JPH0521894A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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Publication number
JPH0521894A
JPH0521894A JP17419291A JP17419291A JPH0521894A JP H0521894 A JPH0521894 A JP H0521894A JP 17419291 A JP17419291 A JP 17419291A JP 17419291 A JP17419291 A JP 17419291A JP H0521894 A JPH0521894 A JP H0521894A
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JP
Japan
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quantum well
layers
layer
semiconductor laser
active layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP17419291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsukuru Katsuyama
造 勝山
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPH0521894A publication Critical patent/JPH0521894A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor laser capable of stabilized lasing at high temperature with room temperature oscillation wavelength of 680 [nm] or lower. CONSTITUTION:Quantum well layers 5, 7, 9 comprise Ga0.43In0.57P with a 0.43 Ga composition ratio x, and are made thinner such that no crystal growth is produced. Barrier layers 6, 8 are spaced away through the respective quantum well layers 5, 7, 9, and constitute an active layer together with the quantum well layers 5, 7, 9. Optical confinement layers 4, 10 comprise AlGaInP and hold the active layer therebetween. An optical waveguide formed with the active layer and the optical confinement layers 4, 10 is formed on a GaAs substrate and held between p, n cladding layers. The oscillation wavelength of the laser is of 680nm or longer at room temperature.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は可視光を出力する半導体
レーザに関し、特に、素子温度が高温になっても動作す
る半導体レーザに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser which outputs visible light, and more particularly to a semiconductor laser which operates even when the element temperature becomes high.

【0002】[0002]

【従来の技術】光閉込め層がAlGaInP,量子井戸
層がGaInPからなるAlGaInP/GaInP可
視光半導体レーザは、光情報処理機器の光源として期待
されているレーザである。しかしながら、現状の可視光
半導体レーザは発振しきい値電流が高く、熱抵抗も大き
い。このため、高温環境下での動作特性の劣化は著し
い。このことは、半導体レーザを応用することの出来る
分野を制限する大きな要因になっていた。
2. Description of the Related Art An AlGaInP / GaInP visible light semiconductor laser having a light confinement layer of AlGaInP and a quantum well layer of GaInP is a laser expected as a light source for optical information processing equipment. However, the current visible light semiconductor laser has a high oscillation threshold current and a large thermal resistance. Therefore, the deterioration of operating characteristics in a high temperature environment is remarkable. This has been a major factor limiting the fields to which semiconductor lasers can be applied.

【0003】従来、このような半導体レーザの温度特性
を改善するため、様々な試行が行われている。例えば、
p型クラッド層へ不純物を高濃度にドーピングしたり、
ヒートシンクを工夫したりすることにより、温度特性を
向上させる試みが行われている。また、活性層の厚さを
最適化し、共振器端面に高反射率のコーティングを施し
てレーザ発振のしきい値電流を減少させ、温度特性を向
上させる試みも行われている。この試みは、次の文献の
1177〜1178ページに提示されている。
Conventionally, various attempts have been made to improve the temperature characteristics of such semiconductor lasers. For example,
Doping impurities into the p-type cladding layer at high concentration,
Attempts have been made to improve the temperature characteristics by devising a heat sink. Attempts have also been made to optimize the thickness of the active layer and coat the end faces of the resonator with high reflectance to reduce the threshold current of laser oscillation and improve the temperature characteristics. This attempt is based on
Presented on pages 1177-1178.

【0004】Extended Abstracts of the 22nd(1990 In
ternational)Conference on SolidState Devices and M
aterials,Sendai,1990 「High Temperature Operation
ofIndex-Guided AlGaInP Semiconductor Lasers 」
Extended Abstracts of the 22nd (1990 In
ternational) Conference on SolidState Devices and M
aterials, Sendai, 1990 `` High Temperature Operation
of Index-Guided AlGaInP Semiconductor Lasers ''

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のいずれの対策においても、安定してレーザ発振する
ことの出来る最高の素子温度、つまり、最高発振温度は
高々130℃止まりであった。
However, in any of the above-mentioned conventional measures, the maximum element temperature at which stable laser oscillation can be performed, that is, the maximum oscillation temperature is 130 ° C. at most.

