JPH05243676A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH05243676A JPH05243676A JP4079056A JP7905692A JPH05243676A JP H05243676 A JPH05243676 A JP H05243676A JP 4079056 A JP4079056 A JP 4079056A JP 7905692 A JP7905692 A JP 7905692A JP H05243676 A JPH05243676 A JP H05243676A
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- active layer
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- semiconductor laser
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- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- H01S5/20—Structure 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
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- H01S5/2013—MQW barrier reflection layers
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
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- H01S5/32308—Structure 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
- H01S5/32325—Structure 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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- H01S5/3403—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザ装置の閾値電流密度を低減させ
る。 【構成】 第1導電型の基板101上に第1導電型のク
ラッド層102,活性層103および第2導電型のクラ
ッド層105を有し、第2導電型のクラッド層105と
活性層103との間に多重量子障壁104を設け、かつ
活性層103が歪の加わった層を備えた構成とした。 【効果】 閾値電流が大幅に低減され、高温動作可能な
高出力半導体レーザが得られる。
る。 【構成】 第1導電型の基板101上に第1導電型のク
ラッド層102,活性層103および第2導電型のクラ
ッド層105を有し、第2導電型のクラッド層105と
活性層103との間に多重量子障壁104を設け、かつ
活性層103が歪の加わった層を備えた構成とした。 【効果】 閾値電流が大幅に低減され、高温動作可能な
高出力半導体レーザが得られる。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はIII −V族及びII−VI
族化合物半導体からなる半導体レーザ装置に関し、特に
低しきい値で高温動作を可能とする半導体レーザ装置に
関するものである。
族化合物半導体からなる半導体レーザ装置に関し、特に
低しきい値で高温動作を可能とする半導体レーザ装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体レーザには、活性層をそれ
よりも禁制帯幅の大きなクラッド層ではさみ込んだダブ
ルヘテロ構造が採用されている。このダブルヘテロ構造
に順バイアスを印加すると、クラッド層から活性層にキ
ャリアが注入されると同時に各層の禁制帯幅の違いによ
り生じるポテンシャル障壁によりキャリアは活性層中に
有効に閉じ込められ、発光再結合により光を発生する。
しかし、このポテンシャル障壁が小さいと、キャリア、
特に有効質量の小さい電子は活性層からクラッド層にあ
ふれ出す、いわゆるオーバーフローを生じ、しきい値電
流が増加し、レーザ特性が悪化する。特に高温ではキャ
リアの持つエネルギーが高くなるため、オーバーフロー
を生じやすく、レーザ発振が不可能になり易い。この様
なキャリアのオーバーフローを抑制する方法として、多
重量子障壁(Multi Quantum Barrier;MQB)が、東京工業
大学の伊賀教授らにより、例えばエレクトロニクスレタ
ーズ,22巻,1986年,1008ページ(K.Iga,
H.Uenohara and F.Koyama,Electronics Letters,vol.22
(1986)pp.1008) において、提案されている。
よりも禁制帯幅の大きなクラッド層ではさみ込んだダブ
ルヘテロ構造が採用されている。このダブルヘテロ構造
に順バイアスを印加すると、クラッド層から活性層にキ
ャリアが注入されると同時に各層の禁制帯幅の違いによ
り生じるポテンシャル障壁によりキャリアは活性層中に
有効に閉じ込められ、発光再結合により光を発生する。
しかし、このポテンシャル障壁が小さいと、キャリア、
特に有効質量の小さい電子は活性層からクラッド層にあ
ふれ出す、いわゆるオーバーフローを生じ、しきい値電
流が増加し、レーザ特性が悪化する。特に高温ではキャ
リアの持つエネルギーが高くなるため、オーバーフロー
を生じやすく、レーザ発振が不可能になり易い。この様
なキャリアのオーバーフローを抑制する方法として、多
重量子障壁(Multi Quantum Barrier;MQB)が、東京工業
大学の伊賀教授らにより、例えばエレクトロニクスレタ
ーズ,22巻,1986年,1008ページ(K.Iga,
H.Uenohara and F.Koyama,Electronics Letters,vol.22
(1986)pp.1008) において、提案されている。
【0003】MQBは厚さ十数オングストロームのウェ
ルとバリアで構成された多重量子井戸構造を有し、原理
的には電子波が量子井戸界面で反射される現象を利用し
ている。このMQBをレーザの活性層とクラッド層の間
に設けた場合、活性層とクラッド層の間に生じたポテン
シャル障壁以上のエネルギを有する電子はMQBの量子
力学的効果により反射され、クラッド層へのオーバーフ
ローが抑制される。この様子を概念的に示したのが図9
である。図中△Ec は活性層とクラッド層の伝導帯側の
エネルギーギャップ差、△Ue はMQBによる実効的な
ポテンシャル障壁の増加量を示している。この様に電子
はMQBにより生じた△Ue のポテンシャル障壁によ
り、△Ec 以上のエネルギを有していても反射され有効
に活性層中に閉じ込められることになる。
ルとバリアで構成された多重量子井戸構造を有し、原理
的には電子波が量子井戸界面で反射される現象を利用し
ている。このMQBをレーザの活性層とクラッド層の間
に設けた場合、活性層とクラッド層の間に生じたポテン
シャル障壁以上のエネルギを有する電子はMQBの量子
力学的効果により反射され、クラッド層へのオーバーフ
