JPH05167182A - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
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- JPH05167182A JPH05167182A JP35091691A JP35091691A JPH05167182A JP H05167182 A JPH05167182 A JP H05167182A JP 35091691 A JP35091691 A JP 35091691A JP 35091691 A JP35091691 A JP 35091691A JP H05167182 A JPH05167182 A JP H05167182A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザーの大幅な低しきい値電流化を
図る。 【構成】 ［０１１］方向に延びるメサ状凸部１ａを主
面に有する（１００）面方位のｎ型GaAs基板１上にｎ型
AlGaAsクラッド層３、活性層４及びｐ型AlGaAsクラッド
層５をＭＯＣＶＤ法により順次エピタキシャル成長させ
ることによりメサ状凸部１ａ上に三角柱状のレーザー共
振器を形成する。次に、ｐ型AlGaAsクラッド層５上にＭ
ＯＣＶＤ法によりアンドープAlGaAsクラッド層６をエピ
タキシャル成長させる。このアンドープAlGaAsクラッド
層６のうちレーザー共振器の頂上の直ぐ上の部分６ａは
成長時の炭素の取り込み量が多いことによりｐ型とな
り、レーザー共振器の直ぐ両側の部分６ｃは成長時の炭
素の取り込み量が少ないことによりｎ型となる。レーザ
ー発振を起こさせるために電極９及び電極１０の間に流
す電流をこのｐ型の部分６ａにより極めて幅の狭い領域
に絞ってレーザー共振器の活性層４に流す。
図る。 【構成】 ［０１１］方向に延びるメサ状凸部１ａを主
面に有する（１００）面方位のｎ型GaAs基板１上にｎ型
AlGaAsクラッド層３、活性層４及びｐ型AlGaAsクラッド
層５をＭＯＣＶＤ法により順次エピタキシャル成長させ
ることによりメサ状凸部１ａ上に三角柱状のレーザー共
振器を形成する。次に、ｐ型AlGaAsクラッド層５上にＭ
ＯＣＶＤ法によりアンドープAlGaAsクラッド層６をエピ
タキシャル成長させる。このアンドープAlGaAsクラッド
層６のうちレーザー共振器の頂上の直ぐ上の部分６ａは
成長時の炭素の取り込み量が多いことによりｐ型とな
り、レーザー共振器の直ぐ両側の部分６ｃは成長時の炭
素の取り込み量が少ないことによりｎ型となる。レーザ
ー発振を起こさせるために電極９及び電極１０の間に流
す電流をこのｐ型の部分６ａにより極めて幅の狭い領域
に絞ってレーザー共振器の活性層４に流す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザーに関
し、特に、低しきい値電流の半導体レーザーに関するも
のである。
し、特に、低しきい値電流の半導体レーザーに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】低しきい値電流の半導体レーザーとし
て、ＳＤＨ（Separated Double Hetero)レーザーと呼ば
れるものが知られている（「電子材料」（工業調査
会、１９９０年１２月号）第９５頁〜第９９頁、特開
平２−６５２８８号公報）。このＳＤＨレーザーの構造
を図３に示す。
て、ＳＤＨ（Separated Double Hetero)レーザーと呼ば
れるものが知られている（「電子材料」（工業調査
会、１９９０年１２月号）第９５頁〜第９９頁、特開
平２−６５２８８号公報）。このＳＤＨレーザーの構造
を図３に示す。
【０００３】図３に示すように、このＳＤＨレーザーに
おいては、例えば（１００）面方位のｎ型GaAs基板１０
１の主面に、例えば［０１１］方向に延びるストライプ
状のメサ状凸部１０１ａが設けられている。そして、こ
のメサ状凸部１０１ａを有する主面上に、ｎ型GaAsバッ
ファ層１０２、ｎ型AlGaAsクラッド層１０３、活性層１
０４及びｐ型AlGaAsクラッド層１０５が順次設けられて
いる。
おいては、例えば（１００）面方位のｎ型GaAs基板１０
１の主面に、例えば［０１１］方向に延びるストライプ
状のメサ状凸部１０１ａが設けられている。そして、こ
のメサ状凸部１０１ａを有する主面上に、ｎ型GaAsバッ
ファ層１０２、ｎ型AlGaAsクラッド層１０３、活性層１
０４及びｐ型AlGaAsクラッド層１０５が順次設けられて
いる。
【０００４】メサ状凸部１０１ａ上のｎ型GaAsバッファ
層１０２、ｎ型AlGaAsクラッド層１０３、活性層１０４
及びｐ型AlGaAsクラッド層１０５は、全体として三角柱
状の形状を有する。このメサ状凸部１０１ａ上のｎ型Al
GaAsクラッド層１０３、活性層１０４及びｐ型AlGaAsク
ラッド層１０５により、ダブルヘテロ（ＤＨ）構造のレ
ーザー共振器が形成されている。
層１０２、ｎ型AlGaAsクラッド層１０３、活性層１０４
及びｐ型AlGaAsクラッド層１０５は、全体として三角柱
状の形状を有する。このメサ状凸部１０１ａ上のｎ型Al
GaAsクラッド層１０３、活性層１０４及びｐ型AlGaAsク
ラッド層１０５により、ダブルヘテロ（ＤＨ）構造のレ
ーザー共振器が形成されている。
【０００５】メサ状凸部１０１ａ上の活性層１０４の両
側のｐ型AlGaAsクラッド層１０５の上には、この活性層
１０４をその両側からはさむようにｎ型AlGaAs電流ブロ
ック層１０６が設けられている。さらに、メサ状凸部１