【0006】本発明は、素子温度がより高い状態でも安
定してレーザ発振することの出来る半導体レーザを提供
することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser which can stably oscillate even when the element temperature is higher.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、GaAs基板
上に形成される半導体レーザにおいて、光導波路が、材
料がGaの組成比xが0.48未満のGaxIn1-x
からなり厚さが結晶欠陥を生じない薄さの複数の量子井
戸層およびこれら各量子井戸層を隔てる障壁層によって
構成される活性層と、この活性層を挟むAlGaInP
からなる光閉込め層とから形成され、室温における発振
波長が680nm以上であることを特徴とするものであ
る。
According to the present invention, in a semiconductor laser formed on a GaAs substrate, the optical waveguide has a Ga x In 1-x P composition ratio x of Ga being less than 0.48.
And an active layer composed of a plurality of quantum well layers each having a thickness that does not cause crystal defects and barrier layers separating the quantum well layers, and AlGaInP sandwiching the active layers.
And a light confinement layer made of, and having an oscillation wavelength of 680 nm or more at room temperature.

【0008】[0008]

【作用】Gaの組成比xが0.48未満であるため、活
性層およびクラッド層間のバンドギャップ差は大きくな
り、量子井戸層でのキャリアの閉じ込め効果は増大す
る。しかも、量子井戸層が複数形成されているため、キ
ャリアの捕獲は効果的に行われる。
Since the Ga composition ratio x is less than 0.48, the band gap difference between the active layer and the cladding layer becomes large, and the effect of confining carriers in the quantum well layer increases. Moreover, since a plurality of quantum well layers are formed, carriers are effectively captured.

【0009】また、量子井戸層の格子定数はGaAsの
格子定数よりも大きくなり、量子井戸層には圧縮応力が
加わってその価電子帯のバンド構造は変化し、その状態
密度は減少する。従って、レーザ発振のしきい値電流は
低下し、少ないキャリア量でレーザ発振が行われる。
Also, the lattice constant of the quantum well layer becomes larger than that of GaAs, compressive stress is applied to the quantum well layer, the band structure of its valence band changes, and its density of states decreases. Therefore, the threshold current of laser oscillation decreases, and laser oscillation is performed with a small carrier amount.

【0010】このため、高温環境下でも、量子井戸層か
らオーバーフローするキャリア量は抑制される。
Therefore, even in a high temperature environment, the amount of carriers overflowing from the quantum well layer is suppressed.

【0011】[0011]

【実施例】図1(a)は本発明の一実施例によるダブル
ヘテロ構造の可視光半導体レーザの構造を示す断面図で
ある。
1A is a sectional view showing the structure of a visible light semiconductor laser having a double hetero structure according to an embodiment of the present invention.

【0012】半導体基板1は(100)結晶面を主面と
して切り出されたGaAs半導体基板であり、この半導
体基板1にはSiがドープされている。このGaAs半
導体基板1上には、温度700[℃],圧力60[Tor
r]の環境下における有機金属気相成長法(MOVPE
法)により、以下の薄膜がエピタキシャル成長され、半
導体レーザが形成されている。つまり、半導体基板1上
にバッファ層2,n型クラッド層3,光閉込め層4が順
次積層されている。このバッファ層2の材料はSiがド
ープされたGaAsであり、クラッド層3の材料はSe
がドープされた(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P、
光閉込め層4の材料はノンドープの(Al0.4
0.6 0.5 In0.5 Pである。
The semiconductor substrate 1 is a GaAs semiconductor substrate cut out with the (100) crystal plane as the main surface, and the semiconductor substrate 1 is doped with Si. On this GaAs semiconductor substrate 1, a temperature of 700 [° C.] and a pressure of 60 [Tor
r] environment under metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE
Method), the following thin film is epitaxially grown to form a semiconductor laser. That is, the buffer layer 2, the n-type cladding layer 3, and the light confining layer 4 are sequentially stacked on the semiconductor substrate 1. The material of the buffer layer 2 is GaAs doped with Si, and the material of the cladding layer 3 is Se.
(Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P,
The material of the light confinement layer 4 is non-doped (Al 0.4 G
a 0.6) is 0.5 In 0.5 P.