ローが抑制される。この様子を概念的に示したのが図9
である。図中△Ec は活性層とクラッド層の伝導帯側の
エネルギーギャップ差、△Ue はMQBによる実効的な
ポテンシャル障壁の増加量を示している。この様に電子
はMQBにより生じた△Ue のポテンシャル障壁によ
り、△Ec 以上のエネルギを有していても反射され有効
に活性層中に閉じ込められることになる。
【0004】また図8は、第12回IEEEインターナ
ショナルセミコンダクタレーザコンファレンス会議抄録
(K.Kishino, A.Kikuchi, Y.Kaneko and I.Nomura,Conf
erence Digest,12th IEEE International Semiconducto
r Laser Conference,(1990)PP.21,PD-10)において示さ
れたMQBのデバイス適用例である。これはガスソース
MBE法を用いてエピタキシャル成長されたものであ
る。図において、21はn型GaAs基板,22はn型GaIn
P バッファ層,23はn型AlInP クラッド層,24は超
格子クラッド層,25はGaInP 活性層,26は超格子ク
ラッド層,27はGaInP ウェル,AlInP バリアからなる
MQB,28はp型AlInP クラッド層,29はp型GaIn
P キャップ層である。24,26の超格子クラッド層は
活性層25との界面における非発光再結合を減少させ、
レーザ特性を向上させることを目的として挿入されてい
る。この従来例は、MQBを半導体レーザに適用した最
初の例であり、実際、MQBによるキャリアオーバーフ
ロー抑制効果により、しきい値電流の減少および温度特
性の改善が示されている。
ショナルセミコンダクタレーザコンファレンス会議抄録
(K.Kishino, A.Kikuchi, Y.Kaneko and I.Nomura,Conf
erence Digest,12th IEEE International Semiconducto
r Laser Conference,(1990)PP.21,PD-10)において示さ
れたMQBのデバイス適用例である。これはガスソース
MBE法を用いてエピタキシャル成長されたものであ
る。図において、21はn型GaAs基板,22はn型GaIn
P バッファ層,23はn型AlInP クラッド層,24は超
格子クラッド層,25はGaInP 活性層,26は超格子ク
ラッド層,27はGaInP ウェル,AlInP バリアからなる
MQB,28はp型AlInP クラッド層,29はp型GaIn
P キャップ層である。24,26の超格子クラッド層は
活性層25との界面における非発光再結合を減少させ、
レーザ特性を向上させることを目的として挿入されてい
る。この従来例は、MQBを半導体レーザに適用した最
初の例であり、実際、MQBによるキャリアオーバーフ
ロー抑制効果により、しきい値電流の減少および温度特
性の改善が示されている。
【0005】また、エレクトロニクスレターズ,28
巻,2号,1992年,150ページ(ELECTORONICS L
ETTERS 16th January 1992 Vol.28 No.2 pp.150 )に
は、InGaP/InGaAlP 多重量子井戸活性層を有し、その活
性層上のInGaAlP ガイド層とp-InGaP クラッド層の間に
InGaP/InGaAlP MQBを挿入した半導体レーザを用い、
高温(90°C)連続動作が可能となった例が示されて
いる。
巻,2号,1992年,150ページ(ELECTORONICS L
ETTERS 16th January 1992 Vol.28 No.2 pp.150 )に
は、InGaP/InGaAlP 多重量子井戸活性層を有し、その活
性層上のInGaAlP ガイド層とp-InGaP クラッド層の間に
InGaP/InGaAlP MQBを挿入した半導体レーザを用い、
高温(90°C)連続動作が可能となった例が示されて
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の多重量子障壁を
有する半導体レーザ装置は以上のように構成されてお
り、MQBは理論的および実験的にもその効果が確認さ
れているが、MQBのみではレーザの閾電流密度低減が
不充分であること、ならびに従来のMQBでは正孔のオ
ーバーフロー抑制については最適化されていないという
問題点があった。
有する半導体レーザ装置は以上のように構成されてお
り、MQBは理論的および実験的にもその効果が確認さ
れているが、MQBのみではレーザの閾電流密度低減が
不充分であること、ならびに従来のMQBでは正孔のオ
ーバーフロー抑制については最適化されていないという
問題点があった。
【0007】この発明は上記の様な問題点を解消するた
めになされたもので、さらに低い閾電流密度を実現で
き、また電子のみならず正孔のオーバーフローをも抑制
することのできる構造を有する半導体レーザ装置を得る
ことを目的としている。
めになされたもので、さらに低い閾電流密度を実現で
き、また電子のみならず正孔のオーバーフローをも抑制
することのできる構造を有する半導体レーザ装置を得る
ことを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、第1導電型の基板上に第1導電型のクラッ
ド層,活性層および第2導電型のクラッド層を有し、前
記クラッド層の少なくともいずれか一方と前記活性層と
の間に多重量子障壁を備え、かつ前記活性層が歪の加わ
った層を備えた構成としたものである。
ーザ装置は、第1導電型の基板上に第1導電型のクラッ
ド層,活性層および第2導電型のクラッド層を有し、前
記クラッド層の少なくともいずれか一方と前記活性層と
の間に多重量子障壁を備え、かつ前記活性層が歪の加わ
った層を備えた構成としたものである。
【0009】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅の小さな半導
体層を交互に積層して構成されるMQBが歪の加わった
層を備えた構成としたものである。
は、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅の小さな半導
体層を交互に積層して構成されるMQBが歪の加わった
層を備えた構成としたものである。
【0010】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、活性層が歪の加わった層を備え、かつ、歪の加わっ
た層を有し、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅の小
さな半導体層を交互に積層して構成されるMQBがn型
クラッド層と上記活性層との間に挿入されている構成と
したものである。
は、活性層が歪の加わった層を備え、かつ、歪の加わっ
た層を有し、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅の小
さな半導体層を交互に積層して構成されるMQBがn型
クラッド層と上記活性層との間に挿入されている構成と
したものである。
【0011】
【作用】この発明に係る半導体レーザ装置は、第1導電
型の基板上に第1導電型のクラッド層,活性層および第
2導電型のクラッド層を有し、前記クラッド層の少なく
ともいずれか一方と前記活性層との間に多重量子障壁を