０１ａ上のｐ型AlGaAsクラッド層１０５及びｎ型AlGaAs
電流ブロック層１０６の上にはｐ型AlGaAsクラッド層１
０７が設けられ、その上にｐ型GaAsキャップ層１０８が
設けられている。さらに、ｐ型GaAsキャップ層１０８の
上にはｐ側の電極１０９が設けられ、ｎ型GaAs基板１０
１の裏面にはｎ側の電極１１０が設けられている。
側のｐ型AlGaAsクラッド層１０５の上には、この活性層
１０４をその両側からはさむようにｎ型AlGaAs電流ブロ
ック層１０６が設けられている。さらに、メサ状凸部１
０１ａ上のｐ型AlGaAsクラッド層１０５及びｎ型AlGaAs
電流ブロック層１０６の上にはｐ型AlGaAsクラッド層１
０７が設けられ、その上にｐ型GaAsキャップ層１０８が
設けられている。さらに、ｐ型GaAsキャップ層１０８の
上にはｐ側の電極１０９が設けられ、ｎ型GaAs基板１０
１の裏面にはｎ側の電極１１０が設けられている。
【０００６】上述のように構成されたＳＤＨレーザーに
おいては、ｎ型GaAs基板１０１のメサ状凸部１０１ａの
両側のｐ型GaAsキャップ層１０８、ｐ型AlGaAsクラッド
層１０７、ｎ型AlGaAs電流ブロック層１０６、ｐ型AlGa
Asクラッド層１０５、ｎ型AlGaAsクラッド層１０３及び
ｎ型GaAsバッファ層１０２により、ｐｎｐｎサイリスタ
構造が形成されている。そして、このｐｎｐｎサイリス
タ構造による電流ブロック（阻止）作用によって、レー
ザー発振を起こさせるためにｐ側の電極１０９及びｎ側
の電極１１０の間に流される電流は、メサ状凸部１０１
ａ上の活性層１０４に集中して流れる。これによって、
無効電流を減少させることができ、低しきい値電流化を
図ることができる。
おいては、ｎ型GaAs基板１０１のメサ状凸部１０１ａの
両側のｐ型GaAsキャップ層１０８、ｐ型AlGaAsクラッド
層１０７、ｎ型AlGaAs電流ブロック層１０６、ｐ型AlGa
Asクラッド層１０５、ｎ型AlGaAsクラッド層１０３及び
ｎ型GaAsバッファ層１０２により、ｐｎｐｎサイリスタ
構造が形成されている。そして、このｐｎｐｎサイリス
タ構造による電流ブロック（阻止）作用によって、レー
ザー発振を起こさせるためにｐ側の電極１０９及びｎ側
の電極１１０の間に流される電流は、メサ状凸部１０１
ａ上の活性層１０４に集中して流れる。これによって、
無効電流を減少させることができ、低しきい値電流化を
図ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のＳＤＨレ
ーザーにおいて、より一層の低しきい値電流化を図るた
めに、図４に示すように、ｎ型AlGaAs電流ブロック層１
０６をメサ状凸部１０１ａ上の三角柱状のレーザー共振
器の頂上にできるだけ近い位置に設け、このｎ型AlGaAs
電流ブロック層１０６により規定される電流の通路を狭
めて電流を絞ることが考えられる。ところが、このよう
にすると、メサ状凸部１０１ａ上の三角柱状のレーザー
共振器の頂上よりも高い位置にｎ型AlGaAs電流ブロック
層１０６がエピタキシャル成長され、このｎ型AlGaAs電
流ブロック層１０６によりレーザー共振器の上部が完全
に覆われてしまうおそれが生じる。このようにｎ型AlGa
As電流ブロック層１０６によりレーザー共振器の上部が
完全に覆われてしまうと、メサ状凸部１０１ａ上の活性
層１０４に電流が流れ込まなくなるため、レーザー発振
が不可能となってしまう。
ーザーにおいて、より一層の低しきい値電流化を図るた
めに、図４に示すように、ｎ型AlGaAs電流ブロック層１
０６をメサ状凸部１０１ａ上の三角柱状のレーザー共振
器の頂上にできるだけ近い位置に設け、このｎ型AlGaAs
電流ブロック層１０６により規定される電流の通路を狭
めて電流を絞ることが考えられる。ところが、このよう
にすると、メサ状凸部１０１ａ上の三角柱状のレーザー
共振器の頂上よりも高い位置にｎ型AlGaAs電流ブロック
層１０６がエピタキシャル成長され、このｎ型AlGaAs電
流ブロック層１０６によりレーザー共振器の上部が完全
に覆われてしまうおそれが生じる。このようにｎ型AlGa
As電流ブロック層１０６によりレーザー共振器の上部が
完全に覆われてしまうと、メサ状凸部１０１ａ上の活性
層１０４に電流が流れ込まなくなるため、レーザー発振
が不可能となってしまう。
【０００８】以上のような理由により、ｎ型AlGaAs電流
ブロック層１０６をメサ状凸部１０１ａ上の三角柱状の
レーザー共振器の頂上に近い位置に設けることにより低
しきい値電流化を図ることは実際には困難であった。従
って、この発明の目的は、大幅な低しきい値電流化を図
ることができる半導体レーザーを提供することにある。
ブロック層１０６をメサ状凸部１０１ａ上の三角柱状の
レーザー共振器の頂上に近い位置に設けることにより低
しきい値電流化を図ることは実際には困難であった。従
って、この発明の目的は、大幅な低しきい値電流化を図
ることができる半導体レーザーを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の半導体レーザーは、〈０１１〉方向に
延びるメサ状凸部（１ａ）をその主面に有する｛１０
０｝面方位の化合物半導体基板（１）と、化合物半導体
基板（１）のメサ状凸部（１ａ）を有する主面上に設け
られた第１導電型の第１のクラッド層（３）と、第１の
クラッド層（３）上に設けられた活性層（４）と、活性
層（４）上に設けられた第２導電型の第２のクラッド層
（５）と、第２のクラッド層（５）上に設けられたアン