【0013】さらに、光閉込め層4上には活性層が形成
される。この活性層はキャリアが閉じ込められる(もし
くは再結合する)3つの量子井戸層5,7,9およびお
よびこれら各量子井戸層を隔てる障壁層6,8から構成
されている。各量子井戸層5,7,9の材料はGa0.43
In0.57Pであり、Gaの組成比xが0.48未満(x
<0.48)のGax In1-x Pにおいてx=0.43
に設定されている。これら各層の厚さは結晶欠陥を生じ
ない程度の十分な薄さ、つまり、100オングストロー
ムに設定されている。また、各障壁層6,8の材料は
(Al0.4 Ga0.6 0.5 In0.5 Pであり、これら各
層の厚さは80オングストロームに形成されている。こ
の活性層上にはさらに光閉込め層4と同じ材料および同
じ厚さで光閉込め層10が形成され、活性層はこれら各
光閉込め層4,10によって上下が挟まれている。これ
ら光閉込め層4,10および活性層はレーザ光が伝搬す
る光導波路を構成している。
Further, an active layer is formed on the light confinement layer 4. This active layer is composed of three quantum well layers 5, 7 and 9 in which carriers are confined (or recombined) and barrier layers 6 and 8 which separate these quantum well layers. The material of each quantum well layer 5, 7, 9 is Ga 0.43
In 0.57 P, and the Ga composition ratio x is less than 0.48 (x
X = 0.43 in Ga x In 1-x P of <0.48)
Is set to. The thickness of each of these layers is set to be sufficiently thin that crystal defects do not occur, that is, 100 angstroms. The material of each of the barrier layers 6 and 8 is (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P, and the thickness of each of these layers is 80 Å. A light confinement layer 10 is further formed on the active layer with the same material and the same thickness as the light confinement layer 4, and the active layer is vertically sandwiched by the respective light confinement layers 4 and 10. The light confinement layers 4 and 10 and the active layer form an optical waveguide through which laser light propagates.

【0014】光閉込め層10上にはさらにp型クラッド
層11,バッファ層12,コンタクト層13が順次エピ
タキシャル成長されている。このクラッド層11の材料
はZnがドープされた(Al0.7 Ga0.3 0.5 In
0.5 Pであり、バッファ層12の材料はZnがドープさ
れたGa0.5 In0.5 P、コンタクト層13の材料はZ
nがドープされたGaAsである。また、半導体レーザ
と外部回路との接続を取るため、半導体基板1の下面に
はAuGe/Ni/Au金属からなる電極14が形成さ
れており、また、コンタクト層13の上面にはTi/P
t/Au金属からなる電極15が形成されている。
A p-type cladding layer 11, a buffer layer 12 and a contact layer 13 are further epitaxially grown on the light confinement layer 10 in this order. The material of the clad layer 11 is Zn-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In
0.5 P, the material of the buffer layer 12 is Ga 0.5 In 0.5 P doped with Zn, and the material of the contact layer 13 is Z.
It is GaAs doped with n. In order to connect the semiconductor laser to an external circuit, an electrode 14 made of AuGe / Ni / Au metal is formed on the lower surface of the semiconductor substrate 1, and Ti / P is formed on the upper surface of the contact layer 13.
An electrode 15 made of t / Au metal is formed.

【0015】このような半導体レーザにおける光導波路
部分の伝導帯のエネルギバンド構造は同図(b)に示さ
れる。同図の紙面右側に行くほど電子エネルギEは高く
なり、各量子井戸層5,7,9に対応して井戸形のポテ
ンシャルが形成されている。注入された電子はこの井戸
形ポテンシャルに閉じ込められる。本実施例においては
3つの量子井戸層5,7,9が設けられて多重化されて
いるため、電子は効果的に各井戸に捕獲され、バンドフ
ィリングの効果が抑制される。このため、素子温度が増
加しても、量子井戸層からの電子のオーバーフローは抑
制される。
The energy band structure of the conduction band of the optical waveguide portion in such a semiconductor laser is shown in FIG. The electron energy E increases toward the right side of the drawing, and well-shaped potentials are formed corresponding to the quantum well layers 5, 7, and 9. The injected electrons are confined in this well-shaped potential. In this embodiment, three quantum well layers 5, 7 and 9 are provided and multiplexed, so that electrons are effectively trapped in each well and the band filling effect is suppressed. Therefore, even if the device temperature increases, the overflow of electrons from the quantum well layer is suppressed.