備え、かつ前記活性層が歪の加わった層を備えた構成と
したので、MQBと歪活性層の相乗効果により大幅に閾
値電流を低減することができる。
型の基板上に第1導電型のクラッド層,活性層および第
2導電型のクラッド層を有し、前記クラッド層の少なく
ともいずれか一方と前記活性層との間に多重量子障壁を
備え、かつ前記活性層が歪の加わった層を備えた構成と
したので、MQBと歪活性層の相乗効果により大幅に閾
値電流を低減することができる。
【0012】またこの発明に係る半導体レーザ装置は、
禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅の小さな半導体層
を交互に積層して構成されるMQBが歪の加わった層を
備えた構成としたので、正孔に対する閉じ込め障壁高さ
を増大させることができる。
禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅の小さな半導体層
を交互に積層して構成されるMQBが歪の加わった層を
備えた構成としたので、正孔に対する閉じ込め障壁高さ
を増大させることができる。
【0013】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、活性層が歪の加わった層を備え、かつ、歪の加わっ
た層を有し、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅の小
さな半導体層を交互に積層して構成されるMQBがn型
クラッド層と上記活性層との間に挿入されている構成と
したので、大幅に閾値電流を低減することができ、ま
た、正孔に対する閉じ込め障壁高さを十分に増大させる
ことができる。
は、活性層が歪の加わった層を備え、かつ、歪の加わっ
た層を有し、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅の小
さな半導体層を交互に積層して構成されるMQBがn型
クラッド層と上記活性層との間に挿入されている構成と
したので、大幅に閾値電流を低減することができ、ま
た、正孔に対する閉じ込め障壁高さを十分に増大させる
ことができる。
【0014】
【実施例】本発明はIII −V族およびII−VI族化合物半
導体全てに適用可能であるが、以下ではAlGaInP 系可視
光半導体レーザ装置を例として説明する。
導体全てに適用可能であるが、以下ではAlGaInP 系可視
光半導体レーザ装置を例として説明する。
【0015】図1(a) は、本発明の第1の実施例による
多重量子障壁を有する AlGaInP可視光レーザ装置の基本
的な構造断面図である。図において、101はn型 GaA
s 基板である。厚さ1.5 μm のn型(Al0.7Ga0.3)0.5In
0.5P クラッド層102は基板101上に配置され、Ga
x In1-X P 活性層103はクラッド層102上に配置さ
れる。また、MQB104は、図1(b) に示す様に、例
えば厚さ226オングストロームのp型(Al0.7Ga0.3)
0.5In0.5P バッファ層104a,厚さ11.5オングス
トロームのp型Ga0.5In0.5P ウェル層104b,厚さ1
7オングストロームのp型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P バリ
ア層104c,合計20層からなる超格子多層膜で成り
立っており、活性層103上に配置される。厚さ1.5 μ
m のp型(Al0 .7Ga0.3)0.5In0.5P クラッド層105はM
QB104上に配置され、厚さ0.5 μm のp型 GaAs 層
106はクラッド層105上に配置される。なお結晶組
成について述べると、(Al y Ga1-y ) x In1-x P と表記
した場合、0≦y≦1全ての範囲でx=0.5において
本結晶はGaAsに格子整合する。ここで活性層103のGa
x In1-x P はGaAsに格子整合をさせない様にx≠0.5
とする。ここでx>0.5とするとGax In1-x P の格子
定数はGaAsよりも小さくなるため、図1(a) の様な層構
造にした場合、活性層103には引張り歪が、逆にx<
0.5とするとGax In1-x P の格子定数はGaAsより大き
くなるため活性層103には圧縮歪が加わることにな
る。
多重量子障壁を有する AlGaInP可視光レーザ装置の基本
的な構造断面図である。図において、101はn型 GaA
s 基板である。厚さ1.5 μm のn型(Al0.7Ga0.3)0.5In
0.5P クラッド層102は基板101上に配置され、Ga
x In1-X P 活性層103はクラッド層102上に配置さ
れる。また、MQB104は、図1(b) に示す様に、例
えば厚さ226オングストロームのp型(Al0.7Ga0.3)
0.5In0.5P バッファ層104a,厚さ11.5オングス
トロームのp型Ga0.5In0.5P ウェル層104b,厚さ1
7オングストロームのp型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P バリ
ア層104c,合計20層からなる超格子多層膜で成り
立っており、活性層103上に配置される。厚さ1.5 μ
m のp型(Al0 .7Ga0.3)0.5In0.5P クラッド層105はM
QB104上に配置され、厚さ0.5 μm のp型 GaAs 層
106はクラッド層105上に配置される。なお結晶組
成について述べると、(Al y Ga1-y ) x In1-x P と表記
した場合、0≦y≦1全ての範囲でx=0.5において
本結晶はGaAsに格子整合する。ここで活性層103のGa
x In1-x P はGaAsに格子整合をさせない様にx≠0.5
とする。ここでx>0.5とするとGax In1-x P の格子
定数はGaAsよりも小さくなるため、図1(a) の様な層構
造にした場合、活性層103には引張り歪が、逆にx<
0.5とするとGax In1-x P の格子定数はGaAsより大き
くなるため活性層103には圧縮歪が加わることにな
る。
【0016】また、図1(c) は本実施例におけるMQB
による実効的な電子の閉じ込め障壁高さを示す図であ
り、図に示すように、実効的な閉じ込め障壁が増大して
いる。具体的には、活性層103とp型(Al0.7Ga0.3)
0.5In0.5P バッファ層104aの伝導帯のエネルギー不
連続量△Ec(〜150meV) がUe /=2△Ec 程度となっ
ている。
による実効的な電子の閉じ込め障壁高さを示す図であ
り、図に示すように、実効的な閉じ込め障壁が増大して
いる。具体的には、活性層103とp型(Al0.7Ga0.3)
0.5In0.5P バッファ層104aの伝導帯のエネルギー不
連続量△Ec(〜150meV) がUe /=2△Ec 程度となっ
ている。
【0017】次に、本実施例の半導体レーザ装置のレー
ザ特性について実験結果をもとに説明する。
ザ特性について実験結果をもとに説明する。
【0018】Gax In1-x P 活性層103の厚さを150
オングストロームとして、xを0.5〜0.45の範囲で変化
させ、レーザ特性を調べた。この場合の歪量は0〜0.45
%に対応する。
オングストロームとして、xを0.5〜0.45の範囲で変化
させ、レーザ特性を調べた。この場合の歪量は0〜0.45