ドープ化合物半導体層から成る第３のクラッド層（６）
とを具備するものである。
に、第１の発明の半導体レーザーは、〈０１１〉方向に
延びるメサ状凸部（１ａ）をその主面に有する｛１０
０｝面方位の化合物半導体基板（１）と、化合物半導体
基板（１）のメサ状凸部（１ａ）を有する主面上に設け
られた第１導電型の第１のクラッド層（３）と、第１の
クラッド層（３）上に設けられた活性層（４）と、活性
層（４）上に設けられた第２導電型の第２のクラッド層
（５）と、第２のクラッド層（５）上に設けられたアン
ドープ化合物半導体層から成る第３のクラッド層（６）
とを具備するものである。
【００１０】第２の発明の半導体レーザーは、〈０１
１〉方向に延びるメサ状凸部（１ａ）をその主面に有す
る｛１００｝面方位の化合物半導体基板（１）と、化合
物半導体基板（１）のメサ状凸部（１ａ）を有する主面
上に設けられた第１導電型の第１のクラッド層（３）
と、第１のクラッド層（３）上に設けられた活性層
（４）と、活性層（４）上に設けられたアンドープ化合
物半導体層から成る第２のクラッド層（６）とを具備
し、メサ状凸部（１ａ）上の活性層（４）は量子細線か
ら成るものである。
１〉方向に延びるメサ状凸部（１ａ）をその主面に有す
る｛１００｝面方位の化合物半導体基板（１）と、化合
物半導体基板（１）のメサ状凸部（１ａ）を有する主面
上に設けられた第１導電型の第１のクラッド層（３）
と、第１のクラッド層（３）上に設けられた活性層
（４）と、活性層（４）上に設けられたアンドープ化合
物半導体層から成る第２のクラッド層（６）とを具備
し、メサ状凸部（１ａ）上の活性層（４）は量子細線か
ら成るものである。
【００１１】
【作用】上述のように構成された第１の発明の半導体レ
ーザーによれば、〈０１１〉方向に延びるメサ状凸部
（１ａ）をその主面に有する｛１００｝面方位の化合物
半導体基板（１）上に第１導電型の第１のクラッド層
（３）、活性層（４）及び第２導電型の第２のクラッド
層（５）を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によ
り順次エピタキシャル成長させることによって、メサ状
凸部（１ａ）上に第１のクラッド層（３）、活性層
（４）及び第２のクラッド層（５）から成る三角柱状の
ＤＨ構造のレーザー共振器を形成することができるとと
もに、この三角柱状のレーザー共振器の頂上部だけが露
出するようにこのレーザー共振器の両側に第２のクラッ
ド層（５）を設けることができる。この場合、この三角
柱状のレーザー共振器の直ぐ両側の部分の第２のクラッ
ド層（５）の表面は｛３１１｝Ｂ面となる。ここで、こ
の｛３１１｝Ｂ面の「Ｂ面」とは、閃亜鉛鉱型結晶構造
を有する III−Ｖ族化合物半導体やII−ＶI 族化合物半
導体などにおけるＶ族やＶI 族の元素の原子が配列して
いる結晶面のことをいう。
ーザーによれば、〈０１１〉方向に延びるメサ状凸部
（１ａ）をその主面に有する｛１００｝面方位の化合物
半導体基板（１）上に第１導電型の第１のクラッド層
（３）、活性層（４）及び第２導電型の第２のクラッド
層（５）を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によ
り順次エピタキシャル成長させることによって、メサ状
凸部（１ａ）上に第１のクラッド層（３）、活性層
（４）及び第２のクラッド層（５）から成る三角柱状の
ＤＨ構造のレーザー共振器を形成することができるとと
もに、この三角柱状のレーザー共振器の頂上部だけが露
出するようにこのレーザー共振器の両側に第２のクラッ
ド層（５）を設けることができる。この場合、この三角
柱状のレーザー共振器の直ぐ両側の部分の第２のクラッ
ド層（５）の表面は｛３１１｝Ｂ面となる。ここで、こ
の｛３１１｝Ｂ面の「Ｂ面」とは、閃亜鉛鉱型結晶構造
を有する III−Ｖ族化合物半導体やII−ＶI 族化合物半
導体などにおけるＶ族やＶI 族の元素の原子が配列して
いる結晶面のことをいう。
【００１２】次に、第２のクラッド層（５）上にアンド
ープ化合物半導体層から成る第３のクラッド層（６）を
ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させると、この
第３のクラッド層（６）のうち三角柱状のレーザー共振
器の頂上の直ぐ上の部分（６ａ）は｛１００｝面に沿っ
て成長するのに対し、このレーザー共振器の直ぐ両側の
部分（６ｃ）は｛３１１｝Ｂ面に沿って成長する。この
場合、この第３のクラッド層（６）のうち三角柱状のレ
ーザー共振器の頂上の直ぐ上の｛１００｝面に沿って成
長した部分（６ａ）は、ＭＯＣＶＤ法によるエピタキシ
ャル成長時にＩＶ族元素である炭素（カーボン）が多く
取り込まれ、例えばこの第３のクラッド層（６）が III
−Ｖ族化合物半導体層である場合にはこの炭素がＶ族元
素の格子位置（サイト）を占めることによりｐ型とな
る。一方、第３のクラッド層（６）のうち三角柱状のレ
ーザー共振器の直ぐ両側の｛３１１｝Ｂ面に沿って成長
した部分（６ｃ）にも炭素が取り込まれるが、その取り
込み量が少ないためにこの部分（６ｃ）はｎ型となる。
ープ化合物半導体層から成る第３のクラッド層（６）を
ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させると、この
第３のクラッド層（６）のうち三角柱状のレーザー共振
器の頂上の直ぐ上の部分（６ａ）は｛１００｝面に沿っ
て成長するのに対し、このレーザー共振器の直ぐ両側の
部分（６ｃ）は｛３１１｝Ｂ面に沿って成長する。この
場合、この第３のクラッド層（６）のうち三角柱状のレ