【0016】また、クラッド層4,10と活性層との実
効的なバンドギャップ差ΔEg が大きい程、活性層から
各クラッド層4,10へのキャリアのオーバーフローが
抑制される。バンドギャップ差ΔEg を大きくするため
には、量子井戸層を形成するGax In1-x Pにおける
Gaの組成比xを小さくすれば良い。本実施例では、上
記のように、各量子井戸層5,7,9におけるGaの組
成比xは0.48未満の0.43と小さく設定されてい
るため、活性層および各クラッド層4,10間の障壁高
さは高くなっている。従って、素子温度の増加によって
各量子井戸層5,7,9からオーバーフローするキャリ
ア量は、このことによっても抑制される。
Further, as the effective band gap difference ΔE g between the clad layers 4 and 10 and the active layer is larger, the overflow of carriers from the active layer to the respective clad layers 4 and 10 is suppressed. In order to increase the band gap difference ΔE g , the Ga composition ratio x in Ga x In 1 -x P forming the quantum well layer may be decreased. In the present embodiment, as described above, the composition ratio x of Ga in each quantum well layer 5, 7, 9 is set as small as 0.43, which is less than 0.48. Therefore, the active layer and each clad layer 4, The barrier height between 10 is high. Therefore, the amount of carriers overflowing from the quantum well layers 5, 7, and 9 due to the increase in device temperature is also suppressed by this.

【0017】また、バンドギャップ差ΔEg が大きくな
る、すなわち、活性層の実効的なバンドギャップが小さ
くなると発振波長λが長くなり、発振波長λが長くなる
と最高発振温度Tmax は高くなる。図2は一般的なダブ
ルヘテロ構造可視光半導体レーザの最高発振温度Tmax
と発振波長λとの関係を示すグラフであり、同図の横軸
は発振波長[nm],縦軸は最高発振温度[℃]であ
る。同図から、発振波長λが長くなると、最高発振温度
max が高くなることが理解される。従って、本実施例
による半導体レーザの発振波長は、上述のようにバンド
ギャップ差ΔEg が大きいために長くなり、最高発振温
度Tmax を高めることが可能になっている。
Further, when the band gap difference ΔE g becomes large, that is, when the effective band gap of the active layer becomes small, the oscillation wavelength λ becomes long, and when the oscillation wavelength λ becomes long, the maximum oscillation temperature T max becomes high. FIG. 2 shows the maximum oscillation temperature T max of a general double-heterostructure visible light semiconductor laser.
Is a graph showing the relationship between the oscillation wavelength λ and the oscillation wavelength λ. From the figure, it is understood that the maximum oscillation temperature T max increases as the oscillation wavelength λ increases. Therefore, the oscillation wavelength of the semiconductor laser according to the present embodiment is long because the band gap difference ΔE g is large as described above, and the maximum oscillation temperature T max can be increased.