%に対応する。
【0019】図2は活性層103に加えた歪量とレーザ
の閾電流密度の関係を示す図である。図2に示す様に、
MQBの挿入、もしくは活性層への歪印加のみでは、3
KA/cm2 前後とその閾電流密度低減効果は充分でないの
に対し、MQBの挿入と活性層への歪印加を組み合わせ
ると、1.2KA /cm2 程度まで閾値電流密度が著しく低減
される。
の閾電流密度の関係を示す図である。図2に示す様に、
MQBの挿入、もしくは活性層への歪印加のみでは、3
KA/cm2 前後とその閾電流密度低減効果は充分でないの
に対し、MQBの挿入と活性層への歪印加を組み合わせ
ると、1.2KA /cm2 程度まで閾値電流密度が著しく低減
される。
【0020】上記実施例では、活性層103を150オ
ングストロームと非常に薄膜化しているが、これはレー
ザの高出力化を意図したものである。一般に活性層を薄
膜化すると活性層中の光閉じ込め効果が弱まり、光の大
部分はクラッド層にしみ出す。このためレーザの出射端
面における光密度が減少し、高出力動作に伴う端面破壊
を抑制することができ、高出力化を図ることができる。
しかし、活性層を薄膜化するとその体積が減少するため
注入されたキャリア、例えば電子は図1(c) に示す閉じ
込め障壁△Ec を容易に乗り越えクラッド層側に漏れ出
す、いわゆるオーバーフロー現象が生じ、この結果閾値
電流が著しく増大する。これを抑制するのにMQBによ
る実効的な閉じ込め障壁の増大効果が有効である。しか
し、図2に示す実験結果から明らかな様に、MQBのみ
では充分に閾値電流密度は低減されていない。
ングストロームと非常に薄膜化しているが、これはレー
ザの高出力化を意図したものである。一般に活性層を薄
膜化すると活性層中の光閉じ込め効果が弱まり、光の大
部分はクラッド層にしみ出す。このためレーザの出射端
面における光密度が減少し、高出力動作に伴う端面破壊
を抑制することができ、高出力化を図ることができる。
しかし、活性層を薄膜化するとその体積が減少するため
注入されたキャリア、例えば電子は図1(c) に示す閉じ
込め障壁△Ec を容易に乗り越えクラッド層側に漏れ出
す、いわゆるオーバーフロー現象が生じ、この結果閾値
電流が著しく増大する。これを抑制するのにMQBによ
る実効的な閉じ込め障壁の増大効果が有効である。しか
し、図2に示す実験結果から明らかな様に、MQBのみ
では充分に閾値電流密度は低減されていない。
【0021】一方、活性層に歪を加えることにより閾値
電流密度が低減できることが一般に知られている。例え
ば活性層に圧縮歪を加えた場合、正孔の有効質量が減少
(価電子帯の有効状態密度が減少)するため、発振閾キ
ャリア濃度が下がり、その結果閾電流密度が低減され
る。しかし、同じく図2に示すように、歪のみを加えた
場合の閾電流密度は、約2.8KA /cm2 と充分低減されて
いない。
電流密度が低減できることが一般に知られている。例え
ば活性層に圧縮歪を加えた場合、正孔の有効質量が減少
(価電子帯の有効状態密度が減少)するため、発振閾キ
ャリア濃度が下がり、その結果閾電流密度が低減され
る。しかし、同じく図2に示すように、歪のみを加えた
場合の閾電流密度は、約2.8KA /cm2 と充分低減されて
いない。
【0022】ただし、図2に図示していないが、同じ膜
厚の活性層を有するレーザ構造において、MQBの挿入
も活性層への歪印加もない場合には、レーザ発振しない
結果を得ており、このことからMQBもしくは活性層へ
の歪印加のみでも閾値電流密度はある程度低減されてい
ることがわかっている。
厚の活性層を有するレーザ構造において、MQBの挿入
も活性層への歪印加もない場合には、レーザ発振しない
結果を得ており、このことからMQBもしくは活性層へ
の歪印加のみでも閾値電流密度はある程度低減されてい
ることがわかっている。
【0023】ところが、本実施例では、MQBとその格
子定数が基板の格子定数と0.1%以上異なる結晶組成
をもつ歪活性層を組み合わせたレーザ構造としているの
で、さらに閾値電流密度の低減が実現されることとな
り、図2に示すようにその効果は著しい。
子定数が基板の格子定数と0.1%以上異なる結晶組成
をもつ歪活性層を組み合わせたレーザ構造としているの
で、さらに閾値電流密度の低減が実現されることとな
り、図2に示すようにその効果は著しい。
【0024】図3(a) は本発明の第2の実施例による多
重量子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図である。
図において、200はn型クラッド層102上に配置さ
れた歪活性層であり、厚さ80オングストロームの(Al
0.7Ga0.3)0.5In0.5P バリア層201,厚さ100オン
グストロームのGaA In1-A P ウェル層(A≠0.5)202か
ら構成されている。また、上記実施例と同一符号は同一
名称を示す。
重量子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図である。
図において、200はn型クラッド層102上に配置さ
れた歪活性層であり、厚さ80オングストロームの(Al
0.7Ga0.3)0.5In0.5P バリア層201,厚さ100オン
グストロームのGaA In1-A P ウェル層(A≠0.5)202か
ら構成されている。また、上記実施例と同一符号は同一
名称を示す。
【0025】上記第1の実施例では活性層103が単一
の結晶からなるものを用いたが、本実施例においては活
性層200を例えば図3(b) に示すようなバリア層20
1,ウェル層202からなる多重量子井戸構造を有する
ものとしている。本実施例においては、ウェル層202
に歪を入れることにより全体として活性層200は歪を
もつこととなり、上記第1の実施例と同様の効果を奏す
る。
の結晶からなるものを用いたが、本実施例においては活
性層200を例えば図3(b) に示すようなバリア層20
1,ウェル層202からなる多重量子井戸構造を有する
ものとしている。本実施例においては、ウェル層202
に歪を入れることにより全体として活性層200は歪を
もつこととなり、上記第1の実施例と同様の効果を奏す
る。
【0026】なお、本実施例では複数のウェル層すべて
に歪が入っている図を示したが、複数のウェル層のうち
1つ以上の層に歪が入っていればよく、同様の効果を奏
する。
に歪が入っている図を示したが、複数のウェル層のうち
1つ以上の層に歪が入っていればよく、同様の効果を奏
する。
【0027】上記第1または第2の実施例で述べた様
に、MQBと歪を加えた活性層を備えたレーザ構造とす
ることにより、レーザの発振閾電流密度が著しく低減さ
れる。しかし、活性層に圧縮歪を加えた場合、その活性
層の正孔の有効質量が低減されるため、正孔がクラッド
層に溢れ出すオーバーフローが生じ易くなる。従ってこ
の正孔のオーバーフローを抑制できれば、さらに閾電流
密度を低減することができると考えられる。このような
問題を解決することのできる半導体レーザ装置の構造に
ついて以下に述べる。
に、MQBと歪を加えた活性層を備えたレーザ構造とす
ることにより、レーザの発振閾電流密度が著しく低減さ
れる。しかし、活性層に圧縮歪を加えた場合、その活性
層の正孔の有効質量が低減されるため、正孔がクラッド
層に溢れ出すオーバーフローが生じ易くなる。従ってこ