ーザー共振器の頂上の直ぐ上の｛１００｝面に沿って成
長した部分（６ａ）は、ＭＯＣＶＤ法によるエピタキシ
ャル成長時にＩＶ族元素である炭素（カーボン）が多く
取り込まれ、例えばこの第３のクラッド層（６）が III
−Ｖ族化合物半導体層である場合にはこの炭素がＶ族元
素の格子位置（サイト）を占めることによりｐ型とな
る。一方、第３のクラッド層（６）のうち三角柱状のレ
ーザー共振器の直ぐ両側の｛３１１｝Ｂ面に沿って成長
した部分（６ｃ）にも炭素が取り込まれるが、その取り
込み量が少ないためにこの部分（６ｃ）はｎ型となる。
【００１３】以上により、メサ状凸部（１ａ）上の三角
柱状のレーザー共振器の頂上の直ぐ上に第３のクラッド
層（６）のｐ型部分（６ａ）が設けられ、このｐ型部分
（６ａ）の両側がｎ型部分（６ｃ）により囲まれた構造
が形成されるが、この場合のレーザー共振器の頂上部と
第３のクラッド層（６）のｐ型部分（６ｃ）との接触部
の幅は極めて小さくすることができる。これによって、
レーザー発振を起こさせるために流される電流をこの接
触部の極めて幅の狭い領域に絞ってレーザー共振器の活
性層（４）に流すことができるので、大幅な低しきい値
電流化を図ることができる。
柱状のレーザー共振器の頂上の直ぐ上に第３のクラッド
層（６）のｐ型部分（６ａ）が設けられ、このｐ型部分
（６ａ）の両側がｎ型部分（６ｃ）により囲まれた構造
が形成されるが、この場合のレーザー共振器の頂上部と
第３のクラッド層（６）のｐ型部分（６ｃ）との接触部
の幅は極めて小さくすることができる。これによって、
レーザー発振を起こさせるために流される電流をこの接
触部の極めて幅の狭い領域に絞ってレーザー共振器の活
性層（４）に流すことができるので、大幅な低しきい値
電流化を図ることができる。
【００１４】上述のように構成された第２の発明の半導
体レーザーによれば、〈０１１〉方向に延びるメサ状凸
部（１ａ）をその主面に有する｛１００｝面方位の化合
物半導体基板（１）上に第１のクラッド層（３）及び活
性層（４）をＭＯＣＶＤ法により順次エピタキシャル成
長させることにより、このメサ状凸部（１ａ）上に第１
のクラッド層（３）及び活性層（４）を全体として三角
柱状の形状に設けることができる。そして、この場合、
メサ状凸部（１ａ）上の活性層（４）をこの三角柱の頂
上部に形成することにより、この活性層（４）を量子細
線状に形成することができる。また、この三角柱の直ぐ
両側の活性層（４）の表面は｛３１１｝Ｂ面となる。
体レーザーによれば、〈０１１〉方向に延びるメサ状凸
部（１ａ）をその主面に有する｛１００｝面方位の化合
物半導体基板（１）上に第１のクラッド層（３）及び活
性層（４）をＭＯＣＶＤ法により順次エピタキシャル成
長させることにより、このメサ状凸部（１ａ）上に第１
のクラッド層（３）及び活性層（４）を全体として三角
柱状の形状に設けることができる。そして、この場合、
メサ状凸部（１ａ）上の活性層（４）をこの三角柱の頂
上部に形成することにより、この活性層（４）を量子細
線状に形成することができる。また、この三角柱の直ぐ
両側の活性層（４）の表面は｛３１１｝Ｂ面となる。
【００１５】次に、活性層（４）上にアンドープ化合物
半導体層から成る第２のクラッド層（６）をＭＯＣＶＤ
法によりエピタキシャル成長させると、第２の発明の半
導体レーザーにおけると同様に、この第２のクラッド層
（６）のうち三角柱の頂上部の活性層（４）の直ぐ上の
部分（６ａ）は｛１００｝面に沿って成長するのに対
し、この三角柱の直ぐ両側の部分（６ｃ）は｛３１１｝
Ｂ面に沿って成長する。そして、この第２のクラッド層
（６）のうち三角柱の頂上部の活性層（４）の直ぐ上の
｛１００｝面に沿って成長した部分（６ａ）はｐ型とな
るのに対し、三角柱の直ぐ両側の｛３１１｝Ｂ面に沿っ
て成長した部分（６ｃ）はｎ型となる。
半導体層から成る第２のクラッド層（６）をＭＯＣＶＤ
法によりエピタキシャル成長させると、第２の発明の半
導体レーザーにおけると同様に、この第２のクラッド層
（６）のうち三角柱の頂上部の活性層（４）の直ぐ上の
部分（６ａ）は｛１００｝面に沿って成長するのに対
し、この三角柱の直ぐ両側の部分（６ｃ）は｛３１１｝
Ｂ面に沿って成長する。そして、この第２のクラッド層
（６）のうち三角柱の頂上部の活性層（４）の直ぐ上の
｛１００｝面に沿って成長した部分（６ａ）はｐ型とな
るのに対し、三角柱の直ぐ両側の｛３１１｝Ｂ面に沿っ
て成長した部分（６ｃ）はｎ型となる。
【００１６】メサ状凸部（１ａ）上の第１のクラッド層
（３）、量子細線状の活性層（４）及び第２のクラッド
層（６）のうちｐ型の部分（６ａ）により、ＤＨ構造の
レーザー共振器が形成される。この場合、メサ状凸部
（１ａ）上の三角柱の頂上部と第２のクラッド層（６）
のうちｐ型の部分（６ａ）との接触部の幅は極めて小さ
くすることができる。これによって、レーザー発振を起
こさせるために流される電流を、メサ状凸部（１ａ）上
の三角柱の頂上部と第２のクラッド層（６）のうちｐ型
の部分（６ａ）との接触部の極めて幅の狭い領域に絞っ
て量子細線状の活性層（４）だけに流すことができるの
で、極めて大幅な低しきい値電流化を図ることができ
る。
（３）、量子細線状の活性層（４）及び第２のクラッド
層（６）のうちｐ型の部分（６ａ）により、ＤＨ構造の
レーザー共振器が形成される。この場合、メサ状凸部
（１ａ）上の三角柱の頂上部と第２のクラッド層（６）
のうちｐ型の部分（６ａ）との接触部の幅は極めて小さ
くすることができる。これによって、レーザー発振を起
こさせるために流される電流を、メサ状凸部（１ａ）上
