser device.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07226564A (en) * 1994-02-14 1995-08-22 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser device and its estimation method
JP2003017813A (en) * 2000-10-04 2003-01-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser
JP2005142479A (en) * 2003-11-10 2005-06-02 Sony Corp Semiconductor light-emitting element
JP2005175340A (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Hitachi Cable Ltd Epitaxial wafer for semiconductor laser
JP2006120968A (en) * 2004-10-25 2006-05-11 Sony Corp Semiconductor light emitting device
JP2007258641A (en) * 2006-03-27 2007-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser element, and its manufacturing method
US8934513B2 (en) 1994-09-14 2015-01-13 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07226564A (en) * 1994-02-14 1995-08-22 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser device and its estimation method
US8934513B2 (en) 1994-09-14 2015-01-13 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor
JP2003017813A (en) * 2000-10-04 2003-01-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser
JP2005142479A (en) * 2003-11-10 2005-06-02 Sony Corp Semiconductor light-emitting element
JP2005175340A (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Hitachi Cable Ltd Epitaxial wafer for semiconductor laser
JP2006120968A (en) * 2004-10-25 2006-05-11 Sony Corp Semiconductor light emitting device
JP2007258641A (en) * 2006-03-27 2007-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser element, and its manufacturing method
US7711023B2 (en) 2006-03-27 2010-05-04 Panasonic Corporation Semiconductor laser device and fabrication method therefor

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