の正孔のオーバーフローを抑制できれば、さらに閾電流
密度を低減することができると考えられる。このような
問題を解決することのできる半導体レーザ装置の構造に
ついて以下に述べる。
【0028】図3は本発明の第3の実施例による多重量
子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図である。図に
おいて、107はMQBであり、活性層103とn型ク
ラッド層102の間に挿入されている。また、上記実施
例と同一符号は同一名称を示す。
子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図である。図に
おいて、107はMQBであり、活性層103とn型ク
ラッド層102の間に挿入されている。また、上記実施
例と同一符号は同一名称を示す。
【0029】上記第1の実施例では、MQBをp型クラ
ッド層側に挿入したが、本実施例ではこれに加えて、例
えば図1(b) に示す各層厚を有するn型のMQB107
をn型クラッド層102と活性層103に挿入したもの
である。このn型のMQBは活性層103に注入される
正孔に対する閉じ込め障壁を増大させる効果があるの
で、さらに閾値電流密度を低減できる。
ッド層側に挿入したが、本実施例ではこれに加えて、例
えば図1(b) に示す各層厚を有するn型のMQB107
をn型クラッド層102と活性層103に挿入したもの
である。このn型のMQBは活性層103に注入される
正孔に対する閉じ込め障壁を増大させる効果があるの
で、さらに閾値電流密度を低減できる。
【0030】ところで、上記第3の実施例で用いたMQ
B107は従来のものと同じ構造であり、活性層103
に注入される正孔に対する閉じ込め障壁を増大させる効
果はあるがその効果は十分なものではない。そこで、従
来のMQBよりもさらにキャリア、特に正孔に対して閉
じ込め障壁高さを増大できるMQBの構造について説明
する。
B107は従来のものと同じ構造であり、活性層103
に注入される正孔に対する閉じ込め障壁を増大させる効
果はあるがその効果は十分なものではない。そこで、従
来のMQBよりもさらにキャリア、特に正孔に対して閉
じ込め障壁高さを増大できるMQBの構造について説明
する。
【0031】図5(a) は本発明の第4の実施例による多
重量子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図であり、
図5(b) は本実施例におけるMQBの構造の一例を示す
図である。図において、304は歪MQBであり、MQ
B構造304は厚さ226オングストロームの(Al0.7Ga
0.3)0.5In0.5P バリア層304a,厚さ17オングスト
ロームのGaZ In1-Z P ウェル層304b,厚さ11.5
オングストロームの(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P バリア層3
04c,合計20層から構成され、活性層103とn型
クラッド層102の間に挿入されている。また、上記実
施例と同一符号は同一名称を示す。
重量子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図であり、
図5(b) は本実施例におけるMQBの構造の一例を示す
図である。図において、304は歪MQBであり、MQ
B構造304は厚さ226オングストロームの(Al0.7Ga
0.3)0.5In0.5P バリア層304a,厚さ17オングスト
ロームのGaZ In1-Z P ウェル層304b,厚さ11.5
オングストロームの(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P バリア層3
04c,合計20層から構成され、活性層103とn型
クラッド層102の間に挿入されている。また、上記実
施例と同一符号は同一名称を示す。
【0032】ここでは、AlGaInP 系材料を例として示し
ているが、本実施例の基本的な考え方は、ウェルとなる
半導体層(本実施例では304b)に圧縮歪を印加する
ことにある。
ているが、本実施例の基本的な考え方は、ウェルとなる
半導体層(本実施例では304b)に圧縮歪を印加する
ことにある。
【0033】本実施例によるMQB構造において、ウェ
ル層304bに、z<0.5 とすることにより圧縮歪を加
えると、その正孔の有効質量が減少するが、図6はその
減少量に対し、正孔に対する閉じ込め障壁高さがどの様
に変化するかを理論的に示した図である。図において、
△Ev はGax In1-x P 活性層と(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P
クラッド層のヘテロ接合部における価電子帯のバンド不
連続量,Uh はMQBによる正孔に対する実効的な閉じ
込め障壁高さ,m* hoはGaAsに格子整合したGaz In1-z
P ウェル層(z=0.5)304bの正孔の有効質量,m* h
はz<0.5 の領域で仮定したGaz In1-z P ウェル層30
4bの正孔の有効質量を表している。なお、図の横軸は
m* h とm* hoの比,縦軸は△Ev に対するUh を相対
値で示している。
ル層304bに、z<0.5 とすることにより圧縮歪を加
えると、その正孔の有効質量が減少するが、図6はその
減少量に対し、正孔に対する閉じ込め障壁高さがどの様
に変化するかを理論的に示した図である。図において、
△Ev はGax In1-x P 活性層と(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P
クラッド層のヘテロ接合部における価電子帯のバンド不
連続量,Uh はMQBによる正孔に対する実効的な閉じ
込め障壁高さ,m* hoはGaAsに格子整合したGaz In1-z
P ウェル層(z=0.5)304bの正孔の有効質量,m* h
はz<0.5 の領域で仮定したGaz In1-z P ウェル層30
4bの正孔の有効質量を表している。なお、図の横軸は
m* h とm* hoの比,縦軸は△Ev に対するUh を相対
値で示している。
【0034】図6より分かる様に、Gaz In1-z P ウェル
層304bに歪を加えない場合、即ちz=0.5 の場合m
* ho=m* h (m* h /m* ho=1)ではUh は約1.4
△Ev と40%程度正孔に対する閉じ込め障壁が増大す
るにすぎないが、Gaz In1-zP ウェル層304bに圧縮
歪を加えると(即ちz<0.5 )、正孔の有効質量が低下
するにつれUh はさらに増大していく。例えばm* h /
m* ho=0.25,即ち圧縮歪を加えることで正孔の質量が
歪の無い場合の1/4迄低減できた場合には、Uh ≒2.
4 △Ev と著しくUh が増加することが分かる。
層304bに歪を加えない場合、即ちz=0.5 の場合m
* ho=m* h (m* h /m* ho=1)ではUh は約1.4
△Ev と40%程度正孔に対する閉じ込め障壁が増大す
るにすぎないが、Gaz In1-zP ウェル層304bに圧縮
歪を加えると(即ちz<0.5 )、正孔の有効質量が低下
するにつれUh はさらに増大していく。例えばm* h /
m* ho=0.25,即ち圧縮歪を加えることで正孔の質量が
歪の無い場合の1/4迄低減できた場合には、Uh ≒2.