の三角柱の頂上部と第２のクラッド層（６）のうちｐ型
の部分（６ａ）との接触部の極めて幅の狭い領域に絞っ
て量子細線状の活性層（４）だけに流すことができるの
で、極めて大幅な低しきい値電流化を図ることができ
る。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。図１はこの
発明の第１実施例による半導体レーザーを示す。図１に
示すように、この第１実施例による半導体レーザーにお
いては、例えば（１００）面方位のｎ型GaAs基板１の主
面に、例えば［０１１］方向に延びるストライプ状のメ
サ状凸部１ａが設けられている。そして、このメサ状凸
部１ａを有する主面上に、ｎ型GaAsバッファ層２、ｎ型
AlGaAsクラッド層３、活性層４及びｐ型AlGaAsクラッド
層５が順次設けられている。活性層４は、例えばAlGaAs
／GaAs多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。図１はこの
発明の第１実施例による半導体レーザーを示す。図１に
示すように、この第１実施例による半導体レーザーにお
いては、例えば（１００）面方位のｎ型GaAs基板１の主
面に、例えば［０１１］方向に延びるストライプ状のメ
サ状凸部１ａが設けられている。そして、このメサ状凸
部１ａを有する主面上に、ｎ型GaAsバッファ層２、ｎ型
AlGaAsクラッド層３、活性層４及びｐ型AlGaAsクラッド
層５が順次設けられている。活性層４は、例えばAlGaAs
／GaAs多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。
【００１８】メサ状凸部１ａ上のｎ型GaAsバッファ層
２、ｎ型AlGaAsクラッド層３、活性層４及びｐ型AlGaAs
クラッド層５は、全体として三角柱状の形状を有する。
この三角柱の両斜面はそれぞれ（１−１１）Ｂ面及び
（１１−１）Ｂ面から成る。このメサ状凸部１ａ上のｎ
型AlGaAsクラッド層３、活性層４及びｐ型AlGaAsクラッ
ド層５により、ＤＨ構造のレーザー共振器が形成されて
いる。
２、ｎ型AlGaAsクラッド層３、活性層４及びｐ型AlGaAs
クラッド層５は、全体として三角柱状の形状を有する。
この三角柱の両斜面はそれぞれ（１−１１）Ｂ面及び
（１１−１）Ｂ面から成る。このメサ状凸部１ａ上のｎ
型AlGaAsクラッド層３、活性層４及びｐ型AlGaAsクラッ
ド層５により、ＤＨ構造のレーザー共振器が形成されて
いる。
【００１９】この場合、メサ状凸部１ａ上の三角柱状の
レーザー共振器の直ぐ両側の部分のｐ型AlGaAsクラッド
層５の表面はそれぞれ（３−１１）Ｂ面及び（３１−
１）Ｂ面から成り、そのさらに両外側の部分のｐ型AlGa
Asクラッド層５の表面は（１００）面から成る。さら
に、ｐ型AlGaAsクラッド層５の上には、アンドープAlGa
Asクラッド層６が設けられている。このアンドープAlGa
Asクラッド層６のうち三角柱状のレーザー共振器の頂上
の直ぐ上の部分６ａとｐ型AlGaAsクラッド層５の（１０
０）面から成る表面上の部分６ｂとはいずれもｐ型であ
る。この場合、三角柱状のレーザー共振器の頂上の直ぐ
上のｐ型の部分６ａは、このレーザー共振器の頂上部を
中心としてこのレーザー共振器と反対方向に開いたほぼ
扇形の断面形状を有する。一方、ｐ型AlGaAsクラッド層
５の（３−１１）Ｂ面及び（３１−１）Ｂ面から成る表
面上の部分６ｃはｎ型である。
レーザー共振器の直ぐ両側の部分のｐ型AlGaAsクラッド
層５の表面はそれぞれ（３−１１）Ｂ面及び（３１−
１）Ｂ面から成り、そのさらに両外側の部分のｐ型AlGa
Asクラッド層５の表面は（１００）面から成る。さら
に、ｐ型AlGaAsクラッド層５の上には、アンドープAlGa
Asクラッド層６が設けられている。このアンドープAlGa
Asクラッド層６のうち三角柱状のレーザー共振器の頂上
の直ぐ上の部分６ａとｐ型AlGaAsクラッド層５の（１０
０）面から成る表面上の部分６ｂとはいずれもｐ型であ
る。この場合、三角柱状のレーザー共振器の頂上の直ぐ
上のｐ型の部分６ａは、このレーザー共振器の頂上部を
中心としてこのレーザー共振器と反対方向に開いたほぼ
扇形の断面形状を有する。一方、ｐ型AlGaAsクラッド層
５の（３−１１）Ｂ面及び（３１−１）Ｂ面から成る表
面上の部分６ｃはｎ型である。
【００２０】アンドープAlGaAsクラッド層６のうちｐ型
の部分６ａの上には、例えばｐ+ 型GaAsキャップ層７が
設けられている。このｐ+ 型GaAsキャップ層７以外の部
分のアンドープAlGaAsクラッド層６の表面は、例えばSi
Ｎ層やSiＯ2層のような絶縁層８により覆われている。
さらに、ｐ+ 型GaAsキャップ層７及び絶縁層８の上には
ｐ側の電極９が設けられ、ｎ型GaAs基板１の裏面にはｎ
側の電極１０が設けられている。なお、ｐ側の電極９は
高不純物濃度のｐ+ 型GaAsキャップ層７にコンタクトさ
せているため、この電極９のオーミックコンタクトを良
好なものとすることができる。
の部分６ａの上には、例えばｐ+ 型GaAsキャップ層７が
設けられている。このｐ+ 型GaAsキャップ層７以外の部
分のアンドープAlGaAsクラッド層６の表面は、例えばSi
Ｎ層やSiＯ2層のような絶縁層８により覆われている。
さらに、ｐ+ 型GaAsキャップ層７及び絶縁層８の上には
ｐ側の電極９が設けられ、ｎ型GaAs基板１の裏面にはｎ
側の電極１０が設けられている。なお、ｐ側の電極９は
高不純物濃度のｐ+ 型GaAsキャップ層７にコンタクトさ
せているため、この電極９のオーミックコンタクトを良