【0018】また、バンドギャップ差ΔEg を大きくす
るため、上述のように量子井戸層を形成するGaの組成
比xを小さくしたが、このxの減少に伴い、量子井戸層
の格子定数はGaAsの格子定数よりも大きくなる。こ
のため、x=0.43と小さく設定されている本実施例
における各量子井戸層5,7,9は、結晶成長面内方向
において圧縮応力を受けている。この格子不整に基づく
圧縮歪によって各量子井戸層5,7,9に転位を生じさ
せず、良好な結晶性を維持するためには、各量子井戸層
5,7,9の厚さは十分に薄くなければならない。例え
ば、圧縮歪量(Δa/a)が1%のときには200オン
グストローム以下の厚さでなければならない。本実施例
における各量子井戸層5,7,9に加わる圧縮歪量は
0.65%であり、各井戸層の厚さは100オングスト
ロームと十分に薄く形成されている。このため、各量子
井戸層5,7,9は自らの弾性限界内で歪み、格子不整
による転位を生じることなく良好な結晶性が保たれてい
る。
Further, in order to increase the band gap difference ΔE g , the composition ratio x of Ga forming the quantum well layer was reduced as described above. However, as the x decreases, the lattice constant of the quantum well layer becomes GaAs. It becomes larger than the lattice constant of. Therefore, the quantum well layers 5, 7, and 9 in this embodiment, which are set to a small value of x = 0.43, are subjected to compressive stress in the crystal growth in-plane direction. The thickness of each quantum well layer 5, 7, 9 is sufficient to maintain good crystallinity without causing dislocation in each quantum well layer 5, 7, 9 due to the compressive strain based on this lattice mismatch. Must be thin. For example, when the compressive strain amount (Δa / a) is 1%, the thickness must be 200 angstroms or less. The amount of compressive strain applied to each quantum well layer 5, 7, 9 in this embodiment is 0.65%, and the thickness of each well layer is 100 angstroms, which is sufficiently thin. Therefore, each quantum well layer 5, 7, 9 is strained within its own elastic limit, and good crystallinity is maintained without causing dislocation due to lattice misalignment.

【0019】各量子井戸層5,7,9に加わる圧縮歪応
力により、これら各井戸層の価電子帯のエネルギバンド
構造は変化し、価電子帯の状態密度は減少する。このた
め、レーザ発振のしきい値電流密度Jthは低下する。こ
のようにしきい値電流密度Jthが低下することは、理論
的に以下の文献1の171 ページに開示されている。
Due to the compressive strain stress applied to each quantum well layer 5, 7, 9, the energy band structure of the valence band of each well layer changes and the density of states of the valence band decreases. Therefore, the threshold current density J th of laser oscillation is lowered. Such a decrease in the threshold current density J th is theoretically disclosed on page 171 of Document 1 below.

【0020】文献1 IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS,VOL.25,NO.2,FE
BRUARY 1989 「Theoretical Gain of Strained-Layer S
emiconductor Lasers in the Large Strain Regime」 また、実験的には以下の文献2の1375〜1376ページおよ
び文献3の879 〜880ページに開示されている。
Reference 1 IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, VOL.25, NO.2, FE
BRUARY 1989 `` Theoretical Gain of Strained-Layer S
Semiconductor Lasers in the Large Strain Regime ”Further, experimentally, it is disclosed on pages 1375 to 1376 of reference 2 and pages 879 to 880 of reference 3.

【0021】文献2 ELECTRONICS LETTERS 16th August 1990 Vol.26 No.17
「VERY LOW THRESHOLDCURRENT AlGaInP/ Gax In1-x P S
TRAINED SINGLE QUANTUM WELL VISIBLE LASERDIODE」 文献3 Appl.Phys.Lett.,Vol.58,No.9,4 March 1991「Effects
of strained-layer structures on the threshold curr
ent density of AlGaInP/GaInP visible lasers 」 レーザ発振のしきい値電流密度Jthが低下するため、し
きい値電流は減少し、レーザ発振は少ないキャリア量で
行われる。このため、素子温度の増加によって各量子井
戸層5,7,9からオーバーフローするキャリア量は、
このことによっても抑制される。
Reference 2 ELECTRONICS LETTERS 16th August 1990 Vol.26 No.17
`` VERY LOW THRESHOLD CURRENT AlGaInP / Ga x In 1-x PS
TRAINED SINGLE QUANTUM WELL VISIBLE LASERDIODE ”Reference 3 Appl.Phys.Lett., Vol.58, No.9,4 March 1991“ Effects
of strained-layer structures on the threshold curr
ent density of AlGaInP / GaInP visible lasers ”Since the threshold current density J th of laser oscillation decreases, the threshold current decreases and laser oscillation is performed with a small carrier amount. Therefore, the amount of carriers overflowing from the quantum well layers 5, 7, and 9 due to the increase in the device temperature is
This is also suppressed.