4 △Ev と著しくUh が増加することが分かる。
【0035】このように、本実施例における歪MQBは
正孔に対する閉じ込め障壁高さを著しく大きくできる効
果がある。
正孔に対する閉じ込め障壁高さを著しく大きくできる効
果がある。
【0036】本実施例による半導体レーザ装置は、図5
(a) に示すように、活性層103とp型クラッド層10
5との間に挿入されている歪のないMQBに加えて、歪
入りMQB304を活性層103とn型クラッド層10
2の間に挿入したものである。このようなレーザ構成で
は、MQB104および歪MQB304により電子と正
孔がクラッド層に溢れ出すことなく有効に活性層中に閉
じ込められるため、非常に低い閾値電流密度のレーザを
実現することが可能となる。また、これにより、温度特
性も改善され、高温での半導体レーザの動作が可能とな
る。
(a) に示すように、活性層103とp型クラッド層10
5との間に挿入されている歪のないMQBに加えて、歪
入りMQB304を活性層103とn型クラッド層10
2の間に挿入したものである。このようなレーザ構成で
は、MQB104および歪MQB304により電子と正
孔がクラッド層に溢れ出すことなく有効に活性層中に閉
じ込められるため、非常に低い閾値電流密度のレーザを
実現することが可能となる。また、これにより、温度特
性も改善され、高温での半導体レーザの動作が可能とな
る。
【0037】なお、本実施例では活性層が歪を含む構成
としたが、歪MQBは正孔に対する閉じ込め障壁高さを
著しく大きくするので、活性層が歪の加わった層を備え
ていない場合であっても効果があることは言うまでもな
い。
としたが、歪MQBは正孔に対する閉じ込め障壁高さを
著しく大きくするので、活性層が歪の加わった層を備え
ていない場合であっても効果があることは言うまでもな
い。
【0038】さらに、歪MQBは電子に対しても閉じ込
め障壁高さを大きくすることが考えられ、p型クラッド
層と活性層の間にこれを挿入することも考えられる。
め障壁高さを大きくすることが考えられ、p型クラッド
層と活性層の間にこれを挿入することも考えられる。
【0039】図7(a) は本発明の第6の実施例による多
重量子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図であり、
図7(b) は本実施例に用いた多重量子障壁を示す図であ
る。
重量子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図であり、
図7(b) は本実施例に用いた多重量子障壁を示す図であ
る。
【0040】以上の実施例ではMQBがAlGaInP 系材料
のみで構成される場合について示したが、ここでは特に
AlGaInP 系可視光レーザの特性改善に有効なMQBにつ
いて述べる。
のみで構成される場合について示したが、ここでは特に
AlGaInP 系可視光レーザの特性改善に有効なMQBにつ
いて述べる。
【0041】図7(b) は、AlGaInP バリア層404a,
AlGaAsウェル層404bの超格子多層膜からなるMQB
構造404である。ここでバリア層とウェル層のバンド
キャップは必ず前者が大きくなる様に設定する。例え
ば、バリア層404aを(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P ,ウェ
ル層をGaAsとした場合、そのバンドキャップ差は、およ
そ1.6eVとなり、例えば図1(b) で示したGa0.5In0.5P
ウェル層を用いた場合のバンドキャップ差約0.4eVに対
して1.2eV程度大きくなる。これにより、さらにキャリ
アの閉じ込め障壁の高さを増大させることができる。
AlGaAsウェル層404bの超格子多層膜からなるMQB
構造404である。ここでバリア層とウェル層のバンド
キャップは必ず前者が大きくなる様に設定する。例え
ば、バリア層404aを(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P ,ウェ
ル層をGaAsとした場合、そのバンドキャップ差は、およ
そ1.6eVとなり、例えば図1(b) で示したGa0.5In0.5P
ウェル層を用いた場合のバンドキャップ差約0.4eVに対
して1.2eV程度大きくなる。これにより、さらにキャリ
アの閉じ込め障壁の高さを増大させることができる。
【0042】さらに本構造の特徴は、ウェル304bに
高ドープできる点にある。一般にAlGaInP 材料は不純物
を高濃度にドーピングすることが困難である。従って、
AlGaInP 系材料だけで構成したMQBは比較的高い抵抗
を有し、これがレーザの直列抵抗を増大させ、レーザの
消費電力を増大させることにつながる。本実施例に示す
様なMQB構造では、ウェルに不純物を容易に高濃度ド
ープできるAlGaAs系材料を用いているため、MQB自体
の抵抗を減少でき、レーザの直列抵抗を低減することが
可能となる。このようにMQBによる実効的な障壁高さ
をさらに増大できると共に、MQBによる直列抵抗を低
減できるので低消費電力の可視光レーザを実現すること
ができる。
高ドープできる点にある。一般にAlGaInP 材料は不純物
を高濃度にドーピングすることが困難である。従って、
AlGaInP 系材料だけで構成したMQBは比較的高い抵抗
を有し、これがレーザの直列抵抗を増大させ、レーザの
消費電力を増大させることにつながる。本実施例に示す
様なMQB構造では、ウェルに不純物を容易に高濃度ド
ープできるAlGaAs系材料を用いているため、MQB自体
の抵抗を減少でき、レーザの直列抵抗を低減することが
可能となる。このようにMQBによる実効的な障壁高さ
をさらに増大できると共に、MQBによる直列抵抗を低
減できるので低消費電力の可視光レーザを実現すること
ができる。
【0043】このように本実施例では、キャリアの閉じ
込め効果が高く、レーザの消費電力を抑えることのでき
る半導体レーザ装置を得ることができる。
込め効果が高く、レーザの消費電力を抑えることのでき
る半導体レーザ装置を得ることができる。
【0044】なお、本実施例ではMQB404に歪を加
えていない場合を示したが、バリア層の組成を調節すれ
ば歪を加えることができ、さらにキャリアの閉じ込め効
果を増大させることができる。
えていない場合を示したが、バリア層の組成を調節すれ
ば歪を加えることができ、さらにキャリアの閉じ込め効
果を増大させることができる。
【0045】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体レ
ーザ装置によれば、第1導電型の基板上に第1導電型の
クラッド層,活性層および第2導電型のクラッド層を有
し、前記クラッド層の少なくともいずれか一方と前記活
性層との間に多重量子障壁を備え、かつ前記活性層が歪
の加わった層を備えた構成としたので、MQBと歪活性
層の効果により大幅に閾値電流を低減することができ、
高温動作可能な半導体レーザ装置が得られる効果があ
る。
ーザ装置によれば、第1導電型の基板上に第1導電型の
クラッド層,活性層および第2導電型のクラッド層を有
し、前記クラッド層の少なくともいずれか一方と前記活
性層との間に多重量子障壁を備え、かつ前記活性層が歪
の加わった層を備えた構成としたので、MQBと歪活性
層の効果により大幅に閾値電流を低減することができ、
高温動作可能な半導体レーザ装置が得られる効果があ
る。
【0046】またこの発明に係る半導体レーザ装置によ
れば、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅の小さな半
導体層を交互に積層して構成されるMQBが歪の加わっ
た層を備えた構成としたので、正孔に対する閉じ込め障
壁高さを増大させることができ、さらに閾値電流を低減
することができるという効果がある。
れば、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅の小さな半
導体層を交互に積層して構成されるMQBが歪の加わっ
た層を備えた構成としたので、正孔に対する閉じ込め障
壁高さを増大させることができ、さらに閾値電流を低減
することができるという効果がある。
【0047】また、この発明に係る半導体レーザ装置に
よれば、活性層が歪の加わった層を備え、かつ、歪の加
わった層を有し、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅
の小さな半導体層を交互に積層して構成されるMQBが
n型クラッド層と上記活性層との間に挿入されている構
成としたので、大幅に閾値電流を低減することができ、
また、正孔に対する閉じ込め障壁高さを十分に増大させ
ることができ、温度特性が改善された半導体レーザ装置
が得られる効果がある。
よれば、活性層が歪の加わった層を備え、かつ、歪の加
わった層を有し、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制帯幅
の小さな半導体層を交互に積層して構成されるMQBが
n型クラッド層と上記活性層との間に挿入されている構
成としたので、大幅に閾値電流を低減することができ、
また、正孔に対する閉じ込め障壁高さを十分に増大させ
ることができ、温度特性が改善された半導体レーザ装置
が得られる効果がある。
【図1】本発明の第1の実施例による半導体レーザ装置
を示す図である。
を示す図である。
【図2】活性層への歪印加量と閾電流密度の関係を示す
図である。
図である。
【図3】本発明の第2の実施例による半導体レーザ装置
を示す図である。
を示す図である。
【図4】本発明の第3の実施例による半導体レーザ装置
を示す図である。
を示す図である。
【図5】本発明の第4の実施例による半導体レーザ装置
を示す図である。
を示す図である。
【図6】歪を有するMQBの正孔に対する閉じ込め障壁
の高さの計算例を示す図である。
の高さの計算例を示す図である。
【図7】本発明の第5の実施例による半導体レーザ装置
を示す図である。
を示す図である。
【図8】従来のMQBを有する半導体レーザ装置を示す
図である。
図である。
【図9】従来のMQBの概念図である。