好なものとすることができる。
【００２１】次に、上述のように構成されたこの第１実
施例による半導体レーザーの製造方法について説明す
る。すなわち、この第１実施例による半導体レーザーを
製造するためには、まず、（１００）面方位を有するｎ
型GaAs基板１を、例えば硫酸−過酸化水素系のエッチン
グ液を用いたウエットエッチングによりエッチングし
て、［０１１］方向に延びるストライプ状のメサ状凸部
１ａを形成する。次に、ＭＯＣＶＤ法により、このメサ
状凸部１ａを有するｎ型GaAs基板１の主面上に、ｎ型Ga
Asバッファ層２、ｎ型AlGaAsクラッド層３、活性層４及
びｐ型AlGaAsクラッド層５を順次エピタキシャル成長さ
せる。この場合、メサ状凸部１ａ上においては、ｎ型Ga
Asバッファ層２、ｎ型AlGaAsクラッド層３、活性層４及
びｐ型AlGaAsクラッド層５は、全体として三角柱状の形
状に成長する。そして、この三角柱の両斜面はそれぞれ
（１−１１）Ｂ面及び（１１−１）Ｂ面となる。また、
メサ状凸部１ａの両側の部分のｎ型GaAs基板１上におい
ては、ｎ型AlGaAsクラッド層３、活性層４及びｐ型AlGa
Asクラッド層５は、それぞれ（３−１１）Ｂ面及び（３
１−１）Ｂ面に沿って成長する。この場合の（１−１
１）Ｂ面、（１１−１）Ｂ面、（３−１１）Ｂ面及び
（３１−１）Ｂ面の「Ｂ面」は、AlGaAsまたはGaAsにお
けるAs面を示す。
施例による半導体レーザーの製造方法について説明す
る。すなわち、この第１実施例による半導体レーザーを
製造するためには、まず、（１００）面方位を有するｎ
型GaAs基板１を、例えば硫酸−過酸化水素系のエッチン
グ液を用いたウエットエッチングによりエッチングし
て、［０１１］方向に延びるストライプ状のメサ状凸部
１ａを形成する。次に、ＭＯＣＶＤ法により、このメサ
状凸部１ａを有するｎ型GaAs基板１の主面上に、ｎ型Ga
Asバッファ層２、ｎ型AlGaAsクラッド層３、活性層４及
びｐ型AlGaAsクラッド層５を順次エピタキシャル成長さ
せる。この場合、メサ状凸部１ａ上においては、ｎ型Ga
Asバッファ層２、ｎ型AlGaAsクラッド層３、活性層４及
びｐ型AlGaAsクラッド層５は、全体として三角柱状の形
状に成長する。そして、この三角柱の両斜面はそれぞれ
（１−１１）Ｂ面及び（１１−１）Ｂ面となる。また、
メサ状凸部１ａの両側の部分のｎ型GaAs基板１上におい
ては、ｎ型AlGaAsクラッド層３、活性層４及びｐ型AlGa
Asクラッド層５は、それぞれ（３−１１）Ｂ面及び（３
１−１）Ｂ面に沿って成長する。この場合の（１−１
１）Ｂ面、（１１−１）Ｂ面、（３−１１）Ｂ面及び
（３１−１）Ｂ面の「Ｂ面」は、AlGaAsまたはGaAsにお
けるAs面を示す。
【００２２】次に、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型AlGaAsク
ラッド層５上にアンドープAlGaAsクラッド層６をエピタ
キシャル成長させる。すると、このアンドープAlGaAsク
ラッド層６のうち三角柱状のレーザー共振器の頂上の直
ぐ上の部分６ａとｐ型AlGaAsクラッド層５の（１００）
面から成る表面上の部分６ｂとはいずれも（１００）面
に沿って成長するが、その成長時の炭素の取り込み量が
多いためにこの部分６ｂはｐ型となる。一方、ｐ型AlGa
Asクラッド層５の（３−１１）Ｂ面及び（３１−１）Ｂ
面から成る表面上の部分６ｃは（３−１１）Ｂ面及び
（３１−１）Ｂ面に沿って成長するが、その成長時の炭
素の取り込み量が少ないためにこの部分６ｃはｎ型とな
る。
ラッド層５上にアンドープAlGaAsクラッド層６をエピタ
キシャル成長させる。すると、このアンドープAlGaAsク
ラッド層６のうち三角柱状のレーザー共振器の頂上の直
ぐ上の部分６ａとｐ型AlGaAsクラッド層５の（１００）
面から成る表面上の部分６ｂとはいずれも（１００）面
に沿って成長するが、その成長時の炭素の取り込み量が
多いためにこの部分６ｂはｐ型となる。一方、ｐ型AlGa
Asクラッド層５の（３−１１）Ｂ面及び（３１−１）Ｂ
面から成る表面上の部分６ｃは（３−１１）Ｂ面及び
（３１−１）Ｂ面に沿って成長するが、その成長時の炭
素の取り込み量が少ないためにこの部分６ｃはｎ型とな
る。
【００２３】次に、ＭＯＣＶＤ法により全面にｐ型GaAs
キャップ層をエピタキシャル成長させた後、このｐ型Ga
Asキャップ層をエッチングにより所定形状にパターニン
グしてアンドープAlGaAsクラッド層６のｐ型の部分６ａ
上にのみこのｐ型GaAsキャップ層を残す。次に、ＣＶＤ
法により全面に絶縁層８を形成した後、この絶縁層８の
うちｐ型GaAsキャップ層上にある部分をエッチング除去
する。次に、このｐ型GaAsキャップ層に例えばZnのよう
なｐ型不純物を高濃度に拡散させることによりｐ+ 型Ga
Asキャップ層７を形成する。この後、ｐ+ 型GaAsキャッ
プ層７及び絶縁層８の上にｐ側の電極１０を形成すると
ともに、ｎ型GaAs基板１の裏面にｎ側の電極１１を形成
して、目的とする半導体レーザーを完成させる。
キャップ層をエピタキシャル成長させた後、このｐ型Ga
Asキャップ層をエッチングにより所定形状にパターニン
グしてアンドープAlGaAsクラッド層６のｐ型の部分６ａ
上にのみこのｐ型GaAsキャップ層を残す。次に、ＣＶＤ
法により全面に絶縁層８を形成した後、この絶縁層８の
うちｐ型GaAsキャップ層上にある部分をエッチング除去
する。次に、このｐ型GaAsキャップ層に例えばZnのよう
なｐ型不純物を高濃度に拡散させることによりｐ+ 型Ga