【0022】このように本実施例によれば、前述の圧縮
歪量子井戸構造を採ることにより、バンドギャップ差Δ
g の増加およびしきい値電流密度Jthの低減が図られ
る。さらに、量子井戸を多重化することにより、キャリ
アの捕獲は効果的に行われる。この結果として、素子温
度が高くなっても安定したレーザ動作が行われる。
As described above, according to this embodiment, by adopting the above-mentioned compressive strain quantum well structure, the band gap difference Δ
E g is increased and the threshold current density J th is reduced. Furthermore, the carrier is effectively captured by multiplexing the quantum wells. As a result, stable laser operation is performed even when the element temperature rises.

【0023】図3は本実施例による半導体レーザを連続
動作させて特性評価を行った結果を示すグラフである。
この特性評価は、半導体レーザの各薄層がストライプ構
造に形成され、共振器長Lが500μm、ストライプ幅
が5μm、端面コーティングがない試料で行われた。ま
た、評価時の半導体レーザの発振波長λは室温(25
℃)において700[nm]である。同図の横軸は半導
体レーザの動作電流[mA],縦軸は光出力[mW]を
示しており、評価結果は素子温度[℃]をパラメータと
して示されている。同図から理解されるように、本実施
例による半導体レーザによれば、7[mW]以上の光出
力が素子温度150℃まで安定して得られ、しかも、各
光出力は低動作電流値により得られている。すなわち、
室温での発振波長が680[nm]以上で高温において
も安定してレーザ動作が行える半導体レーザが提供され
る。なお、この特性評価においては素子温度が150℃
までしか確認しなかったが、150℃以上の素子温度で
あっても安定したレーザ動作が得られるものと考えられ
る。
FIG. 3 is a graph showing the results of characteristic evaluation by continuously operating the semiconductor laser according to this embodiment.
This characteristic evaluation was performed on a sample in which each thin layer of the semiconductor laser was formed in a stripe structure, the cavity length L was 500 μm, the stripe width was 5 μm, and the end face coating was not applied. The oscillation wavelength λ of the semiconductor laser at the time of evaluation is room temperature (25
It is 700 [nm] at (° C). The horizontal axis of the figure shows the operating current [mA] of the semiconductor laser, the vertical axis shows the optical output [mW], and the evaluation result is shown with the element temperature [° C] as a parameter. As can be seen from the figure, according to the semiconductor laser of the present embodiment, a light output of 7 [mW] or more can be stably obtained up to an element temperature of 150 ° C. Moreover, each light output is low operating current value. Has been obtained. That is,
Provided is a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 680 nm or more at room temperature and capable of performing stable laser operation even at high temperatures. In this characteristic evaluation, the element temperature was 150 ° C.
Although confirmed only up to now, it is considered that stable laser operation can be obtained even at an element temperature of 150 ° C. or higher.

【0024】本実施例による半導体レーザによれば、可
視レーザの応用が期待される分野、特に、素子温度が高
温になるマルチビームレーザアレイや電子デバイスとの
集積化回路(OEIC)など、熱を発生するレーザ接合
面が基板を介してヒートシンクと反対側に配置されて半
導体レーザが実装される場合には、本実施例が適用され
ると特に大きな効果が得られる。
According to the semiconductor laser of the present embodiment, heat is applied to fields in which application of a visible laser is expected, particularly in a multi-beam laser array and an electronic device integrated circuit (OEIC) where the element temperature becomes high. When the semiconductor laser is mounted with the generated laser bonding surface on the side opposite to the heat sink via the substrate, particularly large effects can be obtained when this embodiment is applied.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、G
aの組成比xが0.48未満であるため、活性層および
クラッド層間のバンドギャップ差は大きくなり、量子井
戸層でのキャリアの閉じ込め効果は増大する。しかも、
量子井戸層が複数形成されているため、キャリアの捕獲
は効果的に行われる。また、量子井戸層の格子定数はG
aAsの格子定数よりも大きくなり、量子井戸層には圧
縮応力が加わってその価電子帯のバンド構造は変化し、
その状態密度は減少する。従って、レーザ発振のしきい
値電流は低下し、少ないキャリア量でレーザ発振が行わ
れる。
As described above, according to the present invention, G
Since the composition ratio x of a is less than 0.48, the band gap difference between the active layer and the cladding layer becomes large, and the effect of confining carriers in the quantum well layer increases. Moreover,
Since a plurality of quantum well layers are formed, carriers are effectively captured. The lattice constant of the quantum well layer is G
It becomes larger than the lattice constant of aAs, compressive stress is applied to the quantum well layer, and the band structure of its valence band changes,
Its density of states decreases. Therefore, the threshold current of laser oscillation decreases, and laser oscillation is performed with a small carrier amount.