101 n型 GaAs 基板 102 n型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P クラッド層 103 Gax In1-x P 活性層 104 MQB 104a p型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P バッファ層 104b p型 Ga0.5In0.5Pウェル層 104c p型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P バリア層 105 p型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P クラッド層 106 p型 GaAs 層 201 (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P バリア層 202 GaA In1-A P ウェル層 304 歪MQB 304a (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P バッファ層 304b GaZ In1-Z P ウェル層 304c (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P バリア層 404 AlGaInP /AlGaAs MQB 404a AlGaInP バリア層 404b AlGaAsウェル層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年11月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】また、図1(c) は本実施例におけるMQB
による実効的な電子の閉じ込め障壁高さを示す図であ
り、図に示すように、実効的な閉じ込め障壁が増大して
いる。具体的には、活性層103とp型(Al .7Ga0. )0.
In .5P バッファ層104aの伝導帯のエネルギー不連
続量△Ec(〜150meV) がUe /2=△Ec 程度となって
いる。
による実効的な電子の閉じ込め障壁高さを示す図であ
り、図に示すように、実効的な閉じ込め障壁が増大して
いる。具体的には、活性層103とp型(Al .7Ga0. )0.
In .5P バッファ層104aの伝導帯のエネルギー不連
続量△Ec(〜150meV) がUe /2=△Ec 程度となって
いる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】上記第1の実施例では活性層103が単一
の結晶からなるものを用いたが、本実施例においては活
性層200を例えば図3(b) に示すようなバリア層20
1,ウェル層202からなる多重量子井戸構造を有する
ものとしている。本実施例においては、ウェル層202
に歪を入れることにより、上記第1の実施例と同様の効
果を奏する。
の結晶からなるものを用いたが、本実施例においては活
性層200を例えば図3(b) に示すようなバリア層20
1,ウェル層202からなる多重量子井戸構造を有する
ものとしている。本実施例においては、ウェル層202
に歪を入れることにより、上記第1の実施例と同様の効
果を奏する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】図4は本発明の第3の実施例による多重量
子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図である。図に
おいて、107はMQBであり、活性層103とn型ク
ラッド層102の間に挿入されている。また、上記実施
例と同一符号は同一名称を示す。
子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図である。図に
おいて、107はMQBであり、活性層103とn型ク
ラッド層102の間に挿入されている。また、上記実施
例と同一符号は同一名称を示す。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】変更
【補正内容】
【0039】以上の実施例ではMQBがAlGaInP 系材料
のみで構成される場合について示したが、ここでは特に
AlGaInP 系可視光レーザの特性改善に有効なMQBにつ
いて述べる。
のみで構成される場合について示したが、ここでは特に
AlGaInP 系可視光レーザの特性改善に有効なMQBにつ
いて述べる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】変更
【補正内容】
【0040】図7(a) は本発明の第5の実施例による多
重量子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図であり、
図7(b) は本実施例に用いた多重量子障壁を示す図であ
る。
重量子障壁を有する半導体レーザ装置を示す図であり、
図7(b) は本実施例に用いた多重量子障壁を示す図であ
る。
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
Claims (9)
- 【請求項1】 第1導電型の基板上に第1導電型のクラ
ッド層,活性層および第2導電型のクラッド層を有する
半導体レーザ装置において、 上記クラッド層の少なくともいずれか一方と上記活性層
との間に設けられた超格子半導体層膜からなる多重量子
障壁を備え、かつ、 上記活性層は、その格子定数が上記第1導電型基板の格
子定数と0.1%以上異なる結晶組成を有し歪が加わっ
た層を備えたものであることを特徴とする半導体レーザ
装置。 - 【請求項2】 上記活性層は、歪が加わった半導体層を
少なくとも1層以上含む、複数の半導体層からなること
を特徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項3】 上記多重量子障壁が、上記第1導電型の
クラッド層と上記活性層の間、上記第2導電型のクラッ
ド層と上記活性層の間の両方に挿入されていることを特
徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項4】 上記多重量子障壁は、禁制帯幅の大きな
半導体層と禁制帯幅の小さな半導体層を交互に積層して
構成され、その格子定数が上記第1導電型基板の格子定
数と0.1%以上異なる結晶組成を有し歪が加わった層
を備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ
装置。 - 【請求項5】 上記多重量子障壁は、n型クラッド層と
上記活性層との間に挿入されていることを特徴とする請
求項4記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項6】 第1導電型の基板上に第1導電型のクラ
ッド層,活性層および第2導電型のクラッド層を有する
半導体レーザ装置において、 上記クラッド層の少なくともいずれか一方と上記活性層
との間に設けられた、禁制帯幅の大きな半導体層と禁制
帯幅の小さな半導体層を交互に積層して構成され、その
格子定数が上記第1導電型基板の格子定数と0.1%以
上異なる結晶組成を有し歪が加わった層を備えた超格子
半導体層膜からなる多重量子障壁を備えたことを特徴と
する半導体レーザ装置。 - 【請求項7】 上記多重量子障壁は、n型クラッド層と
上記活性層との間に挿入されていることを特徴とする請
求項6記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項8】 上記多重量子障壁の材料は、不純物を高
濃度にドープすることが可能な半導体材料であることを
特徴とする請求項1または6記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項9】 上記第1導電型基板がGaAsであり、 上記第1導電型クラッド層,上記活性層および上記第2
導電型クラッド層がAlGaInP 系材料であり、 上記多重量子障壁がAlGaInP 系材料およびAlGaAs系材料
からなることを特徴とする請求項8記載の半導体レーザ
装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4079056A JPH05243676A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 半導体レーザ装置 |
EP94200601A EP0606127A1 (en) | 1992-02-28 | 1992-07-28 | Semiconductor laser device |
EP92306858A EP0557638B1 (en) | 1992-02-28 | 1992-07-28 | Semiconductor laser device |
DE69209045T DE69209045T2 (de) | 1992-02-28 | 1992-07-28 | Halbleiterlaser |
US07/922,399 US5272712A (en) | 1992-02-28 | 1992-07-31 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4079056A JPH05243676A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05243676A true JPH05243676A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=13679241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4079056A Pending JPH05243676A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5272712A (ja) |
EP (2) | EP0606127A1 (ja) |
JP (1) | JPH05243676A (ja) |