Asキャップ層７を形成する。この後、ｐ+ 型GaAsキャッ
プ層７及び絶縁層８の上にｐ側の電極１０を形成すると
ともに、ｎ型GaAs基板１の裏面にｎ側の電極１１を形成
して、目的とする半導体レーザーを完成させる。
【００２４】以上のように、この第１実施例によれば、
メサ状凸部１ａ上の三角柱状のレーザー共振器の頂上の
直ぐ上にアンドープAlGaAsクラッド層６のうちｐ型の部
分６ａが設けられ、このｐ型の部分６ａの両側がアンド
ープAlGaAsクラッド層６のうちｎ型の部分６ｃにより囲
まれた構造となり、この場合のレーザー共振器の頂上部
とアンドープAlGaAsクラッド層６のうちｐ型の部分６ａ
との接触部の幅は極めて小さくなるので、レーザー発振
を起こさせるためにｐ側の電極９及びｎ側の電極１０の
間に流される電流を極めて幅の狭い領域に絞ってレーザ
ー共振器の活性層４に流すことができる。これによっ
て、半導体レーザーの大幅な低しきい値電流化を図るこ
とができる。
メサ状凸部１ａ上の三角柱状のレーザー共振器の頂上の
直ぐ上にアンドープAlGaAsクラッド層６のうちｐ型の部
分６ａが設けられ、このｐ型の部分６ａの両側がアンド
ープAlGaAsクラッド層６のうちｎ型の部分６ｃにより囲
まれた構造となり、この場合のレーザー共振器の頂上部
とアンドープAlGaAsクラッド層６のうちｐ型の部分６ａ
との接触部の幅は極めて小さくなるので、レーザー発振
を起こさせるためにｐ側の電極９及びｎ側の電極１０の
間に流される電流を極めて幅の狭い領域に絞ってレーザ
ー共振器の活性層４に流すことができる。これによっ
て、半導体レーザーの大幅な低しきい値電流化を図るこ
とができる。
【００２５】また、このように三角柱状のレーザー共振
器の頂上部にアンドープAlGaAsクラッド層６のうちｐ型
の部分６ａが形成された構造は、ｐ型AlGaAsクラッド層
５の上に単にアンドープAlGaAsクラッド層６をＭＯＣＶ
Ｄ法によりエピタキシャル成長させるだけで容易に形成
することができ、複雑な技術を用いる必要はない。
器の頂上部にアンドープAlGaAsクラッド層６のうちｐ型
の部分６ａが形成された構造は、ｐ型AlGaAsクラッド層
５の上に単にアンドープAlGaAsクラッド層６をＭＯＣＶ
Ｄ法によりエピタキシャル成長させるだけで容易に形成
することができ、複雑な技術を用いる必要はない。
【００２６】次に、この発明の第２実施例について説明
する。図２に示すように、この第２実施例による半導体
レーザーにおいては、第１実施例による半導体レーザー
に比べてｎ型AlGaAsクラッド層３が厚いことにより、メ
サ状凸部１ａ上にはｎ型GaAsバッファ層２、ｎ型AlGaAs
クラッド層３及び活性層４だけが全体として三角柱状の
形状に形成されている。この場合、このメサ状凸部１ａ
上の活性層４はこの三角柱の頂上部を形成しており、そ
の断面寸法はキャリアのド・ブロイ波長と同程度もしく
はそれ以下となっている。すなわち、この場合、このメ
サ状凸部１ａ上の活性層４は量子細線となっている。
する。図２に示すように、この第２実施例による半導体
レーザーにおいては、第１実施例による半導体レーザー
に比べてｎ型AlGaAsクラッド層３が厚いことにより、メ
サ状凸部１ａ上にはｎ型GaAsバッファ層２、ｎ型AlGaAs
クラッド層３及び活性層４だけが全体として三角柱状の
形状に形成されている。この場合、このメサ状凸部１ａ
上の活性層４はこの三角柱の頂上部を形成しており、そ
の断面寸法はキャリアのド・ブロイ波長と同程度もしく
はそれ以下となっている。すなわち、この場合、このメ
サ状凸部１ａ上の活性層４は量子細線となっている。
【００２７】また、この第２実施例においては、第１実
施例と異なりｐ型AlGaAsクラッド層５は設けられておら
ず、ｐ型クラッド層は、アンドープAlGaAsクラッド層６
のうちｐ型の部分６ａだけである。その他の構成は、第
１実施例による半導体レーザーと同様であるので、説明
を省略する。
施例と異なりｐ型AlGaAsクラッド層５は設けられておら
ず、ｐ型クラッド層は、アンドープAlGaAsクラッド層６
のうちｐ型の部分６ａだけである。その他の構成は、第
１実施例による半導体レーザーと同様であるので、説明
を省略する。
【００２８】この第２実施例によれば、メサ状凸部１ａ
上の三角柱の頂上の直ぐ上にアンドープAlGaAsクラッド
層６のうちｐ型の部分６ａが設けられ、この場合のレー
ザー共振器の頂上部とアンドープAlGaAsクラッド層６の
うちｐ型の部分６ａとの接触部の幅は極めて小さいの
で、レーザー発振を起こさせるためにｐ側の電極９及び
ｎ側の電極１０の間に流される電流を極めて幅の狭い領
域に絞って量子細線状の活性層４だけに流すことができ
る。これによって、極めて大幅な低しきい値電流化を図
ることができる。
上の三角柱の頂上の直ぐ上にアンドープAlGaAsクラッド
層６のうちｐ型の部分６ａが設けられ、この場合のレー
ザー共振器の頂上部とアンドープAlGaAsクラッド層６の
うちｐ型の部分６ａとの接触部の幅は極めて小さいの
で、レーザー発振を起こさせるためにｐ側の電極９及び
ｎ側の電極１０の間に流される電流を極めて幅の狭い領
域に絞って量子細線状の活性層４だけに流すことができ
る。これによって、極めて大幅な低しきい値電流化を図
ることができる。
【００２９】以上、この発明の実施例につき具体的に説
明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。例えば、上述の二つの実施例においてｎ型
GaAs基板１の主面に設けたメサ状凸部１ａは順メサ状凸