【0026】このため、素子温度が増加しても、量子井
戸層からオーバーフローするキャリア量は抑制される。
この結果、高温安定動作する半導体レーザが提供され
る。
Therefore, even if the device temperature increases, the amount of carriers overflowing from the quantum well layer is suppressed.
As a result, a semiconductor laser that operates stably at high temperature is provided.

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

【図1】本発明の一実施例による半導体レーザの断面構
造およびその伝導帯エネルギバンド構造を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention and its conduction band energy band structure.

【図2】一般的なダブルヘテロ構造可視光半導体レーザ
の最高発振温度Tmax と発振波長λとの関係を示すグラ
フである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the maximum oscillation temperature T max and the oscillation wavelength λ of a general double hetero structure visible light semiconductor laser.

【図3】本実施例による半導体レーザの動作電流と光出
力との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the operating current and the optical output of the semiconductor laser according to this example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板(SiドープGaAs) 2…バッファ層(SiドープGaAs) 3…n型クラッド層(Seドープ(Al0.7 Ga0.3
0.5 In0.5 P) 4,10…光閉込め層(ノンドープ(Al0.4
0.6 0.5 In0.5 P) 5,7,9…量子井戸層(ノンドープGa0.43In0.57
P) 6,8…障壁層(ノンドープ(Al0.4 Ga0.6 0.5
In0.5 P) 11…p型クラッド層(Znドープ(Al0.7
0.3 0.5 In0.5 P) 12…バッファ層(ZnドープGa0.5 In0.5 P) 13…コンタクト層(ZnドープGaAs) 14…電極(AuGe/Ni/Au) 15…電極(Ti/Pt/Au)
1 ... Semiconductor substrate (Si-doped GaAs) 2 ... Buffer layer (Si-doped GaAs) 3 ... N-type cladding layer (Se-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ))
0.5 In 0.5 P) 4, 10 ... Light confinement layer (non-doped (Al 0.4 G
a 0.6 ) 0.5 In 0.5 P) 5,7,9 ... Quantum well layer (non-doped Ga 0.43 In 0.57)
P) 6, 8 ... Barrier layer (undoped (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5
In 0.5 P) 11 ... P-type cladding layer (Zn-doped (Al 0.7 G
a 0.3 ) 0.5 In 0.5 P) 12 ... Buffer layer (Zn-doped Ga 0.5 In 0.5 P) 13 ... Contact layer (Zn-doped GaAs) 14 ... Electrode (AuGe / Ni / Au) 15 ... Electrode (Ti / Pt / Au)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 GaAs基板上に形成される半導体レー
ザにおいて、 光導波路が、 材料がGaの組成比xが0.48未満のGax In1-x
Pからなり厚さが結晶欠陥を生じない薄さの複数の量子
井戸層およびこれら各量子井戸層を隔てる障壁層によっ
て構成される活性層と、 この活性層を挟むAlGaInPからなる光閉込め層と
から形成され、 室温における発振波長が680nm以上であることを特
徴とする半導体レーザ。
Claim: What is claimed is: 1. A semiconductor laser formed on a GaAs substrate, wherein the optical waveguide has a Ga x In 1-x composition ratio x of Ga is less than 0.48.
An active layer composed of a plurality of quantum well layers made of P and having a thickness that does not cause crystal defects and a barrier layer separating the quantum well layers, and an optical confinement layer made of AlGaInP sandwiching the active layers. A semiconductor laser having an oscillation wavelength of 680 nm or more at room temperature.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7693199B2 (en) 2007-03-22 2010-04-06 Sony Corporation Laser diode
US8023545B2 (en) 2007-12-12 2011-09-20 Fujifilm Corporation Semiconductor light emitting device

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