DE (1) | DE69209045T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07297498A (ja) * | 1994-03-01 | 1995-11-10 | Seiko Epson Corp | 半導体レーザおよびこれを用いた光センシング装置 |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3135960B2 (ja) * | 1991-12-20 | 2001-02-19 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置 |
JPH0629621A (ja) * | 1992-07-09 | 1994-02-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
US5600667A (en) * | 1993-04-05 | 1997-02-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
JPH06334265A (ja) * | 1993-05-19 | 1994-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | 量子井戸型半導体レーザ |
JPH0786678A (ja) * | 1993-05-31 | 1995-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
US5583878A (en) * | 1993-06-23 | 1996-12-10 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor optical device |
JPH0722696A (ja) * | 1993-07-01 | 1995-01-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
US5787104A (en) * | 1995-01-19 | 1998-07-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element and method for fabricating the same |
JPH08307003A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
DE69616237T2 (de) * | 1995-06-16 | 2002-07-11 | Uniphase Opto Holdings Inc., San Jose | Halbleiter-laserdiode und deren herstellungsverfahren |
JPH11511908A (ja) * | 1996-06-24 | 1999-10-12 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 放射−放出半導体ダイオード及びこのようなダイオードの製造方法 |
GB2344458B (en) | 1998-12-02 | 2000-12-27 | Arima Optoelectronics Corp | Light-emitting diodes |
GB2344932A (en) * | 1998-12-15 | 2000-06-21 | Sharp Kk | Semiconductor Laser with gamma and X electron barriers |
AU2772001A (en) * | 2000-01-07 | 2001-07-24 | Lucent Technologies Inc. | Electronic device having a barrier region including aluminum and a method of manufacture therefor |
US7649921B2 (en) * | 2002-05-08 | 2010-01-19 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser module |
CN1879266A (zh) * | 2003-11-06 | 2006-12-13 | 波科海姆技术公共有限公司 | 高温激光二极管 |
JP4948134B2 (ja) * | 2006-11-22 | 2012-06-06 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
DE102017113531A1 (de) * | 2017-06-20 | 2018-12-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zum Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0632340B2 (ja) * | 1985-02-07 | 1994-04-27 | 日本電気株式会社 | 半導体発光素子 |
JPS62173790A (ja) * | 1986-01-28 | 1987-07-30 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
JPH0666519B2 (ja) * | 1986-08-14 | 1994-08-24 | 東京工業大学長 | 超格子構造体 |
JPS647587A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-11 | Nec Corp | Semiconductor laser |
JPS6464284A (en) * | 1987-09-03 | 1989-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | Superlattice semiconductor laser |
JPH01264286A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-20 | Omron Tateisi Electron Co | 半導体量子井戸レーザ |
JPH02241884A (ja) * | 1989-03-15 | 1990-09-26 | Yasunori Nara | ダンプキャタ |
JPH0391270A (ja) * | 1989-09-01 | 1991-04-16 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体発光素子 |
US4984242A (en) * | 1989-09-18 | 1991-01-08 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | GaAs/AlGaAs heterostructure laser containing indium |
US5202895A (en) * | 1990-05-07 | 1993-04-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having an active layer made of ingaalp material |
JPH0422185A (ja) * | 1990-05-17 | 1992-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子 |
CA2055208C (en) * | 1990-11-09 | 2000-07-04 | Michinori Irikawa | A quatum barrier semiconductor optical device |
US5274656A (en) * | 1991-06-12 | 1993-12-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor laser |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP4079056A patent/JPH05243676A/ja active Pending
- 1992-07-28 EP EP94200601A patent/EP0606127A1/en not_active Withdrawn
- 1992-07-28 EP EP92306858A patent/EP0557638B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-28 DE DE69209045T patent/DE69209045T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-07-31 US US07/922,399 patent/US5272712A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07297498A (ja) * | 1994-03-01 | 1995-11-10 | Seiko Epson Corp | 半導体レーザおよびこれを用いた光センシング装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0606127A1 (en) | 1994-07-13 |
DE69209045D1 (de) | 1996-04-18 |
US5272712A (en) | 1993-12-21 |
DE69209045T2 (de) | 1996-11-07 |
EP0557638A3 (en) | 1993-11-10 |
EP0557638B1 (en) | 1996-03-13 |
EP0557638A2 (en) | 1993-09-01 |
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