部であるが、このメサ状凸部１ａを逆メサ状凸部として
も上述の実施例と同様な効果を得ることが可能である。
明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。例えば、上述の二つの実施例においてｎ型
GaAs基板１の主面に設けたメサ状凸部１ａは順メサ状凸
部であるが、このメサ状凸部１ａを逆メサ状凸部として
も上述の実施例と同様な効果を得ることが可能である。
【００３０】また、上述の実施例においてはｎ型GaAs基
板１を用いているが、このｎ型GaAs基板１の代わりにｐ
型GaAs基板を用いることも可能である。この場合には、
レーザー構造を形成する各層の導電型は上述の実施例と
逆にする。さらに、上述の実施例においては、この発明
をAlGaAs／GaAs半導体レーザーに適用した場合について
説明したが、この発明は、AlGaAs／GaAs以外の他の半導
体ヘテロ構造を用いた半導体レーザーに適用することも
可能である。
板１を用いているが、このｎ型GaAs基板１の代わりにｐ
型GaAs基板を用いることも可能である。この場合には、
レーザー構造を形成する各層の導電型は上述の実施例と
逆にする。さらに、上述の実施例においては、この発明
をAlGaAs／GaAs半導体レーザーに適用した場合について
説明したが、この発明は、AlGaAs／GaAs以外の他の半導
体ヘテロ構造を用いた半導体レーザーに適用することも
可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
大幅な低しきい値電流化を図ることができる。
大幅な低しきい値電流化を図ることができる。
【図１】この発明の第１実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】この発明の第２実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】従来のＳＤＨレーザーを示す断面図である。
【図４】従来のＳＤＨレーザーの問題を説明するための
断面図である。
断面図である。
１ ｎ型GaAs基板 １ａ メサ状凸部 ３ ｎ型AlGaAsクラッド層 ４ 活性層 ５ ｐ型AlGaAsクラッド層 ６ アンドープAlGaAsクラッド層 ６ａ、６ｂ ｐ型の部分 ６ｃ ｎ型の部分 ９、１０ 電極
Claims (2)
- 【請求項１】 〈０１１〉方向に延びるメサ状凸部をそ
の主面に有する｛１００｝面方位の化合物半導体基板
と、 上記化合物半導体基板の上記メサ状凸部を有する上記主
面上に設けられた第１導電型の第１のクラッド層と、 上記第１のクラッド層上に設けられた活性層と、 上記活性層上に設けられた第２導電型の第２のクラッド
層と、 上記第２のクラッド層上に設けられたアンドープ化合物
半導体層から成る第３のクラッド層とを具備する半導体
レーザー。 - 【請求項２】 〈０１１〉方向に延びるメサ状凸部をそ
の主面に有する｛１００｝面方位の化合物半導体基板
と、 上記化合物半導体基板の上記メサ状凸部を有する上記主
面上に設けられた第１導電型の第１のクラッド層と、 上記第１のクラッド層上に設けられた活性層と、 上記活性層上に設けられたアンドープ化合物半導体層か
ら成る第２のクラッド層とを具備し、 上記メサ状凸部上の上記活性層は量子細線から成る半導
体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35091691A JPH05167182A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 半導体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35091691A JPH05167182A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 半導体レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05167182A true JPH05167182A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18413778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35091691A Pending JPH05167182A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 半導体レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05167182A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7232502B2 (en) | 2001-01-09 | 2007-06-19 | Tokyo Electron Limited | Sheet-fed treating device |
-
1991
- 1991-12-11 JP JP35091691A patent/JPH05167182A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7232502B2 (en) | 2001-01-09 | 2007-06-19 | Tokyo Electron Limited | Sheet-fed treating device |
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